Mikrobiologia przemysłowa

Zadaniem przedmiotu jest zapoznanie studentów z wybranymi grupami drobnoustrojów, które są wykorzystywane w procesach biotechnologicznych, ich wymaganiami i wzrostem, zanieczyszczeniami mikrobiologicznymi w gospodarce żywnościowej i przemyśle, metodami sterowania jakością higieniczną żywności, metodami utrwalania i bezpieczeństwa mikrobiologicznego żywności oraz podstawami mikrobiologii prognostycznej.

Tematyka wykładów

Bezpieczeństwo pracy z mikroorganizmami

- grupy ryzyka mikrobiologicznego

- zabezpieczenie przed zagrożeniami mikrobiologicznymi

- wymagania dotyczące laboratoriów mikrobiologicznych

- organizacja laboratorium mikrobiologicznego

- układ, wyposażenie i podstawowa aparatura

Charakterystyka wirusów, bakterii, drożdży i grzybów strzępkowych w aspekcie ich wykorzystania w przemyśle

- wpływ czynników fizycznych i chemicznych wpływających na wzrost drobnoustrojów

Przechowalnictwo mikroorganizmów

- zasady organizacji i prowadzenia kolekcji czystych kultur

- Przechowalnictwo szczepów przemysłowych, charakterystyka wybranych kolekcji światowych

Pozyskiwanie i warunki hodowli szczepów produkcyjnych

- wymagania pokarmowe i wzrost drobnoustrojów (warunki tlenowe i beztlenowe)

- wpływ różnych czynników na wzrost w hodowli okresowej i ciągłej

Doskonalenie szczepów produkcyjnych

- struktura genów prokariotycznych i eukariotycznych

- metody rekombinacji DNA in vitro

- mutacje, zastosowania mutantów, fuzja protoplastów, metody hybrydyzacji, szczepy rekombinowane w biotechnologii

Przygotowanie szczepionek do procesów biotechnologicznych

Wybrane elementy ekologii mikroorganizmów

- tworzenie biocenoz i systemy współzależności między organizmami

- mikroflora powietrza i wody jako czynniików warunkujących proces biosyntezy

- metody sterylizacji powietrza i wody

Zagrożenia

- elementy urządzeń i budynków jako źródło zanieczyszczeń

- mikrobiologiczne skażenie i rozkład materiałów, korozja materiałów technicznych

- higiena pracowników i środowiska produkcji

- ocena sanitarnych warunków produkcji

- mycie i dezynfekcja w warunkach przemysłowych

- analiza ilościowa zagrożeń mikrobiologicznych

Metody utrwalania żywności

- metoda chłodzenia i zamrażania

- metody termiczne

- substancje osmoaktywne

- metody chemiczne i biologiczne

- niekonwencjonalne metody utrwalania

Podstawy mikrobiologii prognostycznej i żywność modyfikowana genetycznie

- podstawowe modele prognostyczne

- żywność modyfikowana genetycznie (GMO)

- instytucje nadzorujące bezpieczeństwo żywności w Polsce i Unii Europejskiej

Przykłady biosyntez

- charakterystyka szczepów, szlaków metabolicznych

- mikrobiologiczna produkcja aminokwasów, witamin i antybiotyków

- biopolimery

- biotransfomacje i biodegradacje

Tematyka ćwiczeń

Tematyka zajęć:

- Budowa i właściwości drożdży, oznaczenie masy drożdżowej metodą wagową, sedymentacyjną i nefelometryczną

- Izolacja i charakterystyka biochemiczna szczepów Bacillus wyizolowanych z gleby

- Produkcja bakteryjnej celulozy (BC) przez szczep Gluconacetobacter xylinus

- Zakażenia i techniki ich likwidacji w warunkach przemysłowych na przykładzie gorzelnictwa i drożdżownictwa

- Określenie stanu fizjologicznego i czystości mikrobiologicznej piwowarskich drożdży nastawnych

- Biosynteza penicyliny przez Penicillium chrysogenum

- Analiza wrażliwości na toksyny killerowe dzikich szczepów drożdży z gatunku Saccharomyces cerevisiae

- Protoplastyzacja drożdży

- Wpływ środków konserwujących na rozwój drobnoustrojów

- Izolacja DNA chromosomowego z komórek bakteryjnych

- Mikrobiologiczna metoda oznaczania zawartości witaminy B12

- Izolacja inwertazy z drożdży oraz wyznaczanie stałej Michaelisa dla reakcji hydrolizy sacharozy

- Ekstrakcja barwników karotenoidowych z drożdży Rhodotorula graminis

- Nowe trendy i przyszłość mikrobiologii przemysłowej

Podstawowa:

Błaszczyk M.K: Mikrobiologia środowiskowa, PWN, Warszawa 2010

Fedelmann H.: Yeast-Molecular and cell biology. Willey-Blackwell Verlag, Weinheim 2010.

Praca zbiorowa pod red. Libudzisz Z., Kowal U., Żakowska Z. Mikrobiologa techniczna, tom I i II, PWN W-wa 2008

Uzupełniająca:

Fedelmann H.: Yeast-Molecular and cell biology. Willey-Blackwell Verlag, Weinheim 2010.

Praca zbiorowa pod red. Żakowskiej Z. i Stobińskiej H. Mikrobiologia i higiena w przemyśle spożywczym, Wyd. PŁ, Łódź 2000.

Singleton P.: Bakterie w biologii, biotechnologii i medycynie, PWN, Warszawa 2000.

WIEDZA - absolwent zna i rozumie:

- zagrożenia i definiuje zasady bezpiecznej pracy z drobnoustrojami oraz grupy ryzyka mikrobiologicznego, zna wymagania dotyczące laboratoriów i ich wyposażenie, zasady DPM i utylizację odpadów mikrobiologicznych. Charakteryzuje czynniki wzrostu drobnoustrojów przemysłowych w hodowli okresowej i ciągłej.

- zasady i metody przechowalnictwa szczepów, kolekcje czystych kultur i bioróżnorodność, metody doskonalenia szczepów przemysłowych i przygotowania kultur starterowych oraz podaje przykłady i objaśnia biosyntezy, szlaki metaboliczne, zna procesy biotransformacji i biodegradacji.

- czynniki warunkujące odporność drobnoustrojów, metody sterylizacji podłóż i żywności, opisuje krzywe śmierci cieplnej i podstawowe modele mikrobiologii prognostycznej, objaśnia kryteria komercyjnej sterylności procesów, zna zagrożenia bioaerozolami i biofilmami, charakteryzuje skażenie materiałów technicznych i korozje mikrobiologiczne.

UMIEJĘTNOŚCI - absolwent potrafi:

- scharakteryzować materiał mikrobiologiczny, zaplanować i przeprowadzić proste procesy biosyntezy metabolitów wtórnych, a także poddać analizie ich główne produkty

- przeprowadzadzić analizę zagrożeń mikrobiologicznych występujących w czasie procesów biotechnologicznych oraz stosuje odpowiednie techniki w celu ich wyeliminowania

- przygotować i wygłosić referat na temat zagadnień związanych z mikrobiologią przemysłową, korzystając z aktualnych źródeł polsko i obcojęzycznych

KOMPETENCJE SPOŁECZNE - absolwent jest gotów do:

- uczenia się przez całe życie

- pracy i współpracy w zespole, prawidłowo określa priorytety służące realizacji danego celu

- uznania ryzyka mikrobiologicznego i potrafi stosować środki profilaktyczne

Wykłady:

egzamin pisemny ograniczony czasowo, udział oceny z zaliczenia wykładów w ocenie końcowej wynosi 40%

ćwiczenia:

test jednokrotnego, sprawozdania z prac laboratoryjnych, prezentacja ustna, udział oceny z zaliczenia ćwiczeń w ocenie końcowej wynosi 60%