Generalmente se asocian los microorganismos exclusivamente con el desarrollo de enfermedades. Sin embargo, son eficaces obreros especializados a los que hacemos trabajar en nuestro beneficio. El objetivo de esta asignatura es comprender la estrecha relación que tenemos con los microorganismos y nuestra dependencia del trabajo que realizan en la producción de alimentos.

La materia “Microbiología Industrial” es una asignatura optativa del 3º curso del Grado Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Se sitúa dentro del módulo 09 denominado Tecnología de los Alimentos. Para el correcto seguimiento de esta asignatura es recomendable que el alumno haya adquirido previamente conocimientos de Microbiología, Bioquímica y Genética.

Microbiología Industrial y Biotecnología Microbiana: microorganismos de interés industrial. Aislamiento y mejora de cepas microbianas. Desarrollo de cepas para la producción industrial. Tecnología de las fermentaciones industriales. Salto de escala. Preparación del inóculo. Producciones microbianas en la industria alimentaria.

PROGRAMA TEÓRICO

Capítulo 1. Introducción

Tema 1. Microbiología Industrial y Biotecnología Microbiana. Conceptos generales.

Tema 2. Microorganismos de interés industrial Conceptos generales. Producción de metabolitos primarios y secundarios. Biodiversidad. Grupos más importantes.

Capítulo 2. Aislamiento y mejora de cepas microbianas

Tema 3. Selección de cepas. Aislamiento y selección de cepas de interés industrial.

Tema 4. Conservación de las cepas. Cultivo de las cepas de interés industrial.

Tema 5. Mejora de cepas. Conceptos generales. Métodos clásicos. Mutación. Recombinación. Fusión de protoplastos. Métodos biotecnológicos.

Tema 6. Desarrollo de cepas para la producción industrial Regulación de la actividad enzimática: retro-inhibición, modificación covalente. Regulación de la transcripción: control negativo (mutantes constitutivos y des-reprimidos), control positivo.Represión por catabolito y crecimiento diáuxico. Atenuación y secuencia leader. Regulación en vías ramificadas. Regulación de metabolitos primarios y secundarios. Trofofase e idiofase.

Capítulo 3. Tecnología de las fermentaciones industriales

Tema 7. Procesos industriales. Procesos de fermentación industrial. Fermentación discontinua, continua y alimentada.

Tema 8. Fermentación discontinua. Fermentación por cargas. Crecimiento exponencial equilibrado. Modelos matemáticos del crecimiento microbiano. Productividad y rendimiento. Aplicaciones industriales.

Tema 9. Fermentación continua. Estado de equilibrio. Sustrato limitante. Productividad y rendimiento. Aplicaciones industriales.

Tema 10. Fermentación alimentada. Ventajas y limitaciones. Aplicaciones industriales.

Tema 11. Fermentadores. Tipos de fermentadores: quimiostato y turbidostato, biorreactores. Funciones básicas del fermentador.

Tema 12. Esterilización. Cinética de muerte térmica. Parámetros industriales. Esterilización de instalaciones, medios y productos finales.

Tema 13. Operaciones básicas en el proceso de fermentación. Diseño de medios de cultivo. Materias primas. Salto de escala. Preparación del inóculo. Recuperación de los productos: separación de células, rotura de células, extracción y purificación.

Capítulo 4. Producciones microbianas en la industria alimentaria

Tema 14. Producción de aminoácidos y ácidos orgánicos. Cepas productoras: Corynebacterium-Brevibacterium. Producción por cepas silvestres. Producción por mutantes auxotrofos y des-regulados. Producción por células inmovilizadas.

Tema 15. Producción de vitaminas. Producción de ácido ascórbico (vitamina C) por Acetobacter suboxidans. Producción de riboflavina (vitamina B2) por levaduras. Producción de cianocobalamina (vitamina B12) por Propionibacterium, Streptomyces, Bacillus y Pseudomonas.

Tema 16. Producción industrial de enzimas y polisacáridos microbianos. Obtención de amilasas, glucosaisomerasas, proteasas y quimosina microbiana. Aplicación de los exopolisacáridos en la industria alimentaria: producción industrial de xantano, gelano, curdlano, escleroglucano dextrano y alginatos.

Tema 17. Producción de bebidas alcohólicas. Aspectos generales de la fabricación y tipos de levaduras que intervienen en el proceso de elaboración de la cerveza, el vino, la sidra y bebidas destiladas.

Tema 18. Producción de vinagre. Metabolismo de las bacterias acéticas. Proceso de fabricación del vinagre.

Tema 19. Producción de pan. Levaduras de panadería. Metabolismo de la levadura en la masa de pan. Técnica de fabricación.

Tema 20. Producción de derivados lácteos. Las bacterias lácticas y sus transformaciones. El yogurt y las leches fermentadas. Características de los cultivos iniciadores. Proceso de fabricación. Tipos de queso e iniciadores.

Tema 21. Otros alimentos fermentados. Vegetales fermentados: tipos de fermentaciones y microorganismos implicados. Fermentación de la col y aceitunas. Alimentos derivados de soja y otros preparados. Productos cárnicos fermentados. Papel de los microorganismos en la elaboración de productos cárnicos fermentados y curados. Fermentación de productos de pesca. Productos tradicionales, nuevos productos. Aspectos bioquímicos.

Tema 22. Alimentos probióticos y prebióticos. Microorganismos probióticos. Influencia en la salud. Utilización de microorganismos en alimentos con fines terapéuticos. Vacunas alimentarias.







PROGRAMA PRÁCTICO

1. Prospección y selección de cepas productoras

1.1. Métodos de identificación de levaduras

1.2. Aislamiento de microorganismos productores de exoenzimas a partir de muestras del suelo: proteasas, amilasas y renina.

2. Genética microbiana

2.1. Mejora de cepas: mutantes auxotróficos de Saccharomyces cerevisiae.

2.2. Transferencia de genes por conjugación en Escherichia coli.

3. Crecimiento: Curva de crecimiento de Saccharomyces cerevisiae.

4. Producción de espesante alimentario (dextrano) por Leuconostoc mesenteroides

La asignatura se imparte combinando clases magistrales con la propuesta de ejercicios y clases prácticas, en las que se desarrollan algunos aspectos descritos durante las clases magistrales.

La calificación de esta asignatura se basará en los resultados obtenidos en las distintas actividades.

• Azken Ebaluazioaren Sistema
• Kalifikazioko tresnak eta ehunekoak:
  • Garatu beharreko proba idatzia (%): 70
  • Praktikak egitea (ariketak, kasuak edo buruketak) (%): 10
  • Lanen, irakurketen... aurkezpena (%): 20

Examen escrito de Teoría (65% de la nota final): 10 preguntas cortas

Examen escrito de Prácticas (20% de la nota final): 10 preguntas cortas

Seminarios (15% de la nota final): Exposición y entrega de trabajos

En la convocatoria extraordinaria se mantendrán los criterios expuestos en la convocatoria ordinaria y se conservarán las calificaciones obtenidas durante el curso en el trabajo en grupo y ejercicios.

Para renunciar a la convocatoria extraordinaria será suficiente con no presentarse a la misma.

- Protocolo y cuaderno de prácticas
- Bata de laboratorio
- Rotulador de vidrio
- Mechero / cerillas

Oinarrizko bibliografia

•Demain AL & Davies JE. 1999. Manual of Industrial Microbiology and Biotechnology. ASM Press.

•Glazer AN & Nikaido H. 1995. Microbial Biotechnology. Fundamentals of Applied Microbiology. WH Freeman and Co.

•Crueger W & Crueger A. 1993. Biotecnología. Manual de Microbiología Industrial. Ed Acribia.

•Glick BR & Pasternak JJ. 1998. Molecular Biotechnology. Principles and Applications of Reconbinant DNA. ASM Press.

•Alan Wiseman. 1986. Principios de Biotecnología. Editorial Acribia

•Prescott y cols. 2004. Microbiología. 5ª de. Mc Graw Hill Interamericana.

•Madigan, MT y cols. 2004. Brock Microbiología de los Microorganismos. 10ª ed. Prentice Hall International.

• Smith JE. 2006. Biotecnología. Ed Acribia.

• Tagu D y Moussard C. 2006. Fundamentos de las Técnicas de Biología Molecular. Ed Acribia.

• Leveau JY y Bouix M. 2000. Microbiología Industrial: los Microorganismos de interés industrial. Ed Acribia.

Gehiago sakontzeko bibliografia

•Marth EH & Steele JL. 2001. Applied Dairy Microbiology. 2nd Ed. Marcel Dekker, Inc.
•Hutkins RW. 2006. Microbiology and Technology of Fermented Foods. Blackwell Publishing.
•Bamforth CW. 2005. Food, Fermentation and Micro-organisms. Blackwell Science.

Aldizkariak

- PubMed. Búsqueda on-line de artículos científicos. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
- Applied and Environmental Microbiology. Disponible en: http://aem.asm.org/
- Journal of Applied Microbiology. Disponible en: http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1111/(ISSN)1365-2672
- Applied Microbiology and Biotechnology. Disponible en: http://link.springer.com/journal/253
- Current Opinion in Biotechnology. Disponible en: http://www.journals.elsevier.com/current-opinion-in-biotechnology
- Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. Disponible en: http://www.springer.com/life+sciences/microbiology/journal/10295
- International Journal of Food Microbiology. Disponible en: http://www.journals.elsevier.com/international-journal-of-food-microbiology
- Microbial Cell Factories. Disponible en: http://www.microbialcellfactories.com/about
- Journal of Food Engineering. Disponible en: http://www.journals.elsevier.com/journal-of-food-engineering/

Web helbideak

· Introduction to the Bacteria. http://www.ucmp.berkeley.edu/bacteria/bacteria.html
· Microbiology & Immunology. http://www-micro.msb.le.ac.uk/
· Biology of Microorganisms. http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/brock/
· Bug Bytes. http://www.ccm.lsuhsc-s.edu/bugbytes/
· Dennis Kunkel gallery images. http://www.denniskunkel.com/
· Extremophiles. http://www.sciam.com/0497issue/0497marrs.html
· Microbiology Lab Manual.http://www.cat.cc.md.us/courses/bio141/lecguide/unit1/u1act1.html
· The Wonders of Microbes. http://www.microbeworld.org/
· Microbes.info- The Microbiology Information Portal. http://www.microbes.info/
· Cyanobase.. http://bacteria.kazusa.or.jp/cyanobase/cyano.html
· The Organelle Genome. http://megasun.bch.umontreal.ca/ogmpproj.html
· NF Infectious Diseases. http://www.nfid.org/
· The Microbiology Network. http://microbiol.org/
· EPA Microbiology. http://www.epa.gov/nerlcwww/
· E.coli Genetic Stock Center. http://cgsc.biology.yale.edu/
· Microbiology Sources from ASM. http://www.asm.org/
· World Species List. http://wslfconwaymausa.blogspot.com/