BIOTECNOLOGIE MICROBICHE E AGROALIMENTARI
Anno accademico 2020/2021 - 1° anno- BIOPROCESSI: Agata Mazzaglia
- GENETICA DEI MICRORGANISMI: Cinzia Caggia
Lingua di insegnamento: Italiano
Organizzazione didattica: 300 ore d'impegno totale, 195 di studio individuale, 63 di lezione frontale, 42 di esercitazione
Semestre: 2°
Obiettivi formativi
- BIOPROCESSI
Il corso si prefigge di fornire le conoscenze generali e applicative sulle biotecnologie, in particolare sui processi industriali legati all'impiego di microrganismi ed enzimi impiegati nei bioprocessi di produzione di alimenti, bevande e ingredienti alimentari.
Lo studente alla fine del corso dovrà essere in grado di applicare, controllare e ottimizzare l’uso delle biotecnologie alimentari.
- GENETICA DEI MICRORGANISMI
Possedere adeguate conoscenze per comprendere, condurre e interpretare attività di laboratorio che utilizzano metodologie molecolari in ambito agro-industriale.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
- BIOPROCESSI
L'insegnamento consta di 56 ore (6 CFU) suddivise in 28 ore di lezione partecipata e interattiva*, con esposizione tramite ppt. Le restanti 28 ore sono di esercitazione, durante le quali sono previste: visite tecniche in aziende del settore agroalimentare che utilizzano Biotecnologie; ricerca ed esposizione di lavori scientifici (mediante l'utilizzo di Scopus, PubMed, ecc) inerenti le Biotecnologie.
*Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
- GENETICA DEI MICRORGANISMI
L’insegnamento prevede 35 ore di lezioni frontali (o a distanza) e 14 ore di esercitazioni.
Le attivita’ previste riguardano esercitazioni pratiche, prove di laboratorio, visite guidate, seminari di approfondimento, lavori di gruppo. Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto..
Prerequisiti richiesti
- BIOPROCESSI
Elementi di Microbiologia generale
- GENETICA DEI MICRORGANISMI
Pur non essendo previste propedeuticita’, la conoscenza della biologia dei microrganismi è considerata "utile" per comprendere meglio i contenuti dell’insegnamento.
Frequenza lezioni
- BIOPROCESSI
Consigliata
- GENETICA DEI MICRORGANISMI
Fortemente consigliata. La frequenza alle lezioni non è obbligatoria per sostenere l’esame.
Contenuti del corso
- BIOPROCESSI
Biofermentazioni continue e discontinue d’interesse alimentare. Impiantistica fermentativa (cenni). Parametri di controllo delle fermentazioni. Enzimi e cellule immobilizzate. Recupero, separazione e purificazione dei prodotti di fermentazione. Applicazioni delle biotecnologie nell’industria alimentare. Uso delle biotecnologie per la produzione e/o trasformazione degli alimenti (vino, formaggi, birra, ecc). Esempi di metaboliti primari e secondari d’interesse alimentare (etanolo, acido citrico, ecc).
- GENETICA DEI MICRORGANISMI
Microrganismi di interesse biotecnologico. I microrganismi come "cell factory" per la produzione di beni e servizi. Ricerca e sviluppo nei processi industriali screening e ottimizzazione dei processi produttivi. Produzione di antibiotici e di amminoacidi. Problematiche ambientali e applicazioni dei microrganismi a salvaguardia dell’ambiente. Miglioramento genetico di microrganismi impiegati nell’industria alimentare. Messa a punto di starter microbici per l’ottimizzazione delle fermentazioni alimentari. Fornire agli studenti i concetti di base della genetica batterica e gli effetti che tali scoperte hanno sullo sviluppo delle biotecnologie.
Testi di riferimento
- BIOPROCESSI
Testo 1. C. Gigliotti - R. Verga. “Biotecnologie Alimentari”. Piccin Editore;
Testo 2. M. Manzoni. “Microbiologia Industriale”. Casa Editrice Ambrosiana.
- GENETICA DEI MICRORGANISMI
Testo 1 Brock – Biologia dei Microrganismi – Ed Pearson
Testo 2 Glick BR, Pasternak JJ. - Biotecnologia Molecolare- Principi e applicazioni del DNA ricombinante- Ed Zanichelli
Testo 3 Donadio S, Marino G. Biotecnologie Microbiche – Ed CEA
Testo 4. Manzoni M, Microbiologia Industriale – Ed. CEA
Programmazione del corso
BIOPROCESSI | |||
Argomenti | Riferimenti testi | ||
---|---|---|---|
1 | Biotecnologie: definizione, campi di applicazione, suddivisione. | Testo 1 - Testo 2 - Materiale fornito dal docente | |
2 | I microrganismi delle fermentazioni industriali – curva di crescita – classificazione delle fermentazioni microbiche – fermentatore – parametri di controllo delle fermentazioni industriali – operazioni per il recupero, la separazione e la purificazione dei prodotti della fermentazione. Microrganismi come fonte proteica. Single Cell Protein da alghe | Testo 2 - Materiale fornito dal docente | |
3 | Tecniche di immobilizzazione: attiva e passiva. | Testo 2 - Materiale fornito dal docente | |
4 | Processi industriali e prodotti: biomasse microbiche – acidi organici (acido lattico, acido citrico, acido gluconico) – etanolo – aminoacidi (acido glutammico, lisina). | Testo 1 - Testo 2 - Materiale fornito dal docente | |
5 | Uso delle biotecnologie per la produzione e/o trasformazione degli alimenti: latte e derivati (latte delattosato, microrganismi utilizzati nella produzione dei formaggi, azione del caglio, chimosina e altre proteasi utilizzate, azione dei microrganismi e degli enzimi nei processi di maturazione e aromatizzazione dei formaggi) | Testo 1 - Materiale fornito dal docente | |
6 | Uso delle biotecnologie per la produzione e/o trasformazione degli alimenti: prodotti da forno (aspetti microbiologici, produzione industriale di lievito per panificazione, tipologie di lievito, lievito naturale e impasto acido). Farina deglutinata | Testo 1 - Materiale fornito dal docente | |
7 | Uso delle biotecnologie per la produzione e/o trasformazione degli alimenti: vino (starter per l’enologia, enzimi ad uso enologico) | Testo 1 - Materiale fornito dal docente | |
8 | Uso delle biotecnologie per la produzione e/o trasformazione degli alimenti: succhi di frutta (utilizzo degli enzimi nella preparazione dei succhi di frutta, pectinasi e vantaggi del loro utilizzo, riduzione del gusto amaro nei succhi di agrumi) | Testo 1 - Materiale fornito dal docente | |
9 | Uso delle biotecnologie per la produzione e/o trasformazione degli alimenti: birra (impiego degli enzimi nell’industria della birra) | Testo 1 - Materiale fornito dal docente | |
10 | Altre applicazioni delle biotecnologie nell’industria alimentare: carboidrati (saccarificazione, inversione del saccarosio) – aromi alimentari (produzione di aromi mediante estrazione del metabolita, produzione di aromi mediante biotecnologie). | Testo 1 - Testo 2 - Materiale fornito dal docente | |
11 | Biomasse particolari: colture insetticide da Bacillus. | Testo 1 - Materiale fornito dal docente | |
12 | Prodotti complessi: aceto, vegetali fermentati, salame. | Testo 1 - Materiale fornito dal docente | |
13 | Cacao e cioccolato (sfruttamento degli enzimi nei processi di trasformazione, fermentazione). | Testo 1 - Materiale fornito dal docente | |
GENETICA DEI MICRORGANISMI | |||
Argomenti | Riferimenti testi | ||
1 | La genetica batterica e le biotecnologie. I microrganismi come fattorie cellulari. | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
2 | Esempi di impiego dei microrganismi nelle biotecnologie. | Materiale fornito dal docente Testo 2 | |
3 | Definizione di microrganismo. La tassonomia microbica. | Materiale fornito dal docente. Qualsiasi testo di Biologia Generale | |
4 | La cellula procariotica ed eucariotica. La diversita’ microbica come risorsa. | Materiale fornito dal docente Qualsiasi testo di Biologia Generale | |
5 | L'albero filogenetico. Lo studio del DNA per la classificazione dei batteri. | Materiale fornito dal docente | |
6 | *L'esperimento di Griffith e la trasformazione batterica | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
7 | La variabilita' genetica. Le mutazioni. Test di Ames. Test delle fluttuazioni | Materiale fornito dal docente | |
8 | Replica plating. Mutazioni, mutageni e mutanti. | Materiale fornito dal docente Testo 2 | |
9 | La variablita' genetica. Fenomeni di trasposizione del DNA. | Materiale fornito dal docente | |
10 | Coniugazione, trasformazione e trasduzione nei batteri. | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
11 | Controllo dell'espressione genica. Gli operoni. L'operone lattosio e l'operone triptofano in Escherichia coli. | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
12 | I lieviti e il loro impiego nelle biotecnologie | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
13 | Saccharomyces cerevisiae | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
14 | Omotallismo ed eterotallismo nei lieviti | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
15 | Esercitazioni in laboratorio |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
- BIOPROCESSI
L’esame consiste in una prova orale*. Durante il colloquio orale verranno valutati la qualità e la pertinenza dei contenuti, la capacità di collegamento tra i vari argomenti del programma e la proprietà di linguaggio tecnico.
*La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Learning assessment may also be carried out on line, should the conditions require it.
- GENETICA DEI MICRORGANISMI
La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un colloquio che puo’ prevedere la presentazione e la discussione di un eleborato tecnico, di gruppo. Sono valutati la pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate, la qualità dei contenuti, la capacità di collegamento tra argomenti del programma, la capacità di riportare esempi, la proprietà di linguaggio tecnico e la capacità espressiva complessiva dello studente. La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
- BIOPROCESSI
Descrivi le tecniche di immobilizzazione passiva e attiva - Tipologie di curve di crescita - I lieviti utilizzati per la produzione della birra e del vino e loro caratteristiche - Descrivi un bioreattore - Produzione industriale degli amminoacidi
- GENETICA DEI MICRORGANISMI
L’esame consiste in una prova orale sui principali meccanismi di ingegneria genetica. Il colloquio orale è individuale e prevede la verifica della capacità di ragionamento e di collegamento tra gli argomenti del programma.