ITALIANO

Ruolo dei microrganismi nelle fermentazioni alimentari. Fattori ambientali che influenzano la crescita dei microrganismi. Controllo dei microrganismi negli alimenti. Comunità microbiche: i biofilm. Quorum sensing: sistemi di comunicazione tra batteri. Antibiotici: meccanismi d’azione e diffusione delle resistenze. Metodi per l'analisi microbiologica di campioni naturali. Microbiologia delle acque.

Microbiologia dei prodotti alimentari, Farris, Gobetti, Neviani, Vincenzini. Casa editrice Ambrosiana.
Brock - Biologia dei microrganismi - Microbiologia generale , ambientale e industriale di Madigan - Bender - Buckley - Stahl  • Casa editrice Pearson

Materiale didattico distribuito durante il corso dal docente:
https://www.distabif.unicampania.it/dipartimento/docenti

Conoscenze e comprensione:
L’insegnamento mira a fornire agli studenti conoscenze approfondite sulla diversità dei microrganismi rilevanti in ambito alimentare, ambientale e clinico; sul ruolo dei microrganismi nei processi fermentativi, nei fenomeni di deterioramento e nella patogenicità; sui fattori fisico-chimici che influenzano la crescita microbica e sui metodi di controllo (fisici, chimici e biologici). Gli studenti comprenderanno i meccanismi molecolari di quorum sensing, formazione dei biofilm e resistenza agli antibiotici; i principi dei metodi colturali e molecolari per l’isolamento e identificazione dei microrganismi. Comprenderanno infine il ruolo funzionale di probiotici, prebiotici e microbiota intestinale.
Capacità di applicare la conoscenza e la comprensione:
Lo studente sarà in grado di: applicare le conoscenze microbiologiche per interpretare fenomeni legati alla sicurezza e qualità degli alimenti; selezionare e valutare strategie di controllo della crescita microbica in diversi contesti (alimentare, ambientale, sanitario); interpretare dati derivanti da analisi microbiologiche (colturali e molecolari); analizzare problematiche legate alla resistenza agli antibiotici e proporre possibili strategie di contenimento; valutare il ruolo dei microrganismi in processi industriali e nel trattamento delle acque.
Capacità di trarre conclusioni:
l’insegnamento favorisce lo sviluppo della capacità di valutare criticamente dati microbiologici e risultati sperimentali; distinguere tra attività microbiche benefiche, deterioranti e patogene; formulare giudizi su problematiche emergenti (es. antibiotico-resistenza, biofilm, uso di probiotici); scegliere approcci metodologici adeguati in funzione del contesto applicativo.
Abilità comunicative: lo studente acquisirà la capacità di esporre in modo chiaro e scientificamente corretto concetti di microbiologia applicata; di presentare e discutere risultati di analisi microbiologiche; di comunicare informazioni a interlocutori specialisti e non specialisti.
Capacità di apprendimento:
l’insegnamento mira a promuovere la capacità di aggiornamento autonomo su tematiche microbiologiche emergenti; l’abilità nell’integrare conoscenze multidisciplinari (biologia molecolare, chimica, tecnologia alimentare); l’autonomia nello studio e nell’approfondimento di tematiche del settore attraverso la consultazione di testi e letteratura scientifica.

Conoscenze di microbiologia generale, con particolare riguardo al metabolismo microbico ed alla biologia molecolare.

Il corso consiste di 56 ore di lezioni frontali su tutti gli argomenti del corso.
Durante il corso, agli studenti sarà proposto di svolgere attività di gruppo consistenti nella preparazione di un seminario con presentazione PowerPoint basata sull’analisi di articoli della letteratura scientifica.
Tali attività sono finalizzate all’approfondimento di specifici argomenti trattati nell’insegnamento e allo sviluppo di capacità di analisi critica, sintesi e comunicazione scientifica

Il raggiungimento degli obiettivi dell’insegnamento è certificato mediante il superamento di un esame con valutazione espressa in trentesimi.
L’esame consiste nel superamento di una prova orale della durata di circa 30 minuti, volta a valutare le conoscenze acquisite, la padronanza con un linguaggio tecnico-scientifico e la capacità di ragionamento e di collegamento tra i vari argomenti del corso. Il colloquio orale è valutato in trentesimi e si intende superata con un punteggio minimo di 18/30.
<18 Non superato: lo studente non dimostra risultati coerenti con i descrittori di conoscenza e comprensione, applicazione, giudizio, comunicazione e capacità di apprendere.
18-21 Livello sufficiente: lo studente raggiunge i descrittori di base relativi alla conoscenza e comprensione dei contenuti fondamentali e mostra una prima capacità di applicazione in contesti semplici.
22-24 Livello pienamente sufficiente: lo studente soddisfa i descrittori di conoscenza e comprensione applicate, mostrando capacità di applicare concetti chiave correttamente e iniziare ad analizzare criticamente situazioni pertinenti ai temi dell’insegnamento.
25-26 Livello buono: lo studente dimostra autonomia di giudizio nel valutare e confrontare scenari pertinenti, applica conoscenze in modo efficace e comunica risultati con chiarezza, riflettendo competenze più consolidate.
27-29 Livello molto buono: lo studente soddisfa in modo avanzato i descrittori dei cinque ambiti, con padronanza dei contenuti, capacità di valutare criticamente casi complessi e abilità comunicative solide, evidenziate in elaborati e presentazioni.
30 Livello eccellente: lo studente eccelle in tutti i descrittori di Dublino, con conoscenza approfondita, applicazione sicura e critica, giudizio autonomo, comunicazione efficace e capacità di apprendere in modo continuo e creativo, producendo lavori di elevata qualità sia nella presentazione sia nelle prove scritte/orali. La lode può essere attribuita quando lo studente dimostra, oltre a quanto sopra, particolare originalità, approfondimento e innovazione nell’elaborato e nella presentazione, superando le aspettative standard.

La frequenza è fortemente consigliata. All'inizio del corso, verranno descritti il programma e il metodo di valutazione. Lo studente potrà avvalersi del materiale didattico (dispense, slides, ecc.) messo a disposizione sul sito web di Ateneo: https://www.distabif.unicampania.it/dipartimento/docenti
Il docente è disponibile per ricevimento studenti nei giorni indicati sulla scheda insegnamento e su richiesta inoltrata via email.

Microrganismi di interesse alimentare. Famiglie e generi batterici importanti dal punto di vista alimentare. Batteri, lieviti e muffe. Ruolo dei microrganismi negli alimenti. Le fermentazioni di interesse alimentare. Attività virtuose, attività deterioranti e attività patogene.
Fattori fisico-chimici che influenzano la crescita dei microrganismi. Trattamenti biologici, chimici e fisici per il controllo della crescita microbica: ruolo dell’acidificazione, dell’attività dell’acqua, della temperature e del congelamento. Controllo microbiologico attraverso trattamenti con alte pressioni, radiazioni ionizzanti e non, microonde, alte temperature, conservanti.
Sistemi di comunicazione tra microrganismi. basi genetiche e molecolari del Quorum Sensing (QS) in batteri Gram-positivi e Gram-negativi. Ruolo del QS nel controllo della virulenza in batteri patogeni. Le batteriocine: meccanismo d’azione ed applicazioni.
Comunità microbiche. I biofilm. Fattori genetici ed ambientali coinvolti nella formazione dei biofilm. Utilizzo dei biofilm in campo industriale ed ambientale. I biofilm come causa di infezioni persistenti.
Probiotici, prebiotici e postbiotici. Funzione della microflora intestinale nella salute dell’uomo. Caratteristiche funzionali dei microrganismi probiotici. Basi molecolari per l’adesione all’epitelio intestinale. Gli esopolisaccaridi prodotti dai batteri lattici: basi genetiche e biochimiche. Lactobacillus plantarum: sistema modello per lo studio di proprietà probiotiche, adesine e produzione di esopolisaccaridi. Probiotici e postbiotici come coadiuvanti nelle terapie antitumorali
Isolamento e identificazione dei microrganismi. Metodi colturali. Isolamento di microrganismi da campioni ambientali: dal campionamento all’identificazione. Terreni di coltura selettivi differenziali. Isolamento di colture pure. Identificazione su base fenotipica (gallerie API, sistema VITEK, analisi degli acidi grassi FAME) e molecolare (PCR-specie specifica, FISH, ARDRA, RAPD-PCR, PCR-DGGE, metagenomica).
Antibiotici. Modalità d’azione degli antibiotici. Meccanismi molecolari della resistenza agli antibiotici: controllo della permeabilità cellulare, target protein protection, modifica del sito target, modifica dell’antibiotico, target bypass, pompe di efflusso. Ceppi MDR (Multi Drug Resistent) e basi genetiche della diffusione della resistenza. Strategie di intervento per contrastare la resistenza agli antibiotici.
Microbiologia delle acque. Analisi microbiologica dell’acque. Ruolo dei microrganismi nel trattamento delle acque reflue: processi di trattamento secondario aerobico e anaerobico. Metanogenesi e sintrofia per la produzione del biogas.

Italian

Role of microorganisms in food fermentations. Environmental factors influencing microbial growth. Control of microorganisms in food. Microbial communities: biofilms. Quorum sensing: communication systems among bacteria. Antibiotics: mechanisms of action and spread of resistance. Methods for microbiological analysis of natural samples. Water microbiology.

Microbiologia dei prodotti alimentari, Farris, Gobetti, Neviani, Vincenzini. Casa editrice Ambrosiana.
Brock - Biologia dei microrganismi - Microbiologia generale , ambientale e industriale di Madigan - Bender - Buckley - Stahl  • Casa editrice Pearson

Teaching materials distributed during the course by the teacher:
https://www.distabif.unicampania.it/dipartimento/docenti

Knowledge and understanding
The course aims to provide students with in-depth knowledge of the diversity of microorganisms relevant in food, environmental, and clinical contexts; the role of microorganisms in fermentation processes, spoilage phenomena, and pathogenicity; and the physico-chemical factors affecting microbial growth as well as control methods (physical, chemical, and biological).
Students will understand the molecular mechanisms of quorum sensing, biofilm formation, and antibiotic resistance; as well as the principles of cultural and molecular methods for the isolation and identification of microorganisms.
Finally, they will understand the functional role of probiotics, prebiotics, and the gut microbiota.
Applying knowledge and understanding
Students will be able to: apply microbiological knowledge to interpret phenomena related to food safety and quality; select and evaluate strategies for controlling microbial growth in different contexts (food, environmental, and clinical); evaluate data obtained from microbiological analyses (both culture-based and molecular); analyze issues related to antibiotic resistance and propose possible containment strategies; and assess the role of microorganisms in industrial processes and wastewater treatment.
Making judgements:
the course fosters the ability to critically evaluate microbiological data and experimental results; distinguish between beneficial, spoilage, and pathogenic microbial activities; formulate informed judgements on emerging issues (e.g., antibiotic resistance, biofilms, use of probiotics); and select appropriate methodological approaches according to the application context.
Communication skills:
students will acquire the ability to clearly and accurately present concepts in applied microbiology; to present and discuss results of microbiological analyses; and to communicate information effectively to both specialist and non-specialist audiences.
Learning skills
the course aims to promote the ability to independently update knowledge on emerging microbiological topics; to integrate multidisciplinary knowledge (molecular biology, chemistry, food technology); and to develop autonomy in studying and deepening subject-related topics through consultation of textbooks and scientific literature.

Knowledge on general microbiology, especially on microbial metabolism and molecular biology.

The course consists of 56 hours of class lectures on all topics of the course.
During the course, students will be asked to carry out group activities consisting of preparing a seminar with a PowerPoint presentation based on the analysis of scientific literature articles.
These activities are aimed at deepening specific topics covered in the course and developing skills in critical analysis, synthesis, and scientific communication.

The achievement of the learning objectives of the course is certified through the passing of an exam, graded on a 30-point scale.
The exam consists of an oral test lasting approximately 30 minutes, aimed at assessing the knowledge acquired, the command of technical-scientific language, and the ability to reason and make connections among the different topics covered in the course. The oral interview is graded on a scale of 30 and is considered passed with a minimum score of 18/30.
The achievement of the learning objectives of the course is certified through the passing of an exam, graded on a 30-point scale. The oral exam lasts approximately 30 minutes and aims to assess the student’s theoretical knowledge, critical thinking, and command of technical-scientific language. The oral test also includes the student’s presentation of a paper on a topic assigned within the course program.
<18 Fail: the student does not demonstrate learning outcomes consistent with the Dublin descriptors for knowledge and understanding, application, judgment, communication, and learning skills.
18-21 Sufficient: the student achieves the basic descriptors for knowledge and understanding of fundamental content and shows an initial ability to apply this knowledge in simple contexts.
22-24 Fully sufficient: the student meets the descriptors for applied knowledge and understanding, showing the ability to correctly apply key concepts and begin to critically analyze situations related to the course topics.
25-26 Good: the student demonstrates autonomy of judgment in evaluating and comparing relevant scenarios, applies knowledge effectively, and communicates results clearly, reflecting more consolidated skills.
27-29 Very good: the student demonstrates an advanced level across the five descriptors, with mastery of content, the ability to critically evaluate complex cases, and strong communication skills, evidenced in papers and presentations.
30 Excellent: the student excels in all Dublin descriptors, with in-depth knowledge, safe and critical application, autonomous judgment, effective communication, and the ability to learn continuously and creatively, producing high-quality work both in presentations and written/oral tests. Honors (cum laude) may be awarded when the student demonstrates, in addition, particular originality, depth, and innovation in the paper and presentation, exceeding standard expectations.

Attendance is strongly recommended. At the beginning of the course, the syllabus and assessment methods will be presented. Students may make use of the teaching materials (handouts, slides, etc.) made available on the University website: https://www.distabif.unicampania.it/dipartimento/docenti
The teacher is available for student office hours on the days indicated in the course description and upon request via email.

Food-relevant microorganisms. Important bacterial families and genera from a food perspective. Bacteria, yeasts, and molds. Role of microorganisms in foods. Food-related fermentations. Beneficial activities, spoilage activities, and pathogenic activities.
Physicochemical factors influencing microbial growth. Biological, chemical, and physical treatments for controlling microbial growth: role of acidification, water activity, temperature, and freezing. Microbiological control through treatments with high pressure, ionizing and non-ionizing radiation, microwaves, high temperatures, and preservatives.
Communication systems between microorganisms. Genetic and molecular basis of Quorum Sensing (QS) in Gram-positive and Gram-negative bacteria. Role of QS in controlling virulence in pathogenic bacteria. Bacteriocins: mechanism of action and applications.
Microbial communities. Biofilms. Genetic and environmental factors involved in biofilm formation. Use of biofilms in industrial and environmental fields. Biofilms as a cause of persistent infections.
Probiotics, prebiotics, and postbiotics. Role of the gut microbiota in human health. Functional characteristics of probiotic microorganisms. Molecular basis of adhesion to the intestinal epithelium. Exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria: genetic and biochemical basis. Lactobacillus plantarum: a model system for studying probiotic properties, adhesins, and exopolysaccharide production. Probiotics and postbiotics as adjuvants in anticancer therapies.
Isolation and identification of microorganisms. Culture methods. Isolation of microorganisms from environmental samples: from sampling to identification. Selective and differential culture media. Isolation of pure cultures. Phenotypic identification (API galleries, VITEK system, FAME fatty acid analysis) and molecular identification (species-specific PCR, FISH, ARDRA, RAPD-PCR, PCR-DGGE, metagenomics).
Antibiotics. Mechanisms of action of antibiotics. Molecular mechanisms of antibiotic resistance: control of cell permeability, target protein protection, target site modification, antibiotic modification, target bypass, efflux pumps. MDR (Multi-Drug Resistant) strains and genetic basis of resistance dissemination. Intervention strategies to combat antibiotic resistance.
Water microbiology. Microbiological analysis of water. Role of microorganisms in wastewater treatment: aerobic and anaerobic secondary treatment processes. Methanogenesis and syntrophy for biogas production.