Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

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. 2018/2019

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

Efekt W_01

. Po zakończeniu kursu student potrafi: Podać zalety procesów biotransformacji i biokonwersji w porównaniu z procesami chemicznymi
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W07, K_W14
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W04, T1A_W05

Efekt W_02

Po zakończeniu kursu student potrafi: Scharakteryzować procesy biokonwersji i biotransformacji i podać ich przykłady
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W07, K_W14
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W04, T1A_W05

Efekt 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 efekty kierunkowe: K_W07
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W04

Efekt W_04

Po zakończeniu kursu student potrafi: Opracować założenia do technologii opartej o proces biokonwersji (np. węglowodanów, lipidów, itp.)
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W07
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W04

Efekt W_05

Po zakończeniu kursu student potrafi: Kontrolować, przy użyciu poznanych technik, przebieg procesów biokonwersji i biotransformacji
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W07
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W04

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U_01

Po zakończeniu kursu student potrafi: Opracować założenia do technologii opartej o proces biokonwersji (np. węglowodanów, lipidów, itp.)
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U08
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U08

Efekt U_02

Po zakończeniu kursu student potrafi: Kontrolować, przy użyciu poznanych technik, przebieg procesów biokonwersji i biotransformacji
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U09, K_U15
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09, T1A_U15

Efekt U_03

. Po zakończeniu kursu student potrafi: Obsługiwać podstawowy sprzęt i aparaturę laboratoryjną
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U15
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U15

Efekt 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 efekty kierunkowe: K_U11
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U11

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt K_01

Po zakończeniu kursu student potrafi: Podać zalety procesów biotransformacji i biokonwersji w porównaniu z procesami chemicznymi
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_K01
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K01

Efekt K_02

Po zakończeniu kursu student potrafi: Opracować założenia do technologii opartej o proces biokonwersji (np. węglowodanów, lipidów, itp.)
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_K01
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K01

Efekt 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 efekty kierunkowe: K_K03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K03