Il testo "Biochimica degli Alimenti e della Nutrizione" nasce dall'esigenza di fornire agli studenti che affrontano un corso di Biochimica degli Alimenti un testo specifico, che consenta loro di affrontare la materia in modo peculiare ed organico. Conoscenze di base sulla biochimica degli alimenti e sui fondamenti molecolari dei processi nutrizionali sono ormai essenziali per i corsi di 1° livello in Scienze e Tecnologie Alimentari e per altre attività didattiche e formative nel settore alimentare.
Il corso contribuisce al raggiungimento degli obiettivi formativi delle aree generiche e bio-alimentari del Corso di Laurea Magistrale in Scienze dell'Alimentazione e Nutrizione Umana, fornendo conoscenze approfondite e aggiornate sulle basi biochimiche dei principali percorsi metabolici nell'individuo sano e/o affetto da patologie e sul ruolo del microbiota intestinale.
Un testo di Biochimica degli Alimenti e della Nutrizione deve contenere una presentazione delle basi della biochimica, che riguardano lo studio dell'enzimologia e del metabolismo, con un approccio mirato all'applicazione di tali conoscenze nel settore agroalimentare e nutrizionale.
Basi Biochimiche della Nutrizione
Le basi della biochimica includono:
- Basis of physics
- General, inorganic, organic chemistry and general biochemistry
- Anatomy of the cell and of living organisms
- Molecular and cellular biology of prokaryotic and eukaryotic cells, regulation of metabolism at cellular level
Su tale percorso didattico di base abbiamo inoltre innestato e sviluppato una parte relativa alla biochimica della nutrizione. Questa parte è particolarmente idonea non solo per gli Studenti dei corsi specialistici delle Facoltà di Agraria, ma anche per le scuole di specializzazione post-universitaria in Scienza dell'Alimentazione, attivate in diverse Facoltà Mediche.
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Pertanto il testo che presentiamo è peculiare anche per il modo in cui i diversi capitoli sono affrontati in sequenza crescente di difficoltà e di approfondimento specialistico.
Il Ciclo Digiuno-Alimentazione e Regolazione del Metabolismo
Il ciclo digiuno-alimentazione; metabolismo nel digiuno prolungato e nella rialimentazione. Regolazione fisiologica del metabolismo energetico. Hormonal control of the metabolism of glycids, lipids and proteins; hormonal control of satiety/appetite. Deregulation of metabolism in common diseases (diabetes, obesity, dislipidemias).
Biochimica della Digestione e dell'Assorbimento
Biochimica della digestione e dell’assorbimento di glicidi, lipidi e proteine. Post-absorbtion metabolic routes of nutrients, tissues uptake and metabolism.
Biochimica delle Vitamine e dei Sali Minerali
Biochimica delle vitamine. Definition of DRI, EAR, RDA. Mineral salts: dietary requiremnt and dailt need. Metabolism of sodium and potassium. Metabolism of calcium, phosphate and magnesium. Metabolism of iron. Metabolism of iodine.
Metodologie Didattiche e Valutazione
Per raggiungere gli obiettivi formativi dell’insegnamento si utilizzano lezioni teoriche frontali (64 ore) ed esercitazioni di laboratorio svolte a piccoli gruppi (32 ore per il modulo Biochimica degli Alimenti). Theoretical lectures are supported by ppt presentations with graphic illustrations. Le esercitazioni di laboratorio prevedono la partecipazione attiva degli/le studenti/esse e comprendono analisi biochimiche di matrici alimentari.
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L’esame finale di Biochimica degli Alimenti consiste in una prova orale di 3-4 domande atte a verificare la preparazione in ambito di fermentazioni alimentari, enzimologia applicata e biochimica dei probiotici. The final exam of Biochemistry of Nutrition Module is a written test with a total duration of 30 minutes. Students must answer to 32 multiple choice questions concerning the topics covered in class, addressed to evaluate both the knowledge on digestion and assimilation in the organism of the different groups of nutrients, the regulation of the mechanisms underlying the feeding/fasting cycle, appetite/ satiety, water-salin hoeostasis, role of vitamins and mineral salts. Final grade: the mean between the grades obtained in each module gives the final evaluation for the course.
Approfondimenti Specialistici
Per quanto attiene alle applicazioni dell'enzimologia: l'impiego di enzimi ottenuti mediante tecnologia del DNA ricombinante, le attuali problematiche relative alla diagnostica degli alimenti contenenti OGM, nonché moderne metodologie biochimiche di rilevazione in questo settore.
Per quanto riguarda invece la parte relativa alla biochimica della nutrizione, abbiamo messo in risalto: le caratteristiche biochimiche dei principali gruppi di alimenti, comprese le bevande alcoliche, con particolare attenzione ai "nuovi alimenti"; i meccanismi molecolari della digestione e dell'assorbimento, compresi i meccanismi di controllo neuro-ormonale; i profili energetici dei principali organi; percorsi del colesterolo, lipoproteine, eicosanoidi ed endocannabinoidi; i meccanismi molecolari di regolazione del bilancio azotato; la biochimica dei non nutrienti, degli antinutrienti e dei principali nutrienti inorganici.
La biochimica delle vitamine comprende la descrizione dei meccanismi di regolazione genica da parte delle forme attive della vitamina A e D con funzioni ormonali. Le funzioni antiossidanti delle vitamina E e C sono state inquadrate nelle problematiche connesse allo stress ossidativo e alla perossidazione lipidica.
Abbiamo corredato ogni paragrafo di numerose illustrazioni, consentendo una continua interazione del testo con schemi, disegni, figure, formule e tabelle. Approfondimenti di frontiera con altre discipline sono affrontati e riassunti in diverse "schede applicative".
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Contenuti del Corso
- Introduzione: Alimenti, Nutrienti e Biodisponibilità
- Macromolecole Biologiche: Acidi nucleici e proteine, struttura delle proteine
- Catalizzatori Biologici: Regolazione dell’attività enzimatica, inibizione, regolazione allosterica e da legame covalente, coenzimi nelle reazioni di ossidoriduzione
- Enzimi della Digestione: Degradazione enzimatica dei polisaccaridi e dei lipidi, meccanismo catalitico delle serina proteasi digestive
- Enzimi e Tecnologie Alimentari: Dosaggi delle attività enzimatiche, impiego degli enzimi nel settore agroalimentare, esempi di enzimologia applicata alla diagnostica degli alimenti
- Biomembrane e Bioenergetica: Trasporto transmembrana, ossidazioni e fermentazioni, origine e natura dell’energia biologica, ATP e altri composti energetici, potenziale di trasferimento del fosfato e reazioni accoppiate
- Metabolismo dei Nutrienti: Metabolismo dei carboidrati, del glicogeno, gluconeogenesi, via del pentoso fosfato, complesso della piruvato deidrogenasi, fosforilazione ossidativa, metabolismo degli acidi grassi e degli aminoacidi, linee del metabolismo nucleotidico
- Alimentazione e Nutrizione: Processi biochimici della nutrizione, dinamica delle abitudini e delle preparazioni alimentari, tendenze e prospettive nelle scienze della nutrizione, sorgenti dei nutrimenti (cereali, legumi, verdure, olii, latte, uova, carni, prodotti della pesca, bevande alcoliche, nuovi alimenti)
- Assunzione dei Nutrienti: Sedi e fasi di assunzione, assorbimento e trasporto dei glicidi e dei lipidi, digestione delle proteine, controllo neuro-ormonale della digestione
- Percorsi del Metabolismo Energetico dei Nutrienti: Dinamica delle riserve energetiche, profili energetici e metabolismo dei principali organi, regolazione ormonale dei nutrienti energetici, dinamiche metaboliche durante l’attività fisica, percorsi metabolici del fruttosio e dell’etanolo
- Destini e Percorsi Non Energetici dei Nutrienti: Glicidi e lipidi come componenti di biomolecole, acidi grassi essenziali, biochimica degli eicosanoidi e degli endocannabinoidi, colesterolo e lipoproteine, regolazione del bilancio dell’azoto
- Biochimica dei Non-Nutrienti e degli Anti-Nutrienti: Metabolismo della fibra alimentare, antinutrienti e sostanze tossiche
- Biochimica dei Nutrienti Inorganici: Assorbimento, trasporto, deposito ed escrezione del ferro, assorbimento del rame e dello zinco
- Biochimica delle Vitamine: Tiamina, Riboflavina, Niacina, Biotina, Acido Pantotenico, Piridossina, Folato, Vitamina B12, Acido Ascorbico, Vitamina A, Vitamina D, Vitamina K, stress ossidativo e vitamina E
- Alimentazione e Malattie: Basi molecolari della patologia diabetica, danni molecolari e patologia aterosclerostica, dieta e rischio cardiovascolare
Parametri Caratterizzanti gli Alimenti
Gli alimenti sono caratterizzati da diversi parametri, tra cui:
- Valore calorico (glucidi, lipidi, protidi)
- Indici proteici (protidi)
- Indice glicemico (glucidi)
- Indice di aterogenicità e Indice di trombogenicità (lipidi)
Obiettivi Formativi
Al termine del corso, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito:
- Conoscenza e comprensione della struttura delle principali molecole di interesse alimentare e dei loro ruoli nella nutrizione.
- Capacità di applicare concetti e metodologie della biochimica degli alimenti nel settore agroalimentare e nutrizionale.
- Autonomia di giudizio e abilità comunicative.
- Capacità di collegare ed integrare le conoscenze apprese con quelle fornite nei corsi precedenti e successivi.
Riferimenti Bibliografici: Biochimica degli alimenti e della nutrizione Cozzani I. & Dainese E.
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