Corso di laurea: SCIENZE E TECNOLOGIE ALIMENTARI (LM-70) Programmazione per l'A.A. 2019/2020  

Introduzione alle biotecnologie microbiche alimentari - Concetto di fermentazione industriale – Bioreattori e modalità di crescita Batch, Fed batch e continua
Regolamentazioni su cibi biotech – microrganismi ed ingredienti da essi derivati contenuti negli alimenti – proprietà di un microrganismo industriale
microrganismi di interesse– il lievito S. cerevisiae - – Streptomyces, Bacillus, i batteri lattici, Funghi filamentosi – produzione di micoproteine: il Quorn – miglioramento genetico Penicillium – Rhizopus e produzione di Tempeh
Produzione di biomassa da lievito
Produzione di birra e altre bevande fermentate
Produzione di vino – Seminario Prof. Rinaldi
Seminario su produzione industriale di starter microbici per l’industria alimentare – Dott. Carlo Perla (responsabile Ricerca&Sviluppo) Dalton Biotecnologie
Additivi alimentari – produzione industriale di acido lattico (E270), acido citrico (E330) e acido gluconico (E574)
Produzione di amminoacidi – acido glutammico e MSG (E620 e E621) – L-lisina
Produzione e usi di polisaccaridi di origine microbica – produzione e usi di gomma xantano (E415)
Produzione e usi nei prodotti alimentari della Natamicina (Pimaricina, E235)
Produzione e applicazione di enzimi nell’industria alimentare – Xilanasi, amilasi, glucosio/xilosio isomerasi, beta glucanasi, fitasi .
L-asparaginasi come healthy enzyme

Approfondimenti con articoli scientifici
Interazione in comunità microbiche: esempio Streptococcus thermophilus/ Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Sieuwerts S (2016) Microbial Interactions in the Yoghurt Consortium: Current Status and Product Implications. SOJ Microbiol Infect Dis 4(2): 1-5.
Manipolazione lieviti industriali Steensels J et al., FEMS Microbiol Rev 38 (2014) 947–995
- Il sistema CRISPR-Cas e sue applicazioni nel settore alimentare - Barrangou et al., SCIENCE VOL 315 23 MARCH 2007 – Selle and Barrangou, Vol. 80, Nr. 11, 2015 Journal of Food Science
- Ottimizzazione e applicazioni della produzione di biomassa di lievito - Torrado et al., Trends in Food Science & Technology 46 (2015) 167e175
- Il ruolo del lievito nella formazione di aromi - Pires EJ et al., . Appl Microbiol Biotechnol (2014) 98:1937–1949

Approfondimenti degli studenti basati su articoli scientifici dei seguenti argomenti:
- Comunità microbiche e produzioni di aromi nella fermentazione del cacao
- QTL, QTG e QTN. Influenza sui tratti fenotipici di lieviti enologici
- Domesticazione dei lieviti per la produzione di vino birra e prodotti da forno
- Determinanti molecolari, fisici e chimici della flocculazione
- Produzione di pigmenti ad uso alimentare di origine microbica
- Produzione di aromi ad uso alimentare di origine microbica
- Rilascio di mannoproteine durante l’autolisi di Saccharomyces cerevisiae indotta da un campo elettrico pulsato

Uscite didattiche
- Visita dell’impianto di produzione della birra Peroni di Roma

Attività di laboratorio

- Determinazione del titolo di un preparato enologico a base di lievito tramite conta diretta, diluizioni seriali e conta vitale su piastra.
Analisi statistica
- Osservazione microscopica di microrganismi
- Identificazione batteri tramite ARDRA
Estrazione del DNA e amplificazione PCR del rRNA 16S – Digestuone con enzimi di restrizione - Elettroforesi su gel d’agarosio

Biotecnologie microbiche S. Donadio e G. Marino. Casa editriceAmbrosiana.(2008) Diapositive delle lezioni - Articoli scientifici

Introduzione al funzionamento del sistema agroalimentare: struttura,organizzazione, elementi teorici e metodologie di analisi. Il settore agricolo: caratteristiche, strutture produttive e organizzazione economica. L’Industria alimentare: consistenza , settori di attività e risultati economici. La distribuzione alimentare: strutture distributive, analisi del canale distributivo. I consumi alimentari: analisi del comportamento del consumatore, evoluzione dei consumi, il consumo critico. Politiche agroalimentari: le politiche commerciali,le politiche di mercato. Integrazione associazionismo e cooperazione nel sistema agroalimentare. La Politica Agricola Comunitaria: evoluzione, strumenti e prospettive future. Le politiche per la sicurezza degli alimenti: il concetto di qualità,la normativa di riferimento, etichettatura origine e tracciabilità dei prodotti, il sistema dei controlli. Politiche di sicurezza alimentare:evoluzione e implicazioni.

Appunti e materiale didattico fornito dal docente.

Testi di approfondimento

Malassis L.,Ghersi G. :Introduzione all’ economia agroalimentare,Edizioni il Mulino,Bologna;

Saccomandi V. :Istituzione di economia del mercato dei prodotti agricoli,REDA,Roma

Sodano V.,Sassi M., Marchini A. :Economia agroalimentare:mercati e politiche, McGraw-Hill,Milano.

Introduzione alla Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), TD-NMR applicata allo studio degli alimenti, TD-NMR applicata allo studio dei prodotti dell’industria lattiero-casearia, NMR nello studio del vino. Analisi isotopomerica e SNIF-NMR per la determinazione dell’origine dei prodotti alimentari NMR nello studio dell’olio, dei semi e di altri alimenti. Metodi spettroscopici per lo studio dei metaboliti. Metodi IR nell’analisi degli alimenti, Metodi spettrofotometrici UV-Visibile. Altre metodiche Lab-on-CHIP.
Introduzione all’Analisi Multivariata, Analisi delle Componenti Principali, Analisi dei Cluster

Dispense del corso

_ Caratteristiche organolettiche degli alimenti
_ Tecniche chimico-analitiche per la valutazione delle caratteristiche gustative e olfattive degli alimenti
Tecniche cromatografiche: principi generali
Tecniche di gascromatografia (GC)
Tecniche di cromatografia liquida (LC)
Applicazioni alla caratterizzazione della qualità organolettica degli alimenti
Analisi dell’aroma e di sostanze responsabili delle caratteristiche gustative degli alimenti

_ Principi generali di analisi sensoriale

Laboratorio
_ Applicazione di tecniche GC allo studio dell’aroma degli alimenti
_ Esperienze di laboratorio sulla percezione sensoriale delle caratteristiche gustative e olfattive degli alimenti

Chimica analitica strumentale (II edizione), Holler, Skoog, Crouch. Edises, 2009.
Food. The Chemistry of its Components, T.P. Coultate, The Royal Society of Chemistry, 2002.
Flavor Chemistry and Technology, G. Reineccius, Taylor & Francis Group, 2006.
Sensory Evaluation of Food. Principles and Practices. Second Edition. HarryT.Lawless, Hildegarde Heymann, Springer, 2010.

Rappresentazione a blocchi dei processi alimentari. Principali operazioni e processi unitari di interesse alimentare. Richiami su composizione degli alimenti e bilanci di materia. Cinetica chimica. Trasferimento di calore in condizioni stazionarie e non stazionarie.
Industria delle conserve e semiconserve alimentari. Diversi metodi di conservazione degli alimenti. Le principali operazioni unitarie dell’industria delle conserve vegetali. Processi di trasformazione di alcune conserve e semiconserve vegetali.

Carlo Pompei. La trasformazione industriale di frutta ed ortaggi. Tecnologie per la produzione
di conserve e semiconserve. Ed. Edagricole, Bologna. 2005.
Carlo Pompei. Operazioni unitarie della tecnologia alimentare. CEA Edizioni, Milano. 2009.

Concetti introduttivi – il mercato mondiale degli enzimi; aspetti normativi che ne regolano l'uso in campo alimentare; tipologie di enzimi e loro origine
Immobilizzazione enzimatica – metodi di immobilizzazione; reattori enzimatici
Enzimi nel campo alimentare - Generalità sull'uso degli enzimi in campo alimentare.
Principali enzimi di interesse alimentare: reazioni catalizzate, materiali biologici di origine.
Applicazioni tecnologiche nell'industria dell’amido, lattiero -casearia, del vino, della birra, dei derivati della frutta, dei mono- e polisaccaridi.

- Appunti delle lezioni
- A. FERSHT, Struttura e meccanismi degli enzimi, Zanichelli ed.;
- N.C. PRICE & L.STEVENS, Fundamental of enzymology, Oxford Sci. Publ.;
- T. GODFREY & S. WEST, Industrial Enzymology, 1996;
- NAGODAWITHANA T., REED G., Enzymes in food processing, Acad. Press, San Diego, 1993.
- PAGANI S., DURANTI N., Enzimologia: dai fondamenti alle applicazioni, Piccin, Padova, 1998.

Modulo Biotecnologie metaboliche e miglioramento vegetale

Domesticazione delle piante. Breeding tradizionale ed assistito da marcatori molecolari. Introgressione di caratteri nelle colture di interesse agronomico. QTL e GWAS.
Concetti generali sul metabolismo secondario nelle piante. Vie metaboliche (fenoli, terpenoidi, alcaloidi, glucosinolati) e la loro ingegneria metabolica per ottenere piante coltivate migliorate. Lipidi. Metabolomica vegetale: Studio dei profili metabolici nei vegetali per caratterizzare fenotipi metabolici di interesse biotecnologico. Applicazioni della tecnologia proteomica e metabolomica vegetale allo studio della crescita e sviluppo delle piante. Integrazione di dati proteomici e metabolomici nello sviluppo di colture migliorate in tratti agronomici e qualità nutrizionali.
Parete cellulare: metodi avanzati di analisi. Modifiche della parete per miglioramento della crescita e resistenza a stress, polisaccaridi di parete di interesse alimentare. Enzimi della parete cellulare ed inibitori proteici, espressione degli enzimi ed inibitori in pianta per applicazioni tecnologiche in campo alimentare. Fibre alimentari. Poli/oligosaccaridi di origine vegetale biologicamente attivi: proprietà biologiche, meccanismo d’azione come fitofarmaci e prebiotici.
Applicazioni dell’ingegneria metabolica per l’ottenimento di nuove molecole di interesse industriale. Esempi di molecular farming: produzione di anticorpi, vaccini e metaboliti di interesse biomedico nelle piante. Miglioramento delle piante mediante ingegneria genetica. Piante a più alta produttività. Piante migliorate per resistenza a stress biotici ed abiotici.

Modulo TECNICHE MOLECOLARI NELLA PRODUZIONE E CONTROLLO DELLA QUALITA' DEGLI ALIMENTI

BIOLOGIA MOLECOLARE- BASI: promotori; trascrizione; tecniche di espressione genica
TECNICHE DI BIOLOGIA MOLECOLARE: pcr; pcr quantitativa; sequenziamento dei genomi e generazione di database (omics)
PIANTE GM – BASI: Sistemi di trasferimento genico ed espressione di gene eterologhi nelle piante. Piante GM sul mercato, Bt e Roundup ready. Nuove tecnologie: cisgenesi, CRISPR-Cas9. Presentazione di casi specifici.
PIANTE GM: Normativa e percorsi di autorizzazione per piante GM e CRISPR-Cas9 in Europa e in Italia.
PRODOTTI ALIMENTARI: Metodi molecolari per accertare l’origine, l’identità e la tracciabilità degli alimenti, OGM e non. Campionamento e metodi molecolari per l’analisi di piante/semi o alimenti GM. Banche dati.
DIFFUSIONE DEI RISULTATI: metodologie per la diffusione dei dati; metodologie per il riconoscimento della probabilita’ di successo di una richiesta di finanziamento in campo agro alimentare; metodologie di svolgimento della scrittura di una richiesta di finanziamento in campo agro alimentare.

- Materiale didattico fornito tramite E-Learning (articoli, review, diapositive delle lezioni);
- Biotecnologie Sostenibili - Galbiati et al. – EDAGRICOLE
- Biotecnologie e Genomica delle Piante - Rao e Leone - Idelson-Gnocchi (acronimo BGP)
- Biochemistry and Molecular Biology of Plants, - Buchanan, Gruissem e Jones, 2° ed., Wiley Blackwell

Sicurezza agroalimentare, food security and safety; la filiera agroalimentare; principi di qualità degli agroalimenti; Normativa inerente il pacchetto igiene ed il sistema di controllo ufficiale. Il ruolo dell'EFSA e degli organi comunitari; RASFF, il sistema di allerta rapido; Analisi del rischio; Campionamento e filiera analitica. contaminazioni da residui agrofarmaci, micotossine, metalli pesanti. Contaminazione microbiologica da fitopatogeni. Contaminazioni da OGM. Materiali a contatto con gli alimenti.

Materiale didattico a cura del docente: vengono fornite nella piattaforma di Ateneo Google Classroom e moodle, le slides delle lezioni, e altro materiale didattico utile alla preparazione dello studente.

PROGRAMMA
- Bilancio energetico nazionale e consumi finali di energia per settori; industria alimentare nazionale.
- Trasformazione alimentare e scarti: filiera alimentare con materie prime, ingredienti, materiali di confezionamento, input energetici ed effluenti e residui.
- Principali impatti della trasformazione: generazione di scarti, uso di acqua e di fonti energetiche
- Settori alimentari energy-intensive e loro caratteristiche salienti.
- Gestione degli scarti e sistemi integrati a zero scarti e Tecnologie pulite.
- Principali categorie di impatto ambientale: riscaldamento globale, assottigliamento della fascia di ozono; acidificazione; eutrofizzazione, formazione di smog fotochimico;
tossicità per l’uomo e per l’ambiente; esaurimento di risorse di energia e di materiali e degrado dell’habitat.
- Indicatori usati per misurare l’impatto degli alimenti: Carbon Footprint; Water Footprint; Ecological Footprint
- Ciclo di Vita: procedure standard ISO 14040 e studio sull’inventario LCA
- Global Warming Potential: definizione e coefficienti di conversione dei principali gas climalteranti (CH4, N2O, alogenuri ed SF6) in CO2 equivalente secondo IPCC.
- Carbon Footprint (CF): definizione ed obiettivi. Ricognizione dei contesti internazionali. Il modello inglese (DEFRA, Carbon Trust e PAS 2050). Il modello francese (Bilan
Carbone). Il modello australiano (International Wine Carbon Protocol ed Australian Wine Carbon Calculator). Metodo Ita.ca per la vitivinicoltura italiana.
- EPD® - Environmental Product Declaration ed es. di certificazione ambientale di prodotto.
- Regimi alimentari ed impatto ambientale.

Appunti delle lezioni (files pdf) su http://moodle.unitus.it/moodle/ oppure su Google DRIVE con link di accesso fornito durante la prima lezione.

Morawicki R.O. (2012) Handbook of Sustainability for the Food Sciences. Wiley-Blackwell, Ames, Iowa (USA).

Il corso, dopo aver inserito l'attività di marketing management nel contesto della pianificazione strategica, affronta inizialmente il lato della domanda del mercato con cui si confronta l'impresa (comportamenti, segmentazione e ricerche relativi ai consumatori) e successivamente le strategie legate alle singole componenti del marketing-mix (prodotto, prezzo, distribuzione, promozione) che l'impresa stessa deve adottare per soddisfare nel modo migliore tale domanda.
Allo scopo di conferire al corso una valenza applicativa, i concetti teorici vengono tradotti in termini operativi attraverso lo svolgimento di esercitazioni che guidano lo studente alla realizzazione di un piano di marketing. In tale piano di marketing la proposta per il lancio di un nuovo prodotto, dopo essere stata contestualizzata nell'ambito delle strategie aziendali, viene analizzata in termini di valutazione strategica (segmentazione, targeting, posizionamento) e ne viene proposto un adeguato marketing mix.
Il corso è articolato come segue:
CONCETTI GENERALI DI MARKETING (6 ore)
- Il marketing come funzione strategica di impresa
- Struttura e risultati delle ricerche di marketing
IL MARKETING ANALITICO PER LA CONOSCENZA DEL MERCATO (6 ore)
- Comportamenti e decisioni dei consumatori
- La segmentazione del mercato: metodologie e procedure
DEFINIZIONE DELLE STRATEGIE DI MARKETING (8 ore)
. La pianificazione strategica d'impresa
- Analisi SWOT, targeting e posizionamento
LA GESTIONE DEL MARKETING MIX (16 ore)
- Decisioni relative al prodotto
- Forme di comunicazione e modalità di vendita
- Tipologie e caratteristiche dei canali distributivi
- Politiche di prezzo
IL PIANO DI MARKETING (16 ore)
Struttura e contenuti del piano di marketing
Applicazione a un caso di studio

Marketing 6/ed, di J. Paul Peter, James H. Donnelly, Jr., Carlo Alberto Pratesi, edizioni Mc Graw-Hill. (ISBN: 9788838615542)
Slide delle lezioni
Appunti sulle esercitazioni resi disponibili dal docente

Introduzione al corso
Argomenti trattati. Metodologia d’insegnamento: aspetti teorici ed applicativi. Organizzazione del lavoro. Il Materiale bibliografico di riferimento.

-L’agricoltura nel processo di cambiamento economico
Le tendenze evolutive del settore agroalimentare italiano dal secondo dopoguerra ad oggi: breve profilo storico e analisi dei fattori del cambiamento e dei soggetti coinvolti
Il ruolo del settore agroalimentare nell’economia nazionale: uno sguardo d’insieme alla situazione attuale

- fattori di cambiamento nel lungo periodo (dal lato dell’offerta).
 la base produttiva
il progresso tecnico e la produttività delle risorse

-Il settore agroalimentare italiano
Caratteristiche strutturali ed organizzative dell’agricoltura italiana nel contesto europeo
L’industria agroalimentare e il segmeto della distribuzione al dettaglio: aspetti dimensionali, specializzazione produttiva e localizzazione territoriale
L’organizzazione dei sistemi produttivi tra impresa e mercato: filiere, distretti, reti, ecc.

-Il commercio internazionale di prodotti agroalimentari
Brevi cenni di teoria del commercio internazionale
Lo studio dei flussi commerciali: principali indicatori e metodi di analisi
La bilancia agroalimentare italiana: evoluzione e risultati attuali
Oltre il commercio: globalizzazione economica (cenni)

-La Qualità nel funzionamento dei mercati dei beni alimentari
L’evoluzione della domanda di alimenti: dalla fame agli sprechi passando per la qualità
La qualità come elemento competitivo del sistema agro-alimentare italiano
L’analisi economica dei mercati dei beni differenziati
Informazione e fallimenti di mercato
Le certificazioni di origine: Il Regolamento UE: obbiettivi e strumenti
Le Dop in Italia: utilizzo ed efficacia: un’analisi per comparto e per prodotto
Il comparto del Biologico in Italia

La salubrita’ degli alimenti: aspetti economici e funzionamento del mercato
Gli OGM: aspetti economici e funzionamento del mercato
Gli alimenti salutistici e quelli funzionali
L’impatto ambientale della produzione e del consumo e gli sprechi di cibo

Rapporti, articoli scientifici ed altro materiale bibliografico (anche dispense didattiche) fornite dal docente durante il corso.
disponibili su cartella google drive dedicata al corso

• “Microbial Cell Factories”.
• Applicazioni della metabolomica alle “Cell Factories” microbiche.
• Applicazione dell’ingegneria metabolica ai processi fermentativi di interesse alimentare.
• Applicazioni dell’ingegneria proteica alle biotecnologie degli alimenti.
• Genomica funzionale e applicazioni in ambito di biotecnologie microbiche.
• Impatto della genomica e della proteomica microbica sulla sicurezza alimentare.
• Applicazioni del Next-generation sequencing nella microbiologia degli alimenti.
• Incremento della produzione di composti di interesse alimentare mediante microrganismi geneticamente modificati.
• Miglioramento genetico di ceppi industriali mediante “shuffling” genomico (acidi organici).
• Produzione di probiotici di elevata qualità mediante nuovi approcci fermentativi.

- Biotechnology in Functional Foods and Nutraceuticals (Edited by D. Bagchi, F. C. Lau, D. K. Ghosh). CRC Press 2010 (ISBN: 978-1-4200-8711-6). Chapter: 9, 16, 21, 24.
- Advanced in Food Biotechnology (Edited by V. Ravishankar Rai) Wiley-Blachwell 2015 (ISBN: 978-1-118-86455-5). Chapter: 13, 15, 16, 18.
- Fermentation Microbiology and Biotechnology, Third Edition (Edited by E. M. T. El-Mansi, C. F. A. Bryce, Arnold L. Demain, A.R. Allman) CRC Press 2011 (ISBN: 978-1-4398-5579-9). Chapter: 6, 8, 9 e 10.
- Genomics of foodborne bacterial pathogens (Edyted by M. Wiedmann and W. Zhang). Springer Science, 2011 (ISBN 978-1-4419-7685-7). Chapter: 1, 10, 11, 13.
- Materiale didattico disponibile sulla piattaforma Google Classroom

Modulo 1 (0.50 CFU): Introduzione
- La qualità dei prodotti di IV gamma
- I fattori che la influenzano
- Attuale normativa
Modulo 2 (1.50 CFU): Biochimica e fisiologia dei prodotti di IV gamma
- Produzione di etilene
- Respirazione
- Deterioramento della membrana cellulare
- Accumulo di metaboliti secondari
- Perdita di acqua
- Suscettibilità all’attacco microbico
- Scelta varietale
- Effetto delle tecniche colturali
- Maturità fisiologica
- Entità del danno indotto dal taglio
Modulo 3 (0.50 CFU): Qualità nutrizionale dei prodotti della IV gamma
- Influenza dei fattori di pre-raccolta (genotipo, innesto, fattori climatici e pratiche colturali)
- Maturazione e ripenio
- Effetto dei fattori di post-raccolta (danni fisici, temperatura e umidità relativa, trattamenti supplementari)
Modulo 4 (0.50 CFU): Tecnologie dei prodotti di IV gamma
- Materia prima
- Raccolta
- Valutazione della qualità del prodotto
- Concetti di ‘grading’ e ‘sorting’
- Trimmatura, taglio a fette, triturazione, prelavaggio, lavaggio sanitizzante, asciugatura, pesatura e confezionamento
Modulo 5 (1.00 CFU): Criteri per la progettazione degli impianti di lavorazione
- Linee di lavorazione e punti critici
- Disposizione dei macchinari e loro funzionamento
- Vari settori di lavorazione del prodotto (trimmatura, toilettatura, lavaggio e confezionamento)
- Controllo e valutazione dei parametri esterni (temperatura, umidità, rifiuti, igiene e sanitizzazione degli ambienti e dei macchinari)
Modulo 6 (1.00 CFU): Confezionamento
- Confezionamento in atmosfera modificata (MAP)
- Effetto della MAP sullo sviluppo microbico
- Effetto della MAP sulla respirazione del prodotto
- Permeabilità e selettività del film plastico
Modulo 7 (1.00 CFU): Parte speciale
- Frutta di IV gamma (mela, kiwi, pera, fragola, ananas, ecc.)
- Ortaggi di IV gamma (insalate varie, carota, carciofo, finocchio, ecc.)

FRESH-CUT FRUITS AND VEGETABLES (Science, Technology, and Market). Olusola Lamikanra. Ed. CRC Press 2002
Processing of tropical fruits and vegetables: a technical guide. RAP PUBLICATION 2010/16. http://www.fao.org/docrep/014/i1909e/i1909e00.pdf
Materiale fornito dal docente