CHIMICA E BIOTECNOLOGIE DELLE FERMENTAZIONI 1

Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine del corso lo studente possiede le conoscenze di base relative ai processi fermentativi industriali, con particolare riferimento alle cinetiche di crescita dei microrganismi coinvolti e delle tecniche di produzione di metaboliti primari, secondari, biomasse e proteine ricombinanti di interesse farmaceutico.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente sarà in grado di sviluppare un processo di fermentazione, sommersa o in fase solida, con l'impiego di sistemi chiusi, parzialmente aperti o aperti in continuo e di controllarne i parametri operativi principali. Inoltre, lo studente acquisirà la capacità di esporre i risultati ottenuti utilizzando la terminologia appropriata incentrata sull'impiego di biofermentatori nello sviluppo di prodotti farmaceutici.

L’insegnamento prevede 47 ore di lezione tenute dal docente, di cui 35 ore di lezioni teoriche e 12 ore di esercitazioni di laboratorio. 

Le lezioni frontali concorrono al raggiungimento delle conoscenze di base relative ai processi fermentativi industriali incentrate sull'impiego di biofermentatori nello sviluppo di prodotti farmaceutici.

Le esercitazioni di laboratorio permetteranno un'attività applicativa delle competenze acquisite.

Qualora l’insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus.

Gli studenti e le studentesse possono utilizzare l’IA come strumento di supporto allo studio, nel rispetto della normativa vigente, ivi inclusa quella in materia di diritto d’autore e di utilizzo delle opere dell’ingegno come descritto nel punto 5.1 delle linee guida (https://www.unict.it/it/ateneo/cidia-centro-l%E2%80%99informatica-la-digitalizzazione-e-l%E2%80%99intelligenza-artificiale).

Conoscenza dei principi fondamentali di Chimica Generale ed Organica.

Nozioni preliminari relative a Biologia generale e molecolare.

La frequenza in aula è obbligatoria. Il limite massimo di assenze consentite è del 30% come riportato nel regolamento didattico del CdS consultabile sul sito del Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche. 

Pianificazione di una bioconversione e di una fermentazione. Resa, produzione, produttività. Strategie adottate nei processi fermentativi: batch, feedbatch, continuous. Bioreattori stirred-tank, air-lift, a letto impaccato e a letto fluido. Analisi dei punti critici di un processo fermentativo industriale: scelta del bioreattore, formulazione del mezzo di coltura, agitazione, scambio gassoso, temperatura, produzione e dissipazione del calore di processo, densità del mezzo, produzione di schiuma, sterilità. Microrganismi di interesse biotecnologico: batteri, lieviti e funghi filamentosi. Strain improvement: random mutagenesis, auxotrofia, antimetaboliti, gene dosage. 

Fermentazione di composti organici (etanolo, etc.) Produzione di aminoacidi impiegati nell’industria alimentare, farmaceutica e chimica. Produzione di antibiotici β-lattamici per via fermentativa e semisintetica (penicilline e cefalosporine). Produzione di biomassa. Produzione di proteine eterologhe in microrganismi (insulina, ormone della crescita, vaccini e anticorpi). Sviluppo di processo di molecole prodotte da cellule animali (anticorpi monoclonali e proteine ricombinanti).

1. Biotecnologie e chimica delle fermentazioni di Alberto Tagliaferri, Celeste Grande - Zanichelli - 2002

2. Chimica e biotecnologia delle fermentazioni industriali di Michele M. Bianchi - Nuova Cultura - 2009

3. Fermentation Microbiology and Biotechnology, Fourth Edition - E. M. T. El-Mansi, Jens Nielsen, David Mousdale, Ross P. Carlson - CRC Press, 2018 (testo di consultazione)

L’apprendimento viene verificato attraverso un colloquio orale. Il colloquio orale si svolge attraverso la somministrazione di tre domande incentrate su tecnologie della fermentazione, prodotti di fermentazioni primarie e produzione di metaboliti secondari o da organismi ricombinanti. La durata media del colloquio orale è di 30 minuti. 

Il corso prevede esercitazioni di laboratorio durante il quale vengono fornite delle schede contenenti domande di ripasso che non concorrono alla valutazione finale.

Il calendario degli esami è pubblicato sul sito del Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche (http://www.biometec.unict.it/corsi/l-2/esami). 

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata — Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento (https://www.cinap.unict.it/content/referenti).

Criteri di attribuzione del voto

Non idoneo: lo studente non possiede la conoscenza minima dei principi delle tecniche analitiche trattate; non sa selezionare né giustificare un approccio analitico; linguaggio tecnico scarso o assente.

18–21: conoscenza minima delle tecniche principali; sa applicare procedure note solo in contesti già visti; modesta capacità di interpretare un dato sperimentale; proprietà di linguaggio poco sviluppata.

22–25: conoscenza discreta, limitata agli argomenti principali; imposta un protocollo analitico in modo corretto ma non sempre lineare; interpreta i dati con qualche incertezza; esposizione abbastanza chiara.

26–28: buona conoscenza dei principi teorici e strumentali; sceglie autonomamente la tecnica adeguata al problema analitico; interpreta criticamente i dati sperimentali; esposizione chiara con linguaggio appropriato.

29–30 e lode: conoscenza approfondita; integra tecniche diverse per risolvere problemi analitici complessi, anche in matrici biologiche; valuta criticamente l'adeguatezza e i limiti dei metodi; ottime capacità comunicative e proprietà di linguaggio.

Descrivere le diverse tipologie di fermentazione microbica.

Descrivere le diverse tipologie di processi di fermentazione

Descrivere le diverse tipologie di impianti di fermentazione

Produzione di antibiotici