Scheda programma d'esame
BIOACTIVE AND NUTRACEUTICAL COMPUNDS
ANTONELLA CASTAGNA
Academic year2018/19
CourseFOOD BIOSAFETY AND QUALITY
Code102GG
Credits9
PeriodSemester 1

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
COMPOSTI BIOATTIVI E NUTRACEUTICAAGR/13LEZIONI84
ANTONELLA CASTAGNA unimap
MIKE FRANK QUARTACCI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Al termine del corso lo studente avrà acquisito una solida conoscenza delle principali tematiche relative allla qualità nutraceutica degli alimenti, con particolare attenzione alle vie biosintetiche.

Lo studente acquisirà inoltre conoscenze relative ai meccanismi di azione e alla bioaccessibilità delle principali molecole bioattive, apprenderà i benefici derivanti dalla loro consumo e riceverà  informazioni sugli alimenti funzionali e sugli integratori alimentari.

 

Knowledge

At the end of the course the student will own a solid knowledge of the main issues related to nutraceutical quality of food, with particular attention to biosynthetic pathways.

The student will also acquire knowledge on mechanisms of action and bioacessibility of the main bioactive molecules. He/she will know the benefits deriving from their use in the diet and will also get information on functional foods and nutritional supplements.

Modalità di verifica delle conoscenze

Per accertare le conoscenze acquisite dallo studente  sarà svolta una prova scritta al termine del corso, seguita eventualmente da un esame orale.  Lo studente dovrà dimostrare il grado di apprendimento degli argomenti trattati durante il corso e la sua capacità di spiegare correttamente i principali temi affrontati.

Assessment criteria of knowledge

In the written exam the student must demonstrate his/her knowledge of the course material correctly answering to the questions proposed. During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and his/her ability to explain correctly the main topics presented during the course.

 

Capacità

Al termiine del corso lo studente avrà acquisito non soltanto conoscenze teoriche ma anche competenze scientifiche e tecniche relative all'analisi quantitativa e qualitativa dei composti bioattivi, attraverso l'esecuzione di esercitazioni di laboratorio.

Lo studente  avrà acquisito anche conoscenze relative ai diversi approcci agronomici e tecnologici utilizzabili per la produzione di prodotti alimentari con elevate proprietà nutraceutiche.

Skills

At the end of the course the student will acquire not only basic knowledge but also scientific and technical skills on quantitative/qualitative analysis of bioactive compounds, through laboratory experiences.

The student will also be aware of the various agronomic and technological approaches aimed to production of agricultural produce with enhanced nutraceutical properties.

 

Modalità di verifica delle capacità

Durante le prove di laboratorio e attraverso la stesura di relazioni di laboratorio, lo studente dovrà dimostrare la capacità di mettere in pratica e di eseguire, con consapevolezza critica, le attività illustrate o eseguite sotto la guida del docente durante il corso.

Assessment criteria of skills

During the  laboratory experiences, and through the laboratory reports, the student must demonstrate the ability to critically perform the activities illustrated and carried out by the teacher during the course.

 

Comportamenti

Alla fine del corso lo studente avrà acquisito la capacità di utilizzare la comune strumentazione presente in un laboratorio biochimico e saprà svolgere attività di raccolta e analisi di dati sperimentali con accuratezza e precisione 

 

Behaviors

At the end of the course the student will acquire the ability to use the instruments present in a biochemical laboratory and will be able to collect and analyse experimental data accurately

 

Modalità di verifica dei comportamenti

I comportamenti saranno verificati valutando il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte durante le esercitazioni di laboratorio, la capacità di gestire le diverse fasi del lavoro sperimentale e di fronteggiare le problematiche inerenti.

Saranno richieste agli studenti delle relazioni concernenti gli argomenti trattati e i risultati ottenuti durante le esercitazioni.

Assessment criteria of behaviors

Behavior will be verified by evaluating the degree of precision of the activities performed during the laboratory excercises and the ability to manage the different phases of the experimental work and to face possible problems.

Students are required to prepare reports on the topics treated and results obtained during the practical experiences.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Chimica generale ed inorganica. Chimica organica. Biochimica agraria.

Prerequisites

General and inorganic chemistry. Organic chemistry. Agricultural Biochemistry.

Indicazioni metodologiche

Le lezioni frontali si svolgono con ausilio di slides.

Sono previste lezioni seminariali da parte di esperti del settore.

Le esercitazioni si svolgono nel laboratorio didattico predisposto e attrezzato per svolgere analisi  biochimiche. Gli studenti sono suddivisi in gruppi di lavoro.

Il sito di e-learning del corso è utilizzato per per fornire il materiale didattico (utilizzato nelle lezioni frontali e nelle esercitazioni di laboratorio) e per le comunicazioni docente-studenti.

L'interazione studente-docente avviene anche mediante ricevimenti e comunicazioni per posta elettronica.

Teaching methods

Lessons are carried out using slides.

Researchers and professors expert in the field will be invited to give lessons and seminaries

Laboratory excerices are carried out in the didactic laboratory prepared and equipped to perform biochemical analysis. Students are divided into working groups.

The e-learning site of the course is used to provide educational materials (used in lectures and laboratory exercises) and for teacher-student communications.

 Student-teacher interactions are possible also by student reception and e-mail.

Programma (contenuti dell'insegnamento)
  1. Biodiversità e distribuzione dei fitochimici nel regno vegetale
  2. Cenni sul metabolismo primario
  3. Produzione di metaboliti secondari

3.1 Via dell’acido scichimico: amminoacidi aromatici e fenilpropanoidi

3.1.1 La biosintesi dei fenoli semplici

3.1.1.1 La biosintesi della lignina

3.1.1.2 Le cumarine

3.1.1.3 Stilbeni, dibenzili, benzochinoni, naftochinoni e antrachinoni

3.1.2 La biosintesi dei fenoli complessi: i flavonoidi

3.1.2.1 I tannini

3.2 Via biogenetica dell’acido mevalonico

3.2.1 I terpenoidi

3.2.2 Gli steroidi

3.2.3 I fitosteroli

3.3 Via biogenetica dell’acetato

3.3.1 Acidi grassi (cenni)

3.3.1.1 Acidi grassi poliinsaturi w 6 e w 3: aspetti fisiopatologici

3.3.2 Polichetidi

3.4 Metaboliti secondari contenenti azoto

3.4.1 Vitamine

3.4.1.1 Potenziale terapeutico e tossicità delle vitamine

3.4.2 Alcaloidi

  1. I Metaboliti secondari come integratori dietetici ed alimentari

4.1 Stress ossidativo e formazione di ROS negli animali e nei vegetali

4.2 Radicali liberi di interesse biologico

4.3 Modalità di azione dei composti bioattivi alimentari e proprietà farmacologiche

4.3.1 Biodisponibilità e assobimento

4.4 Composti bioattivi alimentari dannosi alla salute umana

  1. Metaboliti secondari coinvolti nei processi di difesa delle piante e nei meccanismi di traduzione del segnale
  2. Influenza delle condizioni ambientali e delle tecniche agronomiche sull’accumulo di fitochimici alimentari
  3. Biotecnologie e produzione di biocomposti e fitochimici alimentari
  4. Metalli ad attività enzimatica antiossidante

Esercitazioni

  • Presentazione mediante Power Point delle principali tecniche di analisi utilizzate durante le esercitazioni
  • Estrazione di enzimi coinvolti in vie biosintetiche dei metaboliti secondari
  • Determinazione dell’attività antiossidante di un campione vegetale
  • Estrazione e determinazione tramite saggi spettrofotometrici del contenuto di acido ascorbico
  • (Vitamina C) in frutti
  • Estrazione e determinazione tramite metodologia HPLC dei principali carotenoidi in frutti e foglie
  • Estrazione e determinazione tramite metodologia HPLC dei flavonoidi in frutti e foglie
  • Analisi degli elementi minerali tramite assorbimento atomico
  • Elaborazione dei dati ottenuti tramite utilizzo di fogli di calcolo di Excel e software statistici

 

All’interno del corso saranno tenute lezioni seminariali da parte di esperti del settore.

 

Syllabus
  1. Biodiversity and phytochemical distribution in plant kingdom
  2. Introduction of the primary metabolism
  3. Secondary metabolite production

3.1 Shikimic acid pathway: aromatic amino acids and phenylpropanoids

3.1.1 Phenolic biosynthesis

3.1.1.1 Lignin biosynthesis

3.1.1.2 Coumarins

3.1.1.3 Stilbenes, dibenzyls, benzoquinones, naphthoquinones and anthraquinones

3.1.2 Biosynthesis of complex phenolics

3.1.2.1 Tannins

3.2 Mevalonate pathway

3.2.1 Terpenoids

3.2.2 Steroids

3.2.3 Phytosterols

3.3 Acetate pathway

3.3.1 Fat acids (preliminary remarks)

3.3.1.1 Polyunsaturated fat acids w 6 and w 3: physio-pathological aspects

3.3.2. Polyketides

3.4 Metabolites derived from amino acids

3.4.1 Vitamins

3.4.1.1 Therapeutic power and toxicity of vitamins

3.4.2 Alkaloids

  1. Bioactive compounds as diet and food supplements

4.1 Oxidative stress and ROS formation in plants and animals

4.2 Free radicals with a biological interest

4.3. Mode of action of food bioactive compounds and their pharmacological properties

4.3.1 Bio-availability and absorption

4.4 Food chemicals harmful to human health

5 Secondary metabolites involved in plant defence and signal transduction pathway

  1. Influence of environmental conditions and agricultural practices on the synthesis of food phytochemicals
  2. Biotechnologies and food phytochemicals and biomolecules production
  3. Metals with antioxidant enzyme activity

Excercitations (36 hours)

  • Power Point presentations of the main experimental techniques used during the pratical excercitation
  • Extraction of enzymes involved in the biosynthesis of secondary metabolites
  • Evaluation of the antioxidant activity of plant samples
  • Extraction and quantification of fruit ascorbic acid (vitamin C) by spectrophotometric assay
  • Extraction and quantification of fruit and leaf flavonoids by HPLC analysis
  • Analysis of mineral elements by atomic absorption spectrophotometer
  • Data analysis by Excel datasheets and statistical softwares

 

Researchers and professors expert in the field will be invited to give lessons and seminaries

 

Bibliografia e materiale didattico
  1. Materiale didattico relativo alle lezioni tenute dal docente presente sulla piattaforma e-learning
  2. Maffei M. – Biochimica vegetale. Piccin (1999)
  3. Maffei M. – Metaboliti e prodotti secondari delle piante. UTET (1999)
  4. Dewick P.M. – Chimica, biosintesi e bioattività delle sostanze naturali. Piccin Nuova Libraria (2001)
  5. Bidlack W.R, Omaye S. T., Meskin M. S., Topham D.K.W. - Phytochemicals as Bioactive Agents. CRC Press (2000)
Bibliography

Maffei M. – Biochimica vegetale. Piccin (1999) Maffei M. – Metaboliti e prodotti secondari delle piante. UTET (1999) Dewick P.M. – Chimica, biosintesi e bioattività delle sostanze naturali. Piccin Nuova Libraria (2001) Bidlack W.R, Omaye S. T., Meskin M. S., Topham D.K.W. - Phytochemicals as Bioactive Agents. CRC Press (2000) Educational material concerning the lessons is provided on-line (http://elearning.agr.unipi.it/) Further bibliography could be suggested during the course

Indicazioni per non frequentanti

Gli studenti non frequentanti possono utilizzare il materiale didattico messo a disposizione sul sito e-learning dal docente e consultare il registro delle lezioni.

E' richiesto l'obbligo di frequenza per le esercitazioni

Non-attending students info

Non-attending students may use the teaching material provided on the e-learning site by the teacher and may check the lesson register.

Presence in the exercises is mandatory

Modalità d'esame

L’esame consisterà in una verifica finale scritta con una votazione in trentesimi da effettuarsi alla fine del corso o in una prova orale.

La prova scritta consiste in una serie di domande inerenti gli argomenti trattati durante il corso e ha una durata di due ore

La prova orale dovrà essere sostenuta  dagli studenti che non abbiano riportato la sufficienza (18/30) nella prova scritta e da coloro che desiderino migliorare la votazione dello scritto.

Sia la prova scritta che quella orale devono essere integrate con la presentazione di una relazione sulle attività svolte durante le esercitazioni.

Assessment methods

The exam will consist of a final written verification at the end of the course or an oral test.

The written verification consists in a series of questions on the topics covered by the course and lasts 2 hours.

The oral test should be supported by students who have not reported sufficiency in the written test and those who wish to improve vote.

Both the written and oral tests must be integrated with the presentation of a report on activities carried out during the exercises.

 

Updated: 01/10/2018 09:24