Ateneo - UPO

Biotecnologie alimentari: introduzione e significato. Caratteristiche dei microorganismi utili in biotecnologie, la cellula come “fabbrica molecolare”. Fermentazioni di interesse alimentare. Microorganismi virtuosi e concetto di “starter microbico”. Prebiotici, probiotici, sinbiotici, postbiotici. Gli alimenti fermentati. Fermentazioni industriali: classificazione delle fermentazioni e caratteristiche. Impianti di fermentazione: i bioreattori e le operazioni a valle, parametri di controllo delle fermentazioni. Cinetiche batteriche (cenni). Immobilizzazione enzimatica e immobilizzazione di cellule. Biomasse e Single Cell Proteins (SCP). Esempi di metaboliti primari e secondari di interesse alimentare ottenuti per via fermentativa e/o ricombinante: alcoli, edulcoranti, polisaccaridi neutri, acidi organici, amminoacidi, aromi, pigmenti. Esempi di bio-conversioni e bio-remediation in campo alimentare (cenni). Enzimi: significato, produzione e applicazioni. Biotecnologie alimentari della seconda generazione: DNA ricombinante. Esempi di MOGM e OGM. Normativa nazionale ed internazionale di riferimento (cenni). Cenni sulle biotecnologie analitiche. Risorse web utili in campo biotecnologico.

Materiale fornito dal Docente (slides);
Fundamentals of Food Biotechnology, 2nd Edition.
Byong H. Lee
ISBN: 978-1-118-38491-6 December 2014 Wiley-Blackwell 544 Pages

Il modulo di Biotecnologie alimentari ha come obiettivo fornire allo studente le conoscenze di base nel campo delle biotecnologie in campo alimentare (basi di biologia molecolare; microorganismi virtuosi e starter microbici; fermentazioni; bio-produzioni e recupero dei bio-prodotti di interesse alimentare, nutraceutico e farmaceutico; produzione di aromi e additivi per via biotecnologica; enzimi ed applicazioni in campo alimentare; biotecnologie ricombinanti, MOGM e OGM; cenni sulla normativa di riferimento). L'apprendimento delle tematiche dovrà portare lo studente a comprendere i principali approcci di produzioni di molecole, ingredienti e alimenti ottenuti per fermentazione e/o per produzione in bioreattore, comprendendo anche il concetto di "Novel foods" e di "Precision fermentation".
Le conoscenze completeranno il knowledge nel campo “Food Science” relativo alle altre discipline attivate nel Corso di Studi, fornendo i mezzi utili per conoscere a fondo gli alimenti derivati dalla applicazione di queste tecnologie.

Si consiglia, per una proficua frequenza del corso, di aver acquisito le nozioni relative ai corsi di Chimica organica, Biochimica e del modulo di Chimica degli alimenti, fondamentali per la comprensioni delle lezioni del corso.

Il metodo didattico utilizzato prevede lezioni ex cattedra tenute dal Docente, completate dalla discussione di casi studio particolari. Le lezioni saranno erogate in presenza; le presenze alle lezioni saranno controllate mediante EasyBadge per valutare il raggiungimento del monte ore minimo richiesto dal Regolamento.

Il modulo è volto a completare le conoscenze in campo alimentare necessarie al Biologo per gestire le problematiche correlate all'area alimentare, della nutrizione e della nutraceutica, sia a livello di controllo della qualità/sicurezza (conoscenza delle matrici per scopi analitici) sia a livello di controllo di ingredienti bioattivi/alimenti per via biotecnologica, sia per il loro utilizzo nei regimi alimentari. Il Biologo conseguirà anche esperienza nella gestione di enzimi, microorganismi e sistemi di fermentazione per la produzione (pilota e scalata) di bio-prodotti di interesse alimentare. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa

L'esame previsto è scritto, in presenza. Più precisamente, saranno effettuate domande sui tre moduli del corso integrando le discipline, considerando nella valutazione il peso in CFU di ciascun modulo. Le domande saranno mirate ad investigare la conoscenza dei diversi argomenti (chimica degli alimenti, biotecnologie alimentari e tecnologie alimentari). La verifica mira a determinare la conoscenza di base della struttura degli alimenti e la capacità critica di comprendere sia le tecniche di conservazione/processing più funzionali ad ottenere alimenti di qualità, sia la comprensione degli approcci biotecnologici finalizzati alla trasformazione valorizzazione e produzione di ingredienti e di alimenti "funzionali", oltre che il loro inserimento in una dieta variata. La verifica prevede anche il riconoscimento di una o più strutture molecolari trattate nel corso (un elenco di strutture di riferimento sarà fornito agli studenti). Più precisamente, la prova scritta verte su domande a risposta multipla (0,5 punti o 1 punto ciascuna a seconda della difficoltà in caso di risposta esatta; non vengono sottratti punti in caso di risposta errata) e una (o più) domande “aperte” (da 4 a 6 punti ciascuna, a seconda della difficoltà). La sufficienza si ottiene raggiungendo 18/30. Nel caso di necessità o di dubbi sulla comprensione delle tematiche da parte degli studenti, i Docenti potranno richiedere un ulteriore approfondimento orale delle tematiche nella stessa sessione di esame.

Storia e significato delle biotecnologie alimentari. Molecole/macromolecole di interesse biotecnologico. Caratteristiche di microorganismi/organismi procarioti ed eucarioti. Trascrizione, traduzione, di regolazione genica (cenni). La cellula come “fabbrica molecolare”. Fermentazioni alimentari: alcolica, omo- ed etero-lattica, malo-lattica, propionica, acetica, butirrica e isobutirrica, citrica. Microorganismi virtuosi e starter nelle produzioni alimentari. Funghi di interesse alimentare (funghi filamentosi, lieviti, funghi eduli coltivati e spontanei). Batteri lattici, bifidobatteri. Prebiotici, probiotici, sinbiotici e postbiotici. Batteriocine: caratteristiche e classificazione. Cianobatteri e microalghe, produzione di biomassa e pigmenti. Fermentazione industriali: classificazione (continue e discontinue). Impiantistica fermentativa; bioreattori e applicazioni. Parametri di controllo delle fermentazioni. Cinetiche batteriche (cenni). Immobilizzazione di enzimi/cellule, applicazioni. Operazioni unitarie (recupero, separazione, purificazione): downstream processing. Biomasse, Single Cell Proteins (SCP); riso rosso fermentato, Pruteen, Quorn. Esempi di metaboliti primari e secondari di interesse alimentare (via fermentativa o ricombinante). Esempi di bio-conversioni e bio-remediation in campo alimentare (cenni). Enzimi: significato e produzione; classificazione enzimatica. Esempi di applicazioni enzimatiche in campo alimentare. Biotecnologie alimentari ricombinanti: MOGM: r-chym e r-BGH. Biotecnologie vegetali: tecniche di manipolazione e trasformazione. OGM alimentari. Biotecnologie in campo animale (clonazione, salmonidi, mammiferi, altre applicazioni). Normativa nazionale/internazionale di riferimento (cenni). Biotecnologie in capo analitico-alimentare (cenni). Risorse web di riferimento. Integrazione della dimensione di genere: saranno sfruttati approcci didattici per garantire uguali benefici nelle azioni e attività per donne e uomini e per eliminare le disuguaglianze di genere, anche portando esempi pratici e casi studio scelti.

Si dovrà dimostrare l’acquisizione delle conoscenze di base relative all’applicazione delle biotecnologie di prima e seconda generazione ai modelli produttivi alimentari, dimostrando proprietà di linguaggio e capacità di esposizione tecnico-scientifica di buon livello. Più in particolare, la studentessa/ lo studente dimostrerà di conoscere le tecniche produttive legate alle biotecnologie, il quadro normativo correlato e di padroneggiare l’eventuale scelta della tecnica più utile per la gestione di una situazione lavorativa applicata (a livello di laboratorio e a livello industriale, in questo ultimo caso come parte di un team tecnico scientifico interdisciplinare). Si dovrà infine dimostrare l'integrazione delle conoscenze relative al modulo con quelle degli altri moduli del corso, a livello interdisciplinare.