Elektyw X: Biotechnologia żywności

Kurs przedstawia podstawy biologii molekularnej (technologie rekombinowanego DNA, rDNA) oraz wybrane zagadnienia enzymologii przemysłowej (biokataliza w przemyśle spożywczym). Omawiane są również podstawowe operacje i procesy technologiczne w przemysłach biosyntezy.

WYKŁADY:

Przedmiot biotechnologii żywności. „Bios” znaczy życie. Harmonia technologii i natury. Alternatywne biotechnologie. Różne rozwiązania problemów technicznych oferowane przez różne gałęzie biotechnologii. Biotechnologia korporacyjna i globalistyczna (1h)

Narzędzia biotechnologii żywności Wyodrębnienie DNA i RNA z materiału biologicznego. Enzymy restrykcyjne. Elektroforeza i blotting kwasów nukleinowych. Techniki PCR. cDNA i banki DNA. Lokalizacja miejsc położenia i działania genu. Sekwencjonowanie DNA (1h)

Technologie rDNA i produkcja białek rekombinowanych. Wektory i wektory alternatywne: pUC, lambda, kosmidy. Wektory dwufunkcyjne. Wielokrotne kopie genu, kontrola obcego promotora i inne techniki otrzymywania enzymów z organizmów genetycznie modyfikowanych. Ekspresja białka w tkance roślinnej i zwierzęcej (2h)

Transgeniczne rośliny i zwierzęta. Techniki rekombinacji komórek roślinnych i zwierzęcych. Kultury tkankowe. Główne kierunki modyfikacji genetycznych roślin. Soja Rundup-ready. Kukurydza Starlink. Gen „terminatorowy”. Nadzieje i obawy transgeniki roślin. Gen terminatorowy. Kontrowersje wokół rBGH. Kierunki modyfikacji genetycznych zwierząt. Transgeniczne ryby i gen „trojański” Klonowanie – techniczne i etyczne ograniczenia (2h)

Izolacja i oczyszczanie białek na skalę przemysłową. Warunki prowadzenia procesu biosyntezy z udziałem komórek mikroorganizmów, komórek roślinnych i zwierzęcych. Systemy fermentacji powierzchniowej i wgłębnej. Bioreaktory i ich oprzyrządowanie. Bioreaktory STR i PBR. Urządzenia do separacji i dezintegracji biomasy. Techniki membranowe i chromatograficzne. Metody elektrochemiczne i powinowactwo biologiczne (1h)

Enzymatyczne modyfikacje składników żywności. Główne kierunki stosowania preparatów enzymatycznych. Enzymy unieruchomione.. Biosensory. Ograniczenia techniki i technologii unieruchamiania (2h)

Wybrane bioprocesy w przemyśle spożywczym: Rekombinowana chymozyna. Wytwarzanie kwasów organicznych metodą biosyntezy (2h)

Nowe substraty: melibioza, laktoza, skrobia, lignoceluloza. Nadprodukcja aminokwasów, witamin, prebiotyków (2h)

Wprowadzenie do technik hodowli roślinnych i zwierzęcych kultur tkankowych In vitro (2h).

ĆWICZENIA:

Izolacja, oczyszczanie oraz detekcja genomowego DNA w żywności (5h)

Immobilizacja enzymu poprzez pułapkowanie w żelach (5h)

Oznaczanie aktywności pektynoesterazy oraz aktywności amylolitycznej w preparatach o przemysłowym zastosowaniu (5h)

1. Ratletge, C., Kristiansen, B. 2011. Podstawy biotechnologii. PWN, Warszawa

2. Bednarski W., Reps A. 2012. Biotechnologia żywności, WNT, Warszawa

3. Lee, B. H. 2015. Fundamentals of Food Biotechnology. Wiley Blackwell, Oxford, UK.

Literatura uzupełniająca:

1. Kołakowski, E., Bednarski, W., Bielecki, S. 2005. Enzymatyczna modyfikacja składników żywności, Wydawnictwo AR Szczecin

2. Buchowicz, J. 2012. Biotechnologia molekularna. PWN, Warszawa

WIEDZA - absolwent zna i rozumie:

istotę aktywności biologicznej substancji naturalnych, elementów struktury chemicznej, które decydują o tej aktywności. Rozumie zasady chemii oraz termodynamiki dotyczące biokatalizy oraz biokatalizy w żywieniu.

fizjologiczne, metaboliczne i molekularne mechanizmy produkcji i nadprodukcji kwasów organicznych, aminokwasów, białek, enzymów, węglowodanów w komórek. Zna i rozumie techniki produkcji substancji biologicznie aktywnych na potrzeby przemysłu i żywienia

techniki biologii molekularnej (inżynierii genetycznej) oraz obszary ich stosowania w naukach o żywności i technologii przemysłu spożywczego. Zna zagrożenia i nadzieje dla człowieka i środowiska związane ze stosowaniem manipulacji genetycznych .

rolę mikroorganizmów w prowadzeniu bioprocesów. Zna podstawowe rodzaje mikroorganizmów oraz techniki hodowli komórek mikroorganizmów, roślinnych i zwierzęcych kultur tkankowych.

UMIEJĘTNOŚCI - absolwent potrafi:

identyfikować i analizować czynniki wpływające na wydajność izolacji kwasów nukleinowych z żywności o różnym stopniu przetworzenia. Wybiera metody izolacji DNA w zależności od typu preparatu poddawanego oczyszczaniu

wybrać preparat enzymatyczny do przetwarzania żywności w zależności od gałęzi przemysłu spożywczego. Analizuje wpływ obróbki enzymatycznej żywności na wartość żywieniową produktów spożywczych i ich prozdrowotny charakter

projektować postępowanie analityczne do oznaczania aktywności pektynolitycznych preparatów stosowanych w obróbce żywności i ocenić wpływ pektynolizy na właściwości prozdrowotne żywności

KOMPETENCJE SPOŁECZNE - Student jest gotów do:

pracy indywidualnej, do pracy w zespole, planować i organizować pracę oraz wykazuje umiejętność zarządzania czasem

wykazania odpowiedzialności za pracę własną i innych w zakresie bezpieczeństwa pracy

Zaliczenie ćwiczeń na podstawie:

- oceny umiejętności obsługi sprzętu laboratoryjnego (5%)

- kolokwium zaliczeniowe na koniec zajęć (test wielokrotnego wyboru i krótkie pytania otwarte) Ocena pozytywna dla min. 51% punktów - udział w ocenie końcowej modułu 50-10%.

Zaliczenie ćwiczeń na ocenę pozytywną jest warunkiem przystąpienia do egzaminu.

Egzamin w formie pisemnej; na ocenę pozytywną należy udzielić co najmniej 51% prawidłowych odpowiedzi na zadane pytania. Udział w ocenie końcowej z przedmiotu - 50% w terminie 1, 90% w terminie 2, 90% w teminie 3.