ANNO ACCADEMICO Scienze e tecnologie alimentari (comprende STA e SFA) Microbiologia degli alimenti CFU 12

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1 DIPARTIMENTO Agraria ANNO ACCADEMICO CORSO DI LAUREA Scienze e tecnologie alimentari (comprende STA e SFA) INSEGNAMENTO Microbiologia degli alimenti CFU 2 TIPO DI ATTIVITÀ Caratterizzante AMBITO DISCIPLINARE Discipline della tecnologia alimentare CODICE INSEGNAMENTO ARTICOLAZIONE IN MODULI Modulo I Microbiologia generale Modulo II Microbiologia delle fermentazioni ANNO DI CORSO Terzo PERIODO DELLE LEZIONI Primo semestre NUMERO MODULI Due SETTORI SCIENTIFICO- AGR/6 DISCIPLINARI DOCENTE RESPONSABILE (MODULO I) Andrea Caridi Professore associato 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 Università Mediterranea di Reggio Calabria Andrea Caridi Professore associato Università Mediterranea di Reggio Calabria Chimica, Genetica Dipartimento Agraria Lezioni frontali Esercitazioni in laboratorio Facoltativa Prova orale Voto in trentesimi 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

2 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 ORE 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; 3 metabolismo microbico ed ecologia; generalità su microrganismi e malattie. I batteri: morfologia delle cellule batteriche; il citoplasma; l involucro cellulare; la 3 superficie della cellula batterica; generalità sulla tassonomia batterica. I microrganismi eucariotici: la morfologia tipica delle cellule eucariotiche; la replicazione 3 dei microrganismi eucariotici; l origine delle cellule eucariotiche. Gli Archaea: generalità. 2 I virus: generalità sui virus; origine dei virus; coltivazione, purificazione e quantificazione 3 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 3 virale; replicazione virale; assemblaggio e uscita virale. Analisi genetica nei batteri: i batteri come soggetti nella ricerca genetica; ceppi, mutanti e 6 mutazioni; generalità su enzimi di restrizione, vettori e clonaggio; ricombinazione e trasferimento del DNA. Regolazione dell espressione genica: espressione genica differenziale; l operone. 2 Cicli biogeochimici: cicli dei nutrienti; cicli guidati dal metabolismo del carbonio; cicli 3 guidati dal metabolismo dell azoto; l interconnessione dei cicli. Ecosistemi microbici: i microrganismi nell ambiente; struttura delle comunità microbiche; 3 ecosistemi terrestri. Simbionti microbici: le tipologie d interazione microrganismo-ospite; i simbionti delle piante; licheni; la fermentazione ruminale.

3 Microscopia: principi di microscopia; microscopi ottici; microscopia a contrasto di fase; microscopia elettronica. 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: asepsi e antisepsi: metodologie per l utilizzazione corretta di ago, ansa, 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 0x, 0x e 00x (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 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 00x 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 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 3/200). TOTALE 60 ore MATERIALE DIDATTICO Testo di riferimento Wessner D.R., Dupont C., Charles T.C. - Microbiologia. Prima edizione. Casa Editrice Ambrosiana (MI), 205. 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 ORE Lezione introduttiva: presentazione dei contenuti del programma, dei testi di riferimento

4 suggeriti e delle modalità di valutazione adottate. Biotecnologie microbiche: i microrganismi e le biotecnologie; 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

5 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 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 conservati a -85 C in Protect. Esercitazione: selezione di lieviti per uso enologico. Semina dei ceppi di lieviti ellittici 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 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 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), 205. Zambonelli C., Tini V., Giudici P., Grazia L. - Microbiologia degli alimenti fermentati. Gruppo Calderini Edagricole (BO), 200.