P1022103 - Procesos e Produtos Biotecnolóxicos (Módulo Central Materias Obrigatorias) - Curso 2013/2014

Información

• Créditos ECTS
• Créditos ECTS: 6.00
• Total: 6.0
• Horas ECTS
• Clase Expositiva: 18.00
• Clase Interactiva Laboratorio: 12.00
• Clase Interactiva Seminario: 12.00
• Horas de Titorías: 6.00
• Total: 48.0

Outros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007
• Departamentos: Enxeñaría Química, Química Analítica, Nutrición e Bromatoloxía
• Áreas: Enxeñaría Química, Tecnoloxía de Alimentos
• Centro: Facultade de Farmacia
• Convocatoria: 1º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
• Docencia e Matrícula: Primeiro Curso (1º 1ª vez)

Profesores

Nome	Coordinador
CALO MATA, MARIA DEL PILAR.	NON
Sineiro Torres, Jorge.	NON

Horarios

Nome	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exames
Grupo /CLE_01	Ordinario	Clase Expositiva	SI	NON
Grupo /CLIL_01	Ordinario	Clase Interactiva Laboratorio	NON	NON
Grupo /CLIS_01	Ordinario	Clase Interactiva Seminario	NON	NON
Grupo /TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Titorías	SI	NON

Programa

Existen programas da materia para os seguintes idiomas:

Castelán

Galego

Inglés

Obxectivos da materia
O obxectivo desta materia é que os alumnos aprendan como son os procesos industrias de base biotecnolóxica máis amplamente establecidos a escala industrial, como se levan a cabo e dotalos de ferramentas para o seu análise/modificación ou optimización. A simulación será unha ferramenta estudada nesta materia para analizar procesos co obxectivo final da súa optimización.
Nunha primeira parte debe conseguirse unha base mínima de cálculos elementais e unha homoxeneidade de coñecementos de instrumentos matemáticos, dada a grande heteroxeneidade neste aspecto debida á moi distinta procedencia dos alumnos.
Unha vez conseguido isto, o obxectivo seguinte é que os alumnos dominen os balances de materia, ferramenta principal para á parte principal desta materia que é a simulación de procesos biotecnolóxicos. Para cumprir este obxectivo os alumnos aprenderán o manexo do simulador Vensim. Este permite que o alumno se poida desentender da complexidade matemática dun problema reducido a unha serie de ecuación diferenciais ordinario para a súa resolución, pois non require da aprendizaxe de algoritmos de resolución e linguaxes de programación.
Preténdese que os alumnos cheguen a coñecer os procesos biotecnolóxicos que se levan a cabo na industria para a obtención de diferentes produtos, así como os diferentes produtos microbianos, enzimáticos, etc., de aplicación industrial, que se obtén mediante diferentes procesos biotecnolóxicos. Estudiarase ademais a elaboración de diagramas de fluxo de procesos de base biotecnolóxica, e lSe estudará a lexislación vixente sobre os diferentes.
Neste bloque levarase a cabo unha parte do traballo sobre a base da preparación de traballos por parte dos alumnos, que serán elaborados e presentados por eles en seminarios


Contidos
Os contidos distribúense en dous bloques, A e B, impartidos por cada un dos dous profesores da asignatura. Estes contidos son: análise integrado de procesos biotecnolóxicos, simulación, (Bloque A) e obtención de productos escala industrial (Bloque B).

A continuación indícanse os contidos acompañados dos obxectivos específicos.

BLOQUE A.1 : FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Tema A.1: Introducción ós procesos industriais. Procesos continuos e discontinuos. Estado estacionario e non estacionario.
Tema A.2. Balance macroscópico. Balance macroscópico de materia e enerxía. Balance de materia en sistemas en estado estacionario e non estacionario.
Tema A.3. Cinética aplicada á biotecnoloxía. Introducción a la cinética encimática e microbiana. Transferencia de osíxeno. Crecemento microbiano: balances en estado non estacionario.

Obxectivos específicos.
Neste bloque estúdiase o modo de operar das prantas industriais, centrándose principalmente nos procesos de producción por fermentación. A análise dos procesos de fermentación levarase a cabo empregando coma ferramentas os balances de materia e a cinética encimática e microbiana. Afondarase especificamente na cinética microbiana para chegar a simular a evolución no tempo da concentración de substratos, biomasa e productos durante un proceso de fermentación. As ecuacións de balance integraranse para procesos sinxelos de unha ou dúas variables simultáneas. A partir dese nivel, a integración das ecuación realizarase empregando o simulador VensimPLE. Algúns dos modelos a analizar tomaranse do libro de Dunn et al.,importante libro orientado á simulación de procesos que inclúe un simulador xa obsoleto.

BLOQUE A.2: SIMULACIÓN DE PROCESOS
Tema A.4. Simulación de procesos biotecnolóxicos empregando VensimPLE®.



Bloque B. Obtención de productos a escala industrial

Bloque B.I. Biotecnoloxía alimentaria
Obxectivo específico
O obxectivo deste bloque é o estudio e mellora dos microorganismos que ofrecen potencial para a mellora da calidade, a seguridade e a consistencia dos alimentos fermentados, ingredientes de alimentos, aditivos alimentarios, e compostos que axudan no procesamento de alimentos (encimas).

Tema B.1. Procesos biotecnoloxicos para a fermentación de cereais, lácteos, carne e pescado e vexetais. Productos derivados destas fermentacións. Seguridade alimentaria e novas tecnoloxías. Avaliación da seguridade dos novos productos alimentarios.

Bloque II Biotecnoloxía industrial. Productos orgánicos producidos por fermentación.

O obxectivo deste bloque é o estudio da producción de productos empregando procesos baseados fundamentalmente na fermentación por parte de microorganismos.

IIa. Metabolitos primarios
Involucrados directamente no crecemento e o metabolismo: carbohidratos, lípidos, proteínas, etc..

Tema B.2. Productos orgánicos producidos por fermentación. Ácidos orgánicos. Aditivos alimentarios. Producción de aminoácidos, nucleótidos e nucleósidos. Vitaminas e nutracéuticos. Encimas. Principais enzimas. Uso de encimas nos procesamento de almidón, destinguido téxtil, deterxentes e elaboración de queixo.

IIb. Metabolitos secundarios.
Considerados como productos finais do metabolismo primario e, en xeneral, no involucrados en ningunha actividade metabólica: alcaloides, fenólicos, aceites esenciais, esteroides, ligninas, taninos, etc.

Tema B3. Insecticidas, Alcaloides, Compostos fenólicos, Esteroides e saponinas. Biotecnoloxía dos pigmentos industriais.

Bloque III Biotecnoloxía Farmacéutica

Tema B4. Proteínas terapéuticas. Proteína de orixe unicelular (SCP). Insulina. Hormona do crecemento. Antibióticos. Grupos microbianos que producen antibióticos. Producción de compostos antitumorales. A biotecnoloxía no desenvolvemento de vacinas. Fundamentos da resposta inmunitaria. Principios moleculares no desenvolvemento das vacinas. Novas técnicas de inmunización. Enxeñería na producción de anticorpos. Anticorpos monoclonais.

Bloque IV Biotecnoloxía ambiental.

O obxectivo deste bloque é coñecer varios procesos de aplicación da biotecnoloxía á mellora ambiental, tanto pola degradación de sustancias perigosas que se emiten ó medio ambiente ou están presentes nos residuos.

Tema B5. Transformacións microbianas. Transformación de esteroles e esteroides, compostos non esteroideos, antibióticos, pesticidas. Xestión de residuos e procesado de alimentos. Biotransformación de residuos alimentarios. Tratamento de residuos tradicionais. Biodegradación de plásticos. Producción de biogás.


Bibliografía básica e complementaria
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

BLOQUE A:
Francesc Gòdia Casablancas y Josep López Santín (editores); Carles Casas Alvero, Juan M. Lema Rodicio, Enrique Roca Bordello. Ingeniería Bioquímica. Ed. Síntesis. Madrid. 1998. ISBN 84-7738-611-0.
I.J. Dunn, E. Heinzle, J. Ingham y J.E. Prenosil. “Biological reaction engineering. Principles, applications and modelling with PC simulations”.
Ed. VCH. Weinhein (Alemania). 1992. ISBN 3-527-285113.


BLOQUE B:
Benítez-Burraco, A. 2005 Avances recientes en Biotecnología Vegetal e Ingeniería Genética de Plantas Reverté, Barcelona.
Castillo-Rodrígue, F. y M.D. Roldán-Ruiz 2005 Biotecnología ambiental Tébar, Madrid
Catty D. 1988 Antibodies: A Practical Approach, IRL Press, Oxford
Crueger, W. y A. Crueger 1989 Biotecnología: manual de microbiología industrial. Acribia, Zaragoza
Demain, A.L. y J.E. Davies Manual of Industrial Microbiology and Biotechnology. ASM Press, Washington
Lee, B.H. 1996 Fundamentos de Biotecnología de los alimentos. Acribia, Zaragoza
Priest, F.G. and I. Campbell 1996 Brewing microbiology 2nd ed Chapman & Hall, London
Querol, A. y G. Fleet 2006 Yeasts in food and beverages Springer, Berlin
Ratledge, C. and B. Kristiansen 2001 Basic Biotechnology (2nd edition) Cambridge University Press
Smith, J.E. 2004 Biotecnología. Acribia, Zaragoza
Suarez Lepe, J.A. 1997 Levaduras vínicas. Funcionalidad y uso en bodega. Ed. Mundi-Prensa, Madrid
Ward, O.P. 1991 Biotecnología de la Fermentación, Acribia, Zaragoza
Wiseman, A. Y E. Horwood 1985 Handbook of Enzyme Biotechnology. Ltd., Chichester. UK.

Bloque B:
Berger, G 1995 Aroma Biotechnology. Springer Verlag
Berger, G 1997 Biotechnology of Aroma Compounds. Springer Verlag.
Boulton, C. and David Quain 2001 Brewing Yeast and Fermentation. Blackwell Science
Carrascosa, A.V., Muñoz, R. Y R. González 2005 Microbiología del vino. AMV Ediciones, Madrid
Cheremisinoff, P. N. and R.P. Ouellette 1985 Biotechnology Applications and Research Technomic Publishing Company Inc., Pensilvania
Figeys, D. 2005 Industrial proteomics : applications for biotechnology and pharmaceuticals. Wiley-Interscience, Hoboken (New Jersey)
Flanzy, C. Enología: Fundamentos científicos y tecnológicos. Ed. Mundi-Prensa, Madrid
Fleet, G.H 1994 Wine Microbiology and Biotechnology. Harwood Academic Publishers, Great Britain.
Glazer, A.N. y H. Nikaido Microbial Biotechnology. Fundamentals of Applied Microbiology. W.H. Freeman and Company. New York.
Glick. B.R. y J.J. Pasternak 1994 Molecular Biotechnology. Principles & Applications of Recombinant DNA, ASM Press, Washington
Klefenz, H. 2002 Industrial Pharmaceutical Biotechnology. Wiley-VCH
Hough, J.S. 1990 Biotecnología de la cerveza y de la malta. Acribia, Zaragoza
Kirst, H.A., Yeh, W.K. y M. J. Zmijewski, Jr. 2001 Enzyme Technologies for Pharmaceutical and Biotechnological Applications Marcel Dekker
Klein, J.; Winter, J. 2000 Biotechnology 2nd Edition, Volume 11 - Environmental Processes (3 Volume Set) Wiley
Kreuzer, H. Y A. Massey 2001 ADN Recombinante y Biotecnología. Guía para estudiantes. Acribia, Zaragoza
Neeser, J.R. y B. J. German 2004 Bioprocesses and Biotechnology for Functional Foods and Nutraceuticals. Marcel Dekker
Peynaud, E. Enología práctica. Mundi-Prensa, Madrid
Peynaud, E. El gusto del vino. Mundi-Prensa, Madrid
Primrose, S.B 1991 Molecular Biotechnology, 2nd ed. Blackwell, Oxford
Rehm, H.-J. 2001 Biotechnology 2nd Edition, Volume 10 - Special Processes. Wiley-VCH
Ribérau-Gayon, P., Y Glories, A. Maujean y D.Dubourdieu 2000 Handbook of Enology. John Wiley & Sons, LTD, New York
Suarez Lepe, J.A. e I. Leal 2004 Microbiología enológica. Fundamentos de vinificación. Mundi-Prensa, Madrid
Vandamme, E.J. 1989 Biotechnology of vitamins, pigments and growth factors. Elsevier Applied Science, Londres
Vega, J.M., Castillo, F. and J. Cárdenas 1983 La Bioconversión de la Energía, Pirámide, Madrid
Waites, M.J., Morgan, N.L., Rockey, J., Higton, G. 2001 Industrial Microbiology.
Walker, J.M. y E.B. Gingold 1997 Biologia Molecular Y Biotecnologia. 2ª Ed.
Whitaker, J. R, Voragen, A. G J, D. S W Wong 2002 Handbook of Food Enzymology. Marcel Dekker

Competencias
Xerais

Nesta materia o alumno adquirirá ou practicará unha serie de competencias xenéricas, desexables en calquera titulación universitaria, e específicas, propias da enxeñería en xeral ou específicos da Enxeñería Ambiental en particular. Dentro do cadro de competencias que se deseñou para a titulación, se instruirá ós alumnos nas seguintes competencias:
Xerais
Aplicación de balances de materia e enerxía á resolución de problemas da industria biotecnolóxica baseada en fermentacións.
Dominio da aplicación dos balances de materia á simulación de procesos con reacción bioquímica.
Coñece-los modos de funcionamento mais comúns da industria biotecnolóxica.
Coñece-los productos que se obteñen industrialmente mediante o uso de ferramentas biotecnolóxicas
Coñecer procesos para fabricación de productos importantes para a industria e productos que se obteñen aplicando a biotecnoloxía coma alternativa á síntese química.
Coñecer procesos e productos de uso potencial na industria que aparecen descritos en publicacións científicas de alto índice de impacto

Específicas
Coñecemento da cinética microbiana.
Dominio do manexo dun simulador multipropósito en aplicacións á biotecnoloxía.
Coñece-los fundamentos dos sistemas informáticos orientados á selección de alternativas e distintos programas infórmáticos de apoio á toma de decisións.
Acada-la capacidade para analizar e deseñar procesos de base biotecnolóxica.
Manexo de bases de datos para búsqueda de secuencias de interés e uso de ferramentas bioinformáticas para o seu estudio
Buscar artículos científicos de interés relacionados

Actitudinais
• Estimula-lo interés po-los aspectos relacionados coa obtención biotecnolóxica de diversos productos e o seu interés.
• Desarrollar una actitud crítica sobre procesos que se utilizan actualmente na industria biotecnolóxica e a lexislación sobre diversos productos
• Motivarse e desperta-lo interés do alumno ante as diferentes situacions que se poden presentar basándose en casos reales.

Metodoloxía da ensinanza
BLOQUE A

-Clases expositivas en pizarra e presentacións multiimedia. Apoio en chcurso virtual.
-Clases prácticas na aula de ordenadores, traballando sobre problemas de simulación de procesos de fermentación en continuo, discontinuo, fed-batch, etc.


BLOQUE B.

• Clase en pizarra.
• Traballo en ordenador para aplicación dos coñecementos adquiridos.
• Cuestións aplicadas. A asignatura ten unha parte práctica e de grande utilidade formativa para a labor profesional do futuro titulado, a resolución cuestións aplicadas nas que o alumno deberá obter parte da información necesaria mediante a busca de datos na bibliografía, ou supor certas hipóteses de traballo.
• Técnicas de grupo. Enténdense coma tales aquelas técnicas cuia finalidade é fomenta-lo traballo en equipo entre os alumnos, distribuíndoos en pequenos grupos de traballo. En cursos pouco numerosos o profesor ten a posibilidade de dividi-lo conxunto da clase en tres ou catro grupos reducidos (3, 4 ou 5 alumnos), plantexando cuestións a traveso da discusión dirixida. Todo esto resulta interesante dende o punto de vista didáctico e ademais axuda a pensar en voz alta de forma conxunta.

Sistema de evaluación
A puntuación constará nun 50% da puntuación no BLOQUE A e dun 50% a do BLOQUE B.

-Bloque A. O 60% da calificación do bloque A a dun traballo a levar ó cabo e equipo, consistinte na reproducción e análise crítica de modelos matemáticos de procesos mediados por microorganismos, publicados recentemente en revistas internacionais de prestixo. O 10% da nota será a avaliación dos modelos desenvolvidos en prácticas e 30% da nota será a calificación dun exame de modelado de sistemas.

Esta puntuación ponderará un 50% coa do bloque B.

BLOQUE B:
O rendemento na asignatura avaliarase considerando o rendimiento na materia teórica e práctica así coma a presentación de seminarios e a asistencia ás visitas.
• o rendemento en traballo do alumno contribuirá nun 40% á calificación global e determinarase valorando a presentación en seminarios e resolucion de cuestions.
• rendemento en teoría determinarase da calificación dun examen de preguntas curtas sobre a materia e contribuirá nun 30% á calificación global deste bloque.
• A asistencia a clase continuada e o traballo en grupos de discusión e outras actividades relacionadas valorarase no 30% restante.



Tempo de estudo e traballo persoal
Teoría 30
seminarios 15
Titorías Obrigatorias 6
Recomendacións para o estudo da materia
Os alumnos que se matriculen da materia han de ter unha serie de coñecementos básicos que resultan de importancia para lograr superar a mesma: de álxebra lineal, análise matemático, Bioloxía xeral, Química xeral, Bioloxía Molecular, Microbioloxía.
É moi recomendable que o alumno teña coñecementos do manexo de paquetes ofimáticos, correo electrónico, navegación por Internet e creación de material dixital, coma, por exemplo, documentos en formato “pdf”, programas Microsoft Word e Power Point.
Recoméndase manter e perfeccionar o nivel de idioma inglés, pois se manexará abundante material neste idioma para consultas de bibliografía e a través de internet para traballo en Bases de Datos públicas.