OBIETTIVI FORMATIVI

Microbiologia Industriale Il Corso si propone di fornire i concetti necessari per una buona conoscenza dei microorganismi utilizzati nei processi fermentativi. Chimica delle Fermentazioni Il Corso si propone di fornire i concetti necessari per una buona conoscenza dei processi fermentativi. Particolare attenzione viene posta ai principi ed agli aspetti tecnologici delle fermentazioni industriali.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Modulo di “Microbiologia Industriale”. Il Corso si propone di fornire i concetti necessari per una buona conoscenza dei microorganismi utilizzati nei  processi fermentativi.

Modulo di "Biotecnologie delle Fermentazioni”. Il Corso si propone di fornire i concetti necessari per una buona conoscenza dei processi fermentativi, con specifico riferimento ai microorganismi impiegati in ciascuno di essi, alle loro modalità di conduzione (processi batch, fed-batch e continui), alle tipologie d’impianto, ai mezzi di coltura e, ove previsto, ai processi di recupero dei metaboliti prodotti. 

Le esercitazioni di laboratorio da svolgere in gruppo hanno la finalità di fornire competenze trasversali in termini di abilità comunicative e capacità di lavorare in team.

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PREREQUISITI

Per un proficuo apprendimento sono richieste conoscenze base di biologia, biochimica e matematica.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali e Laboratorio

PROGRAMMA/CONTENUTO

Modulo “Microbiologia Industriale”

Microorganismi e  processi di produzione  2) Isolamento di microrganismi industriali, ceppi di produzione.  3)Materiali per terreni di coltura, fonti di carbonio ed azoto. 4) Sviluppo della composizione di terreni di coltura industriale, tecniche di ottimizzazione. 5) Mutanti per uso industriale e  tecniche di mutagenesi  6)  Metodi di conservazione di cellule a lungo termine, banche di conservazione di ceppi industriali. 7) Sviluppo di processo  su shake-flask, ruolo dell’ossigenazione  8)  Crescita di microrganismi:batteri, attinomiceti, lieviti e funghi, tecniche di misura della biomassa. 9) Analisi del processo di Scale Up : fase vegetativa, fase prefermentativa, fase produttiva. 10) Tecniche industriali della fase produttiva: Processo Batch , Processo Fed-batch, Sistemi di controllo flusso.  11) Impianti di fermentazione, misura di pH, pO2, Off.gas  e sistemi di supervisione (SCADA). 12) Downstream : proteine ricombinanti, antibiotici  13) Produzioni : Amminoacidi, Acidi Organici, Enzimi per uso industriale  14) Escherichia coli ricombinante  Solubilità di proteine ricombinanti e corpi inclusi 15) Streptomyces.  Produzione di antibiotici e antitumorali 16)  Lieviti: Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris e Hansenula anomala. 17)  Funghi  : immunomodulatori,  antibiotici  produzione di biomassa 18) cellule Vegetali.  Produzione di alcaloidi, produzioni da alghe: carotenoidi , acidi grassi Omega3.  19) Biotrasformazione/Bioconversione : intermedi farmaceutici (API) e fine chemicals 20) Energia da biomasse microbiche.: bioetanolo, biodiesel, biogas 21) Bioremediation di aree  contaminate: idrocarburi, chemicals.  22) Biodepurazione : microbiologia  dei fanghi attivi.

Modulo “Biotecnologie delle Fermentazioni”

Le fermentazioni: Classificazioni commerciale e metabolica, Tipi di conduzione, Aerazione, Agitazione, Sterilizzazione, Immobilizzazione; 2. Impianti di fermentazione: Fermentatore a tino agitato, Fermentatori a letto fisso, Fermentatori a torre, Fermentatore Waldhof, Fermentatore Volgelbusch, Fermentatori a dischi rotanti, a cellule immobilizzate, con membrana per dialisi ed estrattivo; 3. Recupero dei prodotti di fermentazione: Disintegrazione cellulare, Chiariflocculazione, Filtrazione, Sedimentazione, Centrifugazione, Processi a membrana, Evaporazione, Estrazione liquido-liquido, Distillazione, Adsorbimento, Precipitazione, Cromatografie; 4. Cinetica di crescita microbica: Colture discontinue e continue, Bilanci di materia e produttività di un CSTR; 5. Cinetica e termodinamica enzimatica; 6. Fermentazioni industriali: Vie glicolitiche, Ciclo di Krebs, Respirazione, Via di Pentosi fosfati, Fermentazioni omolattica ed eterolattica, Fermentazioni alcoliche, Fermentazione acetica, Fermentazioni butirrico-butiliche, Fermentazione acida-mista, Fermentazioni propioniche, Fermentazione citrica; 7. Produzione di antibiotici; 8. Fermentazioni di interesse ambientale; 9. Realizzazione di una processo fermentativo in laboratorio.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

1. M. Marzona, “Chimica delle Fermentazioni & Microbiologia Industriale”, 2a edizione, Piccin Nuova Libraria S.p.A., Padova, 1996.
2. Matilde Manzoni, “Microbiologia Industriale”, Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2006.
3. Donadio Stefano e Marino Gennaro, “Biotecnologie Microbiche”, Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2008.
4. P. Barbieri, G. Bestetti, E. Galli e D. Zannoni, Microbiologia Ambientale ed Elementi di Ecologia Microbica, 1a edizione, Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2008