66622 - BIOTECNOLOGIE DELLE FERMENTAZIONI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze di base relative ai processi fermentativi industriali, con particolare riferimento alle cinetiche di crescita e di produzione di metaboliti primari e secondari, biomasse e proteine ricombinanti. In particolare, lo studente è in grado di sviluppare un processo di fermentazione sommersa con l'impiego di sistemi chiusi, parzialmente aperti o aperti in continuo. Al termine del laboratorio, lo studente acquisisce la capacità di gestire piccoli fermentatori e di controllarne i parametri operativi principali.

Contenuti

Cinetiche dello sviluppo microbico e della formazione di prodotto in processi fermentativi industriali: fermentazione chiusa, fermentazione chiusa alimentata, colture continue, colture continue con riciclo di biomassa o di substrato. Formulazione dei terreni colturali. Bioreattori. Sviluppo sperimentale della fermentazione. Processo di downstream. Cellule ed enzimi immobilizati. Esempi di applicazioni fermentative industriali.

Riferimenti a microbiomi e allo studio di metagenomi mediante tecniche di Next Generation Sequencing (NGS), finalizzato a bioprospecting e allo sviluppo di applicazioni biotecnologiche basate su microbiomi e biologia di sintesi. Lo studente sarà quindi padrone delle tecniche di seqenziamento di nuova generazione, applicate alle scienze dei microbioti e al “microbiome bioprospcting”, come nuova frontiera delle biotecnologie delle fermentazioni per lo sviluppo di processi circolari basati sui microbiomi.

Il laboratorio prevede le seguenti esperienze: fermentazione di Saccharomyces cerevisiae per la produzione di etanolo: valutazione della resa produttiva. Diauxia, consumo sequenziale di glucosio e lattosio in Escherichia coli: repressione da catabolita. Fermentazione di microbiomi alimentari, caratterizzazione mediante NGS e bioprospectig di microbiomi naturali per la produzione circolare di biorisorse.

Testi/Bibliografia

A.L. Demain and J.E. Davies. Manual of industrial Microbiology and Biotechnology. American Society for Microbiology, Washington, DC, 1999.

Lesk Introduction to Bioinformatics (V Edition_2019)

Metagenomics, perspectives, methods and applications, M Nagarajan (2017)

Brook, biology of microorganisms 15^th edition

Pubblicazioni e review suggerite dal docente.

Dispense delle lezioni e di laboratorio.

Metodi didattici

A lezione verranno affrontate le problematiche associate ai processi fermentativi impiegati in diversi settori industriali quali il farmaceutico, l'agro-alimentare, il chimico, ecc. Il corso teorico è integrato con un corso di laboratorio a posto singolo.

Il laboratorio prevede l'uso diretto del fermentatore da parte dello studente che effettuerà le operazioni unitarie del processo fermentativo, quali montaggio e pulizia del fermentatore, caricamento del terreno, sterilizzazione, inoculo, impostazione e controllo online di parametri quali pH, ossigeno disciolto, agitazione, schiuma e temperatura.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova di esame è orale e tenderà a verificare le conoscenze di base apprese sulle diverse cinetiche fermentative e sui processi industriali associati

Strumenti a supporto della didattica

PC, videoproiettore

Laboratorio di biotecnologie delle fermentazioni a posto singolo.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Candela