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Chimica e biochimica delle molecole di interesse agroalimentare - Syllabus
Chemistry and Biochemistry of Agri-Food Molecules - Syllabus

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FABIO FORLANI (responsabile dell'insegnamento)

CdL in BIOTECNOLOGIA (Classe L-2) immatricolati dall'A.A. 2014/15 - Laurea - AGROAMBIENTALE -ALIMENTARE - 2017/2018

Insegnamento obbligatorio / Compulsory course
Anno di corso / Year of course2
Periodo di svolgimentosecondo / second trimestre
Settori scientifico disciplinari / Scientific fields
  • BIO/10 - Biochimica
  • CHIM/06 - Chimica organica
Crediti (CFU) obbligatori / ECTS credits (CFU) compulsory8
Crediti (CFU) facoltativi / ECTS credits - facultative-

Informazioni generali / general information

Obiettivi: Questo insegnamento si propone di fornire allo studente conoscenze avanzate in ambito chimico e biotecnologico sulle principali molecole, prevalentemente non informazionali, di interesse agroalimentare.
Alla parte I (Chimica), dedicata alla descrizione delle molecole in questione in termini di struttura e reattività chimica, seguirà la parte II (Biochimica) che ha come obiettivo principale di mettere in risalto i rapporti struttura/funzione di queste molecole sia negli organismi che le hanno prodotte che negli utilizzatori finali.
Lo studente acquisirà inoltre una conoscenza delle potenzialità di intervento su queste molecole, mediante modifiche chimiche, enzimatiche o di processo mirate al miglioramento della loro qualità complessiva (stabilità chimica e fisica, solubilità, interazioni ed attività biologica, che si manifesta nelle proprietà nutrizionali e nutraceutiche di questi composti).
Le esercitazioni di laboratorio associate all'insegnamento hanno l'obbiettivo di far acquisire allo studente familiarità con le principali tecniche estrattive e di bio-manipolazione di alcune delle molecole oggetto di insegnamento al fine ultimo di consentirgli di affrontare autonomamente studi e applicazioni in contesti di ricerca e professionali ampi ed interdisciplinari.

Programma di studio / Syllabus

Programma / Syllabus Unità Didattica 1: Chimica delle molecole di interesse agroalimentare:

Introduzione: il ruolo dei prodotti del metabolismo secondario nelle interazioni tra pianta e ambiente. Sostanze allelopatiche ed elicitori. Sostanze repellenti ed attrattori.
La chimica degli aromi e delle fragranze: sostanze astringenti, dolci, amare, piccanti. Aromi naturali. Esaltatori di sapidità.
Terpeni e steroidi. Monoterpeni lineari e ciclici. Steroidi. Cenni sulla loro biosintesi.
Fibre alimentari. Struttura e proprietà chimiche e fisiche degli oligo e polisaccaridi di interesse alimentare e biotecnologico. Fibre alimentari solubili e insolubili.
Antiossidanti e pigmenti naturali: Struttura, proprietà chimico-fisiche e reattività di polifenoli e carotenoidi. Sostanze solforate. Fonti naturali.
Principi antinutrizionali: saponine, cardenolidi, alcaloidi, alcaloidi steroidei. Cenni sulla biosintesi degli alcaloidi
Sostanze fototossiche: struttura, fonti naturali e meccanismo d'azione.
Esercitazioni: Estrazione, purificazione e saggi di attività di una sostanza naturale tra quelle trattate durante il corso. Le molecole estratte verranno utilizzate nella seconda parte del Corso (parte biochimica), per saggi di attività inibitoria di specifici enzimi o saggi di riconoscimento enzimatico.

Bibliografia e altri materiali didattici / Readings Unità Didattica 1: Chimica delle molecole di interesse agroalimentare:

Il materiale didattico verrà suggerito e/o messo a disposizione in ARIEL sul sito della unità didattica.

http://fforlanibmia.ariel.ctu.unimi.it

Programma / Syllabus Unità Didattica 2: Biochimica delle molecole di interesse agroalimentare:

Introduzione: dalla struttura alla funzione dei composti trattati nella parte chimica ed altri di ulteriore interesse biochimico/biotecnologico/nutrizionale.
Terpeni, antiossidanti naturali, vitamine: proprietà biochimiche rilevanti per il loro ruolo biologico, alimentare e nutraceutico (p.e. omeostasi dello stato redox della cellula; “radical scavengers”, etc.). Modifiche biochimiche desiderate e non, durante i trattamenti industriali degli alimenti.
Fibre alimentari solubili e insolubili. Proprietà biochimiche rilevanti per il loro ruolo biologico, alimentare e nutraceutico. Fibre alimentari e biodisponibilità di molecole di rilevanza nutrizionale e salutistica (colesterolo, metalli, vitamine).
Tossine di natura proteica (p.e. “ribosome-inactivating proteins”, inibitori proteici di enzimi, lectine), ruolo biologico e loro impieghi biotecnologici (p.e. immunotossine, biocidi, ecc.). Ruolo biochimico dei composti antinutrizionali tipici dei semi di cereali e leguminose e loro potenziale ruolo nutraceutico.
Modificazioni enzimatiche e biotecnologiche di proteine: inattivazione di proteine “tossiche” negli alimenti (p.e. glutine/prolammine); impiego della transglutaminasi nell’industria alimentare (p.e. “food texture”).
La difesa “molecolare” da stress biotici e abiotici come fonte di sostanze/processi innovativi di interesse biotecnologico (p.e. brassinosteroidi, acido salicilico, acido rosmarinico). Molecole del “quorum sensing” e difesa antivegetativa di piante che vivono in ambienti acquatici: fonte di sostanze naturali per nuove strategie antimicrobiche.
Target molecolari (p.e. recettori del gusto, recettori del “quorum sensing”) come “stampi” per nuove molecole bio-attive. Strumenti e approcci per l’identificazione di molecole bioattive.
Cenni sugli approcci biotecnologici mirati al miglioramento di rese e qualità dei composti bio-attivi (p.e. ingegneria metabolica).
Esercitazioni: Utilizzo di sostanze estratte e purificate nella parte chimica dell’insegnamento per modificazioni enzimatiche mirate alla loro quantificazione e/o valorizzazione della stabilità, delle proprietà chimico-fisiche e dell’attività biologica.

Bibliografia e altri materiali didattici / Readings Unità Didattica 2: Biochimica delle molecole di interesse agroalimentare:

Il materiale didattico verrà suggerito e/o messo a disposizione in ARIEL sul sito della unità didattica.

Modalità di esame, prerequisiti, esami propedeutici / Prerequisites, exams and assessment

Esame / Examunico
Modalità di accertamento conoscenze / Type of assessment
Giudizio

Prerequisiti e modalità di esame L'esame consiste in una prova scritta ("Chimica delle molecole di interesse agroalimentare") e in una prova orale ("Biochimica delle molecole di interesse agroalimentare"). Le modalità di esame verranno dettagliate a lezione dai docenti. La votazione finale, espressa in trentesimi, sarà calcolata utilizzando la media ponderata (sulla base dei CFU) ottenuta nelle singole prove.

Organizzazione didattica / Structure of the course

Unità Didattica 1: Chimica delle molecole di interesse agroalimentare, Chemistry of Agri-Food Molecules

obbligatorio / compulsory

Settori e relativi crediti / Scientific fields

  • BIO/10 - Biochimica
  • CHIM/06 - Chimica organica

  • cfu: / ects: 3
Attività didattiche previste / Learning activities

Esercitazioni di laboratorio a posto singolo: 8 ore / hours

Lezioni: 20 ore / hours

Docenti / Teachers

Unità Didattica 2: Biochimica delle molecole di interesse agroalimentare, Biochemistry of Agri-Food Molecules

obbligatorio / compulsory

Settori e relativi crediti / Scientific fields

  • BIO/10 - Biochimica
  • CHIM/06 - Chimica organica

  • cfu: / ects: 5
Attività didattiche previste / Learning activities

Esercitazioni di laboratorio a posto singolo: 8 ore / hours

Lezioni: 36 ore / hours

Ricevimento docenti / Teacher's office hours

Orario di ricevimento Docenti / Teacher's office hours
Docente / TeacherOrario di ricevimento / Office's hoursLuogo di ricevimento / Office location
FABIO FORLANI (responsabile dell'insegnamento)Per appuntamentoDeFENS - Sezione di Scienze Chimiche e Biomolecolari (ex DISMA; ed.21040 Facoltà di Scienze Agrarie e Alimentari)
ENZIO MARIA RAGGsu appuntamentostudio