Microbiologia degli alimenti

INFORMAZIONI GENERALI

Obiettivi Formativi

Scopo del corso è introdurre i principi fondamentali della microbiologia degli alimenti al fine di acquisire le conoscenze scientifiche relative ai microrganismi pro-tecnologici alla base della produzione degli alimenti fermentati e del controllo delle contaminazioni da parte dei microorganismi patogeni e alterativi. Particolare attenzione è posta alle applicazioni delle conoscenze e competenze acquisite nell'ambito delle Scienze dell'Alimentazione e Gastronomia.

Gli obiettivi specifici del corso sono:

1. Storia della Microbiologia: la scoperta del mondo dei microrganismi; Citologia: cellula procariote ed eucariote: generalità; struttura della cellula batterica; struttura e funzione della membrana; sistemi di trasporto attraverso la membrana; la parete cellulare, composizione chimica e caratteristiche; i batteri Gram+ e Gram-; il movimento e gli organi di movimento; l'endospora batterica, struttura, funzione ed importanza; cenni all'arrangiamento del DNA ed alla divisione cellulare.
2. Conoscere i fondamenti della fisiologia microbica in particolare della nutrizione, del metabolismo e dei parametri che condizionano la crescita microbica. Conoscere le basi della tassonomia microbica con lo studio dei diversi microrganismi patogeni, alterativi e virtuosi nei diversi alimenti.
3. Conoscere i principali alimenti fermentati in commercio con i diversi tipi di fermentazione e i microrganismi implicati (i batteri lattici, i lieviti, gli starter naturali e selezionati). I microrganismi probiotici. I prodotti lattiero caseari: yogurt, latti fermentati e formaggi.
4. Il ruolo dei microrganismi nel processo di vinificazione: vinificazione in bianco, in rosso e vini speciali: i lieviti enologici; i batteri lattici, le muffe. Il ruolo dei microrganismi per la produzione della birra. Il ruolo dei microrganismi nella produzione dell’aceto di vino e dell’aceto balsamico.
5. Ruolo dei microrganismi per la produzione dei prodotti carnei fermentati: i salami ed altri prodotti fermentati a base di carne.
6. Ruolo dei microrganismi per la produzione di vegetali fermentali: prodotti base di crauti, le olive.
7. Il ruolo dei microrganismi per la produzione di prodotti lievitati da forno: La fermentazione e il substrato di fermentazione; Il lievito di birra e il lievito madre. Principali differenze tra le due lievitazioni .
8. Conoscere le problematiche relative alla contaminazione microbica alterativa e dei patogeni, l'effetto del loro sviluppo negli alimenti, i fattori che influenzano la crescita dei microrganismi negli alimenti, le modalità di protezione degli alimenti dallo sviluppo microbico, le fonti di contaminazioni e le modalità di controllo degli ambienti e attrezzature ).
9. Basi tecniche del laboratorio di microbiologia: il microscopio; cenni di microscopia elettronica; la coltura pura ed il suo ottenimento; principi generali di nutrizione microbica; preparazione dei terreni colturali; teoria e pratica della sterilizzazione. Metodi di analisi microbiologiche degli alimenti con metodologie classiche e innovative basate sull’amplificazione mediante PCR del DNA.

Le esercitazioni riguarderanno i seguenti argomenti:

1. La coltura pura e suo isolamento: inclusione e strisciamento, le colture di arricchimento;
2. Analisi in laboratorio di alimenti: identificazione della carica microbica pro-tecnologica di un alimento; coltivazione di microrganismi patogeni e misurazione della contaminazione microbiologica mediante conta microbica classica e metodologie avanzate di PCR;

Risultati di apprendimento previsti

Al termine del corso lo studente dovrà aver acquisito:

Conoscenza e capacità di comprensione:

• Conoscere il ruolo dei microorganismi nell’ecosistema terrestre
• Conoscere la citologia e la fisiologia dei microorganismi
• Conoscere il ruolo pro-tecnologico o alterante dei microrganismi
• Comprendere l’importanza tecnologica e salutistica dei processi di fermentazione
• Conoscere i microorganismi coinvolti nei processi di fermentazione
• Comprendere i processi di fermentazione dei principali alimenti commercializzati
• Conoscere i principali Microorganismi patogeni degli alimenti
• Conoscere le tecniche microbiologiche di analisi di un alimento
• Conoscere le fonti di contaminazioni degli alimenti e le modalità di controllo

Capacità di applicare:

• Le conoscenze microbiologiche ai fini della realizzazione di processi tecnologici e di condizioni di conservazione volti al mantenimento di sicurezza e stabilità degli alimenti nel tempo
• Capacità di applicare, descrivere e valorizzare i diversi processi fermentativi caratteristici di ciascun prodotto alimentare con le caratteristiche nutrizionali specificamente correlate con la fermentazione microbica.
• Le conoscenze di microbiologia per definire le modalità di analisi di un alimento e interpretare i risultati di una analisi microbiologica
• La tecnica microbiologica adatta a ciascun campione in analisi al fine di valutare la carica batterica pro-tecnologica di un alimento e le possibili contaminazioni microbiologiche sia alterative che di patogeni.

Autonomia di giudizio:

• saper giudicare gli alimenti dal punto di vista microbiologico sia dal punto di vista delle fermentazioni ma anche le possibili alterazioni e infezioni che ne possono derivare

Abilità di comunicare:

• Gli aspetti microbiologici associati ad ogni alimento fermentato valorizzandone le caratteristiche e le proprietà nutrizionali. Essere in grado di descrivere in maniera chiara e efficace il profilo microbiologico degli alimenti, gli aspetti positivi, le problematiche a esso connesse sia verso interlocutori specialisti che non specialisti utilizzando un linguaggio scientifico appropriato.

Capacità di apprendimento:

• possedere gli strumenti di microbiologia di base per comprendere gli argomenti trattati in corsi più avanzati quali Scienze e Tecnologie degli Alimenti e Igiene degli Alimenti.

Obiettivi formativi nel contesto dei risultati di apprendimento previsti dal CdS

Fornire allo studente le nozioni fondamentali relative alla microbiologia degli alimenti, con particolare attenzione alle fermentazioni alimentari.

PROGRAMMA DEL CORSO

UNITÀ DIDATTICA 1 Introduzione alla microbiologia (1 CFU)

• Storia della Microbiologia: la scoperta del mondo dei microrganismi;
• Gli ambienti naturali dei microrganismi e l’impatto dei microrganismi sull’uomo
• Citologia: cellula procariote ed eucariote
• Struttura e caratteristiche della cellula batterica; Citoplasma, Membrana cellulare, Parete cellulare, Locomozione microbica
• Morfologia dei batteri
• Batteri Gram+ e Gram-
• Endospora batterica, struttura, funzione ed importanza
• Cenni all'arrangiamento del DNA ed alla divisione cellulare

UNITÀ DIDATTICA 2: I fondamenti della fisiologia microbica (1 CFU)

• Il metabolismo e i parametri che condizionano la crescita microbica
• Parametri Intrinseci (pH del substrato, attività dell’acqua, potenziale redox, e disponibilità di ossigeno, composizione dell’alimento, nutrienti)
• Parametri estrinseci ( (temperatura e atmosfera di conservazione)
• Cinetica dello sviluppo
• Monitoraggio microbiologico ambientale

UNITÀ DIDATTICA 3 Tassonomia microbica e microrganismi virtuosi (1CFU)

• Definizione di qualità microbiologica degli alimenti
• Ruolo e importanza delle fermentazioni alimentari
• I principali gruppi microbici nel regno Bacteria implicati nelle fermentazioni degli alimenti
• I microrganismi virtuosi
• Starter microbici

UNITÀ DIDATTICA 4 Microrganismi patogeni e alterativi (1.25 CFU)

• Fattori che influenzano lo sviluppo microbico e il rischio associato ai microrganismi patogeni e alterativi :
  • Gram positivi
  • Gram negativi

UNITÀ DIDATTICA 5 Fermentazione alcolica e mista(1 CFU)

• Ruolo dei microrganismi nel processo di vinificazione: i lieviti enologici; i batteri lattici e le muffe
• Ruolo dei microrganismi per la produzione della birra: fermentazione Ale e Fermentazione Lager
• Ruolo dei microrganismi per la produzione dei lievitati da forno: La fermentazione e il substrato di fermentazione;
• Il lievito di birra e il lievito madre; Principali differenze tra i due tipi di fermentazioni

UNITÀ DIDATTICA 6: Microbiologia dei prodotti lattiero caseari (1 CFU)

• I batteri lattici, i lieviti, gli starter naturali e selezionati
• I microrganismi probiotici
• Yogurt e Latti fermentati
• I Formaggi: le diverse tipologie di produzione

UNITÀ DIDATTICA 7: Microbiologia degli alimenti di origine animale e prodotti ittici (0.5 CFU)

• Il ruolo dei microrganismi per la produzione dei prodotti a base di carne fermentati: i salumi
• I microrganismi nella produzione dell’aceto di vino e dell’aceto balsamico
• Ruolo dei microrganismi per la produzione di vegetali fermentati: prodotti a base di crauti, olive.

UNITÀ DIDATTICA 8: Laboratorio di microbiologia degli alimenti (1 CFU)

• Terreni di coltura e loro preparazione
• Tecniche di isolamento di colture batteriche pure
• Identificazione di carica batterica indiretta
• Il microscopio e la conta batterica diretta
• Reazione a catena della polimerasi (PCR)
• Rilevazione del DNA mediante gel di agarosio
• Identificazione della carica batterica mediante Real time PCR

Testi consigliati

Il docente consiglia l’integrazione del materiale fornito (videolezioni, slides, esercitazioni) con uno dei seguenti testi ed a cui il docente può fare riferimento durante le lezioni:

• Giovanni Antonio Farris, Marco Gobbetti, Erasmo Neviani, Massimo Vincenzini “Microbiologia dei prodotti alimentari” (2012) Casa Editrice Ambrosiana ISBN: 978-88-08-18246.
• Michael T. Madigan, John M. Martinko Brock “Biologia dei microrganismi. Microbiologia generale, ambientale e industriale” (2016) Editore: Pearson. ISBN: 889190094X.
• L.S Cocolin e G. Comi “La microbiologia applicata alle industrie alimentari” Aracne Editrice,2007

MODALITÀ DI ESAME, PREREQUISITI, ESAMI PROPEDEUTICI

Modalità di accertamento dei risultati di apprendimento acquisiti dallo studente

L'acquisizione dei risultati di apprendimento previsti viene accertata attraverso la verifica del completamento delle attività di autovalutazione presenti alla fine di ogni modulo dell'insegnamento e attraverso la prova di esame.

I test di autovalutazione permettono allo studente di monitorare la propria comprensione degli argomenti somministrati e, nel caso ci siano delle difficoltà, di attivarsi per colmare le lacune o chiedere ulteriori spiegazioni al docente che potranno essere fornite attraverso le sessioni di esercitazione in aula virtuale.

La prova d'esame accerterà la conoscenza e la comprensione degli argomenti svolti attraverso domande di tipo teorico, e la capacità di applicare le conoscenze acquisite attraverso domande in cui viene richiesta la conoscenza degli argomenti trattati nelle lezioni. La capacità di comunicazione, di comprensione e acquisizione delle conoscenze microbiologiche viene valutata attraverso domande aperte in cui viene richiesta la descrizione dell’intero processo di fermentazione.

Un minimo di un terzo delle domande fanno riferimento a campi di applicazione della microbiologia nell’ambito delle scienze dell’alimentazione e gastronomia, o comunque delle discipline presenti nel CdS. Ciò permette di valutare l’acquisizione da parte degli studenti di conoscenze e competenze trasversali.

Modalità di esame

L'esame consiste in una prova scritta con domande aperte e domande a risposta multipla. Ogni domanda sarà valutata in trentesimi e il voto finale sarà ottenuto dalla media conseguita.

Le domande a risposta multipla hanno valore massimo di 3 punti ciascuna mentre le domande a risposta aperta hanno valore di 6 punti. Il voto massimo che si può raggiungere è 33 punti, che corrisponde a 30 e lode. La sufficienza è fissata a 18 punti. La valutazione di ogni domanda prende in considerazione non solamente l’esattezza della risposta ma anche la capacità di comunicazione la chiarezza espositiva, la competenza disciplinare e il livello di approfondimento.

Eventuali propedeuticità

Non sono previste propedeuticità.

Prerequisiti e modalità di raccordo con altri insegnamenti

è richiesta una familiarità con la biologia, per cui si consiglia vivamente di avere già seguito il corso di Biologia e produzione vegetali.

ORGANIZZAZIONE DIDATTICA

Attività didattiche previste

Le attività di didattica, suddivise tra didattica erogativa (DE) e didattica interattiva (DI) coprono un minimo di 6 ore per CFU ripartite in DE (5 ore) e DI (1 ore).

Attività didattica erogativa (20 ore):

• 40 lezioni frontali da 30 min, videoregistrate e sempre disponibili in piattaforma

Attività didattica interattiva (8 ore):

• 8 esercitazioni interattive in aula virtuale da 60 min, svolte in modalità sincrona e secondo il calendario didattico pubblicato in piattaforma

L'articolazione tra DE e DI per ciascuno modulo è ripartita coerentemente con gli obiettivi formativi del modulo stesso.

Ricevimento studenti

Il docente è sempre reperibile via mail o tramite il forum "Comunica col docente" presente in piattaforma didattica. Su richiesta degli studenti è disponibile ad organizzare ulteriori incontri i