Βιομηχανική Βιοτεχνολογία

Σκοπός: Η μελέτη της βιώσιμης παραγωγής βιοτεχνολογικών προϊόντων με τη χρήση ενζυμικής και μικροβιακής κατάλυσης αλλά και της κατιούσας επεξεργασίας για την απομόνωση τους.

Η Βιομηχανική ή Λευκή Βιοτεχνολογία αποτελεί υποσύνολο της Βιοτεχνολογίας μαζί με την Μπλε, Πράσινη και Κόκκινη Βιοτεχνολογία. Αποτελεί την εφαρμογή της Βιοτεχνολογίας για βιομηχανικούς σκοπούς, συμπεριλαμβάνοντας διεργασίες όπως η βιομηχανική ζύμωση. Περιλαμβάνει τη χρήση κυττάρων όπως μικροοργανισμοί, ή συστατικά των κυττάρων όπως τα ένζυμα για τη δημιουργία βιομηχανικά χρήσιμων προϊόντων σε τομείς όπως η Χημεία, τα τρόφιμα και η διατροφή, απορρυπαντικά, χαρτί, ένδυση και υφάσματα και τέλος στα βιοκαύσιμα. Για το σκοπό αυτό, η Βιομηχανική Βιοτεχνολογία χρησιμοποιεί ανανεώσιμες πηγές πρώτων υλών όπως είναι το κλάσμα της φυτικής βιομάζας με στόχο τη μείωση της εκπομπής των αερίων του θερμοκηπίου μειώνοντας έτσι την εξάρτηση μας από την πετροχημική οικονομία.

Διδακτική Εβδομάδα	Αντικείμενο
1^η	Εισαγωγή στη Βιομηχανική Βιοτεχνολογία – Βιοτεχνολογικές διεργασίες – Παραδειγματα εφαρμογών ενζύμων και μικροοργανισμών (εφαρμογές ενζύμων στη Βιομηχανία Τροφίμων, Χημική Βιομηχανία, Φαρμακευτική Βιομηχανία, στην Ιατρική, στην ανάλυση, ενζυμικοί βιοαισθητήρες).
2^η	Μικροοργανισμοί βιοτεχνολογικής σημασίας (είδη μικροοργανισμών, τεχνικές καλλιέργειας, διεργασίες καλλιέργειας). Βιοτεχνολογία ζωικών και φυτικών κυττάρων (καλλιέργεια φυτικών κυττάρων, καλλιέργεια ζωικών κυττάρων)
3^η	Ενζυμικοί Βιοαντιδραστήρες (τύποι ενζυμικών βιοαντιδραστήρων, κινητική ενζυμικών  βιοαντιδραστήρων)
4^η	Βιοαντιδραστήρες (εισαγωγή, κριτήρια επιλογής βιοαντιδραστήρων, είδη βιοαντιδραστήρων, λειτουργία βιοαντιδραστήρων). Ενζυμικοί Βιοαντιδραστήρες (τύποι ενζυμικών βιοαντιδραστήρων, κινητική ενζυμικών βιοαντιδραστήρων).
5^η	Παραγωγή βιοτεχνολογικών προϊόντων (μικροβιακά προϊόντα, προϊόντα κυτταροκαλλιεργειών, ένζυμα και προϊόντα ενζυμικής βιοκατάλυσης). Ανάκτηση βιοτεχνολογικών προϊόντων (εισαγωγή, προκατεργασία, διαχωρισμός).
6^η	Κατιούσα επεξεργασία: τεχνολογία απομόνωσης ενζύμων (πηγές ενζύμων, πρωτόκολλο κατιούσας επεξεργασίας, παραγωγή ετερόλογων γονιδιακών προϊόντων, παραδείγματα).
7^η	Τεχνολογία παραγωγής και ακινητοποίησης μικροβιακών ενζύμων (γενικά, μέθοδοι παραγωγής ενζύμων, ακινητοποίηση ενζύμων).
8^η	Ενζυμική κατάλυση σε μη συμβατικά συστήματα (παρασκευή εναντιομερών ενώσεων, εστέρων των λιπαρών οξέων, εκλεκτική μετεστεροποίηση τριγλυκεριδίων, πεπτιδική σύνθεση) Τροποποίηση βιοκαταλυτών (αντικατάσταση δεσμευμένου μετάλλου, ενζυμική  τροποποίηση, χημική τροποποίηση, κατευθυνόμενη μεταλλαξογέννεση)

Ανάλυση Εργαστηριακών Ασκήσεων:

Διδακτική Εβδομάδα	Αντικείμενο
1^η	Μέτρηση ενζυμικής ενεργότητας
2^η	Επίδραση του pH στη δράση των ενζύμων
3^η	Κινητική ενζυμικής αντίδρασης
4^η	Ποσοτικός προσδιορισμός κυτταρικής συγκέντρωσης
5^η	Ενζυμική κατάλυση σε μη συμβατικά συστήματα
6^η	Ακινητοποίηση βιοκαταλυτών
7^η	Υπολογισμός παραμέτρων κυτταρικής ανάπτυξης σε βιοαντιδραστήρα
8^η	Μελέτη διάρρηξης κυττάρων

Διδάσκοντες:

Ε. Τόπακας (Αναπλ. Καθηγητής), Δ. Μαμμά (Επικ. Καθηγήτρια)

Εργαστήριο: ΔΕΠ - Δ. Κέκος, Ε. Τόπακας, Δ. Μαμμά, ΕΔΙΠ - Θ. Λυμπεροπούλου

Διδακτικό σύγγραμμα:

Μηχανική Βιοδιεργασιών, Shuler, Kargi (μετάφραση), Εκδόσεις ΕΜΠ, 2005

Βοηθητικά συγγράμματα:

Βιοτεχνολογική Παραγωγή Βιοκαυσίμων, Χριστακόπουλος Π. & Τόπακας Ε., Κάλλιπος 2015

Οδηγός Εργαστηριακών Ασκήσεων Βιομηχανικής Βιοτεχνολογίας, Θωμαϊδιο Ίδρυμα, 2018

Διδακτικό Έργο:

-Διδασκαλία θεωρίας 2 ώρες/εβδομάδα.

-Εργαστηριακές ασκήσεις, 2 βάρδιες Χ 3 ώρες/εβδομάδα.

Μέθοδος διεξαγωγής διδασκαλίας:

- Διδασκαλία θεωρίας και παραδειγμάτων από έδρας με επίλυση ασκήσεων

- Εργαστηριακές Ασκήσεις: εκτέλεση εργαστηριακών ασκήσεων από διμελής ομάδες σπουδαστών, ατομική γραπτή απάντηση σε ερωτήματα με το πέρας της άσκησης και ομαδική εργαστηριακή αναφορά εντός δεκαπέντε ημερών από την εκτέλεση της άσκησης. Η συμμετοχή στο εργαστήριο είναι υποχρεωτική και αποτελεί προϋπόθεση συμμετοχής στη γραπτή εξέταση.

Αξιολόγηση Επίδοσης:

Η αξιολόγηση πραγματοποιείται μέσω

- γραπτής εξέτασης (ΓΕ) που θα περιλαμβάνει θεωρία και επίλυση ασκήσεων χωρίς τη χρήση σημειώσεων ή άλλων βοηθημάτων

- εκτέλεσης των εργαστηριακών ασκήσεων (ΕΑ) όπως προκύπτει από την παρουσία και παρακολούθηση της εκτέλεσης της άσκησης, τις ατομικές απαντήσεις και την ομαδική αναφορά.

Ο τελικός βαθμός προκύπτει από την εξίσωση:

Τελικός Βαθμός = (ΓΕ)*0,6 + (ΕΑ)*0,4