AA 2008-2009

Biotecmicr0809 10/10/2008Corsi di Laurea Magistrale in Scienze e Tecnologie Alimentari (LM70)Biotecnologie microbiche applicate agli alimenti (12 cfu)ultimo aggiornamento: 10/10/2009Docente: Prof. Eugenio Parente, Dipartimento di Biologia, Difesa e Biotecnologie Agro-forestali,Campus di Macchia Romana, 3A Nord, Stanza 214Telefono: 0971-205561. E-mail: eugenio.parente@unibas.it.Sito web: http://www.unibas.it/utenti/parente/HomeEP.htmlHome page del corso: http://www.unibas.it/utenti/parente/Didattica/MIND6.htmlIndiceoooooooooDescrizione del corsoObiettivi del corsoPrerequisiti del corsoProgramma del corsoAvvertenzeBibliografiaProcesso di valutazioneOrario delle lezioniEsami di profitto1. Descrizione del corso.E' un corso avanzato di Microbiologia industriale e fermentazioni alimentari, che comprende unaparte generale (microrganismi di interesse industriale, controllo e regolazione del metabolismo,miglioramento genetico dei microrganismi, biotecnologia delle fermentazioni) ed una partespeciale relativa alla produzione per via fermentativa di ingredienti per l'industria alimentare e alleprincipali fermentazioni alimentari. E' inserito nel corso di Laurea magistrale in Scienze eTecnologie Alimentari. Per il solo AA 2008-2009 il corso di Microbiologia industriale 6 cfu per lalaurea specialistica in Scienze e Tecnologie Alimentari sarà mutuato con la prima metà di questocorso.2. Obiettivi del corso.Al termine del corso gli studenti:• devono saper descrivere il ruolo dei diversi gruppi di microrganismi nei processifermentativi per la produzione di ingredienti per l’industria alimentare e di alimentifermentati• devono essere in grado di isolare, conservare in coltura pura, selezionare e riprodurremicrorganismi di interesse industriale• devono conoscere i principi della manipolazione del metabolismo e del miglioramentogenetico dei microrganismi di interesse industriale1

Biotecmicr0809 10/10/2008• devono essere in grado di scegliere le attrezzature e impianti più adatti per un determinatoprocesso fermentativo• devono saper formulare ed utilizzare un semplice modello matematico di un processofermentativo• devono saper scegliere i microrganismi più adatti per la produzione per via fermentativa diprodotti e ingredienti per l’industria alimentare e per le principali fermentazioni alimentari• devono comprendere e saper manipolare i fattori che controllano un processo difermentazione per la produzione di ingredienti per l'industria alimentare e di cibi e bevandefermentate• devono saper formulare un diagramma di flusso per la produzione per via fermentativa diingredienti per l’industria alimentare e di cibi e bevande fermentatetorna all’indice2. Prerequisiti del corsoPer poter seguire con profitto le lezioni e superare gli esami gli studenti devono aver acquisito leseguenti conoscenze:1. devono avere conoscenze di Matematica (concetti di derivata e integrale, analisi difunzioni), Statistica (test delle ipotesi, regressioni e correlazioni) ed Informatica (uso dibrowser, word processor, spreadsheet);2. devono avere conoscenze di Biologia dei Microrganismi (struttura e funzione della cellulamicrobica, metabolismo energetico e biosintesi, elementi di genetica dei microrganismi, ifattori che influenzano la crescita dei microrganismi, elementi id ecologia microbica,elementi di tassonomia dei microrganismi);3. devono avere conoscenze di Biochimica generale (componenti molecolari della cellula;produzione, conservazione ed utilizzazione dell'energia metabolica);4. devono avere conoscenze di Enzimologia (cinetiche enzimatiche, modulazione dell'attivitàenzimatica).Gli studenti che avessero carenze in una o più delle aree indicate potrebbero incontrare notevolidifficoltà nella comprensione del materiale presentato durante il corso e per il superamento delleprove di profitto. In particolare l’impegno necessario per superare gli esami sarà molto superiore aquello di studenti in possesso dei prerequisiti. Le conoscenze degli studenti verranno accertate conun test d’ingresso.torna all’indice3. Programma del corso1. Parte generale1.1 Introduzione al corsoObiettivi e struttura del corso, test d’ingressoCenni storici, i microrganismi, le fermentazioni alimentari e le fermentazioni industriali.1.2 I microrganismi di interesse industriale.Richiami alla tassonomia dei principali microrganismi di interesse industriale (fermenti lattici,fermenti propionici, microstafilococchi, corineformi, sporigeni aerobi, lieviti, muffe). Imicrorganismi nelle fermentazioni alimentari e industriali.1.3 I prodotti del metabolismo microbico e i principi del miglioramento genetico deimicrorganismi.Prodotti primari e prodotti secondari. Metabolismo energetico, biosintesi, polimerizzazioni.Controllo e regolazione del metabolismo nei microrganismi. Controllo e regolazione della2

Biotecmicr0809 10/10/2008trascrizione, della traduzione, dell’attività enzimatica. Tecniche tradizionali di miglioramentogenetico: screening, mutagenesi, selezione. Tecnologie del DNA ricombinante. Le collezioni dimicrorganismi e la conservazione delle colture.Esecitazione di laboratorio: screening per la produzione di batteriocine e di polisaccaridi.1.4 Biotecnologia delle fermentazioni.Classificazione delle fermentazioni (I, II e III tipo). Modalità di coltura (batch, fed-batch,continuo). L'espressione matematica della crescita microbica e della produzione di metaboliti.L'immobilizzazione cellulare. I substrati per le fermentazioni industriali. Geometria deifermentatori Trasferimento di ossigeno. Sterilizzazione. Misura e controllo dei bioparametri.Recupero e purificazione dei bioprodotti.Esercitazioni in aula: la modellazione dei processi fermentativi.Esercitazioni in laboratorio: I fermentatori da laboratorio2. Parte speciale.2.1 Produzione di ingredienti per l’industria alimentare.Lievito per panificazione. Biomasse alimentari. Colture starter batteriche. Etanolo. Acido citrico.Acido gluconico e glucosio ossidasi. Acido lattico e altri acidi organici. Produzione di enzimi pervia fermentativa. Produzione di aminoacidi. Produzione di esopolisaccaridi.Esercitazioni di laboratorio: allestimento e conduzione di una fermentazione per la produzione diingredienti per l’industria alimentare.2.2 Fermentazioni alimentariFisiologia, metabolismo, genetica ed ecologia dei fermenti lattici. Le bevande fermentate: birra,vino, whisky. Fermentazioni per la produzione di prodotti da forno. Fermentazioni nell’industrialattiero casearia (latti fermentati, formaggi). Fermentazioni nell’industria delle carni. Fermentazionivegetali. Microrganismi probiotici.Esercitazioni di laboratorio: allestimento e conduzione di una fermentazione per la produzione dicibi fermentati.Esercitazioni di alula/laboratorio: tecniche molecolari per la biotecnologia degli alimenti.Gita di istruzione presso impianti per la produzione di alimenti fermentati o ingredienti perl’industria alimentare.torna all’indice4. Avvertenze.Si esortano vivamente gli studenti a frequentare il corso e a completare le prove di verificaintermedie 1 : questo approccio, oltre a garantire una migliore comprensione del materiale presentatonel corso semplificherà notevolmente il superamento dell'esame di profitto e permetterà di sfruttareal massimo l'assistenza del docente in fase di redazione del progetto.L'attività pratica comprenderà simulazioni di fermentazioni mediante modelli dinamici. Questeesercitazioni verranno svolte presso il centro di calcolo studenti utilizzando il software Madonnaper Windows. Si tratta di uno shareware (con salvataggio disabilitato e stampa filigranata) che puòessere scaricata al sito http://www.berkeleymadonna.comGli studenti possono inoltre consultare riviste specialistiche come Applied Microbiology andBiotechnology e Biotechnology and Bioengineering, disponibili presso la Biblioteca Interfacoltà,Campus di Macchia Romana.torna all’indice1 Le prove di verifica scritte sono previste solo se frequenteranno il corso più di 10 studenti3

Biotecmicr0809 10/10/20085. Bibliografia.Durante il corso verrà distribuito materiale didattico a cura del docente. Questo materiale èsufficiente per il superamento delle prove di esame solo se accoppiato alla frequenza alle lezioni edesercitazioni.Un buon testo in italiano, abbastanza completo è:Matilde Manzoni. Microbiologia Industriale, Casa Editrice Ambrosiana. ISBN 88-408-1320-9 38 €Per argomenti specifici e per la preparazione del progetto si consiglia inoltre la consultazione deiseguenti testi (disponibili presso la Biblioteca Interfacoltà, Polo di Macchia Romana o presso laBiblioteca del Dipartimento di Biologia, Difesa e Biotecnologie Agro-forestali:Waites, M.J., Morgan, N.L., Rockey, J.S., Higton, G. (2001) Industrial microbiology, anintroduction. Blackwell ScienceJames M. Jay, Martin J. Loessner, and David A. Golden 2004 Modern food microbiology 7 thedition. Chapman & HallB. Ray 2003 Fundamental Food Microbiology. CRC Presstorna all’indice6. Processo di valutazione.La preparazione degli studenti che hanno frequentato il corso verrà valutata mediante 3 provescritte (costituite da domande a scelta multipla, a risposta breve e a risposta lunga) o, in alternativa,mediante un esame orale. Una prova di ingresso con autovalutazione servirà a indicare aglistudenti le loro principali carenze.Inoltre, gli studenti che desiderino ottenere una votazione superiore a 24/30 dovranno:1. completare una prova di modellazione (40 punti: questo lavoro verrà svolto in gruppi di 4-5studenti; un bonus di 10 punti verrà assegnato a progetti eccellenti). I dettagli della prova dimodellazione sono disponibili nel documento modMIND o all’URLhttp://www.unibas.it/utenti/parente/modMIND.html.2. Preparare una relazione scritta su un processo di produzione di un alimento fermentato o diun ingrediente dell’industria alimentare (60 punti: questo lavoro verrà svolto in gruppi di 4-5 studenti). Informazioni dettagliate sono disponibili all’URL:http://www.unibas.it/utenti/parente/progetto_MIND.html o nel documento ProgettoMIND.La partecipazione alle esercitazioni e la consegna delle prove di modellazione e del progetto non èobbligatoria. Tuttavia il punteggio attribuito a queste componenti dell’esame corrispondeapprossimativamente al 25% del punteggio totale. In pratica, gli studenti che non consegneranno leprove di modellazione e il progetto potranno ottenere una votazione massima di 24/30. Chiconsegna solo una prova 27/30.I punteggi saranno trasformati in trentesimi e il voto finale dell'esame integrato verrà ottenuto sullabase del risultato complessivo della prova di esame per i due moduli.E' possibile sostenere un esame orale esclusivamente nelle date di appello ufficiali.torna all’indice4

Biotecmicr0809 10/10/20087. Orario delle lezioni.Le lezioni avranno inizio alle ore 9.30 del 13/10/2008 presso l’aula 9 della Facoltà di Agraria eproseguiranno con il seguente orario:Giorno Ore AulaLunedì 09.30-11.30 9Giovedì 11.30-13.30 9Gli orari delle esercitazioni verranno concordati durante il corso. E’ possibile che, per permettereagli studenti di Scienze e Tecnologie Alimentari di frequentare le lezioni, le lezioni del martedì edel giovedì si debbano svolgere dalle 9.00 alle 11.00.8. Esami di profitto.Le date degli esami orali sono fissate come segue:14 Gennaio 200911 Febbraio 200911 Marzo 200915 Aprile 200913 Maggio 200910 Giugno 200915 Luglio 200916 Settembre 200914 Ottobre 2000911 Novembre 200916 Dicembre 2009Gli esami orali si svolgeranno presso l‘ufficio del docente. Gli studenti sono tenuti a prenotarsi conalmeno una settimana di anticipo, utilizzando i moduli disponibili nel raccoglitore trasparente sullaporta dell’ufficio del docente. Eventuali variazioni delle date di appello saranno communicatetempestivamente sulla pagina web del docente.La Commissione d'esame è:Prof. E. Parente (presidente)Dott.ssa A. Ricciardi (componente)Prof. G. Salzano (supplente)torna all’indice5