TERESA ZOTTA | Microbiologia Industriale

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Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenze dei processi fermentativi industriali applicati alle produzioni agro-alimentari; conoscenze relative ai principi delle cinetiche di crescita, produzione di biomasse, nonché di metaboliti primari e secondari; conoscenze degli impianti di fermentazioni; conoscenze delle proprietà genetiche e funzionali dei microrganismi di interesse agro-alimentare e biotecnologico; conoscenze dei principi e delle tecniche di miglioramento fisiologico e genetico dei microrganismi di interesse agro-alimentare e biotecnologico.

Conoscenze applicate e capacità di comprensione: Capacità di sviluppare processi fermentativi di base per la produzione di biomasse, metaboliti primari e secondari; capacità analizzare dati relativi ai processi fermentativi (es. modellazione delle cinetiche crescita, consumo di substrato, produzione di biomasse e metaboliti); applicare le conoscenze acquisite per lo sviluppo di nuovi processi fermentativi di interesse biotecnologico; capacità di individuare le metodologie adeguate il miglioramento fisiologico e genetico di microrganismi di interesse agro-alimentare e biotecnologico; capacità di selezione microrganismi per processi biotecnologici innovativi.

Autonomia di giudizio: Capacità di comprendere e proporre adeguati processi fermentativi per la produzione di biomasse e metaboliti microbici di interesse agro-alimentare e biotecnologico; capacità di comprendere e proporre adeguate metodologie per il miglioramento fisiologico e genetico di microrganismi di interesse agro-alimentare e biotecnologico; capacità di supportare gli operatori del settore agro-alimentare nello sviluppo di processi fermentativi e biotecnologici.

Comunicazione: Capacità di comunicare l’importanza dei microrganismi e del metabolismo microbico nelle varie applicazioni biotecnologiche e industriali. Capacità di interagire e interloquire con aziende produttrici di colture microbiche e metaboliti di interesse agro-alimentare e biotecnologico.

Capacità di apprendere: Capacità di interpretare dati relativi ai processi fermentativi (es. sulla modellazione della crescita, sulla produzione di biomasse e metaboliti); capacità di documentarsi sui temi delle fermentazioni microbiche e delle biotecnologie microbiche di interesse agro-alimentare utilizzando informazioni provenienti da siti web dedicati e dalla letteratura scientifica.

Per poter seguire con profitto il corso è auspicabile che lo studente abbia acquisito le competenze e le conoscenze che provengono dai corsi di base: microbiologia generale, microbiologia degli alimenti, chimica organica, biochimica, genetica, biologia molecolare (queste conoscenze sono fornite nei corsi di Laurea in Tecnologie Alimentari e Scienze e Tecnologie Alimentari). Sono auspicabili anche la conoscenza della lingua inglese (almeno livello B1), abilità informatiche di base, e la capacità di utilizzare Internet per la ricerca e gestione delle informazioni (siti web dedicati, letteratura scientifica).

Questo è un corso di microbiologia industriale e mira a fornire agli studenti le conoscenze necessarie per comprendere e controllare i processi fermentativi utilizzati per la produzione biomasse e di ingredienti e additivi di interesse biotecnologico e agro-alimentare.

Il corso è suddiviso in 6 blocchi di 1 cfu ognuno (5 cfu di lezione frontale, tot. 40 ore; 1 cfu di esercitazione, tot. 16 ore)

Blocco 1: Le biotecnologie microbiche in campo alimentare (8 ore, lezione)

Introduzione al corso (1 h); biotecnologie microbiche tradizionali vs biotecnologie microbiche innovative; le fermentazioni alimentari tradizionali; fermentazioni spontanee vs fermentazioni controllate (3 ore); criteri di selezione dei microrganismi da utilizzare in processi biotecnologici di interesse alimentare (2 ore); la microbiologia applicata alle biotecnologie alimentari e alla produzione industriale (2 ore).

Blocco 2: Elementi di biotecnologia delle fermentazioni (8 ore, lezione)

Terreni di coltura (formulazione e tecniche di ottimizzazione); i bioreattori e i sistemi di controllo dei parametri operativi (2 h); cinetiche dello sviluppo microbico, di utilizzazione del substrato e della formazione di prodotto nei processi fermentativi (2 h); processi in batch, fed-batch, continuo, reattori con biocatalizzatori immobilizzati (3 h); processi di scale-up (dal laboratorio alla produzione industriale) (1h).

Blocco 3: Produzione fermentativa di metaboliti microbici (8 ore, lezione)

Il metabolismo microbico: concetti di base, aspetti biochimici ed energetici, catabolismo/anabolismo, processi anaerobi/aerobi, meccanismi di regolazione (2 h); produzione di metaboliti primari e secondari: es. acidi organici, aminoacidi, antibiotici, composti bioattivi, produzione di enzimi (3 h); applicazione dei metaboliti microbici in campo alimentare (esempi e casi studio) (3 h).

Blocco 4: Miglioramento fisiologico e genetico dei microrganismi di interesse alimentare e biotecnologico (8 ore, lezione)

Diversità genetica, genomica e funzionale dei microrganismi di interesse alimentare; come si legge un genoma e le informazioni che si ottengono (2 h); strategie evoluzionistiche; approcci di ingegneria genetica e metabolica; regolamentazione dei microrganismi geneticamente modificati (MGM), etica nelle biotecnologie (3 h); probiotici e microrganismi di interesse biotecnologico: i probiotici di prima e nuova generazione (definizione, inquadramento tassonomico, meccanismi di azione, regolamentazione per l’utilizzo) (2 h); i microrganismi nelle principali fermentazioni alimentari: tradizione vs innovazione (1 h).

Blocco 5: Biotecnologie delle fermentazioni alimentari (8 ore, lezione)

Produzione di biomasse microbiche da utilizzare come colture starter nel settore alimentare (2 h). Innovazioni biotecnologiche nel settore lattiero-caseario (3 h). Innovazioni biotecnologiche nel settore dei prodotti da forno (3 h).

Blocco 6: Esercitazioni in laboratorio (16 ore)

Formulazione di terreni di coltura (2 h); processi fermentativi in beuta e bioreattori (4 h); cinetiche di sviluppo microbico e formazione di prodotto, recupero di biomasse e metaboliti (2 h); metodi per l’analisi della biodiversità genetica e funzionale dei microrganismi (4 h); fermentazioni alimentari (4 h).

Il corso comprende 40 ore di lezione frontale e 16 ore di esercitazione. Oltre alle lezioni frontali gli studenti saranno stimolati alla partecipazione e all’apprendimento attivo con esercizi di vario tipo in aula (es. interpretazione di dati sulle cinetiche di crescita, sulla produzione di biomasse e metaboliti; dati sulla diversità genetica dei microrganismi; dati sulle fermentazioni alimentari).

La capacità di progettare e sviluppare un processo biotecnologico (es. processo fermentativo; approcci per il miglioramento di microrganismi di interesse agro-alimentare) e le abilità di comunicazione (presentazione di un breve report) saranno valutate attraverso la stesura di un piccolo progetto (da realizzare in gruppo).

Attenzione: a causa dell'emergenza COVID-19 le modalità di svolgimento delle lezioni, in presenza o a distanza (Moodle, Meet), verrà stabilita dalla situazione in corso.

Per gli studenti che frequentano il corso sono previste n. 2 prove intermedie scritte (con domande a risposta aperta ed esercizi). Gli studenti che superano entrambe le prove possono decidere di accettare la votazione media delle due prove o integrarla (per migliorarla) con una prova orale alla fine del corso. Gli studenti che non superano una delle due prove scritte devono recuperare la parte del programma esclusivamente tramite una prova orale alla fine del corso; gli studenti che non superano entrambe le prove scritte dovranno sostenere l’esame orale sull’intero programma del corso. Gli studenti che alla fine del corso presenteranno un lavoro progettuale di ottima qualità, riceveranno un bonus di 2 punti sul voto finale.

Il materiale del corso e le dispense saranno forniti in formato elettronico durante il corso e archiviate per un tempo limitato in un cloud accessibile agli studenti. Il materiale è sufficiente per il superamento delle prove di esame solo se accoppiato alla frequenza in aula ed alle esercitazioni di laboratorio. E’ consigliata la consultazione dei seguenti libri di testo:

M. Manzoni (a cura di) 2010. Microbiologia Industriale. Casa Editrice Ambrosiana

P. Lowrie, S. Wells (2000). Microbiology and Biotechnology. Cambridge University Press.

M.J. Waites, N.L. Morgan, J.S. Rockey, G. Higton (2002). Industrial Microbiology. Blackwell Science.

Per ulteriori approfondimenti è possibile consultare sul sito della Biblioteca di Ateneo il catalogo EBSCO host http://biblioteca.unibas.it/site/home/collegamenti/risorse-on-line.html, usando come parole chiave “Industrial Microbiology” o “Biotechnology”.

All’inizio del corso verranno illustrati programma, modalità didattiche e di valutazione. Il materiale didattico (diapositive delle lezioni in formato pdf, esercizi, materiale didattico aggiuntivo) sarà fornito agli studenti che frequentano il corso mediante condivisione di una cartella su un sistema di cloud storage (Dropbox o Google Drive) e reso disponibile sulla piattaforma e-learning dell’Ateneo. I risultati delle prove di verifica intermedie verranno comunicati via E-mail e successivamente discussi in aula. Il docente sarà disponibile per il ricevimento degli studenti almeno 4 ore alla settimana e, se necessario, anche al di fuori del suddetto orario, previo appuntamento via E-mail.

Indicativamente sarà possibile sostenere gli esami una volta al mese, con l’esclusione del mese di agosto.

Date previste: 17/03/2022, 11/04/2022, 19/05/2022, 16/06/2022, 21/07/2022, 22/09/2022, 20/10/2022, 17/11/2022, 15/12/2022, 19/01/2023, 16/02/2023, 16/03/2023

La Commissione di esame è costituita da: Dr.ssa Teresa Zotta (presidente), Prof. Eugenio Parente (componente), Prof.ssa Annamaria Ricciardi (supplente)

SI