- Oggetto:
- Oggetto:
Produzioni biochimiche integrate (modulo B)
- Oggetto:
Integrated biochemical productions B
- Oggetto:
Anno accademico 2023/2024
- Codice attività didattica
- SVB0233B
- Docente
- Roberto Mazzoli
- Corso di studio
- LM in Biotecnologie Industriali
- Anno
- 1° anno, 2° anno
- Periodo
- Secondo semestre
- Tipologia
- A scelta dello studente
- Crediti/Valenza
- 2
- SSD attività didattica
- BIO/10 - biochimica
- Erogazione
- Tradizionale
- Lingua
- Italiano
- Frequenza
- Obbligatoria
- Tipologia esame
- Scritto ed orale
- Tipologia unità didattica
- modulo
- Insegnamento integrato
- Produzioni biochimiche integrate (SVB0233)
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Lo scopo è quello di approfondire le vie metaboliche coinvolte nella produzione di sostanze chimiche di alto valore (es. biocarburanti, bioplastiche, nutraceutici) da biomasse di scarto. Nel contesto dell'intera rete metabolica verranno illustrate le reazioni (meccanismi, termodinamica), la cinetica enzimatica, la regolazione genica ed enzimatica. Questa conoscenza sarà la base per comprendere le attuali strategie di ingegneria metabolica volte ad espandere la produzione industriale di nuovi composti e/o a partire da nuovi substrati . Inoltre, gli studenti saranno formati alla capacità di sviluppare strategie originali di ingegneria metabolica per risolvere “problemi metabolici” finalizzate alla produzione industriale efficiente di composti di alto valore.
The purpose is to study in depth the biochemical pathways involved in the production on high-value chemical (e.g., biofuels, bioplastics, nutraceuticals) from waste biomass. Pathway reactions (mechanisms, thermodinamics), enzyme kinetics, gene and enzyme regulation will be illustrated in the framework of the whole metabolic network. This knowledge will be the basis for understanding current metabolic engineering strategies aimed at expanding substrate panel and/or compound production. Furthermore, students will be trained to the ability to develop original metabolic engineering strategies to solve “metabolic issues” aimed at efficient industrial production of high-value compounds.- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Conoscenza e discussione degli argomenti trattati a lezione
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Mostrare la capacità di proporre possibili soluzioni a problemi legati alla produzione industriale
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Capacità di analizzare la letteratura recente e leggere criticamente i risultatiABILITÀ COMUNICATIVE
Capacità di descrivere in modo comprensibile un processo industriale integratoCAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Comprensione e discussione dei principali problemi e soluzioni legate alla produzione industriale chimica e biochimicaKNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
Knowing and discussion of the topics covered in classAPPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
Showing the ability to propose possible solutions to problems related to industrial productionINDEPENDENT JUDGEMENT
Ability to analyze recent literature and critically read the results
COMMUNICATION SKILLSAbility to describe an integrated industrial process in an understandable way
LEARNING SKILLS
Understanding and discussion of the main problems and solutions related to chemical and biochemical industrial production- Oggetto:
Programma
Il corso riguarda una specifica descrizione dei prodotti ottenibili industrialmente attraverso impianti biotecnologici o integrati chimico/biotecnologici in ambito energetico e/o alimentare e/o farmaceutico.
Per ciascun campo, partendo da un'introduzione generale sui principali limiti ed esigenze delle aziende del settore, verranno presentati due esempi specifici (che idealmente varieranno di anno in anno).
I vantaggi (e gli svantaggi) della strategia biotecnologica (principalmente fermentativa) per la produzione industriale di sostanze chimiche di alto valore saranno confrontati con i metodi di produzione tradizionali (ad esempio attraverso la raffinazione del petrolio).
Gli argomenti di interesse di questo modulo sono:
-Settore energetico: colture di microrganismi fotosintetici (microalghe, cianobatteri) e fotobioreattori come produttori di energia, produzione di biocarburanti (es. butanolo).
- Plastiche biodegradabili: produzione di biopolimeri per imballaggio e applicazioni generiche (es. polilattide), concentrandosi principalmente sulla produzione fermentativa di blocchi costitutivi (es. acido lattico, acido succinico, acido itaconico) idonei alla sintesi chimica di materiali biodegradabili.
-Settore alimentare: produzione fermentativa di nutraceutici (es. acido gamma amino butirrico)ESERCIZI:
Incontri con le industrie locali che presenteranno le lavorazioni industriali realizzate all'interno dei propri stabilimenti, evidenziando le problematiche da risolvere e gli ultimi sviluppi del settore industriale.
Gli studenti saranno sollecitati a proporre le loro strategie di ingegneria metabolica originali per superare gli attuali problemi di produzione dei compostiThe course concerns a specific description of the products that can be industrially obtained through biotechnological or integrated chemical / biotechnological plants in the energy and/or food and/or pharmaceutical areas.
For each fiels, starting with a general introduction on the main limits and needs of companies in the sector, two specific examples will be presented (which ideally will vary from year to year).
Advantages (and disadvantages) of biotechnological (mainly fermentative) strategy for industrial production of high-value chemicals will be compared to traditional (e.g. through oil refinery) methods of production.
Topics of interest of this module are:
-Energy sector: Cultures of photosynthetic microorganisms (microalgae, cyanobacteria) and photobioreactors as energy producers, production of biofuels (e.g., butanol).
- Biodegradable plastics: production of biopolymers for packaging and general purpose applications (e.g. polylactide), mainly focusing on the fermentative production of building blocks (e.g., lactic acid, succinic acid, itaconic acid) suitable for the chemical synthesis of biodegradable materials.
-Food sector: fermentative production of nutraceuticals (e.g., gamma amino butyric acid)EXERCISES:
Meetings with local industries who will present the industrial processes carried out within their plants, highlighting the problems to be solved and the most recent progress in the industrial sector.
Students will be solicited to propose their original metabolic engineering strategies to overcome current compound production issues- Oggetto:
Modalità di insegnamento
Lezioni frontali in classe: 12 ore
Interazioni fra studenti e aziende locali : 4 ore
Le lezioni saranno svolte in presenza. Modalità didattiche alternative (streaming) potranno essere introdotte a seguito di nuove raccomandazioni di Ateneo in relazione allo stato della pandemia Covid-19.
Frontal classroom lessons: 12 hours
Students/local companies interactions: 4 hours
Lessons will be held in person. Alternative teaching methods (streaming) may be introduced following new University recommendations in relation to the state of the Covid-19 pandemic.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
Gli esami si svolgeranno in presenza, con la sola eccezione per gli studenti e le studentesse che autodichiarano, in relazione al Covid-19, fragilità personale o positività. Modalità alternative (online) potranno essere introdotte a seguito di nuove raccomandazioni di Ateneo in relazione allo stato della pandemia Covid-19.
L'esame prevede un'unica prova scritta integrata tra i due settori scientifico disciplinari a scelta multipla su Moodle. Il peso di questa prova è pari al 30% del voto finale.
Il restante 70% è rappresentato dalla parte pratica che consiste nelle presentazioni orali di gruppo di un processo industriale scelto tra quelli non affrontati dai docenti in classe.The exams will take place in person, with the sole exception of students who self-declare, in relation to Covid-19, personal fragility or positivity. Alternative (online) methods may be introduced following new University recommendations in relation to the state of the Covid-19 pandemic.
The exam includes a single written test integrated between the two scientific disciplinary sectors with multiple choice on Moodle. The weight of this test is equal to 30% of the final grade.
The remaining 70% is represented by the practical part which consists in the oral group presentations of an industrial process chosen from among those not covered by the teachers in class.Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
Si raccomanda vivamente l'utilizzo del materiale didattico presentato a lezione sotto forma di diapositive e articoli scientifici.
The use of teaching material presented in the lessons in the form of slides and scientific articles is strongly recommended.- Oggetto:
