BIOTECNOLOGIE MICROBICHE E AGROALIMENTARI
Anno accademico 2019/2020 - 1° anno- BIOPROCESSI: Agata Mazzaglia
- GENETICA DEI MICRORGANISMI: Cinzia Caggia
SSD
- AGR/15 - Scienze e tecnologie alimentari
- AGR/16 - Microbiologia agraria
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
Lezione partecipata e interattiva, con esposizione tramite ppt
- GENETICA DEI MICRORGANISMI
L'insegnamento sara' svolto secondo metodologie convenzionali che prevedono lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio. Le esercitazioni in laboratorio sono riservate per gli studenti che frequenteranno i 2/3 delle lezioni.
Prerequisiti richiesti
- BIOPROCESSI
Elementi di Microbiologia generale
- GENETICA DEI MICRORGANISMI
Elementi di biologia dei microrganismi
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. Esempi di metaboliti primari e secondari d’interesse alimentare. Trattamento dei sottoprodotti delle industrie agro-alimentari.
- GENETICA DEI MICRORGANISMI
Concetti di base della genetica batterica e dei lieviti e studio degli effetti dell'applicazione dell'ingegneria genetica microbica sullo sviluppo delle biotecnologie agro-alimentari.
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 – operazioni per il recupero, la separazione e la purificazione dei prodotti di 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) | 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 di enzimi endogeni nei processi di trasformazione, fermentazione, imbrunimento enzimatico). | Testo 1 - Materiale fornito dal docente | |
| GENETICA DEI MICRORGANISMI | |||
| Argomenti | Riferimenti testi | ||
| 1 | 1. La genetica batterica e le biotecnologie. I microrganismi come fattorie cellulari. | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
| 2 | 2. Esempi di impiego dei microrganismi nelle biotecnologie. Tappe storiche delle acquisizione scientifiche. Le scoperte piu' importanti della storia della microbiologia. | Materiale fornito dal docente Testo 2 | |
| 3 | 3. Definizione di microrganismo. La tassonomia. I 5 Regni degli esseri viventi. La tassonomia numerica e filogenetica. Organismi unicellulari e pluricellulari | Materiale fornito dal docente. Qualsiasi testo di Biologia Generale | |
| 4 | 4. La cellula procariotica ed eucariotica. La cellula batterica. Descrizione delle principali strutture. La coltivazione in laboratorio e le osservazioni al microscopio | Materiale fornito dal docente Qualsiasi testo di Biologia Generale | |
| 5 | 5. L'albero filogenetico. Lo studio del DNA per la classificazione dei batteri. Il DNA: tecniche di estrazione e di restrizione. | Materiale fornito dal docente | |
| 6 | La duplicazione del DNA, la trascrizione e la traduzione | Qualsiasi testo di Biologia Generale | |
| 7 | 7. Il codice genetico e la sua degenerazione. Il DNA come depositario dell'informazione genetica. | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
| 8 | L'esperimento di Griffith e la trasformazione batterica | Materiale fornito dal docente | |
| 9 | La variabilita' genetica. Le mutazioni. Test di Ames. Test delle fluttuazioni | Materiale fornito dal docente | |
| 10 | Replica plating. Mutazioni, mutageni e mutanti. | Materiale fornito dal docente Testo 2 | |
| 11 | La variablita' genetica. Fenomeni di trasposizione del DNA. | Materiale fornito dal docente | |
| 12 | Coniugazione, trasformazione e trasduzione nei batteri. | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
| 13 | 19. Regolazione metabolica nei procarioti. Regolazione post-traduzionale. Geni costitutivi e geni induttivi. | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
| 14 | 20. Controllo dell'espressione genica. Gli operoni. L'operone lattosio in Escherichia coli. | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
| 15 | 21. Controllo dell'espressione genica. L'operone triptofano in Escherichia coli. | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
| 16 | 22. I lieviti e il loro impiego nelle biotecnologie | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
| 17 | 23. Saccharomyces cerevisiae | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
| 18 | 24. Omotallismo ed eterotallismo nei lieviti. | Materiale fornito dal docente Testo 1 | |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
- BIOPROCESSI
L’esame consiste in una prova orale.
- 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 le conoscenze acquisite attraverso i due moduli.
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.
- 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 le conoscenze acquisite attraverso i due moduli.