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MÓDULO MATERIA CURSO SEMESTRE CRÉDITOS TIPO

BiotecnológicoEnzimología de los alimentos

4º 1º 6 Optativa

PROFESOR(ES)DIRECCIÓN COMPLETA DE CONTACTO PARA TUTORÍAS (Dirección postal, teléfono, correo electrónico, etc.)

Ángel Gil Hernández Concepción Aguilera García Olga Martínez Augustin Rafael Salto González* Alberto Manuel Vargas Morales

Dpto. de Bioquímica y Biología Molecular II, 4ª planta, Facultad de Farmacia. Despachos nª 398, 385b, 392b, 396 y 385.Correo electrónico: agil@ugr.es, caguiler@ugr.es, omartine@ugr.es, rsalto@ugr.es y avargas@ugr.es

HORARIO DE TUTORÍAS

Ángel Gil Hernández(Lunes y Miércoles, de 11:30 a 14:30)

Concepción Aguilera García (Lunes, Miércoles y Viernes, de 10:30 a 12:30 y de 16:00 a 18:00)

Olga Martínez Augustin (Lunes, Martes y Jueves, de 12:00 a 14:00)

Rafael Salto González (Martes, Miércoles y Jueves, de 11:30 a 13:30)

Alberto Manuel Vargas Morales (Lunes, Martes, Miércoles y Jueves, de 10:00 a 11:30)

GRADO EN EL QUE SE IMPARTE OTROS GRADOS A LOS QUE SE PODRÍA OFERTAR

Grado de Ciencia y Tecnología de los AlimentosGrado de BioquímicaGrado de Nutrición Humana y Dietética

PRERREQUISITOS Y/O RECOMENDACIONES (si procede)

Tener cursadas las asignaturas Biología, Bioquímica, Fisiología, Química y Bioquímica de los Alimentos, Microbiología General, Microbiología Alimentaria y Biotecnología.

ENZIMOLOGÍA DE LOS ALIMENTOSGUIA DOCENTE DE LA ASIGNATURA

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Tener conocimientos adecuados sobre: Comprensión de textos en inglés científico Conocimientos informáticos básicos Acceso, búsqueda y manejo de bibliografía científica

BREVE DESCRIPCIÓN DE CONTENIDOS (SEGÚN MEMORIA DE VERIFICACIÓN DEL GRADO)

Historia e implicaciones de la enzimología de los alimentos.Enzimas implicadas en la cadena alimentaria: Tipos y reacciones.Factores experimentales que afectan a la cinética de las enzimas de utilidad en alimentación.Inactivación enzimática Análisis de la actividad enzimática y de la cantidad de enzimas presentes en alimentos de forma natural o exógena.Estrategias de utilización de enzimas producidas mediante procedimientos biotecnológicos en la industria alimentaria. Aplicaciones de las enzimas en la producción de ingredientes y aditivos alimenticiosAplicaciones de las enzimas en la producción y procesado de productos alimenticios (productos lácteos, carne y derivados cárnicos, pescado y productos de la pesca, huevos y ovoproductos, frutas y verduras, cereales, bebidas alcohólicas y analcohólicas).Legislación internacional aplicable a la producción, comercialización y uso de enzimas en la producción y procesado de alimentos

COMPETENCIAS GENERALES Y ESPECÍFICAS

Competencias Transversales/Genéricas

CT3: Tener un compromiso ético y preocupación por la deontología profesional. CT4: Tener capacidad de aprendizaje y trabajo autónomo. CT5: Saber aplicar los principios del método científico. CT9: Saber comunicar información científica de manera clara y eficaz, incluyendo la capacidad de

presentar un trabajo, de forma oral y escrita, a una audiencia profesional, y la de entender el lenguaje y propuestas de otros especialistas.

CG1: Poseer y comprender los conocimientos fundamentales acerca de la estructura y de las enzimas presentes en los alimentos y de las enzimas de utilidad en la producción, desarrollo e innovación de nuevos alimentos.

CG2: Saber aplicar los conocimientos en de la Enzimología de los Alimentos al mundo profesional, especialmente en las áreas de investigación y docencia, y de actividades relacionadas con la Ciencia y la Tecnología de los Alimentos utilizando el método científico.

CG3: Adquirir la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes de la Enzimología de los alimentos, así como de extraer conclusiones y reflexionar críticamente sobre las mismas en distintos temas relevantes en el ámbito de las Ciencias de los Alimentos

CG4: Saber transmitir información, ideas, problemas y soluciones dentro de la Enzimología de los alimentos, incluyendo la capacidad de comunicar aspectos fundamentales de su actividad profesional a otros profesionales de su área, o de áreas afines, y a un público no especializado.

CG5: Haber desarrollado las habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores de especialización con un alto grado de autonomía, incluyendo la capacidad de asimilación de las distintas innovaciones científicas y tecnológicas que se vayan produciendo en el ámbito de las Ciencias y la Tecnología de los Alimentos.

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Competencias Específicas

CE10: Conocer las principales enzimas de los alimentos, sus influencias sobre el deterioro y estabilidad de los alimentos y cómo se puede controlar su actividad.

CE10: Conocer las reacciones, importancia fisiológica, localización, propiedades físicas y químicas, síntesis y aplicaciones de las principales enzimas de utilidad en la producción y en el desarrollo e innovación de alimentos

CE11: Tener una visión integrada del uso y aplicaciones de las enzimas en la producción de alimentos, así como en la investigación, el desarrollo y la innovación de alimentos.

CE15: Conocer los principales problemas actuales y los retos futuros de la enzimología de los alimentos, así como las implicaciones éticas y sociales de sus aplicaciones prácticas en los diferentes sectores de la alimentación.

CE16: Conocer los principios y aplicaciones de los principales métodos experimentales e instrumentación utilizados en enzimología de los alimentos.

CE20: Conocer los principios de manipulación de las enzimas en alimentación, así como las principales técnicas que permiten su aplicación en la industria alimentaria

CE28: Capacidad para transmitir información dentro del área de la Enzimología de los alimentos, incluyendo la elaboración, redacción y presentación oral de un informe científico.

OBJETIVOS (EXPRESADOS COMO RESULTADOS ESPERABLES DE LA ENSEÑANZA)

Conocer los aspectos históricos de la enzimología de los alimentos y sus implicaciones en la producción de los alimentos.

Comprender los factores experimentales que influyen en la cinética de las reacciones catalizadas por enzimas en los alimentos y sus consecuencias y los mecanismos de inactivación.

Conocer las principales enzimas de los alimentos, sus influencias sobre el deterioro y estabilidad de los alimentos y cómo se puede controlar su actividad.

Comprender las reacciones, efectos y mecanismos de las enzimas sobre la textura, el color y, la producción de sustancias volátiles en los vegetales

Aprender a manejar las enzimas en el procesado de frutas vegetales y derivados.

Conocer las aplicaciones de las enzimas en la producción de vino, cerveza y otras bebidas.

Comprender las aplicaciones de las hidrolasas de proteínas, hidratos de carbono y lípidos en la producción de ingredientes para la industria alimentaria ( hidrolizados proteicos, dextrinas y azúcares y acilglicéridos).

Conocer las reacciones, importancia fisiológica, localización, propiedades físicas y químicas, síntesis y aplicaciones de las principales enzimas de utilidad en la producción y en el desarrollo e innovación de alimentos.

Describir los principales procedimientos para la inmovilización de enzimas y sus aplicaciones en la industria alimentaria.

Conocer los aspectos legislativos internacionales más importantes relacionados con el uso de enzimas en los alimentos.

Aprender a manejar bibliografía y artículos científicos relacionados con la Enzimología de los alimentos

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TEMARIO DETALLADO DE LA ASIGNATURA

TEMARIO TEÓRICO:

PRIMERA PARTE: Enzimas de los alimentos

Tema 1. Concepto de Enzimología de los alimentos. Historia de la enzimología de los alimentos y repercusiones en la producción de alimentos. Oxidorreductasas, transferasas, hidrolasas, liasas, isomerasas y ligasas de interés en la industria alimentaria.

Tema 2. Efectos de los sustratos y de sus concentraciones, de la concentración de enzima, de los cofactores y de los inhibidores en la velocidad de reacción de las reacciones catalizadas por enzimas en los alimentos. Efectos del pH y del calor en las reacciones catalizadas por enzimas en los alimentos. Inactivación de enzimas. Uso y aplicación de las enzimas extremófilas en alimentos.

Tema 3. Enzimas en la cadena alimentaria. Enzimas implicadas en la biosíntesis de almidones y otros polisacáridos vegetales. Enzimas relacionadas con la síntesis de ácidos grasos y el ensamblaje de acilglicéridos. Enzimas implicadas en la biosíntesis de fosfolípidos en las plantas. Enzimas relacionadas con la síntesis de proteínas y de ácidos nucleicos

Tema 4. Principales enzimas de los sistemas alimentarios. Leche y derivados lácteos. Huevos y ovoproductos. Carne y derivados cárnicos. Pescado y derivados. Frutas y verduras. Cereales y derivados. Influencia de las enzimas endógenas en la estabilidad y deterioro de los sistemas alimentarios. Uso de enzimas exógenas para la mejora de la producción de alimentos. Enzimas exógenas derivadas de bacterias, levaduras y hongos.

SEGUNDA PARTE: Enzimas específicas empleadas en alimentación

Tema 5. Reacciones, importancia fisiológica, localización, propiedades físicas y químicas, síntesis y aplicaciones de las principales oxidorreductasas de utilidad en la producción y en el desarrollo e innovación de alimentos. Catalasa. Superóxido dismutasa. Peroxidasa. Glutatión peroxidasa. Glucosa oxidasa. Galactosidasa. Lactato deshidrogenasa. Alcohol deshidrogenasa. Amino oxidasa. Prolil-4hidroxilasa. Lisil hidrosilasa. Lisiloxidasa. Polifenoloxidasa. Lacasa. Sulfidriloxidasa de animales. Xantín oxidasa. Lipoxigenasas y enzimas relacionadas. Sorbitol oxidasa.

Tema 6. Reacciones, importancia fisiológica, localización, propiedades físicas y químicas, síntesis y aplicaciones de las principales transferasas de utilidad en la producción y en el desarrollo e innovación de alimentos.Fosforilasas de almidones. Amilasas. Amilosacarasa. Ciclodextrina glucosiltransferasa. Dextranosacarasa. Dextrinasas límite. Pululunasas. Celulasas. Enzimas pécticas. Poligalacturonasas. Pectín esterasas. Enzimas liberadoras de arabinosa, glactosa y cadenas laterales de las pectinas. Enzimas xilanolíticas. Enzimas degradantes de Ramnogalaturonanos y xilogalacturonanos. enzimas hidrolíticas de 1-3 y 1-4 β-Glucanos. Endomananasas. Lisozima. Enzimas proteolíticas. Ribonucleasas. Limonoide glucosiltransferasa. Transglutaminasa. Feruloilesterasas

Tema 7. Reacciones, importancia fisiológica, localización, propiedades físicas y químicas, síntesis y aplicaciones de las principales liasas de utilidad en la producción y en el desarrollo e innovación de alimentos.Pectato y pectín liasas. Aliinasas. Cistínliasas de plantas.

Tema 8. Reacciones, importancia fisiológica, localización, propiedades físicas y químicas, síntesis y aplicaciones de las principales isomerasas de utilidad en la producción y en el desarrollo e innovación

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de alimentos. Glucosa isomerasa. Xilosa isomerasa.

TERCERA PARTE: ENZIMAS EN EL PROCESADO DE PRODUCTOS ALIMENTICIOS. Tema 9. Utilización de enzimas en la elaboración de productos de origen animal. Enzimas en

quesería. Utilización de enzimas en la producción de mantequilla y de aromas para la industria láctea. Leche de bajo contenido en lactosa.Enizmas en la producción de ovoproductos. Enzimas en la producción de carne y derivados cárnicos.

Tema 10. Efectos de las reacciones enzimáticas sobre la textura, el color y otras características organolépticas de los frutos. Indicadores enzimáticos del blanqueamiento.Biosensores enzimáticos para el procesado de frutas y verduras.

Tema 11. Utilización de enzimas en la elaboración de zumos y turbios, vino, cerveza y otras bebidas

CUARTA PARTE: Estrategias de utilización de enzimas exógenas en la industria alimentaria.

Tema 12. Hidrólisis de hidratos de carbono. Producción de dextrinas jarabes de glucosa y fructosa mediante enzimas amilolíticas y glucosa isomerasa. Producción de dextrinas resistentes de tipo IV y de ciclodextrinas. Producción de glucosa y otros azúcares a partir de celulosa. Producción de derivados lácteos de bajo contenido en lactosa. Inversión enzimática de la sacarosa

Tema 13. Modificación de proteínas para optimizar su funcionalidad. Producción de hidrolizados proteicos. Proteínas y proteasas. Reducción de la alergenicidad y aumento del valor nutritivo. Producción de aminoácidos.

Tema 14. Producción y modificación de acilglicéridos. Uso de aceites, grasas y lipasas. Efectos de la actividad de agua. Producción de triglicéridos estructurados, de ácidos grasos y acilgicéridos enriquecidos en ácidos grasos. Producción de mono y diglicéridos.

QUINTA PARTE: Estrategias inmovilización de enzimas en la industria alimentaria. Tema 15. Inmovilización de enzimas por entrecruzamiento y atrapamiento sobre polímeros.

Fotoentrecruzamiento. Resinas de uretano. Atrapamiento de enzimas, células y organelas celulares.

Tema 16. Inmovilización genética de enzimas sobre la superficie de levaduras. Inmovilización de enzimas amilolíticas. . Inmovilización de enzimas celulolíticas. Co-inmovilización.

Tema 17. Aplicaciones de las enzimas inmovilizadas en la industria alimentaria. Producción de jarabes de maiz de elevado contenido en fructosa. Producción de jarabes de hidrolizado de suero lácteo. Producción de L-aminoácidos. Producción de ribonucléótidos. Producción de siomaltulosa. Producción de azúcar invertido. Producción de grasas modificadas. Oportunidades futuras.

SEXTA PARTE: Legislación aplicable a la producción, comercialización y uso de enzimas y técnicas de detección y análisis

Tema 18. Legislación europea y legislación comparada aplicable a la producción, comercialización y uso de enzimas en alimentos

Tema 19. Protocolos de diseño, desarrollo y evaluación de enzimas

Tema 20. Técnicas de análisis y detección de enzimas en alimentos.

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TEMARIO PRÁCTICO:

Seminarios y Exposición de trabajos Los alumnos prepararán de manera autónoma un trabajo de revisión sobre un tema seleccionado de interés actual relacionado con el uso de enzimas en alimentación

Prácticas de Laboratorio

Práctica 1. Introducción. Fundamentos de las prácticas. Determinación de la actividad de la invertasa de un extracto de levaduraPráctica 2. Hidrólisis de caseína y de proteínas del suero lácteo mediantes proteasas extremófilas. Seguimiento

de los parámetros de la reacción. Práctica 3. Reducción de la antigenicidad de los hidrolizados de caseína y proteínas séricas mediante ultrafiltración y ensayo de la mismaPráctica 4. Presentación y discusión de resultados

BIBLIOGRAFÍA

BIBLIOGRAFÍA FUNDAMENTAL: Whitaker JR, Voragen AGJ, Wong DWS. Handbook of Food Enzymology, Publisher: Marcel Dekker,

Inc. 2003 Aehle W.Enzymes in Industry. Production and Applications, 3rd edition, WILEY-VCH Verlag GmbH &

Co. KGaA, 2007 Gil A. Tratado de Nutrición. Tomo II. Ed. Médica Panamericana, Madrid 2010

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA:

Buchholz K, Kasche V, Bornscheuer UT. Biocatalysts and Enzyme Technology. Wiley, 2005.Godfrey T, West S. Industrial Enzymology: the applications of enzymes in industry. (eds) 2ª ed. Macmillan Press, London, 2001.Bommarius AS, y Riebel BR. Biocatalysis. Wiley-VCH, 2004.Fox BP (ed.), Food Enzymology (2 vols.), Elsevier, 1991.Nagodawithana T, Reed G (eds).Enzymes in food processing (3ª. ed).), Academic Press,1993.Whitaker JR. Principles of enzymology for the food sciences. (2ª ed.) Marcel Dekker,1994.Uhligh H Industrial enzymes and their applications. Wiley, 1998.Straathof AJJ, Adlercreutz P (eds) Applied Biocatalysis (2nd ed).. Harwood Academic, 2000Liese A, Seelbach K, Wandrey C (eds) Industrial Biotransformations. Wiley-VCH, 2000Bornscheuer UT. Enzymes in Lipid Modification. Wiley-VCH, 2000

ENLACES RECOMENDADOS

http://farmacia.ugr.es/BBM2/Enzalim.html

https://swad.ugr.es/?CrsCod=789

METODOLOGÍA DOCENTE

Las clases teóricas se impartirán en un aula, de manera que tras una exposición inicial de 40 minutos en la que se abordarán los fundamentos de la asignatura relacionados con los contenidos teóricos, el

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resto del tiempo se dedique a realizar comentar la información contenida en la bibliografía y páginas web con información relacionada sobre la clase. Afortunadamente, la información disponible obre este campo de conocimiento es enorme y permite que el alumno se familiarice con las técnicas reales que actualmente utiliza la industria alimentaria.

Las cláses prácticas se presentan de forma que tras un primer día en el que mediante una lección magistral se exponen los fundamentos de las mismas, el alumno de una manera autónoma esté en condiciones de seguir protocolos de técnicas sencillos y realice las prácticas lo más independientemente posible. El último día de prácticas se interpretan los resultados obtenidos y se discuten con el profesor, al mismo tiempo que se intentan aplicar en el aula de informática una serie de herramientas sencillas a las prácticas que el alumno ya ha realizado. Finalmente el alumno debe presentar un resumen de los resultados obtenidos y la interpretación de los mismos. Para ello dispone de artículos científicos, así como el acceso a las bases de datos que se han introducido en las prácticas.

A final de curso, el alumno debe presentar oralmente un trabajo de revisión bibliográfica tutorizado sobre algún aspecto relacionado con la enzimología de los alimentos

PROGRAMA DE ACTIVIDADES

Primer cuatrimestre

Temas del temario

Actividades presenciales(NOTA: Modificar según la metodología docente propuesta para la asignatura)

Actividades no presenciales(NOTA: Modificar según la metodología docente propuesta para la asignatura)

Sesiones

teóricas

(horas)

Sesiones

prácticas

(horas)

Exposiciones y

seminarios (horas)

Exámenes

(horas)Etc.

Tutorías individu

ales (horas)

Tutorías colectivas

(horas)

Estudio y

trabajo individual del

alumno (horas)

Trabajo en

grupo (horas)

Etc.

Semana 1

Semana 2

Semana 3

Semana 4

Semana 5

…

…

…

…

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…

…

…

…

Total horas

EVALUACIÓN (INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN, CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y PORCENTAJE SOBRE LA CALIFICACIÓN FINAL, ETC.)

La evaluación de la asignatura se realizará a partir de los exámenes, las presentaciones y/o exposiciones de los trabajos prácticos en los que los estudiantes tendrán que demostrar las competencias adquiridas. Así mismo se valorará la asistencia y participación de los alumnos en prácticas y seminarios.

La superación de cualquiera de las pruebas no se logrará sin un conocimiento uniforme y equilibrado de toda la materia.

Los sistemas de evaluación a emplear y su peso en porcentaje sobre la calificación final son:

Exámenes orales y/o escritos (hasta un 70% de la calificación) Resolución de problemas, trabajos y casos prácticos (hasta un 20% de la calificación) Asistencia, participación y realización de prácticas (hasta un 30% de la calificación) Asistencia y participación en seminarios y/o exposición de trabajos (hasta un 20% de la calificación)

INFORMACIÓN ADICIONAL

Esta asignatura se imparte en las principales universidades del mundo de prestigio en el campo de las Ciencias de la Alimentación, como la Universidad de Wageningen, la Universidad de Reading, la Universidad de Harvard y la Universidad de Davis.