Guía docente de Tecnología Enzimática de Lípidos para Alimentación Funcional (M79/56/1/28)

Curso 2022/2023
Fecha de aprobación por la Comisión Académica 06/07/2022

Máster

Máster Universitario en Avances en Calidad y Tecnología Alimentaria

Módulo

Módulo I: Tecnología de los Alimentos

Rama

Ciencias de la Salud

Centro Responsable del título

Escuela Internacional de Posgrado

Semestre

Anual

Créditos

3

Tipo

Optativa

Tipo de enseñanza

Presencial

Profesorado

  • Rocío Morales Medina
  • María Del Mar Muñio Martínez

Horario de Tutorías

Rocío Morales Medina

Email
No hay tutorías asignadas para el curso académico.

María Del Mar Muñio Martínez

Email
No hay tutorías asignadas para el curso académico.

Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Máster)

  •  Cinética enzimática en medios no acuosos.
  •  Actividad y estabilidad enzimática.
  •  Síntesis de esteres: mecanismo y cinética
  •  Transformación de triacil-gliceroles por acidólisis, alcoholisis e interesterificación
  •  Biorreactores con enzimas inmovilizadas en medios no acuosos.
  •  Soportes utilizados, Lipasas comerciales inmovilizadas
  •  Biorreactores de lecho fijo. Recirculación
  •  Biorreactores de dispersión (slurry)
  •  Simulación y optimización del funcionamiento del biorreactor
  •  Aplicaciones de los lípidos estructurados.
  •  Lípidos estructurados por acidólisis con ácidos grasos de cadena corta.
  •  Lípidos estructurados funciones, MLM, con ácidos grasos poli-insaturados en posición 2.

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

Competencias

Competencias Básicas

  • CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB8. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  • CB9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
  • CB10. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias Generales

  • CG01. Adquirir destrezas teóricas y experimentales avanzadas en el área de Calidad y Tecnología Alimentaria, y saber aplicar los conceptos, principios, teorías o modelos adquiridos en el Máster en el campo académico, de la investigación y de la innovación tecnológica. 
  • CG02. Capacidad de integrar los conocimientos avanzados adquiridos para gestionar y diseñar actividades en el campo de la Calidad y Tecnología de los Alimentos. 
  • CG03. Capacidad para actualizar el conocimiento, realizando un análisis crítico, evaluación y síntesis de ideas nuevas y complejas en los diversos aspectos de la Calidad y Tecnología Alimentaria, abarcando niveles más integradores y multidisciplinares. 
  • CG04. Elaborar adecuadamente y con cierta originalidad proyectos de trabajo o artículos científicos relacionados con la Calidad y Tecnología Alimentaria. 
  • CG05. Capacidad para recibir y transmitir información especializada en lengua inglesa en el área de Calidad y Tecnología Alimentaria con un nivel de competencia similar al B1 del Consejo de Europa. 

Competencias Específicas

  • CE01. Aplicar los conocimientos científicos y técnicos más avanzados adquiridos en el máster a la producción y elaboración de nuevos alimentos 
  • CE02. Ser capaz de diseñar un alimento nuevo integrando aspectos tecnológicos y económicos, de seguridad alimentaria, nutricionales y sensoriales, teniendo en cuenta los criterios establecidos por la legislación 
  • CE03. Identificar y valorar las mejoras nutricionales y/o organolépticas que supone la incorporación de nuevas tecnologías a la transformación de materias primas y diseño de nuevos alimentos 
  • CE05. Capacidad para asesorar científica y técnicamente a los organismos oficiales, las industrias alimentarias y a las organizaciones de consumidores sobre los avances nutricionales y tecnológicos. 
  • CE16. Formarse en fundamentos y técnicas de investigación relacionadas con la alimentación, tecnología de los alimentos, nuevos procesos y calidad y seguridad alimentaria 
  • CE18. Aplicación de la tecnología de las enzimas a la industria alimentaria 
  • CE19. Plantear e interpretar experimentos con vistas a la obtención de la ecuación cinética de un proceso enzimático en sistemas multifásicos y a diseñar y poner en operación el biorreactor necesario 

Competencias Transversales

  • CT01. Mostrar interés por la calidad y la excelencia en la realización de diferentes tareas. 
  • CT04. Ser capaz de trabajar en equipos interdisciplinarios para alcanzar objetivos comunes desde campos expertos diferenciados. 

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

  • Conocer el desarrollo de modelos cinéticos para procesos enzimáticos.
  • Conocer la aplicación de los modelos de biorreactores con enzimas inmovilizadas.
  • Conocer las aplicaciones de los lípidos estructurados en Nutrición y Alimentación.

Programa de contenidos Teóricos y Prácticos

Teórico

BLOQUE I: Cinética enzimática en medios no acuosos

  • Síntesis de esteres: mecanismo y cinética
  • Biocatálisis en líquidos iónicos
  • Transformación de triacil-gliceroles por acidólisis, alcoholisis e interesterificación

BLOQUE II: Biorreactores con enzimas inmovilizadas en medios no acuosos

  • Soportes utilizados. Lipasas comerciales inmovilizadas
  • Biorreactores de lecho fijo. Recirculación
  • Biorreactores de dispersión (slurry)
  • Simulación y optimización del funcionamiento del biorreactor

BLOQUE III: Aplicaciones de los lípidos estructurados

  • Lípidos estructurados por acidólisis con ácidos grasos de cadena corta.
  • Lípidos estructurados funciones, MLM, con ácidos grasos poliinsaturados en posición 2.

Práctico

Seminario I: Métodos analíticos para seleccionar el sustrato

  • Caracterización y selección de sustratos: total contenido de aceite, porcentaje de especies (MAG, DAG, TAG, ácidos grasos) y su composición, regiodistribución de los ácidos grasos.
  • Ejercicios prácticos para seleccionar al sustrato más adecuado para reacciones de acidolisis, alcoholisis o interesterificación teniendo en cuenta su caracterización.

Seminario II: Producción de concentrados de Omega-3 métodos enzimáticos

  • Descripción de los procesos llevados a cabo para concentrar Omega -3 e identificación de los casos en que esta etapa es necesaria en función del sustrato y la enzima elegidos.
  • Estudios de casos para aplicar los conceptos adquiridos de cinética química en medios no acuosos, regioselectividad de enzimas y composición del sustrato.

Seminario III: Caso práctico de producción de lípido estructurado MLM a partir de aceite de pescado

  • Diseño grupal del proceso teniendo en cuenta rendimientos por etapa, estado oxidativo.
  • Análisis de los distintos procesos enzimáticos y selección del más adecuado.

Bibliografía

Bibliografía fundamental

  • Tramper, J., Vermüe, M.H., Beeftink, H.H. y von Stockar (Editores) (1992): “Biocatalysis in non-conventional media”, Progress in Biotechnology, Vol. 8, Elsevier.

Bibliografía complementaria

  • Camacho Rubio, F; Robles, A; Camacho, B; González PA; Esteban L; Molina E (2007): Modeling of the kinetic for the acidolysis of different triacylglycerols and caprylic acid catalyzed by Lipozyme IM immobilized in packed bed reactor Chem. Eng. Sci., 62 (12): 3127-3141.
  • Camacho Rubio, F; Robles, A; González, PA; Camacho B; Esteban L; Molina E (2006): Mechanistic model for the lipase-catalyzed alcoholysis of triacylglycerols Appl. Cat. A-General, 301 (2): 158-168.
  • Dordick, J.S. (1992): Designing enzymes for use in organic solvents, Biotechnol. Progress, 8, 259-267.
  • Esteban, L., Muñío, M., Robles, A., Hita, E., Jiménez, M.J., González, P.A., Camacho, B., Molina, E. 2009: Synthesis of 2-monoacylglycerols (2-MAG) by enzymatic alcoholysis of fish oils using different reactor types. Biochemical Engineering Journal, 44 (2-3), 271-279.
  • Haraldsson, G.G., Kristinsson, B., Sigurdardottir, R., Gudmundsson, G.G. y Breivik, H. (1997): The preparation of concentrates of eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid by lipase-catalized transesterification of fish oil with ethanol, J. Am. Oil Chem. Soc., 74, 1419-1424.
  • Malcata, F.X., Reyes, H.R., Garcia, H.S., Hill, C.G. y Amundson, C.H. (1992): Kinetics and mechanisms of reactions catalysed by immobilized lipases, Enzyme Microb. Technol., 14, 426-446.
  • Moreno, PAG; Medina, AR; Camacho Rubio, F; Paez BC; Grima EM (2004): Production of structured lipids by acidolysis of an EPA-enriched fish oil and caprylic acid in a packed bed reactor: Analysis of three different operation modes Biotech. Progress, 20 (4): 1044-1052.
  • Moreno, PG; Medina, AR; Camacho Rubio, F; Camacho B; Esteban L; Molina E (2005): Production of structured triacylglycerols in an immobilised lipase packed-bed reactor: batch mode operation J. Chem. Tech. Biotech., 80 (1): 35-43.
  • Morales-Medina, R., García-Moreno, P.J., Pérez-Gálvez, R., Muñío, M.M., Guadix, A., Guadix, E.M. (2015) Seasonal variations in the regiodistribution of oil extracted from small-spotted catshark and bogue. Food and Function. 6, 2646-2652
  • Morales-Medina, R., Munio, M.M., Guadix, A., Guadix, E.M.  Development of an up-grading process to produce MLM structured lipids from sardine discards (2017) Food Chemistry, 228, 634-642.
  • Morales-Medina, R., Muñio, M., Guadix, A., Guadix, E.M. and Camacho, F. (2018) A lumped model of the lipase catalyzed hydrolysis of sardine oil to maximize polyunsaturated fatty acids content in acylglycerols. Food Chemistry, 240, 286-294.
  • Muñío M.M., Robles A., Esteban L., González P.A. y Molina E. 2009: Synthesis of structured lipids by two enzymatic steps: ethanolysis of fish oils and esterification of 2-monoacylglycerols. Process Biochemistry, 44 (7): 723-730.
  • Muñío M.M., Esteban L., Robles A., Hita E., Jiménez M.J., González P.A., Camacho B. y Molina E. 2008: Synthesis of 2-monoacylglycerides rich in polyunsaturated fatty acids by ethanolysis of fish oil catalyzed by 1,3 specific lipases. Process Biochemistry, 43 (10): 1033-1039
  • Mu, H., Xu, X. y Hoy, C.E. (1998): Production of Specific-Structured Triacylglycerols by Lipase Catalized Interesterification in a Laboratory-Scale Continuous Reactor, J. Am. Oil Chem. Soc., 75, 1187-1193.
  • Paez, BC; Medina, AR; Camacho Rubio, F; Moreno PG; Grima EM (2003): Modeling the effect of free water on enzyme activity in immobilized lipase-catalyzed reactions in organic solvents Enz. Micro. Technol., 33 (6): 845-853.
  • Paez, BC; Medina, AR; Camacho Rubio, F; Cerdan LE; Grima EM (2003): Kinetics of lipase-catalysed interesterification of triolein and caprylic acid to produce structured lipids J. Chem. Technol. Biotech., 78 (4): 461-470.
  • Pawongrat, R., Xu, X; H-Kittikun, A. (2008) Physico-enzymatic production of monoacylglycerols enriched with very-long-chain polyunsaturated fatty acids. J Sci Food Agric 88:256–262
  • Rubio-Rodriguez, N; Beltran, S; Jaime, I; De, Diego S. M; Sanz, M. T; Carballido, J. R. (2010) Production of omega-3 polyunsaturated fatty acid concentrates: A review. Innovative Food Sci. Emerging Technol, 11, 1-12
  • Xu, X. (2000). Production of specific-structured triacylglycerols by lipase-catalyzed reactions: a review. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 287–303
  • Zaks, A. y Klibanov, A.M. (1988): Enzymatic catalysis in nonaqueous solvents, The J. of Biol. Chem., 263, 3194-3201 y The effect of water on enzyme action in organic media, The J. of Biol. Chem., 263, 8017-8021.

Enlaces recomendados

  • Biblioteca de la Universidad de Granada
    • http://www.ugr.es/~biblio/
  • Libros Electrónicos de Ingeniería
    • http://www.engineeringvillage2.org/controller/servlet/Controller?EISESSION=1_94257f12723b9fc20M2f92ses3&CID=ebookSearch&database=131072

Metodología docente

  • MD01 Lección magistral 
  • MD02 Aprendizaje colaborativo (enseñanza en grupo) 
  • MD03 Aprendizaje autónomo (búsquedas, etc...) 
  • MD05 Aprendizaje basado en problemas 

Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final.)

Evaluación Ordinaria

La evaluación ordinaria se llevará a cabo de la siguiente forma:

  • Prueba final integradora de los contenidos teórico-prácticos del curso (50%)
  • Participación en debates en clase y asistencia (30%)
  • Realización, debate y defensa de trabajos autónomos (20%)

Evaluación Extraordinaria

La evaluación extraordinaria se llevará a cabo de la siguiente forma:

  • Prueba final integradora de los contenidos teórico-prácticos del curso (100%)

Evaluación única final

La evaluación única final se llevará a cabo de la siguiente forma:

  • Prueba final integradora de los contenidos teórico-prácticos del curso (100%)

Información adicional