- Nazwa przedmiotu:
- Technologie biokonwersji i biotransformacji
- Koordynator przedmiotu:
- Szczęsna-Antczak Mirosława, dr inż. Sikora Barbara, dr inż. Miszkiewicz Hanna, dr inż. Patelski Piotr, dr inż. Pielech-Przybylska Katarzyna, dr inż. Struszczyk-Świta Katarzyna, dr inż. Rytczak Przemy
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Biogospodarka
- Grupa przedmiotów:
- obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- 1110-BG000-ISP- 4002
- Semestr nominalny:
- 4 / rok ak. 2020/2021
- Liczba punktów ECTS:
- 6
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- Wyk. Ćw. Lab. Proj. Sem. Inne Suma godzin w semestrze
30 0 75 0 0 0 105
Udział w konsultacjach 5
Udział w pisemnych i/lub praktycznych formach weryfikacji 4
Przygotowanie do zajęć i sprawdzianów 20
Opracowanie pisemnych sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych 20
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 4
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 2
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium75h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Chemia ogólna i bioorganiczna, podstawy biochemii i biokatalizy, mikrobiologia
- Limit liczby studentów:
- 90
- Cel przedmiotu:
- 1. Celem przedmiotu jest: zapoznanie z podstawową wiedzą teoretyczną i praktyczną na temat procesów biokonwersji i biotransformacji.
2. Celem przedmiotu jest: zapoznanie z wdrożonymi i aktualnie wdrażanymi technologiami produkcji opartymi o procesy biokonwersji i/lub biotransformacji.
3. Celem przedmiotu jest: zapoznanie z wiedzą na temat wykorzystania potencjału żywych organizmów i wytwarzanych przez nie enzymów w biogospodarce.
- Treści kształcenia:
- WYKŁAD:
Biokonwersje, biotransformacje i biokatalizatory, definicja pojęć (wprowadzenie). Procesy biotransformacji (biokatalizy) versus metody chemiczne. Biotransformacje dla przemysłu chemicznego, zalety, stosowane enzymy. Wpływ biotransformacji na środowisko. Technologiczne aspekty biokatalizy w przemyśle chemicznym: screening biokatalizatorów, reaktory w procesach biokatalizy; Skomercjalizowane aplikacje enzymów w sektorze chemicznym. Biokonwersje i biotransformacje wybranych polisacharydów: budowa i podstawy syntezy dekstranu; procesy jednostkowe w produkcji dekstranu klinicznego; budowa i zastosowanie pululanu; otrzymywanie prebiotycznych oligosacharydów z dekstranu, pululanu, sacharozy, skrobi i laktozy, ich właściwości i zastosowanie; biotransformacje kwasów cukrowych. Źródła i budowa chityny i chitozanu. Enzymy stosowane do ich przetwarzania; chitooligosacharydy, potencjał aplikacyjny. Biotransformacje substancji lipidowych: transestryfikacje (interestryfikacja, alkoholiza, acydoliza), hydroliza, hydroksylacja i stosowane enzymy. Użyteczne produkty biotransformacji lipidów. Węgiel brunatny: geneza tworzenia, struktura, charakterystyka i obecne wykorzystanie. Depolimeryzacja i bioupłynnianie węgla brunatnego, w tym drobnoustroje i mechanizm/y upłynniania oraz rola w tym procesie: wstępnej obróbki węgla, substancji alkalicznych, chelatujących i emulgujących oraz enzymów. Bioreaktory do bioupłynniania węgla. Produkty biokonwersji węgla, metody ich detekcji. Metody (ciśnieniowo- termiczna oraz bezciśnieniowa) uwalniania skrobi z surowców roślinnych. Enzymatyczna hydroliza skrobi z udziałem słodu zbożowego i preparatów enzymatycznych pochodzenia mikrobiologicznego. Enzymy wspomagające proces zacierania surowców skrobiowych. Fermentacja etanolowa zacierów gorzelniczych, drobnoustroje wykorzystywane do prowadzenia procesu. Destylacja spirytusu z zacierów odfermentowanych. Skład chemiczny destylatów rolniczych. Podstawy technologii drożdży paszowych. Charakterystyka szczepów stosowanych w produkcji drożdżowego SCP. Charakterystyka wybranych surowców stosowanych podczas hodowli drożdży paszowych. Wpływ napowietrzania i innych czynników fizyko-chemicznych na wzrost drożdży. Wartość odżywcza biomasy drożdży paszowych i zastosowanie.
LABORATORIUM:
1) Biotransformacja sacharozy do prebiotycznych glukooligosacharydów.
2) Biotransformacje dekstranu i pululanu.
3) Biokonwersja węgla brunatnego.
4) Enzymatyczne biotransformacje substancji lipidowych.
5) Enancjoselektywna transestryfikacja drugorzędowych alkoholi katalizowana przez lipazy. Optymalizacja warunków reakcji
6) Bezciśnieniowe uwalnianie skrobi, hydroliza z udziałem preparatów enzymów amylolitycznych, fermentacja etanolowa zacieru gorzelniczego.
7) Analiza chemiczna zacieru skrobiowego przed i po fermentacji alkoholowej; destylacja spirytusu z zacieru odfermentowanego; ocena wydajności procesu.
8) Analiza fizyko-chemiczna biomasy drożdży paszowych.
- Metody oceny:
- Zaliczenie wszystkich sprawozdań z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych oraz dwóch pisemnych testów sprawdzających wiedzę uzyskaną podczas zajęć laboratoryjnych.
Zaliczenie egzaminu końcowego (pisemny)
Ocena końcowa przedmiotu składa się w 50% z oceny z egzaminu, w 50% z oceny z ćwiczeń laboratoryjnych
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- 1. Ratledge C., Kristiansen B., Podstawy biotechnologii. PWN, Warszawa 2011.
2. Chmiel A.. Biotechnologia - podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. PWN, Warszawa 1999
3. Libudzisz Z., Kowal K., Żakowska Z.. Mikrobiologia techniczna. Tom 2 ? Mikroorganizmy w biotechnologii, ochronie środowiska i produkcji żywności. PWN, Warszawa 2008
- Witryna www przedmiotu:
- -
- Uwagi:
- -
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka W_01
- . Po zakończeniu kursu student potrafi: Podać zalety procesów biotransformacji i biokonwersji w porównaniu z procesami chemicznymi
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W07, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka W_02
- Po zakończeniu kursu student potrafi: Scharakteryzować procesy biokonwersji i biotransformacji i podać ich przykłady
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W07, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka W_03
- Po zakończeniu kursu student potrafi: Opisać procedurę biokonwersji i/lub biotransformacji prowadzącą do wytworzenia określonego produktu i porównać z metodą chemiczną
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka W_04
- Po zakończeniu kursu student potrafi: Opracować założenia do technologii opartej o proces biokonwersji (np. węglowodanów, lipidów, itp.)
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka W_05
- Po zakończeniu kursu student potrafi: Kontrolować, przy użyciu poznanych technik, przebieg procesów biokonwersji i biotransformacji
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka U_01
- Po zakończeniu kursu student potrafi: Opracować założenia do technologii opartej o proces biokonwersji (np. węglowodanów, lipidów, itp.)
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka U_02
- Po zakończeniu kursu student potrafi: Kontrolować, przy użyciu poznanych technik, przebieg procesów biokonwersji i biotransformacji
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U09, K_U15
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka U_03
- . Po zakończeniu kursu student potrafi: Obsługiwać podstawowy sprzęt i aparaturę laboratoryjną
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U15
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka U_04
- Po zakończeniu kursu student potrafi: Wykazywać dbałość o zachowanie czystości i przestrzeganie zasad bezpieczeństwa na stanowisku pracy w laboratorium oraz wykazywać staranność podczas wykonywanych doświadczeń
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U11
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka K_01
- Po zakończeniu kursu student potrafi: Podać zalety procesów biotransformacji i biokonwersji w porównaniu z procesami chemicznymi
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka K_02
- Po zakończeniu kursu student potrafi: Opracować założenia do technologii opartej o proces biokonwersji (np. węglowodanów, lipidów, itp.)
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka K_03
- Po zakończeniu kursu student potrafi: Wykazywać dbałość o zachowanie czystości i przestrzeganie zasad bezpieczeństwa na stanowisku pracy w laboratorium oraz wykazywać staranność podczas wykonywanych doświadczeń
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K03
Powiązane charakterystyki obszarowe: