Scienze dell'Alimentazione e Gastronomia L-26

L'acquisizione dei risultati di apprendimento previsti viene accertata attraverso: le attività di autovalutazione associate ad ogni video-lezione, i test associati alla didattica sincrona, la prova intermedia online e la prova finale in presenza.

• Test di autovalutazione: i test di autovalutazione permettono allo studente di monitorare la comprensione degli argomenti somministrati ed eventualmente di attivarsi per colmare le lacune.
• Test post-didattica sincrona: I test successivi alla didattica sincrona verificano l’applicazione delle conoscenze in situazioni guidate e la capacità di apprendimento autonomo. Consentono di osservare l’uso operativo dei saperi e la capacità di trasferimento.
• La prova intermedia online: consente una verifica sistematica e standardizzata delle conoscenze disciplinari e della comprensione concettuale.
• La prova finale in presenza: permette di valutare l’autonomia di giudizio, ovvero la capacità di formulare valutazioni motivate e sostenere argomentazioni critiche; le abilità comunicative, ovvero l’esposizione chiara, coerente e appropriata in contesto accademico; capacità di apprendere, ovvero la riflessione consapevole sul percorso, le strategie adottate e la gestione autonoma dello studio.

Non sono previste propedeuticità, ma è FORTEMENTE RACCOMANDATA l’acquisizione delle conoscenze e competenze delle seguenti discipline: Matematica di base, Fisica di base.

CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)

L’insegnamento di Chimica Generale e Inorganica, qui inteso come introduzione alla Chimica, si prefigura come un passaggio necessario per garantire l’adeguata formazione culturale e scientifica dei futuri professionisti nell'ambito delle tecnologie agro-alimentari, dell'alimentazione e della gastronomia. È tuttavia inveterata consuetudine che la necessità della Chimica in simili percorsi di studi non sia immediatamente apprezzata dagli studenti, sovente prefigurandola come una materia ostica, mnemonica, lontana dai propri orizzonti e quindi, in conclusione, generalmente indigesta.

Lo scopo dell’insegnamento è quello di avvicinare lo studente, permettendogli di apprezzarla, ad una disciplina che, insieme alle altre Scienze Naturali, sottende all’interpretazione e alla comprensione del reale, ivi inclusi i temi propri delle Scienze dell’Alimentazione e della Gastronomia.

Nell’ottica di presentare il materiale con il massimo rigore, l’insegnamento auspica di farlo nella maniera più accessibile possibile. Questo nel perseguire l’obiettivo fondamentale di combattere quella consolidata chemofobia – certo dovuta ad un discreto livello di ignoranza – che, negli anni e specialmente in ambito alimentare, si è ormai cristallizzata nel binomio onnipervasivo “chimico = cattivo”.

Lo studente verrà introdotto ai diversi livelli su cui opera la Chimica, con enfasi posta sugli aspetti fenomenologici e concettuali prima che su quelli formali e simbolici.

L’insegnamento si propone di fornire i rudimenti necessari per comprendere la materia e le sue trasformazioni. Esso muove dalla teoria atomica verso la Tavola Periodica degli Elementi e la periodicità in Chimica. Tratta quindi i principali tipi di forze e legami in Chimica, arrivando al concetto di Molecola, facendone apprezzare le caratteristiche di oggetto fisico ed il formalismo con cui il chimico la rappresenta. Copre le principali classi di composti inorganici e, per assoluta necessità, la relativa nomenclatura (che per sua natura ha carattere formale e convenzionale, esulando quindi parzialmente dal carattere concettuale che il corso vuole avere). Si introdurranno quindi le Reazioni Chimiche, esaminandone alcune classi principali (acido-base, redox, formazione di sali insolubili, complessazione). Le reazioni rendono imprescindibile l’introduzione di aspetti quantitativi (la mole, forse l’unità fondamentale del SI meno compresa, e il concetto di concentrazione), termodinamici (perché avvengono le reazioni?), cinetici (come decorrono le reazioni?), nonché la trattazione dei principali stati della materia e delle soluzioni (dove avvengono le reazioni?).

Questo nucleo fondamentale di concetti costituisce la base per ogni approfondimento ulteriore della disciplina – peraltro previsto e necessario all’interno del corso di studio – e fornisce una chiave di lettura scientifica del reale.

CHIMICA ORGANICA (CHIM/06)

Gli obiettivi del Corso sono diretti a fornire allo studente le competenze e gli strumenti utili per una buona conoscenza degli aspetti generali della Chimica Organica. Il corso si propone di fornire allo studente i principi fondamentali della Chimica Organica attraverso lo studio della nomenclatura, caratteristiche strutturali e proprietà dei principali gruppi funzionali, al fine di poter affrontare lo studio di sistemi più complessi.

Il corso si propone di fornire un adeguato metodo di ragionamento per accompagnare lo studente nell'apprendimento delle nozioni di base della Chimica Organica. La capacità di riconoscere i gruppi funzionali e la comprensione della reattività delle molecole organiche sono obiettivi fondamentali dell'insegnamento.

Un particolare approfondimento sarà dedicato alla struttura, proprietà e reattività di molecole organiche presenti negli alimenti quali carboidrati, amminoacidi, proteine e lipidi.

Programma Didattico

CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)

UNITÀ DIDATTICA 1 (1 CFU)

Introduzione alla Chimica

Introduzione alla Chimica. I tre livelli della Chimica: macroscopico, atomico/molecolare e simbolico. La chimica dall’inizio: il Big Bang (cenni). Composizione media dell’universo e terrestre (cenni). Trasformazioni Chimiche e Fisiche. La materia: miscugli e sostanze pure; composti ed elementi; atomi e molecole.

L’atomo: dall’atomismo al modello quantomeccanico

Teoria atomica di Dalton e leggi sottese (conservazione della massa, proporzioni definite e proporzioni multiple).

Oltre l’atomo come entità inscindibile: la scoperta dell’elettrone. Modello atomico di Thomson. L’esperimento di Rutherford e il Nucleo. Protoni e Neutroni. Numero atomico e numero di massa. Isotopi.

La radiazione elettromagnetica (cenni). Interazione luce-materia (cenni). Effetto fotoelettrico (cenni). Spettri atomici (cenni). Il modello di Bohr e il fallimento della Fisica Classica. Da de Broglie al principio di indeterminazione di Heisenberg. Visione quantomeccanica dell’atomo: equazione di Schrödinger e numeri quantici.

Il concetto di Orbitale. Orbitali Atomici. Atomi polielettronici. Configurazioni elettroniche e Aufbau.

La Tavola Periodica e il suo significato

La Tavola Periodica. Gruppi e Periodi. Le proprietà periodiche: energie di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività, raggi atomici e ionici. Numero di ossidazione (cenni). Configurazione otteziale. Principali tipi di legame (si veda sotto). Metalli, Semimetalli e Non-Metalli.

UNITÀ DIDATTICA 2 (1 CFU)

Il legame Chimico e le Molecole

Il legame metallico (cenni) e i metalli.

Il legame ionico e i Sali.

Il legame covalente. Legame in molecole biatomiche omonucleari. Sovrapposizioni di orbitali atomici: legami σ e π. Legami singoli, doppi e tripli. Energie di legame. Elettronegatività e legami covalenti polari. Formule chimiche: formula minima, formula molecolare, formula di struttura. Formule di Lewis. Concetti di ibridazione e risonanza. Cariche formali.

La struttura delle molecole: da oggetti tridimensionali alla loro rappresentazione bidimensionale in formula.

Teoria VSEPR e geometria molecolare. Regole per la scrittura delle formule di struttura. Geometria e Polarità delle Molecole.

La visione del legame di valenza (VB). La visione dell’orbitale molecolare (MO). Legami chimici in ottica MO. Ordine di legame. Diagrammi MO e stabilità delle molecole.

UNITÀ DIDATTICA 3 (1 CFU)

Principali classi di composti inorganici e loro nomenclatura

Il numero di ossidazione (ripresa). Il numero di ossidazione dalla formula minima e dalla formula di struttura. Periodicità nei numeri di ossidazione. Formule plausibili e non: un approccio periodico.

Sistemi di nomenclatura in chimica.

Elementi, molecole elementari, allotropi.

Composti Binari e loro nomenclatura. Composti binari dell’idrogeno: Idracidi e Idruri. Idruri ionici e molecolari. Composti binari dell’ossigeno: ossidi. Ossidi acidi e ossidi basici. Perossidi e superossidi.

Sali binari.

Composti ternari. Idrossidi e Ossoacidi. Sali ternari.

Le reazioni Chimiche

Dal fenomeno alla sua descrizione simbolica. Principali classi di reazioni chimiche (acido-base, precipitazione, ossidoriduzione, complessazione). Il significato quantitativo delle reazioni chimiche. Concetti di resa e di reagente limitante. La necessità di una unità di misura per la quantità di sostanza.

La mole

La massa atomica relativa dei nuclidi. Peso atomico relativo e medio degli elementi. Peso molecolare e peso formula. La mole come grandezza fondamentale.

La mole nei calcoli stechiometrici. Concetto di equivalente. Il bilanciamento delle reazioni chimiche.

UNITÀ DIDATTICA 4 (1 CFU)

Stati della materia e forze intermolecolari

Forze intermolecolari. Polarità delle molecole. Forze di van der Waals. Legame ad idrogeno. Relazione tra intensità delle forze intermolecolari e stato di aggregazione. Stati di aggregazione della materia. Solidi. Gas. Equazione di stato dei gas perfetti. Legge di Avogadro. Liquidi. Viscosità. Tensione superficiale. Tensione di vapore.

Le Soluzioni

Definizione di Soluzione. Concentrazione delle soluzioni: molarità, molalità, percentuale, frazione molare, parti (es. ppm).

Solvatazione. Solubilità. Sostanze solubili e insolubili.

Proprietà colligative. Legge di Raoult. Abbassamento crioscopico e innalzamento ebullioscopico. Pressione osmotica.

Equilibrio Chimico

Concetto di Equilibrio. Equilibri omogenei in fase gassosa. Equilibri omogenei in fase liquida. Costante di equilibrio e quoziente di reazione. Principio di Le Châtelier. Equilibrio chimico e reazioni quantitative. Equilibri in fase eterogena. Prodotto di solubilità.

UNITÀ DIDATTICA 5 (1 CFU)

Acidi e Basi

Acidi di Arrhenius. Acidi e Basi secondo Brønsted-Lowry. Autoprotolisi dell’acqua. Il concetto di pH. Forza degli acidi e delle basi. Effetto livellante del solvente. Acidi e Basi deboli. pH delle soluzioni di acidi e basi. Soluzioni Tampone e diagrammi di distribuzione delle specie. Acidi e Basi poliprotici. Titolazioni acido-base.

Acidi e Basi di Lewis. Reazioni di complessazione.

Reazioni redox.

Quando i numeri di ossidazione variano: ossidanti e riducenti. Bilanciamento delle reazioni redox. Potenziali standard di riduzione. La pila Daniell.

UNITÀ DIDATTICA 6 (1 CFU)

Termodinamica

Energia in chimica. Entropia. Entalpia. Energia Libera di Gibbs.

Transizioni di fase e aspetti termodinamici.

Energia nelle reazioni chimiche. Entalpia, entropia ed Energia Libera di reazione. Principio di Le Châtelier alla luce di considerazioni termodinamiche.

Cinetica

La velocità di reazione. Espressione della legge cinetica. Equazione di Arrhenius. Aspetti cinetici dell’equilibrio chimico. Energia di attivazione e catalisi.

CHIMICA ORGANICA (CHIM/06)

• Introduzione al Corso
•  Legami chimici e stati di ibridazione del carbonio. Elettronegatività. Acidità e basicità secondo Brønsted-Lowry e Lewis.
• Alcani e cicloalcani: aspetti strutturali ed elettronici, nomenclatura, isomeria costituzionale. Cicloalcani.
• Alcheni: struttura, nomenclatura e isomeria E/Z. Regole di Cahn, Prelog e Ingold. Principali reazioni organiche, nucleofili ed elettrofili. Reazioni di addizione elettrofila: meccanismo dell'idroalogenazione. Intermedio di reazione. Carbocationi e loro stabilità. Effetto induttivo. Regola di Markovnikov. Idratazione, alogenazione.
• Alchini: struttura e nomenclatura.
• Benzene e composti aromatici: concetto di aromaticità. Nomenclatura di sistemi aromatici. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (SEAr): meccanismo dell'alogenazione del benzene. Effetto dei sostituenti sulla reattività e sull'orientamento. Gruppi attivanti e disattivanti. Effetto mesomerico ed effetto induttivo.
• Alcoli ed eteri: Struttura e nomenclatura. Acidità degli alcoli alifatici e aromatici.
• Stereoisomeria. Chiralità, enantiomeri. Notazione configurazionale R,S. Attività ottica, polarimetria. Molecole con più stereocentri: diastereoisomeri. Proprietà fisiche e chimiche degli stereoisomeri. Racemati. Composti meso.
• Aldeidi e chetoni. Struttura e nomenclatura. Reattività del carbonio carbonilico e acidità degli idrogeni in posizione alfa. Reazioni di addizione nucleofila: meccanismo dell'addizione nucleofila generale. Addizione di alcoli: formazione di emiacetali e acetali. Tautomeria cheto-enolica. Condensazione aldolica.
• Acidi carbossilici. Struttura, nomenclatura, acidità, proprietà chimico-fisiche. Derivati degli acidi carbossilici: cloruri acilici, anidridi, esteri, ammidi. Esterificazione di Fischer. Idrolisi basica degli esteri.
• Ammine. Struttura, classificazione e nomenclatura. Basicità. Scala di basicità delle ammine alifatiche. Confronto con ammidi e ammine aromatiche.
• Carboidrati:aldosi e chetosi. Monosaccaridi: struttura di glucosio e fruttosio. Stereochimica e configurazione relativa degli zuccheri. Zuccheri della serie D. Proiezioni di Fischer e di Haworth. Forma aperta e struttura emiacetalica ciclica del glucosio. Anomeria.
• Amminoacidi. Struttura, proprietà acido-base e forma zwitterionica. Configurazione relativa. Classificazione degli amminoacidi proteici. Il legame peptidico. Dipeptidi.
• Trigliceridi: grassi ed oli. Saponi e aggregati micellari. Acidi grassi saturi e insaturi. Idrogenazione catalitica degli oli. Isomerizzazione cis/trans.

Modalità di erogazione del corso:

Il corso è erogato in modalità e-learning mediante videolezioni della durata di 30 minuti sempre disponibili in piattaforma e lezioni Interattive erogate tramite la piattaforma e in modalità sincrona.

Attività didattiche previste

Le attività di didattica, suddivise tra didattica erogativa (DE) e didattica interattiva (DI), si concretizzano in 7 ore per CFU e sono ripartite secondo una struttura di almeno 2,5 ore di DE (tenuta in considerazione la necessità del riascolto) e di 2 ore di DI per ciascun CFU.

Attività didattica erogativa (15 ore):

• 30 lezioni frontali videoregistrate, della durata di circa 30 minuti ciascuna (tenuta in considerazione la necessità di riascolto) sempre disponibili in piattaforma;

Attività didattica interattiva (12 ore per modulo):

6 esercitazioni interattive da 120 min, svolte in modalità sincrona e secondo il calendario didattico pubblicato in piattaforma per Chimica Generale e Inorganica.

6 esercitazioni interattive da 120 min, svolte in modalità sincrona e secondo il calendario didattico pubblicato in piattaforma per Chimica Organica.

Attività di autoapprendimento:

• test di autovalutazione con domande a scelta multipla, alla fine di ogni videolezione;

L'articolazione tra DE e DI, per ciascuna unità didattica, sarà organizzata coerentemente con gli obiettivi formativi specifici dell’insegnamento.

Al termine del corso lo studente dovrà aver acquisito:

Conoscenza e capacità di comprensione

CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)

• Consapevolezza della natura atomica della materia;
• La struttura dell’atomo;
• Il concetto di Orbitale;
• La Tavola Periodica e il suo significato;
• Legami chimici;
• Il concetto di molecola come oggetto fisico e la sua corretta rappresentazione;
• Principali classi di composti inorganici e relativa nomenclatura;
• Concetto di Reazione Chimica e principali classi di Reazioni;
• L’Equilibrio Chimico e la Costante di Equilibrio;
• Elementi di Stechiometria;
• Concetti di Acido e di Base;
• Concetti di Ossidante e di Riducente;
• La mole e la sua utilità;
• Stati di aggregazione della Materia;
• Le Soluzioni e la loro Concentrazione;
• Rudimenti di Termodinamica e criteri di spontaneità delle reazioni;
• Rudimenti di Cinetica e decorso delle reazioni;
• Familiarità con il linguaggio proprio della Chimica.

CHIMICA ORGANICA (CHIM/06)

• Conoscenza delle caratteristiche strutturali delle molecole organiche e loro proprietà;
• Comprensione dei meccanismi con cui le diversi classi di composti organici danno luogo a reazioni
   
  

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)

• Riconoscere trasformazioni chimiche e fisiche;
• Riconoscere le macrotipologie di reazioni chimiche;
• Bilanciare reazioni chimiche;
• Trarre informazioni quantitative da una equazione chimica bilanciata;
• Riconoscere formule plausibili e formule sicuramente erronee;
• Orientarsi riguardo alle proprietà periodiche degli elementi con l’ausilio di una Tavola Periodica;
• Riconoscere e definire acidi e basi;
• Riconoscere e definire ossidanti e riducenti;
• Predire la direzione spontanea di evoluzione di una reazione e come questa possa essere influenzata dall’esterno;
• Predire e giustificare la geometria di molecole semplici;

CHIMICA ORGANICA (CHIM/06)

• Usare la terminologia appropriata per nominare le molecole organiche
• Descrivere in modo appropriato la struttura molecolare dei composti organici
• Capacità di riconoscere le molecole organiche sulla base dei gruppi funzionali presenti e predire la reattività e le proprietà fisico-chimiche in base alla struttura molecolare.

Abilità di giudizio

CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)

• Saper valutare l’aderenza ad una visione scientifica delle fonti di informazione;
• Apprezzare l’importanza della descrizione chimica della materia e delle sue trasformazioni come chiave di lettura dei processi agroalimentari;

CHIMICA ORGANICA (CHIM/06)

• Sviluppo del ragionamento critico nella capacità di prevedere le caratteristiche chimico-fisiche di una struttura organica e le condizioni più adatte per la modifica strutturale.
• Capacità di individuare le implicazioni di alcune reazioni della chimica organica in campo alimentare.

Abilità di comunicare

CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)

• Essere in grado di illustrare i concetti con chiarezza utilizzando il lessico proprio della disciplina;
• Trasferire i concetti chiave della disciplina anche oltre il tecnicismo della nomenclatura;
• Padroneggiare la nomenclatura specifica per potersi interfacciare a livello lavorativo con le professionalità tecniche del settore agroalimentare.

CHIMICA ORGANICA (CHIM/06)

• Capacità di esporre le conoscenze acquisite con linguaggio scientifico appropriato in modo chiaro ed ordinato.
• Sarà stimolato l'utilizzo di terminologie appropriate dei processi tipici della chimica organica e delle sue implicazioni in ambito alimentare.

Capacità di apprendimento

CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)

L’insegnamento fornisce allo studente gli strumenti per:

• Approfondire lo studio della Chimica in qualunque direzione;
• Affacciarsi a tutti gli ambiti del Sapere che necessitano di una descrizione atomica o molecolare della materia;
• Difendersi da mistificazioni e disinformazione in ambito chimico.

CHIMICA ORGANICA (CHIM/06)

• L’insegnamento della Chimica Organica fornirà gli strumenti appropriati per proporre in autonomia soluzioni a problemi nell’ambito della nomenclatura, reattività e proprietà chimico-fisiche di molecole organiche, comunicarle utilizzando un linguaggio scritto e/o orale appropriato e inquadrare il tutto in un ambito alimentare.

Il docente consiglia l’integrazione del materiale fornito in piattaforma didattica (videolezioni, slides, esercitazioni) con i seguenti testi:

CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)

• Tro; Chimica, un approccio molecolare. Editore Edises, 2022.
• Brown, LeMay, Bursten, Murphy, Woodward, Stoltzfus. Fondamenti di Chimica. Editore Edises, 2018.

Altri testi universitari recenti, intesi per percorsi di laurea triennale in ambito scientifico, possono essere parimenti adeguati per integrare le conoscenze.

CHIMICA ORGANICA (CHIM/06)

Il docente consiglia l’integrazione del materiale fornito (videolezioni, slides, esercitazioni) con i seguenti testi, a cui il docente può fare riferimento durante le lezioni:

• AA.VV. "Chimica Organica Essenziale" a cura di B. Botta 2^a Edizione Edi-Ermes
• W. H. Brown, T. Poon "Introduzione alla Chimica Organica", 4^a Edizione, Edises

Altri testi universitari recenti, intesi per percorsi di laurea triennale in ambito scientifico, possono essere parimenti adeguati per integrare le conoscenze.