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DCA-703 Tpicos selectos de qumica en alimentos
Datos generales
Unidad acadmica: Departamento de Ingeniera Agroindustrial
Programa educativo: Doctorado en Ciencias Agroalimentarias
Nivel educativo: Doctorado en Ciencias
Estructura curricular: Lnea de Generacin y Aplicacin del Conocimiento
Denominacin: Metodolgica
Asignatura: Tpicos selectos de qumica en alimentos
Carcter: Optativa
Tipo: Terico y prctico
Prerrequisitos: Recomendable cursos bsicos de Qumica orgnica,
Qumica inorgnica y Bioqumica general
Profesores: Dra. Diana Guerra Ramrez, Dr. Benito Reyes Trejo, Dr. Holber
Zuleta Prada
Ao: Primero
Sesin: Primavera
Semestre: Primero
Horas /semana: 4
Horas totales del curso: 64
Horas de estudio independiente/semana: 2
Horas totales de estudio independiente: 32
Crditos: 6
Clave: DCA-703
Introduccin
Los alimentos estn constituidos bsicamente por hidratos de carbono, grasas,
aminocidos, vitaminas, sustancias con diferentes aromas, etctera. Adems, a
nivel industrial se utilizan aditivos que tienen como finalidad alargar la vida de
anaquel y mejorar las propiedades organolpticas de los productos alimenticios.
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Por otro parte, en los bioprocesos agroindustriales, muchos compuestos orgnicos
similares sufren transformaciones para generar nuevos productos, a travs de
mecanismos de oxidacin-reduccin, fermentacin, hidrlisis etctera.
Por lo antes mencionado, es indispensable la inclusin de conceptos tericos y
prcticos y aspectos fundamentales de la qumica. El conocimiento de los
fundamentos de esta materia aplicados a los alimentos, permite que los estudiantes
utilicen la informacin, los mtodos, los conceptos y las teoras en nuevas
situaciones para resolver problemas y aplicarlos a otras asignaturas relacionadas y
como apoyo a su proyecto de investigacin.
Esta asignatura terico-prctico y de formacin integradora se ubica en el primer
semestre del ao 1 del Doctorado en Ciencias Agroalimentaria y tiene relacin
horizontal con las asignaturas: Diseos experimentales y Bioqumica de alimentos;
la relacin vertical es con las asignaturas: Proyecto de investigacin I-VI y Seminario
de investigacin I-IV.
El curso se impartir mediante clases magistrales, desarrollo de problemas,
discusin en clase y prcticas de laboratorio. Se dispondr de salas de cmputo y
auditorios y se proporcionar material impreso y electrnico como apoyo al estudio
de la asignatura. Se usarn las tecnologas actuales (TIC) para proyectar
presentaciones, videos con equipos de cmputo y can en aulas. El trabajo
experimental de la asignatura consiste en prcticas de laboratorio relacionadas con
los temas bsicos y de aplicacin a la qumica de alimentos. La asignatura permite
fomentar el aprendizaje crtico en un ambiente de discusin y razonamiento para
desarrollar la capacidad de sntesis y anlisis de problemas cientficos. Los
conocimientos adquiridos durante el curso contribuyen a fortalecer el nmero de
herramientas analticas disponibles y elevar la calidad de los datos obtenidos en el
trabajo investigativo del proyecto doctoral. Los protocolos experimentales se
realizarn en el laboratorio de investigacin en productos naturales.
La evaluacin de esta asignatura consiste en tres categoras: inicial, intermedia y
final. En cada una se considera el trabajo individual y por equipo; incluye aqu la
realizacin de exmenes parciales, as como trabajos en clase, consulta y fase
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experimental. El trabajo es independiente y se sistematizar informacin consultada
y resultados de las prcticas.
Presentacin
La investigacin cientfica en ciencias agroalimentarias considera muchos estudios
y tpicos especficos involucrados con los compuestos orgnicos. La resolucin de
un problema de investigacin depende en algunos casos, de la comprensin de las
propiedades estructurales, fisicoqumicas y de reactividad de las molculas
orgnicas o biomolculas. El crecimiento inagotable de la qumica ha permitido
acceder a un arsenal de conocimientos que constituyen un tejido extenso en
cualquier disciplina relacionada con las molculas orgnicas. Con base en lo
anterior, la asignatura Tpicos selectos de qumica en alimentos, consiste en una
seleccin de temas orientados a que los estudiantes incorporen las bases qumicas
tiles en las tres Lneas de Generacin y Aplicacin del Conocimiento (LGAC)
comprendidas en el programa de doctorado en Ciencias Agroalimentarias. El curso
ofrece una introduccin, complementacin y ampliacin de los conceptos bsicos
adquiridos en los cursos de qumica de nivel medio o medio superior y de qumica
orgnica general y bioqumica del nivel de licenciatura o posgrado. Por lo tanto, se
contempla a un nivel elemental de profundidad conceptual y terica, adems de
aportar algunos elementos de experimentacin adicionales en algunos tpicos
especiales. Este curso consiste en la seleccin de algunos temas comunes y de
aplicacin constante en la comprensin de las propiedades y procesos orgnicos.
Una vez concluido el curso los estudiantes sern capaces de aplicar los
conocimientos adquiridos para comprender las propiedades fsicas y qumicas de
las sustancias orgnicas involucradas en sus proyectos de investigacin, manejarn
adems, el lenguaje qumico apropiado y racionalizarn los procesos promovidos
por dichas sustancias, as como los protocolos tcnicos propuestos en la literatura
cientfica.
Objetivo
Proporcionar a los estudiantes una base de conocimientos y mtodos en
Qumica, mediante la consulta de textos especializados, artculos cientficos y
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uso de TIC, para la identificacin de los diferentes aspectos implicados en la
composicin y transformacin de los alimentos y compuestos derivados de los
bioprocesos agroalimentarios.
Contenido
Unidad I. Estructura qumica de los compuestos representativos en los
alimentos.
(16 horas de teora y 6 horas de prctica)
Objetivo: Relacionar la estructura electrnica de algunas molculas presentes en
los alimentos, con sus propiedades fsicas y qumicas, para explicar sus posibles
transformaciones.
1.1. Anlisis de la estructura molecular de compuestos representativos de los
alimentos: lpidos, protenas, carbohidratos, carotenoides, antocianinas y
aditivos.
1.1.1. Familias de compuestos orgnicos.
1.1.2. Electronegatividad y polaridades de enlaces.
1.1.3. Hibridacin y geometra.
1.1.4. Interacciones no covalentes.
1.1.5. Reglas de resonancia.
1.2. Propiedades cido bsicas.
1.2.1. Acidez y basicidad de los compuestos de acuerdo a las teoras de
Bronsted-Lowry y Lewis.
1.2.2. Efectos inductivos y de resonancia.
Unidad II. Isomera de los compuestos en los alimentos
(16 horas de teora)
Objetivo: Relacionar los diferentes tipos de estereoisomera con las propiedades
fsicas y qumicas de las sustancias de inters alimentario, mediante la
representacin con modelos moleculares, para la comprender sus caractersticas
sensoriales y biolgicas.
2.1. Estereoisomros en los alimentos
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2.1.1. Isomera conformacional
2.1.1.1. Conformaciones de la estructura cclica de los monosacridos.
2.2. Isomera geomtrica cis-trans, E/Z.
Isomera geomtrica de los cidos grasos y en los procesos de
Biosntesis.
2.3. Isomera ptica en monosacridos, aminocidos y enzimas.
2.3.1. Propiedades biolgicas, fsicas y organolpticas entre
Estereoismeros
2.3.2. Descriptores estereoqumicos (R/S, D/ L
2.3.3. Rotacin especfica,
2.3.3.1. Compuestos dextrorotatorios y levorotatorios
significado de la simbologa (+)/(-) o d/)
2.3.4. Relaciones isomricas entre compuestos
2.3.4.1. Enntimeros , epmeros y diateroismeros
2.3.5. Fenmeno de mutarrotacin e de inversin de azcares.
Unidad III. Procesos reactivos y mecansticos caractersticos de compuestos
de inters en alimentos y bioprocesos.
(16 horas de teora y 10 horas de prctica)
Objetivo: Interpretar los diferentes procesos que se llevan a cabo durante la
transformacin de los compuestos de inters en el mbito alimentario, mediante el
anlisis de su estructura qumica y de los cambios de energa involucrados, para
controlar los procesos agroindustriales.
3.1. Formacin de intermediarios de reaccin
3.1.1. Rupturas heteroltica y homoltica
3.1.2. Intermediarios reactivos: carbocationes, carbaniones y radicales
libres.
3.1.2.1. Concepto de nuclefilo y electrfilo
3.2. Procesos reactivos y aspectos mecansticos
3.2.1. Reacciones de sustitucin
3.2.1.1. Sustitucin por radicales libres en procesos oxidativos
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3.2.1.2. reacciones de condensacin (formacin de steres en los
triglicridos y ceras) y amidas en la formacin de pptidos y
protenas.
3.2.1.3. Proceso de transesterificacin de los triglicridos
3.3. Reacciones de adicin
3.3.1. Hidrogenacin de cidos grasos insaturados que forman los
triglicridos
3.3.2. Halogenacin con yodo molecular
3.3.3. Adicin de alcoholes al grupo carbonilo de aldehdos y cetonas en
el equilibrio qumico entre las formas cclicas y abiertas de las
alhexosas y cetohexosas
3.3.4. Reacciones de eliminacin
3.3.4.1. Reacciones de deshidratacin de alcoholes
3.3.5. Reacciones de oxidacin
3.3.5.1. Peroxidacin de lpidos
3.3.6. Aplicaciones en tecnologa agroalimentaria.
3.3.6.1. Tema selecto: antioxidantes.
3.3.6.2. Atrapamiento de las especies reactivas de oxgeno y nitrgeno por
la transferencia de electrones.
3.3.6.3. Tema selecto: biotransformaciones.
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Actividades prcticas
Se desarrollarn cuatro prcticas, con duracin total de 16 horas, en el Laboratorio
de productos naturales y se apoyan en el manual de prcticas correspondiente.
No. Nombre de la prctica Objetivo Horas Unidad
1 Separacin de mezclas por cromatografa en capa delgada.
Examinar una mezcla de compuestos, utilizando la tcnica de cromatografa en capa fina y tomando como base las propiedades fsicas de los componentes de la mezcla, para identificarlos.
3.0 I
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Aislamiento y purificacin de un compuesto orgnico problema derivado de una especie vegetal.
Producir el aislamiento de un compuesto orgnico de un extracto vegetal, usando la maceracin, la separacin por cromatografa de columna y comprobando la estructura por mtodos espectroscpicos sencillos, para su identificacin.
3.0 I
3
Derivatizacin de aceites para la obtencin de steres metlicos de cidos grasos.
Producir steres metlicos de cidos grasos, mediante la reaccin de transesterificacin de aceites, para conocer el perfil de cidos grasos del aceite por cromatografa de gases.
4.0
III
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Reduccin de cetonas usando zanahorias como portadoras de agentes reductores biolgicos.
Aplicar tcnicas de la qumica verde a los procesos de xido-reduccin, mediante la metodologa recomendada, para preservacin de la calidad de nutracuticos.
6.0 III
Metodologa
Para desarrollar el proceso de enseanza aprendizaje de esta asignatura, se
realizan diversas actividades:
i. Tcnicas grupales: debates, lluvia de ideas, ejercicios.
ii. Tcnicas audiovisuales: videos documentales especializados.
iii. Tcnicas tradicionales: presentacin del profesor, seminario por estudiantes y
lecturas.
iv. Aprendizaje basado en proyectos y estudios de caso.
Los recursos materiales y didcticos consisten en la utilizacin de programas de
qumica, as como la consulta en textos y artculos cientficos. Recursos fsicos o
lugar de trabajo es en biblioteca, aula, y laboratorio.
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Evaluacin (E)
E Elaborar/presentar Indicadores Valor Objetivo In
icia
l
Examen diagnstico individual
Examen 0
Valorar los conocimientos tericos bsicos de la qumica orgnica, mediante un examen, para la definicin de prioridades de regularizacin. Comprende temas tericos de la unidad I Actividades prcticas I y II.
Inte
rmed
ia
Examen Terico Exposicin Prctico
10 10 10
Aplicar exmenes de los temas revisados formulando preguntas terico-prcticas, para la evaluacin del aprendizaje.
Trabajos previos de prctica
Revisin 10
Aplicar los conocimientos tericos adquiridos en el curso, mediante el desarrollo de prcticas, para la adquisicin de habilidades en el manejo de materiales y equipo
Trabajo de laboratorio
Asistencia, participacin y organizacin
10
Informes de prcticas
Reportes 10
Fin
al
Seminario Exposicin
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Elaborar un proyecto mediante la revisin de artculos cientficos del mbito agroalimentario, para la identificacin y aplicacin de los conceptos qumicos abordados en el curso.
Bibliografa
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Publicaciones en revistas
Food chemistry
Agricultural and food chemistry
Food composition and Analysis
Innovative food science and emerging technologies
Perfil del profesor
Especialista en qumica orgnica. Doctorado con dos aos de experiencia docente,
de investigacin o de trabajo en el rea.
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