ID:
019359/1
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
50
CFU:
6
SSD:
CHIMICA E BIOTECNOLOGIA DELLE FERMENTAZIONI
Url:
BIOTECNOLOGIE/COMUNE Anno: 2
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (16/09/2024 - 20/12/2024)
Syllabus
Obiettivi Formativi
L'obiettivo principale del corso consiste nel fornire agli studenti la conoscenza dell’utilizzo di microrganismi per la produzione di biomassa, di metaboliti primari e secondari e di enzimi per l’ottenimento di sintesi stereocontrollate. Un secondo obiettivo, legato strettamente al primo, sarà la conoscenza delle metodologie industriali che permettono il raggiungimento di tali obiettivi.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
concetto di fermentazione a livello industriale per la produzione di biomassa e metaboliti;
chimica della cellula;
metabolismo cellulare e stechiometria;
processi fermentativi batch, fed-batch e in continuo;
formulazione di un terreno di coltura
fermentatori e sistemi di controllo.
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
· essere in grado di formulare un terreno per la crescita di vari tipi di microrganismi;
· utilizzare fermentazioni aerobiche ed anaerobiche per la produzione di metaboliti primari e/o secondari;
Le principali conoscenze acquisite saranno:
concetto di fermentazione a livello industriale per la produzione di biomassa e metaboliti;
chimica della cellula;
metabolismo cellulare e stechiometria;
processi fermentativi batch, fed-batch e in continuo;
formulazione di un terreno di coltura
fermentatori e sistemi di controllo.
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
· essere in grado di formulare un terreno per la crescita di vari tipi di microrganismi;
· utilizzare fermentazioni aerobiche ed anaerobiche per la produzione di metaboliti primari e/o secondari;
Prerequisiti
Concetti di base di chimica inorganica
concetti di base di chimica organica con particolare riguardo alle sostanze naturali;
conoscenza dell’anabolismo e catabolismo cellulare.
concetti di base di chimica organica con particolare riguardo alle sostanze naturali;
conoscenza dell’anabolismo e catabolismo cellulare.
Metodi didattici
Il corso viene organizzato nelle seguenti modalità:
- lezioni teoriche in presenza, svolte in aula, e con contemporaneo live streaming sincrono;
- esercitazioni nel laboratorio di Chimica delle fermentazioni per l’allestimento dei processi fermentativi. Gli studenti saranno divisi in gruppi e seguiranno due esercitazioni di 4 ore ognuna.
Saranno inoltre fornite 2 ore di introduzione al laboratorio didattico in aula.
- lezioni teoriche in presenza, svolte in aula, e con contemporaneo live streaming sincrono;
- esercitazioni nel laboratorio di Chimica delle fermentazioni per l’allestimento dei processi fermentativi. Gli studenti saranno divisi in gruppi e seguiranno due esercitazioni di 4 ore ognuna.
Saranno inoltre fornite 2 ore di introduzione al laboratorio didattico in aula.
Verifica Apprendimento
L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati.
L'esame scritto prevede 16 domande a risposta multipla che possono essere integrate o sostituite da domande aperte. Alle domande a scelta multipla è attribuito un punteggio di 2 punti ciascuna. Non vengono attribuite penalità alle domande non risposte o sbagliate. A una domanda aperta o concettualmente più difficile è attribuito un valore di 3 punti e va a sostituire una domanda a scelta multipla.
Qualora il punteggio totale sia inferiore a 18 sarà necessario ripetere la prova.
Gli appelli (5 per ogni anno solare) saranno comunicati agli studenti in tempo utile per provvedere all'iscrizione e nel rispetto dell’organizzazione generale del corso.
L'esame scritto prevede 16 domande a risposta multipla che possono essere integrate o sostituite da domande aperte. Alle domande a scelta multipla è attribuito un punteggio di 2 punti ciascuna. Non vengono attribuite penalità alle domande non risposte o sbagliate. A una domanda aperta o concettualmente più difficile è attribuito un valore di 3 punti e va a sostituire una domanda a scelta multipla.
Qualora il punteggio totale sia inferiore a 18 sarà necessario ripetere la prova.
Gli appelli (5 per ogni anno solare) saranno comunicati agli studenti in tempo utile per provvedere all'iscrizione e nel rispetto dell’organizzazione generale del corso.
Testi
Slides e dispense fornite dal docente.
Argomenti specifici possono essere approfonditi sui seguenti testi:
BIOTECNOLOGIE MICROBICHE a cura di S. DONADIO e G. MARINO Casa Editrice Ambrosiana Milano 2010
MICROBIOLOGIA INDUSTRIALE M.MANZONI Casa Editrice Ambrosiana Milano 2008
MICROBIOLOGIA AGROAMBIENTALE a cura di B. BIAVATI e C. SORLINI Casa Editrice Ambrosiana Milano 2012
FERMENTATION MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY edited by E.M.T. EL-MANSI and C.F.A. BRYCE Taylor and Francis, 1999
Argomenti specifici possono essere approfonditi sui seguenti testi:
BIOTECNOLOGIE MICROBICHE a cura di S. DONADIO e G. MARINO Casa Editrice Ambrosiana Milano 2010
MICROBIOLOGIA INDUSTRIALE M.MANZONI Casa Editrice Ambrosiana Milano 2008
MICROBIOLOGIA AGROAMBIENTALE a cura di B. BIAVATI e C. SORLINI Casa Editrice Ambrosiana Milano 2012
FERMENTATION MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY edited by E.M.T. EL-MANSI and C.F.A. BRYCE Taylor and Francis, 1999
Contenuti
Il corso prevede 50 ore di didattica tra lezioni ed esercitazioni. In particolare sono previste 40 ore di lezione frontale (contemporaneamente trasmesse in live streaming) e 10 ore di esercitazioni guidate in laboratorio.
Concetto di fermentazione (4 ore)
Fermentazione: cenni storici e principali prodotti ottenibili per via biotecnologica. Definizione di organismo vivente. Cenni generali sui microrganismi e sulla composizione tipica di un microrganismo in termini di bioelementi.
Chimica della cellula (4 ore)
Glucidi: classificazione e funzioni in cellule vegetali ed animali. Monosaccaridi e disaccaridi. Polisaccaridi di riserva: amido (struttura ed enzimi idrolitici), glicogeno, destrani. Polisaccaridi strutturali: cellulosa, emicellulosa, pectine e peptidoglicano. Amminoacidi e proteine. Lipidi: trigliceridi. Vitamine.
Microrganismi ed enzimi (12 ore)
Metabolismo cellulare: definizione di vie e cicli. Diversità microbiologica: classificazione dei microrganismi ed identificazione dei principali tipi di metabolismi che li differenziano. Stechiometria del metabolismo. Enzimi. Cofattori e coenzimi. Cinetica enzimatica. Applicazioni di microrganismi.
Processi fermentativi (20 ore)
Processi fermentativi e vari prodotti ottenibili. Rese e modalità di isolamento dei prodotti. Meccanismi coinvolti nell’accumulo di metaboliti primari e secondari. Screening primario e secondario. Procedure per il miglioramento del processo di produzione industriale. Esigenze nutrizionali dei microrganismi. Formulazione terreno di coltura: fonti di carbonio e azoto, vitamine, fattori di crescita e precursori. Il fermentatore: sistemi di controllo (pH, schiuma, termostatazione e biosensori). Modello della crescita microbica in batch. Fermentazioni sommerse. Colture batch, batch ripetute e fed-batch, cinetica di crescita e di sintesi dei prodotti. Colture in continuo. Colture continue con riciclo interno. Sterilizzazione. Sistemi di filtrazione.
Esercitazione pratica (10 ore)
Presentazione esperienza, Fermentazione alcolica con Saccharomyces cerevisiae utilizzando terreno sintetico e complesso. Downstream processes con distillazione e quantificazione dell'etanolo prodotto.
Concetto di fermentazione (4 ore)
Fermentazione: cenni storici e principali prodotti ottenibili per via biotecnologica. Definizione di organismo vivente. Cenni generali sui microrganismi e sulla composizione tipica di un microrganismo in termini di bioelementi.
Chimica della cellula (4 ore)
Glucidi: classificazione e funzioni in cellule vegetali ed animali. Monosaccaridi e disaccaridi. Polisaccaridi di riserva: amido (struttura ed enzimi idrolitici), glicogeno, destrani. Polisaccaridi strutturali: cellulosa, emicellulosa, pectine e peptidoglicano. Amminoacidi e proteine. Lipidi: trigliceridi. Vitamine.
Microrganismi ed enzimi (12 ore)
Metabolismo cellulare: definizione di vie e cicli. Diversità microbiologica: classificazione dei microrganismi ed identificazione dei principali tipi di metabolismi che li differenziano. Stechiometria del metabolismo. Enzimi. Cofattori e coenzimi. Cinetica enzimatica. Applicazioni di microrganismi.
Processi fermentativi (20 ore)
Processi fermentativi e vari prodotti ottenibili. Rese e modalità di isolamento dei prodotti. Meccanismi coinvolti nell’accumulo di metaboliti primari e secondari. Screening primario e secondario. Procedure per il miglioramento del processo di produzione industriale. Esigenze nutrizionali dei microrganismi. Formulazione terreno di coltura: fonti di carbonio e azoto, vitamine, fattori di crescita e precursori. Il fermentatore: sistemi di controllo (pH, schiuma, termostatazione e biosensori). Modello della crescita microbica in batch. Fermentazioni sommerse. Colture batch, batch ripetute e fed-batch, cinetica di crescita e di sintesi dei prodotti. Colture in continuo. Colture continue con riciclo interno. Sterilizzazione. Sistemi di filtrazione.
Esercitazione pratica (10 ore)
Presentazione esperienza, Fermentazione alcolica con Saccharomyces cerevisiae utilizzando terreno sintetico e complesso. Downstream processes con distillazione e quantificazione dell'etanolo prodotto.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
BIOTECNOLOGIE
Laurea
3 anni
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Persone
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