DIPARTIMENTO Agraria ANNO ACCADEMICO 2016

DIPARTIMENTO
ANNO ACCADEMICO
CORSO DI LAUREA
INSEGNAMENTO
CFU
TIPO DI ATTIVITÀ
AMBITO DISCIPLINARE
CODICE INSEGNAMENTO
ARTICOLAZIONE IN MODULI
ANNO DI CORSO
PERIODO DELLE LEZIONI
NUMERO MODULI
SETTORI SCIENTIFICODISCIPLINARI
DOCENTE RESPONSABILE
(MODULO I)
ALTRO DOCENTE
(MODULO II)
NUMERO DI ORE RISERVATE
ALLO STUDIO PERSONALE
NUMERO DI ORE RISERVATE
ALLE ATTIVITÀ DIDATTICHE
ASSISTITE
PROPEDEUTICITÀ
SEDE DI SVOLGIMENTO DELLE
LEZIONI
ORGANIZZAZIONE DELLA
DIDATTICA
MODALITÀ DI FREQUENZA
METODI DI VALUTAZIONE
TIPO DI VALUTAZIONE
CALENDARIO DELLE ATTIVITÀ
DIDATTICHE
ORARIO DI RICEVIMENTO DEGLI
STUDENTI
Agraria
2016-19
Scienze e tecnologie alimentari (comprende STA e SFA)
Microbiologia degli alimenti
12
Caratterizzante
Discipline della tecnologia alimentare
Modulo I Microbiologia generale
Modulo II Microbiologia delle fermentazioni
Terzo
Primo semestre
Due
AGR/16
Andrea Caridi
Professore associato
Università “Mediterranea” di Reggio Calabria
Andrea Caridi
Professore associato
Università “Mediterranea” di Reggio Calabria
180
120
Chimica, Genetica
Dipartimento Agraria
Lezioni frontali
Esercitazioni in laboratorio
Facoltativa
Prova orale
Voto in trentesimi
http://www.agraria.unirc.it/calendario_accademico.php
http://www.agraria.unirc.it/scheda_persona.php?id=136
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
Conoscenza e capacità di comprensione
Acquisizione di competenze teoriche e operative nell’ambito della microbiologia degli alimenti.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Acquisizione di competenze applicative con riferimento alle tecniche microbiologiche di base e di
selezione di microrganismi starter.
Autonomia di giudizio
Valutazione e interpretazione dei dati sperimentali in ambito microbiologico; capacità di operare in
sicurezza in laboratorio.
Abilità comunicative
Comunicazione verbale, scritta e informatica; elaborazione e presentazione di dati sperimentali;
capacità di lavorare in gruppo; trasmissione e divulgazione dell'informazione su temi del settore
della microbiologia degli alimenti.
Capacità d’apprendimento
Capacità di sviluppare e approfondire ulteriori competenze in ambito microbiologico, con
riferimento a: consultazione di materiale bibliografico, consultazione di banche dati e altre
informazioni in rete, capacità di apprendere come programmare e realizzare specifici progetti di
ricerca su temi del settore della microbiologia degli alimenti.
OBIETTIVI FORMATIVI DEL MODULO I: Microbiologia generale
Il modulo ha il compito di fornire, anche mediante svolgimento di attività didattiche in laboratorio,
specifiche conoscenze di base sul mondo dei microrganismi, sotto l’aspetto dell’organizzazione
cellulare, metabolica e genetica. Gli studenti apprenderanno, inoltre, alcuni aspetti applicativi della
microbiologia generale, tra cui il riconoscimento dei microrganismi mediante osservazione
microscopica, la loro colorazione, la loro corretta manipolazione, la preparazione dei substrati di
crescita. In tutte le esercitazioni di laboratorio sarà data adeguata enfasi alle strategie da porre in
essere per operare in condizioni di massima sicurezza.
ARTICOLAZIONE DEL CORSO
MODULO I: Microbiologia generale
ARGOMENTO DELLE LEZIONI
Lezione introduttiva: presentazione dei contenuti del programma, del testo di riferimento
suggerito e delle modalità di valutazione adottate.
Il mondo dei microrganismi: generalità su microrganismi; genetica microbica;
metabolismo microbico ed ecologia; generalità su microrganismi e malattie.
I batteri: morfologia delle cellule batteriche; il citoplasma; l’involucro cellulare; la
superficie della cellula batterica; generalità sulla tassonomia batterica.
I microrganismi eucariotici: la morfologia tipica delle cellule eucariotiche; la replicazione
dei microrganismi eucariotici; l’origine delle cellule eucariotiche.
Gli Archaea: generalità.
I virus: generalità sui virus; origine dei virus; coltivazione, purificazione e quantificazione
dei virus; particelle simili ai virus.
Coltivazione dei microrganismi: esigenze nutrizionali dei microrganismi; fattori che
influiscono sulla crescita microbica; la coltivazione dei microrganismi in laboratorio; la
misurazione della crescita della popolazione batterica; eliminazione dei batteri o
prevenzione della crescita.
Replicazione del DNA ed espressione genica: il ruolo del DNA; generalità su
replicazione, trascrizione e traduzione; gli effetti delle mutazioni.
Strategie di replicazione virale: riconoscimento delle cellule ospiti; ingresso e spoliazione
virale; replicazione virale; assemblaggio e uscita virale.
Analisi genetica nei batteri: i batteri come soggetti nella ricerca genetica; ceppi, mutanti e
mutazioni; enzimi di restrizione, vettori e clonaggio; ricombinazione e trasferimento del
DNA.
Regolazione dell’espressione genica: espressione genica differenziale; l’operone.
Cicli biogeochimici: cicli dei nutrienti; cicli guidati dal metabolismo del carbonio; cicli
guidati dal metabolismo dell’azoto; l’interconnessione dei cicli.
Ecosistemi microbici: i microrganismi nell’ambiente; struttura delle comunità microbiche;
ecosistemi terrestri.
Simbionti microbici: le tipologie d’interazione microrganismo-ospite; i simbionti delle
piante; licheni; i simbionti dei vertebrati.
ORE
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Microscopia: principi di microscopia; microscopi ottici; microscopia a contrasto di fase;
1
microscopia elettronica.
Lezione conclusiva: verifica dell’efficacia didattica del ciclo di lezioni frontali e dibattito
1
su tematiche di ampio respiro connesse; presentazione del programma delle esercitazioni.
Esercitazione: asepsi e antisepsi: metodologie per l’utilizzazione corretta di ago, ansa,
1
becco bunsen e altri materiali comuni in microbiologia; utilizzo del microscopio ottico:
determinazione della distanza interpupillare, utilizzo della correzione dell’oculare per
occhio miope, regolazione di diaframma, potenziometro e condensatore, tecnica di messa a
fuoco del preparato in microbiologia.
Esercitazione: preparazione di vetrini per l’osservazione a fresco mediante obiettivi 10x,
1
40x e 100x (con olio per immersione) di colture pure di batteri e lieviti; osservazione
microscopica delle principali differenze strutturali tra procarioti ed eucarioti.
Esercitazione: realizzazione di preparati microscopici mediante vetrino di Kock per
1
l’osservazione della mobilità cellulare di colture pure batteriche.
Esercitazione: tecnica di preparazione del vetrino per la colorazione di Gram: prelievo,
2
dispersione, asciugamento e fissaggio; tecnica della colorazione di Gram: cristalvioletto,
liquido di Lugol, acqua, soluzione decolorante, acqua, safranina, acqua; osservazione con
obiettivo 100x e olio per immersione dei preparati così colorati e identificazione dei difetti
di ciascun vetrino.
Esercitazione: ciclo completo di sterilizzazione di terreni di coltura e differenziali:
3
pesatura degli ingredienti e loro solubilizzazione, confezionamento, sterilizzazione in
autoclave, preparazione delle piastre Petri dei substrati solidi.
Esercitazione: tecnica per l’isolamento dei microrganismi in coltura pura mediante striscio
1
con ansa sterile in piastra Petri.
Esercitazione: preparazione dell’omogeneato di campioni di formaggio per l’analisi
3
microbiologica mediante Stomacher; acquisizione individuale della tecnica di esecuzione
delle diluizioni scalari, anche mediante pipettatura a bocca, e semina in piastra di campioni
di diversa origine per la valutazione della loro carica microbica totale.
Esercitazione: filtrazione mediante membrane di acetato di cellulosa di campioni di acqua
2
di rubinetto e/o di pozzo e semina in terreno solido per l’accertamento della presenza di
coliformi, ai fini del giudizio di potabilità (DL 31/2001).
TOTALE
60 ore
MATERIALE DIDATTICO
Testo di riferimento
Wessner D.R., Dupont C., Charles T.C. - Microbiologia. Prima edizione. Casa Editrice
Ambrosiana (MI), 2015.
OBIETTIVI FORMATIVI DEL MODULO II: Microbiologia delle fermentazioni
Il modulo ha il compito di fornire, anche mediante svolgimento di attività didattiche in laboratorio,
specifiche conoscenze di (a) microbiologia industriale e metabolismo microbico e di (b)
microbiologia degli alimenti fermentati, con specifici approfondimenti sulla selezione di starter
microbici per uso alimentare. Gli studenti apprenderanno, inoltre, alcuni aspetti applicativi della
microbiologia delle fermentazioni; particolare attenzione sarà data alle tecniche di selezione clonale
dei microrganismi per l’ottenimento di ceppi utilizzabili come starter nella trasformazione degli
alimenti fermentati. In tutte le esercitazioni di laboratorio sarà data adeguata enfasi alle strategie da
porre in essere per operare in condizioni di massima sicurezza.
MODULO II: Microbiologia delle fermentazioni
ARGOMENTO DELLE LEZIONI
Lezione introduttiva: presentazione dei contenuti del programma, dei testi di riferimento
ORE
1
suggeriti e delle modalità di valutazione adottate.
Biotecnologie microbiche: i microrganismi e le biotecnologie; modificazioni genetiche;
biotecnologie farmaceutiche (“rosse”); biotecnologie industriali (“bianche”); biotecnologie
agrarie (“verdi”).
Metabolismo: energia, enzimi e ATP; processi centrali nella sintesi di ATP; uso del
carbonio tra i microrganismi; la respirazione e il sistema di trasporto degli elettroni;
metabolismo delle fonti di carbonio diverse dal glucosio; fototrofia e fotosintesi;
metabolismo dello zolfo e dell’azoto; biosintesi dei componenti cellulari.
La microbiologia degli alimenti e dell’acqua: il deterioramento degli alimenti; la
conservazione degli alimenti; la fermentazione alimentare; malattie di origine alimentare;
gli aspetti microbiologici della qualità dell’acqua.
Colture microbiche starter: generalità, batteri lattici, Micrococcaceae, batteri propionici,
bifidobatteri, acetobatteri, lieviti, muffe; fermentazioni naturali/spontanee; azione degli
starter durante e dopo la fermentazione; cenni alla legislazione riguardante gli starter
microbici; preparazione degli starter per il loro inoculo negli alimenti; caratteristiche
generali dei microrganismi autoctoni rilevabili negli alimenti; classificazione degli alimenti
fermentati.
Salami: generalità, composizione, stagionatura, salumifici; microrganismi della carne;
fermentazioni naturali e maturazione degli insaccati; inconvenienti della fermentazione
naturale degli insaccati; preparazione e uso di colture starter per la produzione dei salami:
Micrococcaceae,batteri lattici, muffe e loro ruolo nella maturazione dei salami.
Prodotti lattiero-caseari: definizione, latte, microrganismi del latte, fermentazione
naturale del latte, koumiss, kefir, yogurt; probiotica; batteri probiotici; latte fermentato con
bifidobatteri; latte fermentato con Lactobacillus acidophilus (acidophilus milk); yogurt
probiotico. Formaggi: definizione, criteri di classificazione, fermentazioni naturali, starter
naturali; starter selezionati e uso delle colture starter in caseificio; formaggi crudi,
semicotti, cotti, a pasta filata, con muffe.
Vino: definizione e composizione; microrganismi dei mosti; fermentazione
naturale/spontanea dei mosti; inconvenienti della fermentazione naturale; colture starter;
metodi di selezione; scelta del ceppo; cenni alla legislazione relativa ai lieviti per uso
enologico; preparazione e uso degli starter in enologia; spumantizzazione; fermentazione
malo-lattica.
Birra: definizione, classificazione, materia prima; composizione chimica dell’orzo e del
malto; preparazione del mosto di malto; microrganismi della birra e fermentazioni naturali;
colture starter; malti e mosti di tipo acido; birra Lambic. Pane e prodotti da forno:
definizione, composizione, microrganismi della farina; pane quotidiano; pane a lievitazione
differita; pane a pasta acida. Alimenti fermentati da foglie e frutti: crauti, olive
fermentate in salamoia. Fermentazioni estrattive: cacao, caffè. Trasformazioni
ossidative: aceti.
Lezione conclusiva: verifica dell’efficacia didattica del ciclo di lezioni frontali e dibattito
su tematiche di ampio respiro connesse; presentazione del programma delle esercitazioni.
Esercitazione: preparazione dell’ingrediente principale (bucce d’uva essiccate) del terreno
selettivo Grape Skin agar; sterilizzazione di terreni di coltura liquidi e solidi. Preparazione
di mosto termizzato - con e senza aggiunta di olio enologico e metabisolfito di potassio - in
provette e in bottiglie, per la valutazione del vigore fermentativo e della resistenza
all’anidride solforosa di ceppi di lievito di nuovo isolamento.
Esercitazione: selezione di lieviti per uso enologico. Striscio in piastre Petri contenenti
agar Sabouraud di campioni differenti di mosto-vino.
Esercitazione: osservazione microscopica a fresco di colture dei seguenti lieviti di origine
alimentare:
Saccharomyces
cerevisiae,
Hanseniaspora
guilliermondii,
Schizosaccharomyces pombe, Zigosaccharomyces bailii, Candida pulcherrima, Candida
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8
4
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1
1
zeylanoides, Debaryomyces hansenii, Kluyveromyces marxianus, Rhodotorula sp.,
finalizzata ad acquisire la capacità di riconoscere le rispettive peculiarità.
Esercitazione: selezione di lieviti per uso enologico. Osservazione microscopica a fresco
1
di cellule di lievito prelevate da colonie sviluppate nelle piastre di agar Sabouraud; scelta e
isolamento in agar Sabouraud solidificato a becco di clarino di ceppi di lieviti ellittici.
Sterilizzazione di terreni di coltura liquidi e solidi.
Esercitazione: inoculo in substrati liquidi di ceppi standard di batteri lattici e acetici
1
conservati a -85°C in Protect.
Esercitazione: selezione di lieviti per uso enologico. Semina dei ceppi di lieviti ellittici
1
prescelti da agar Sabouraud a becco di clarino in piastre di agar acetato, agar carbonato di
calcio, agar BiGGY e Grape Skin agar; inoculo di ciascun ceppo in due provette di mosto
termizzato.
Esercitazione: selezione di lieviti per uso enologico. Prove di valutazione del vigore
2
fermentativo e della resistenza all’anidride solforosa dei ceppi prescelti. Inoculo di mosto
termizzato. Lettura del colore della biomassa in agar BiGGY.
Esercitazione: preparazione del kefir; giudizio di qualità su campioni di yogurt del
1
commercio mediante osservazione microscopica e valutazione del rapporto cocchi/bacilli,
lunghezza delle catenelle, presenza/assenza di organismi eucarioti.
Esercitazione: apprendimento delle modalità di conservazione delle colture microbiche
2
mediante sistema Protect; degustazione del kefir.
Esercitazione: selezione di lieviti per uso enologico. Calcolo del ∆3 e della produzione di
1
acido acetico; osservazione microscopica della sporificazione dei ceppi di lieviti ellittici.
Esercitazione: selezione di lieviti per uso enologico. Calcolo del ∆7. Confronto con ∆3.
2
Valutazione del comportamento adsorbente/non adsorbente in Grape Skin agar.
TOTALE
60 ore
MATERIALE DIDATTICO
Testi di riferimento
Wessner D.R., Dupont C., Charles T.C. - Microbiologia. Prima edizione. Casa Editrice
Ambrosiana (MI), 2015.
Zambonelli C., Tini V., Giudici P., Grazia L. - Microbiologia degli alimenti fermentati. Gruppo
Calderini Edagricole (BO), 2001.