La asignatura NANOCIENCIA y NANOTECNOLOGÍA forma parte del plan de estudios del Grado en Ciencia y Tecnología de Alimentos y tiene un carácter optativo, con 6 créditos ECTS y impartiéndose en el segundo semestre. Pertenece al Módulo M09 correspondiente a Tecnología de los Alimentos.

La nanotecnología es el estudio, diseño, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a escala nanométrica y la explotación de los fenómenos y propiedades que la materia presenta en esta escala.

El objetivo básico de la asignatura es proporcionar al alumno los conocimientos teórico-prácticos que le permitan comprender la relación entre el tamaño a escala nanométrica y las propiedades de los materiales, centrándose en las numerosas y prometedoras aplicaciones de la nanotecnología en el sector alimentario.En el contexto de la tecnología de alimentos y de cara a un futuro profesional de calidad,es imprescindible el estudio de la nanociencia y la nanotecnología.

Para cursar la asignatura NANOCIENCIA y NANOTECNOLOGÍA no se requiere ningún requisito previo. Sin embargo, conviene recordar todo lo aprendido relativo a química y física a lo largo del Grado.

- Conocimiento de los fundamentos de la nanociencia y de nanotecnología.

- Aplicación de dichos conocimientos a la industria alimentaria en los campos de procesado de alimentos,nanoencapsulación de aditivos, embalaje de alimentos y seguridad alimentaria

- Conocimiento de las técnicas analíticas y espectroscópicas de caracterización en nanociencia

- Acercamiento a las técnicas de manipulación atómica

- Comprensión de los métodos de preparación de nanopartículas y nanoestructuras:aproximación ascendente y descendente para la nanofabricación

- Medidas de regulación de la nanotecnología en la industria de los alimentos

TEMARIO TEORICO

TEMA 1. Fundamentos de nanociencia y nanotecnología. Las nanoestructuras, la nanociencia y la nanotecnología. La física cuántica: ¿ondas o partículas?. Los átomos, las moléculas y los enlaces. El ADN, la molécula de la vida.

TEMA 2. Métodos de caracterización y medición de propiedades. Herramientas para ver el nanomundo: Microscopía y Espectroscopia. Herramientas para modificar el nanomundo: El STM, nuestras manos en el nanomundo, la epitaxia de haces moleculares: pintando con átomos, autoensamblaje molecular, métodos químicos y métodos biológicos.

TEMA 3. Aplicación de la nanotecnología en el sector de la alimentación. Introducción. La nanotecnología y el embalaje de alimentos: nanopartículas para el embalaje de alimentos, biopolímeros naturales y las ventajas de los nanomateriales en el embalaje de alimentos. Nanosensores. Riesgos y regulaciones. Percepción pública.

TEMA 4. Nanoestructuras naturales en alimentación. Introducción. Nanoestructuras naturales en los alimentos. Carbohidratos. Proteínas. Estudios “nanocientíficos” sobre la estructura de los alimentos. Diseñando nanoestructuras en los alimentos. Almidones de diseño. Diseño de (nano)espumas y emulsiones. Estatus de las nanoestructuras naturales en los alimentos.

TEMA 5. Nanotecnología en ingredientes, aditivos y suplementos alimenticios. Introducción. Aplicaciones actuales y perspectivas futuras. Nanomateriales con aplicación en los alimentos y salud. Metal/Óxido de metal. Nanomateriales con superficies funcionalizadas. Nanoaditivos orgánicos y nanoestructuras procesadas en alimentos. Ingredientes y aditivos alimenticios de tamaño nanométrico en relación con la digestión de los alimentos.

TEMA 6. Nanotecnología en el embalaje de alimentos. Introducción. Aplicaciones actuales y próximas de los nanomateriales en embalajes. Nanotecnología en el embalaje de alimentos. Nanomateriales poliméricos. Nanocomposites. Materiales activos e inteligentes. Efecto del nanoembalaje en alimentos. Materiales de embalaje junto nanopartículas. Ventajas del empleo de nanomateriales en embalaje. Seguridad para la salud humana y el medio ambiente. Coste y capacidad para acceder a nuevas tecnologías.

TEMA 7. Determinación de nanomateriales en alimentos. Introducción. Ensayos analíticos para la caracterización y determinación de NMs. Métodos de separación de NMs. Análisis cuantitativo. Otras técnicas de análisis. Aplicación al análisis de alimentos. Tendencias futuras.

TEMA 8. Medidas de regulación de la nanotecnología en los alimentos.

TEMA 9. Percepción pública de la nanotecnología: riesgos y beneficios.



TEMARIO PRÁCTICO



A lo largo de las prácticas de laboratorio se introducirá a los estudiantes en el estudio de las propiedades únicas que exhiben los materiales en escala nanométrica, presentadas en el temario teórico. Para ello, llevarán a cabo la síntesis de nanopartículas de oro y óxido de hierro y microcápsulas con nanopartículas de SiO2. Asimismo, se profundizará en ciertas aplicaciones de los sistemas nanométricos dentro del campo de los alimentos, trabajando con colorantes alimenticios y tratando aguas contaminadas con arsénico. Las prácticas a realizar son las siguientes:

• Influencia del tamaño de partícula en las propiedades físicas de nanopartículas de Au

• Adsorción de arsénico mediante nanopartículas de óxido de hierro

• Autoensamblaje y nanotecnología con colorantes alimenticios

• Síntesis de nanopartículas de Ag y Au mediante química verde.

. Síntesis hidrotermal de nanoestructuras de beta-hidróxido de niquel(II)

– Impartición de clases teóricas (clase magistral). Los recursos utilizados son la pizarra, proyector de transparencias, proyecciones con ordenador y fotocopias de apoyo con figuras, esquemas y tablas. Las clases se desarrollarán de manera interactiva con los alumnos, discutiendo con ellos los aspectos que resultan más difíciles o especialmente interesantes de cada tema.

– Realización de prácticas (laboratorio). Los alumnos aplicarán lo aprendido en las clases de teóricas. Se discute la utilidad práctica de los conocimientos adquiridos.

– Se realizarán actividades dirigidas según el desarrollo de las distintas sesiones teóricas. Estas actividades se realizarán sobre los distintos bloques temáticos de la asignatura.

– Se formarán grupos de 2 o 3 alumnos para realizar un trabajo bibliográfico sobre un tema de química de actualidad relacionado con el medio ambiente. El primer día de clase se facilitará una relación con los posibles temas para el trabajo así como las normas para realizarlo.

• Ebaluazio Jarraituaren Sistema
• Azken Ebaluazioaren Sistema
• Kalifikazioko tresnak eta ehunekoak:
  • Garatu beharreko proba idatzia (%): 50
  • Ahozko defentsa (%): 10
  • Praktikak egitea (ariketak, kasuak edo buruketak) (%): 25
  • Banakako lanak (%): 5
  • alde lanak (arazoen ebazpenak, proiektuen diseinuak) (%): 10

SISTEMAS DE EVALUACIÓN



1. Evaluación mixta



Supone la participación en todas las actividades de evaluación.Para aprobar la asignatura deberán superarse los siguientes apartados:



Examen teórico (ET)

La evaluación del apartado teórico se realizará mediante un único examen escrito de preguntas abiertas que tendrá lugar en la fecha oficial.Porcentaje en la nota final:50%



Prácticas de laboratorio (PL)

La evaluación del apartado práctico se realizará a través de evaluación continua, siendo condición indispensable asistir a todas las sesiones prácticas programadas. Se tendrán en cuenta los siguientes aspectos: el aprovechamiento y la actitud del alumno en las sesiones prácticas y el cuaderno de laboratorio con los ejercicios relacionados.Porcentaje en la nota final:20%



Prácticas de aula (PA) y Seminarios (S)

Se tendrá en cuenta la participación de los alumnos en el aula en cada actividad, así como los trabajos realizados en cada sesión. Porcentaje en la nota final:15%





Debate Formativo-Juego de rol

Se repartirá información sobre diversos temas de la nanotecnología para que los alumnos preparen el rol que les haya correspondido en el juego de rol. Se realizará un debate dónde cada alumno defenderá su postura. Se tendrá en cuenta tanto la exposición de esta defensa como los argumentos. Porcentaje en la nota final:15%



Calificación final (CF)

La calificación final se calculará mediante una media ponderada entre:

• Examen teórico (50 %)

• Prácticas de laboratorio (20 %)

• Prácticas de aula y seminarios(15 %)

• Juego de rol-debate (15 %)

Para aprobar la asignatura, deberá obtenerse una calificación mínima de aprobado en cada uno de los apartados.



2. Evaluación final

El alumnado puede elegir el sistema de evaluación final. Esta elección debe comunicarse antes de la novena semana desde el inicio del curso y consistirá en:



- Realización de una práctica de laboratorio en la que se evaluará el resultado de aprendizaje de la asignatura relacionado con la aplicación de técnicas experimentales. Porcentaje en la nota final: 30%.

- Prueba escrita final: Porcentaje en la nota final:70 %.



Para aprobar la asignatura, deberá obtenerse una calificación mínima de aprobado en cada uno de los apartados.

La no presentación en la fecha de realización del examen supone la renuncia automática de la convovatoria.

En la convocatoria extraordinaria se seguirán los mismos criterios de evaluación que los utilizados para las y los estudiantes que no puedan participar en la evaluación mixta, y se presentan a la evaluación final. Es decir:



1. Realización de una práctica de laboratorio en la que se evaluará el resultado de aprendizaje de la asignatura relacionado con la aplicación de técnicas experimentales, o haber realizado las prácticas durante el curso y haber entregado el informe (se mantendrá la nota obtenida anteriormente y su porcentaje correspondiente de la nota de la asignatura):20 %

3. Realizar la prueba escrita final:80%



Los alumnos que hayan superado las prácticas de laboratorio ,la actividad juego de rol y los seminarios de la convocatoria ordinaria, no deberán examinarse de dicha parte, siendo su calificación la obtenida en dicha convocatoria.

La no presentación en la fecha de realización del examen supone la renuncia automática de la convovatoria.

Los alumnos tendrán a su disposición a través de la plataforma eGela todo el material y documentación empleada en clase, así como los guiones de las prácticas de laboratorio.
En las practicas de laboratorio será necesario el uso de bata,guantes y gafas de protección.

Oinarrizko bibliografia

1. Future Foods. How modern Science is Transforming the Way we eat.

Mc Clements, David Julian, Spriger, 2019.



2. Impact of Nanoscience in the Food Industry. Handbook of Food Bioengineering, Vol.12. A. Mihau Grumezescu, A.M.Holban. Editorial Academic Press, 2018.



3. Nanotechnology Applications in Food. Flavor, Stability, Nutrition and Safety.

Alexandra Elena Oprea and Alexandru Mihai Grumezescu, Elsevier, 2017.



4. Nanotechnologies in food and Agriculture

M. Rai, C. Ribeiro, L. Mattoso, N. Durán. Editorial Springer, 2015.

14023-0 (book), 14024-7(ebook).



5. Introducción a la nanotecnología

C.Poole,F.Owens. Ed: Reverte,2007, Barcelona

Gehiago sakontzeko bibliografia

FABBRIZZI, Luigi; POGGI, Antonio. Chemistry bat the Beginning of the Third Millennium: Molecular Design, Supramolecules, Nanotechnology and Beyond. Berlin: Springer. 2000.

Aldizkariak

Existen numerosas publicacciones dedicadas a la nanotecnología
1. Nature nanotechnology. Base de datos: nano.nature.com
2. European Food Research and Technology: www.elsevier.com/locate/seppur/
3. Food Research International (Elsevier)
4. Tecnoalimentaria: Portal web dedicado a los sectores de tecnología de los alimentos y Packaging.
5. EHS Advance. Página del gobierno vasco dedicada a la innovación tecnológica en materia de nanotecnología:www.ehsadvance.comEHS
6. Science.eus:portal de la UPV/EHU dedicado a la investigación en Euskadi. www.Science.eus

Revistas científicas
• Science, Nature, Langmuir, Nano Letters, Nanotechnology, ACS Nano, Nanoscale, Nanowiki, etc...

Web helbideak

El listado de páginas de internet es extenso.Estas son solo una pequeña muestra.
1. http://www.nanotechproject.org
2. http://www.nanored.org.mx/documentos/nanotecnologia.pd.
3. https://www.safenano.org/research/observatorynano/
4. ITENE: instituto tecnológico del embalaje, transporte y logístico (Valencia). www.itene.com
5. Webs oficiales de la Unión Europea y de la Comisión Europea para la búsqueda de reglamentación(working documents) http://ec.europa.eu.