UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR BAHIA BLANCA - ARGENTINA
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- Teresa Río Lucero
- hace 6 años
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1 1 PROGRAMA DE: MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL CODIGO : 1295 HORAS CLASE PROFESOR RESPONSABLE TEORICAS PRACTICAS P/SEMANA P/ CUATRIM. P/SEMANA P/CUATRIME Dra. María Amelia Cubitto ASIGNATURAS CORRELATIVAS PRECEDENTES APROBADAS CURSADAS REQUISITOS Ingeniería de los Alimentos: Biología General aprobada Licenciatura en Ciencias Biológicas: Haber aprobado 18 materias del ciclo básico Licenciatura en Química: Haber aprobado 17 materias del ciclo del titulo intermedio Farmacia: Microbiología General aprobada DESCRIPCION: Microbiología Industrial y de los Alimentos es una asignatura obligatoria del plan de estudios de la carrera de Ingeniería de Alimentos. Es optativa para la Licenciatura en Ciencias Biológicas, Licenciatura en Química y Farmacia. El curso tiene carácter teórico-práctico y se ha planteado en función a la formación microbiológica requerida por un ingeniero en alimentos. Este curso está diseñado para introducir al alumno en la aplicación de microorganismos como biocatalizadores en la obtención de productos de interés comercial y profundizar los procesos biotecnológicos de mayor aplicación en la industria de alimentos. El ordenamiento de las unidades trata de seguir el camino para el diseño de un proceso biotecnológico: aislamiento, selección, cultivo y mantenimiento de microorganismos, luego principios de cinética microbiana y estequiometria, estudio del metabolismo y de los procesos de regulación que podrían afectar la producción, principios básicos de los medios de fermentación, incluyendo mejoramiento de cepas. En la segunda parte de la asignatura introduce al alumno en la problemática higiénico-sanitaria en la producción de alimentos. Mediante clases teóricas, trabajos de laboratorio y jornadas de discusión se los capacita para interpretar controles microbiológicos, diagnosticar fallos y tomar decisiones en la industria. Se hace especial énfasis en programas preventivos destinados a garantizar la calidad higiénico-sanitaria de los alimentos.
2 2 OBJETIVOS: I. Introducir al alumno a los conceptos fundamentales de la microbiología. II. Lograr que el alumno aplique los conocimientos sobre crecimiento microbiano, metabolismo y regulación en el desarrollo y optimización de un procesos biotecnológico. III. Interrelacionar los conocimientos de la ecología y fisiología de lo microorganismos para una mejor comprensión de los técnicas de conservación, control y prevención en la producción de alimentos. IV. Desarrollar el criterio del alumno para diagnosticar fallos de producción y tomar decisiones a partir del análisis microbiológico de alimentos. V. Introducir al alumno en la aplicación de programas operativos-preventivos en la industria destinados a elevar la calidad higiénico-sanitaria de los alimentos.
3 3 PROGRAMA SINTETICO: Introducción a la Microbiología. Eucariotas, Procariotas y Virus. Organización y estructuras de la célula procariota. Nutrición y cultivo de microorganismos. Crecimiento microbiano. Cinética del crecimiento, cultivo discontinuo (Batch), cultivo continuo. Factores que afectan el crecimiento microbiano. Control de los microorganismos. Metabolismo celular: Generación de energía y Biosíntesis. Regulación. Microbiología Industrial y procesos Biotecnológicos implicados en la producción de alimentos. Fermentaciones Industriales. Aislamiento, selección y conservación de Cepas de microorganismos de interés industrial. Biorreactores. Escalamiento. Mejoramiento de cepas. Bacterias del ácido láctico. Fermentaciones ácido-lácticas para la obtención de alimentos y piensos. Fabricación de quesos y yogur. Probióticos. Bacterias del ácido acético. Fabricación de Vinagre. Levaduras. Levaduras de panificación. Fermentaciones alcohólicas. Producción de vinos y cerveza. Hongos filamentosos. Producción de ácido cítrico. Ecología microbiana en los alimentos. Fuentes de contaminación. Factores que afectan la supervivencia de los microorganismos en los alimentos. Factores que determinan el biodeterioro de un alimento. Fundamento microbiológico de los métodos de conservación de alimentos. Enfermedades trasmitidas por alimentos de etiología microbiana. Fundamentos del control microbiológico de los alimentos. Análisis microbiológico de alimentos. Gestión de calidad. Buenas Prácticas de Manufactura. Procesos Operativos Estandarizados de sanitización. Introducción al sistema Análisis de Peligros y puntos críticos de Control (HACCP)
4 PROGRAMA ANALÍTICO 4 Unidad 1: Introducción a la Microbiología. La microbiología como ciencia básica y como ciencia aplicada. Impacto de los microorganismos en las actividades humanas. Los microorganismos y los productos industriales. Relaciones evolutivas entre los dominios: Bacteria, Archea y Eukarya. Diversidad Microbiana. Virus. Microscopia. Unidad 2: Célula procariota Estructura de la membrana citoplasmática. Permeabilidad y mecanismos de transporte. Pared celular de los procariotas. El pepetidoglucano. Fundamentos de la coloración de Gram. Paredes celular en bacterias Gran negativas y Gram positivas. Síntesis de la pared celular. Morfologías. Estructura del ADN División celular. Flagelos y motilidad. Estructuras de la superficie bacteriana: Fimbrias y Pili; cápsula y capa mucosa, capas de estructura paracristalina. Inclusiones y sustancias de reserva. Endosporas: estructura y propiedades, formación y germinación. Trascendencia de la endospora en el desarrollo de métodos de control. Comparación ente el Dominio Bacteria y Archea. Comparación entre células procariotas y eucariotas. Unidad 3: Nutrición y cultivo Tipos tróficos. Nutrición Microbiana: Macronutrientes y micronutrientes. Factores de crecimiento. Requerimientos nutricionales y capacidad biosintética. Cultivo de microorganismos en el laboratorio. Medios de Cultivo. Formulación de medios de cultivo. Estrategias de aislamiento y selección de microorganismos con aplicación industrial. Medios de cultivo en procesos de producción. Unidad 4: Crecimiento microbiano Crecimiento de poblaciones. Ciclo de crecimiento. Cinética del crecimiento. Tasa de crecimiento y tiempo de generación. Medición directa e indirecta de crecimiento: Recuento de viables en placa, recuento directo, biomasa, Densidad óptica, Rendimiento. Concepto del nutriente limitante y su aplicación. Cultivo batch, Cultivo continúo: Quimiostato. Aplicaciones. Estequiometria del crecimiento. Unidad 5: Efecto del medio sobre el crecimiento microbiano. Temperatura: temperaturas cardinales, clasificación de los microorganismos según la temperatura de crecimiento. Adaptaciones moleculares a la psicrofilia y a la termofilia. Aspectos biotecnológicos. ph y crecimiento. Efectos osmóticos. Actividad acuosa:. Microorganismos halotolerates, halófilos, osmotolerantes y osmófilos. Solutos compatibles. Oxígeno: Clasificación de los microorganismos según su relación con el oxígeno. Formas tóxicas del oxígeno, enzimas que destruyen las formas tóxicas.
5 5 Unidad 6: Control de los microorganismos Aplicación de los parámetros ambientales en el control de los microorganismos y su importancia en la conservación de alimentos. Esterilización. Appertización. Pasteurización. Irradiación. Refrigeración. Congelación. Atmósferas modificadas. Acidificación. Salazones, azucarados y deshidratación. Unidad 7: Bioenergética y Metabolismo. Generalidades de metabolismo. Catálisis y enzimas. Estructura de las enzimas. Grupos prostéticos y coenzimas. Reacciones de oxidación-reducción. Pares de oxidación-reducción. Transportadores de electrones. Compuestos de alta energía. Unidad 8: Principales vías metabólicas. Conservación de la energía. Fermentación: Glucólisis, ruta de Embden-Meyerhof. Respiración. Ciclo de ácido cítrico. Sistemas transportadores de electrones. Fuerza motriz de protones. Formación de ATP. Alternativas catabólicas: respiración anaeróbica, quimiolitotrofia, fototrofia. Biosíntesis. Relación entre catabolismo y anabolismo. Unidad 9: Regulación de la expresión génica. Generalidades de regulación. Regulación de la actividad enzimática. Regulación de la transcripción: Inducción y represión. Regulación de la transcripción: Control positivo. Atenuación. Unidad : Introducción a la Microbiología Industrial Aislamiento y selección de microorganismos de aplicación industrial. Propiedades de un microorganismo para un proceso industrial. Productos: Metabolitos primarios, metabolitos secundario, bioconversión, producción de biomasa. Sistema de cultivo: Batch, Batch alimentado, Continuo, lecho fijo. Tipos de Biorecatores. Escalado de procesos. Conservación de cepas. Unidad 11: Mejoramiento de cepas bacterianas y levaduras. Introducción a la genética microbiana. Mutación. Bases moleculares de la mutación. Selección de mutantes. Mutagénesis in vitro y dirigida. Recombinación genética. Transformación genética. Transducción. Plásmidos. Conjugación. Elementos transponibles. Introducción a la Ingeniería Genética. Clonación molecular.
6 6 Unidad 12: Microorganismos de interés industrial Bacterias del ácido láctico: Características generales y ecología. Taxonomía. Requerimientos nutricionales. Metabolismo: Homofermentación y heterofermentación. Fermentación maloláctica. Lipólisis y esterólisis. Producción de bacteriocinas. Géneros: Streptococcus y Lactobacillus. Su aplicación en la industria láctea: Transformaciones microbianas durante la elaboración de quesos y yogur. Producción de alimentos acidificados. Ensilado de piensos. Probióticos. Bacterias del ácido acético: Características generales. Metabolismos. Suboxidantes y superoxidantes. Géneros Acinetobacter spp y Gluconobacter spp. Producción de vinagre. Levaduras: Taxonomía. Fisiología del crecimiento, características nutricionales. Ecología. Metabolismo. Aplicaciones industriales. Levaduras de panificación. Producción de cerveza, Producción de vinos. Producción de proteínas. Generalidades de Hongos microfilamentosos. Potencial biotecnológico. Producido de ácido citrico Unidad 13: Microbiología de los alimentos. Sanidad de alimentos y alteración microbiana de alimentos. Factores que afectan la supervivencia y crecimiento de los microorganismos en los alimentos: factores intrínsecos, extrínsecos e implícitos. Fuentes de contaminación. Microambiente. Biofilm microbianos y su impacto en la industria. Unidad 14: Enfermedades de origen microbiano trasmitidas por los alimentos Intoxicación alimentaria. Infección alimentaria. Intoxicación alimentaría por Staphylococcus aureus: Agente etiológico, biología, patogénesis, epidemiología y prevención. Intoxicación alimentaria por clostridios: Agentes etiológicos, biología, patogénesis, epidemiología y prevención. Bacillus cereus: biología, patogénesis, epidemiología y prevención. Salmonelosis: Agente etiológico, biología, patogénesis, epidemiología y prevención. Cepas patógenas de Escherichia coli, biología, patogénesis, epidemiología y prevención. Listeriosis: Agente etiológico, biología, patogénesis, epidemiología y prevención. Micotoxocosis, principales géneros de hongos implicados, ecología, distribución; medidas preventivas. Intoxicación por aminas vaso-activas. Otras enfermedades infecciosas trasmitidas por alimentos: virus, parásitos y priones. Unidad 15: Control microbiológico de alimentos Criterio microbiológico para el análisis de alimentos. Estándar, Especificación y Recomendación. Microorganismos indicadores: ventajas y limitaciones, Muestreo y programa de muestreo. Curva característica de operación.
7 7 Unidad 16: Métodos recomendados para el Análisis Microbiológico de Alimentos Enumeración de Microorganismos aerobios mesófilos. Recuento de bacterias coliformes. Detección e identificación de Escherichia coli. Recuento de mohos y levaduras. Recuento de Staphylococcus aureus coagulasa positivo, determinación de la producción de coagulasa y nucleasa termoestable. Recuento de Enterococos. Recuento de Clostridios sulfito reductores. Detección, aislamiento e identificación de Salmonella sp. Detección, asilamiento e identificación de Escherichia coli enteropatógeno. Captura inmunomagnética. Inmunodetección de E. coli O157 en carnes. Detección, asilamiento e identificación de Listeria monocytogenes. Elaboración de informes e interpretación de resultados. Unidad 17: Sistema preventivo en la industria productora de alimentos. Buenas Prácticas Agrícolas. Buenas Prácticas de Manufactura. Procesos Operativos Estandarizados de Sanitización (POES). Higiene y desinfección en la industria de los alimentos. Evaluación de desinfectantes. Control de superficies. Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control (HACCP)
8 Prácticos de laboratorio y clases teórico prácticas 1. Introducción a la bioseguridad y a la técnica Aséptica Observación de microorganismos: Microscopia de fondo claro, microscopia de fluorescencia, microscopia electrónica. Tinciones simples y diferenciales para microscopia de fondo claro. 3. Métodos de esterilización y desinfección. Esterilización de material y medios de cultivo. 4. Desarrollo de proyectos: Los alumnos se dividen en grupos y se les indica un objetivo a cumplir, generalmente relacionado con la obtención de productos por actividad de los microorganismos (ejemplo: α amilasas, etanol, bebidas fermentadas, vinagre, fermentación de vegetales, biopolímeros). En todos los casos los alumnos deberá realizar una búsqueda de información sobre los microorganismos en cuestión y planificar su tarea experimental. Deberán efectuar aislamientos y realizar el seguimiento de las poblaciones microbianas involucradas. Esto implica que cada grupo deberá elaborar los medios de cultivo que necesite, realizar siembra de microorganismos, leer e interpretar resultados. Al final de cada proyecto cada grupo expone ante sus compañeros los fundamentos, metodología y resultados de su trabajo. Cada grupo es asistido por un docente. 5. Determinación de parámetros de crecimiento en cultivo Batch de Escherichia coli en bajo diferentes condiciones nutricionales y de incubación, mediante recuento en placa, método turbidimétrico y biomasa. Discusión de resultados. 6. Resolución de problemas sobre formulación de medios de cultivo. 7. Análisis microbiológico de aguas según la legislación nacional vigente. Discusión de resultados y elaboración de informes 8. Análisis microbiológico de productos lácteos según la legislación Nacional vigente. Discusión de resultados y elaboración de informes 9. Análisis microbiológico de productos cárnicos según la legislación Nacional vigente. Discusión de resultados y elaboración de informes.. Control microbiológico de superficies. 11. Resolución de problemas sobre producción de alimentos.
9 9 METODOLOGÍA DE LA ENSEÑANZA: - Clases teóricas: se dictan con el auxilio de material didáctico como el programa Power Point, proyección de transparencias, fotos. Algunas clases se realizan en el laboratorio, ya que favorece la comprensión observar los cultivos, realizar observaciones microscópicas. - Las clases relacionadas con técnicas de microbiología se dictan en el laboratorio donde se encuentra todos los materiales y equipos que el alumno empleará en el trabajo práctico. Los alumnos disponen de una guía de trabajos prácticos donde se explican los fundamentos de cada trabajo práctico, se detallan técnicas y medios de cultivo. - Trabajos Prácticos: Los alumnos se dividen en comisiones de 5 alumnos como máximo y cada docente tiene a su cargo 2 comisiones. Cada comisión dispone de todo el material necesario para llevar a cabo las técnicas microbiológicas aplicadas en los trabajos prácticos y en los proyectos. El docente interroga a los alumnos sobre las tareas a realizar, colabora con ellos para organizar el trabajo durante el práctico, corrige las técnicas, supervisa la participación de cada uno de los alumnos y colabora con ellos en la lectura de resultados. Al final del trabajo práctico cada comisión debe realizar un informe de los resultados obtenidos y compartirlo con el resto de la comisiones, a fin de favorecer la discusión. La coordinación de la discusión está a cargo del jefe de Trabajos Prácticos. Muchos de los trabajos prácticos requieren dos jornadas: Una para realizar las siembras y otra para leer los resultados, elaborar el informe y discutir los resultados. Al inicio de algunos trabajos práctico se tomará un cuestionario básico (3 preguntas) sobre el tema del trabajo práctico. - Guías de estudio: Se le entregan al alumno guías con preguntas teòricas y problemas prácticos con distinto grado de dificultad. Esta guias incluyen los 5 grandes nucleos temáticos de la materia, 1- Organización y estructura celular, 2- Nutrición y crecimiento microbiano, 3- Metabolismo, 4- Microbiología industrial, 5- Microbiología de alimentos. Las guías deben ser resueltas por los alumnos y al finalizar el dictado de los temas y de los trabajos practicos del nucleo, se realiza la discusión de las mismas. El objetivo de las guias es incentivar al alumno a consultar bibliografía, favorecer la comprensión y la intergración de los conocimientos. También ayudan al alumno a planterase dudas que mejoran la calidad de las consultas. CONDICIONES DE CURSADO: El alumno debe rendir 3 evaluaciones a lo largo del cuatrimestre. Las mismas incluyen los temas prácticos y teóricos dictados hasta la fecha. El alumno deberá aprobar con 6 puntos cada una de las 3 evaluaciones. Sólo se puede desaprobar una evaluación. Al final de cuatrimestre se podrá recuperar la evaluación desaprobada. El alumno deberá tener el 80% de asistencia a las clases practicas y explicaciones de trabajos prácticos. Deberá aprobar el 80% de los trabajos prácticos. CONDICIONES PARA LA PROMOCION: Los alumnos tienen la opción de promocionar la materia si obtienen 7 puntos ó más en cada una de las evaluciones. El no aprobar una de la evaluaciones anula automáticamente el derecho a la promoción. Si el alumno aprobó alguna de las evaluaciónes (solo una), con un puntaje entre 6 y 7, tendrá la opción de volver a rendirla a final de cuatrimestre para mantener el derecho a promocionar.
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