Università degli studi dell'Insubria

BIOTECNOLOGIE DELLE FERMENTAZIONI

A.A. di erogazione 2013/2014

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 (A.A. )
Anno di corso: 
3
Tipologia di insegnamento: 
Affine/Integrativa
Settore disciplinare: 
CHIMICA E BIOTECNOLOGIA DELLE FERMENTAZIONI (CHIM/11)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
72
Dettaglio ore: 
Lezione (40 ore), Laboratorio (32 ore)

Obiettivi dell’insegnamento e risultati di apprendimento attesi

Presentazione e Obiettivi formativi
L’insegnamento di Biotecnologie delle Fermentazioni è parte rilevante della formazione in ambito del curriculum biotecnologico del laureato in STB. Il corso ha l’obiettivo di illustrare i processi ed i principi biotecnologici alla base della produzione microbica di metaboliti di interesse per il settore biomedico e farmaceutico (es. antibiotici), alimentare (es. aminoacidi, acido citrico, acido acetico, etanolo, acido lattico), energetico e della chimica fine (acidi, alcoli e solventi).
Il corso si propone di fornire le conoscenze di base degli approcci molecolari, fisiologici ed impiantistici che vengono applicate nella produzione di biobeni e bioservizi, nonché le metodiche attraverso le quali la diversità microbica viene studiata ed utilizzata per migliorare la qualità della vita, contribuire alla protezione dell’ambiente ed alla risoluzione di problemi di approvvigionamento energetico. Gli studenti saranno stimolati ad approfondire le loro conoscenze biochimiche e microbiologiche nell’ambito dello studio di processi fermentativi sia tradizionali che innovativi; verranno introdotti agli aspetti più applicativi quali la gestione dei bioreattori, il disegno di processi fermentativi ed il loro scaling up dalla ricerca di laboratorio alla produzione in impianto pilota e di produzione. Il corso prevede una serie di esercitazioni di laboratorio che ripercorrono sperimentalmente i contenuti teorici delle lezioni.

Conoscenza e capacità di comprensione:
- acquisire gli elementi fondamentali della microbiologia industriale e della chimica delle fermentazioni
- possedere le informazioni necessarie (teoriche e sperimentali) per comprendere un processo di fermentazione per la produzione di biobeni e bioservizi

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
- saper trasferire le conoscenze acquisite di biochimica e microbiologia ad un progetto applicativo
- saper applicare le conoscenze di base della chimica delle fermentazioni e della microbiologia industriale in laboratorio

Autonomia di giudizio:
- capacità di discutere gli aspetti applicativi della ricerca biologica
- valutare criticamente i processi microbici comparando tradizione ed innovazione

Abilità comunicative
- acquisire la terminologia del settore di riferimento
- dimostrare capacità di lavorare in gruppo nel corso delle esercitazioni di laboratorio

Capacità di apprendimento:
- capacità di comprendere i contenuti biotecnologici del corso
- abilità di classificare i processi microbici, i microrganismi produttori, le vie metaboliche coinvolte e le tecnologie applicate

Modalità di verifica dell’apprendimento
L’esame è volto a valutare le capacità raggiunte dallo studente in relazione a:
1. conoscenza e comprensione delle principali vie metaboliche e dei processi di fermentazione e produzione di metaboliti primari e secondari
2. capacità di applicare le conoscenze acquisite nell’esperienza di laboratorio
3. possesso di linguaggio appropriato
L’esame consisterà in una prova orale in cui lo studente sarà chiamato a dimostrare le conoscenze relative agli argomenti oggetto di lezione e di esercitazione in laboratorio. Per ogni modulo allo studente verranno somministrate 3 domande sul programma (valutate ciascuna fino a 10 punti) ed una sulle esercitazioni di laboratorio (punteggio sino ad un massimo di 3 punti). L’esito dell’esame sarà in trentesimi: l’esame si ritiene superato con una votazione di almeno 18/30 in ciascun modulo.

Prerequisiti: 

Lo studente che accede a questo corso possiede conoscenze di: Biochimica, Microbiologia e Biologia Molecolare.

-Introduzione su diversità microbica e diversità metabolica di procarioti ed eucarioti microbici
-Principi del metabolismo microbico (catabolismo ed anabolismo)
-Principi di regolazione/deregolazione del metabolismo primario e secondario
-Elementi di microbiologia industriale (terreni di coltura e di fermentazione, banche cellulari, inoculi, beute e bioreattori)
-Processi batch, fed-batch e continuo per la produzione di metaboliti primari e secondari
-Rese, produttività e cinetiche di crescita e di produzione di metaboliti primari e secondari
-Miglioramento fisiologico e genetico dei microrganismi produttori
-Fermentazione alcolica
-Fermentazione lattica
-Fermentazione aceton-butilica
-Scoperta e sviluppo di antibiotici: produzione di penicillina
-Produzione microbica di acidi organici (acido citrico, acido acetico)
-Produzione di aminoacidi (acido glutammico, lisina, triptofano) e loro derivati (aspartame)

Laboratorio: 16 ore
-Esercitazione 1 - Isolamento di attinomiceti (produttori di antibiotici) da suolo
-Esercitazione 2 - Inoculo e fermentazione in beuta di attinomiceti isolati da suolo
-Esercitazione 3 - Coniugazione intergenerica tra Escherichia coli e streptomiceti
-Esercitazione 4 - Introduzione all’uso di bioreattori di laboratorio e alle problematiche di scaling up

Slide lezioni e dispense esercitazioni: scaricabili dal sito Elearning
Testi di riferimento:
Biotecnologie di Base, C.Ratledge and B.Kristiansen, Zanichelli; Microbiologia Industriale, M.Manzoni, Casa Editrice Ambrosiana; Comprehensive Biotechnology, Second Edition, Murray Moo-Young, Elsevier B.V

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A.A. 2014/2015

Anno di corso: 3
Curriculum: BIOTECNOLOGICO

A.A. 2013/2014

Anno di corso: 3
Curriculum: BIOTECNOLOGICO