Ders Öğretim Planı
Dersin KoduDersin AdıDersin TürüYılYarıyılAKTS
504004112005BİYOTEKNOLOJİZorunlu474
Dersin Seviyesi
Lisans
Dersin Amacı
Dersin temel amacı öğrencileri, 2000’li yılların bilimi olarak kabul edilen biyoteknoloji ve fermentasyon kavramları konusunda, geniş uygulama alanlarını da temel alarak bilgilendirmektir. Bu çerçevede öğrencilere biyoteknolojinin gıda başta olmak üzere geniş uygulama alanlarını, mikrobiyal beslenme ilkelerini, biyoteknolojik proseslerin temel aşamalarını, fermentasyon sistemlerini öğretmek temel amaçtır. Elde edilen ham ürünün alt akım işlem basamak seçenekleri hakkında bilgilendirmek ve gerektiğinde değişiklik yönetimini uygulayarak sonuca gitmeyi öğretmek. Atık madde işleme proseslerinden biyolojik arıtma (aerobik ve anaerobik) yöntemlerini tanıtmak. Ayrıca endüstriyel çapta bazı anaerobik (etil alkol üretimi, laktik asit üretimi) ve aerobik (ekmek mayası ve sitrik asit üretimi) biyoteknolojik proseslerin uygulamaları hakkında bilgi vermektir.
Dersi Veren Öğretim Görevlisi/Görevlileri
Prof. Dr. Yekta Göksungur; Assoc.Prof.Dr.Hatice Kalkan Yıldırım
Öğrenme Çıktıları
1Biyoteknoloji ve fermentasyon terimlerinin tanımını öğrenme.
2Biyoteknolojinin geniş uygulama alanları hakkında bilgi sahibi olma.
3Biyoteknolojik bir prosesin kimyasal proses göre avantajlarını kavrayabilme.
4Biyoteknolojik bir prosesin temel işlem basamaklarını öğrenme.
5Mikroorganizmaların neden ürün ürettiği ve mikrobiyal metabolizma hakkında bilgi sahibi olma.
6Temel metabolik yol izlerini öğrenme.
7DNA’nın yapısı ve rekombinant DNA teknolojisi hakkında temel bilgileri edinme.
8Mikroorganizmaların üreme safhaları ve bu safhaların ürün üretimine etkileri hakkında bilgi sahibi olma. Fermentasyon sistemlerini öğrenme
9Fermantasyon sonrası üründe uygulanan alt akım işlemleri hakkında bilgi sahibi olma. Atık madde işleme proseslerinden biyolojik arıtma hakkında bilgi sahibi olma.
10Edüstriyel çapta bazı anaerobik (etil alkol üretimi, laktik asit üretimi) ve aerobik (ekmek mayası ve sitrik asit üretimi) biyoteknolojik proseslerin uygulamaları hakkında bilgi sahibi olmak.
Öğrenim Türü
Örgün Öğretim
Dersin Ön Koşulu Olan Dersler
Ders İçin Önerilen Diğer Hususlar
Yok
Dersin İçeriği
Biyoteknoloji ve fermentasyon terimlerinin tanımları. Biyoteknolojinin temel uygulama alanları. Biyoteknolojik proseslerle kimyasal proseslerin karşılaştırılması. Mikrobiyal beslenme ilkeleri. Mikrobiyal metabolizma, temel metabolik yol izleri, aerobik ve anaerobik solunum, fermentasyon, oksidatif fosforilasyon. DNA’nın yapısı, rekombinant DNA teknolojisi ve uygulamaları, polimeraz zincir reaksiyonu. Biyoteknolojik proseslerin temel aşamaları. Biyoteknolojik proseslerde kullanılan biyoreaktörler. Kesikli, sürekli ve yarı sürekli ve kesikli beslemeli fermantasyon sistemleri. Ürünün alt akım işlem basamakları. Atık madde işleme proseslerinden biyolojik arıtma (aerobik ve anaerobik) yöntemleri. Endüstriyel çapta bazı anaerobik (etil alkol üretimi, laktik asit üretimi) ve aerobik (ekmek mayası ve sitrik asit üretimi) biyoteknolojik proseslerin uygulamaları.
Haftalık Ayrıntılı Ders İçeriği
HaftaTeorikUygulamaLaboratuvar
1Fermentasyon ve biyoteknolojinin tanımı. Biyoteknolojinin tarihçesi. Biyoteknolojinin temel uygulama alanları. Biyoteknolojik ve kimyasal prosesler arasındaki temel farklılıklar. Biyoteknolojik üretim yapan bir tesisteki temel üniteler.Laboratuarların tanıtımı
2Mikrobiyal metabolizme ve metabolizmadaki temel yol izleri. Glikoliz, Krebs çevrimi, oksidatif fosforilasyon, aerobik solunum, anaerobik solunum, fermentasyon, laktik asit fermentasyonu, etil alkol fermentasyonu.Şaraphanenin ve genel olarak şarap üretiminde kullanılan ekipmanların tanıtımı.
3DNA’nın yapısı, rekombinant DNA teknolojisi ve uygulamaları, polimeraz zincir reaksiyonu.Turşu üretimi
4Mikroorganizmaların üreme safhaları. Mikroorganizmaların fermentasyon ortamında en iyi şekilde çoğalıp ürün oluşturabilmeleri için gereken ön şartlar. Mikrobiyal beslenme ilkeleri.Turşuda yapılan analizler
5Biyoteknolojik proseslerin temel basamakları, alt akım ve üst akım işlemleri. Endüstriyel fermentasyon ortamı formülasyonu ve hazırlanması. Sentetik ortam ve kompleks ortam. Fermentasyon sanayinde kullanılan bazı azot ve karbon kaynakları.Fermentasyon ortamı olarak melas kullanımı ve melasa uygulanan ön işlemler
6Endüstriyel mikroorganizmalarda olması gereken özellikler, kültür koleksiyonları, mikroorganizmanın aseptik koşullarda aşılanması ve fermentasyonun başlatılması.Aspergillus niger kullanılarak sitrik asit üretimi
7Aerobik proseslerde havalandırma problemi, oksijen transfer katsayısı, havalandırma veriminin biyoteknolojik proseslere etkisi. Biyoreaktörler ve biyoreaktör tipleri. Biyoreaktör tasarımı.Fermentasyon örneklerinde asitlik, pH tayinleri ve asitlik artışının yorumlanması
8ArasınavArasınav
9Fermentasyon sistemleri, kesikli sistem, yarı sürekli sistem, sürekli sistem, kesikli beslemeli sistem.Şarapta durultma denemesi
10Bira üretimi ve üretimde kullanılan temel ekipmanlar.Maltta şekerlenme süresi tayini
11Biyoproseslerde alt akım işlemlerine giriş (biyolojik ürünlerin özellikleri). Ön işlemler a)ısıtma/soğutma;b)sedimentasyon; c)köpük oluşumu (köpük ayırımı; köpük flotasyonu); flokulasyon ve koagülasyon; presipitasyon. Hücre parçalama yöntemleri: a)mekanik parçalama - katı halde kırma kuvvetleri, çözeltide kırma kuvvetleri; b) mekanik olmayan parçalama - fiziksel yöntemler (osmotik şok, dondurma ve çözme, basınç düşürme); - kimyasal yöntemler; -enzimatik yöntemler; - kurutma (liofilizasyon, çözgen ile kurutma, havada kurutma).Birada piknometre ile yoğunluk, alkol ve gerçek ekstrakt tayini
12Katı – Sıvı ayırma işlemleri:a)filtrasyon; b)mikrofiltasyon; c) santrifügasyon; d)santrifügal filtasyon; Konsantrasyon işlemleri: ekstraksiyon; membranlı ayırma yöntemleri (ultrafiltasyon, ters osmoz, elektrodiyaliz). Saflaştırma işlemleri: a)kromatografi (adsorpsiyon kromatografisi, iyon değişim kromatografisi, jel filtasyonu, affinite kromatografisi, hidrofobik kromatografi, dağılım kromatografisi; b) elekroforez. Üründe son işlemler: kurutma; formulasyon.Şarapta genel ve serbest SO2 tayini ve ebülyometrik alkol tayini
13Atık madde işleme proseslerine giriş : tanımlar (BOD; COD).Yöntemler : a) fiziksel yöntemler; b)kimyasal yöntemler; c)biyolojik yöntemler. Karışık kültür kullanımı. Aerobik fermantasyon uygulamamalı ve kullanılan farklı biyoreaktör tipleri. Anaerobik fermantasyon uygulamaları. Su arıtma sistemleri. Yan ürünlerin değerlendirilmesi – tek hücre proteini, etil alkol, organik asitler, fenolik asitler, aromatik bileşiklerin eldesi.Şarapta uçar asit tayini
14Endüstriyel çapta bazı anaerobik biyoteknolojik proseslerin uygulamaları. Etil alkol üretimi: substrat seçimi, mikroorganizma seçenekleri, fermantasyon şekilleri, kullanılan biyoreaktör tipleri, alt akım işlemleri, yan ürünler, problemler ve çözüm yöntemleri. Laktik asit üretimi: substrat seçimi, laktik asit bakterilerinin özellikleri, metabolitik yollar- homofermetatif ve heterofermentatif izyolları, kütle transferi, kullanılan biyoreaktör tipleri, üretim problemleri ve çözüm yöntemleri.Sirkede asetil metil karbinol tayini
15Endüstriyel çapta bazı aerobik biyoteknolojik prosesler. Aerobik bioproseslerden ekmek mayası üretimi: ortam seçenekleri (melas), S. cerevisiae’in özellikleri, fermantasyon şekli, kullanılan biyoreaktör tipleri ve özellikleri, alt akım işlemleri ( kurutma), problemler ve çözüm yöntemleri. Sitrik asit üretimi: ortam seçimi ve ön işlemler, A.niger’in özellikleri, fermantasyon şekli, kullanılan biyoreaktör tipleri, saflaştırma, yan ürünler, problemler ve çözüm yöntemleri.Genel değerlendirme
16Final sınavıUygulama sınavı
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
DERS KİTAPLARI: 1. Demain, A. L., Solomon, N.A. (eds.). 1986. Manual of Industrial Microbiology and Biotechnology, American Society for Microbiology, Washington D.C., 466 pp. 2.Göksungur, Y, 2009, Reaction and Fermentation Kinetics in Food Engineering, Sidas Medya Ltd. Şti., İzmir, 143 sayfa 3. Glazer, A. N., Nikaido, H., “Microbial Biotechnology”, W.H. Freeman and Company, New York, (1995). 4. Pirt, S.J., “Principles of Microbe and Cell Cultivation”, Blackwell Scientific Publications, Oxford, (1985). 5.Doran, P.M.,1995. “Bioprocess Engineering Principles” , Elsevier Science and Technology Books, Sydney. YARDIMCI KİTAPLAR: 1.Bisswanger, H., 2002, Enzyme Kinetics, Principles and Methods, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, 255 pp. 2.Stanbury, P.F., Whitaker, A., Hall, S.J., 1995, Principles of Fermentation Technology, Elsevier Science Ltd, Oxford, 357 pp. 3.Geankoplis,C.J.,2003.“Transport Processes and Separation Process Principles”, Pearson Education Ins., New Jersey. 4.Verrall, M.,1996. “Downstream Processing of Natural Products”, Wiley. 5.Telefoncu , A.,1995. “Biyoteknoloji”, Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Yayınları,No.152 6.Hutkins, R.W.,2006.”Microbiology and Technology of Fermented Foods”,Blackwel Publishing, Iowa.
Planlanan Öğrenme Aktiviteleri ve Metodları
Etkinlikler ayrıntılı olarak "Değerlendirme" ve "İş Yükü Hesaplaması" bölümlerinde verilmiştir.
Değerlendirme
Yarıyıl (Yıl) İçi EtkinlikleriAdetDeğer
Ara Sınav180
Proje Hazırlama220
TOPLAM100
Yarıyıl(Yıl) Sonu EtkinliklerAdetDeğer
Final Sınavı1100
TOPLAM100
Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri40
Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri60
TOPLAM100
Dersin Sunulduğu Dil
Türkçe
Staj Durumu
Yok
İş Yükü Hesaplaması
EtkinliklerSayısıSüresi (saat)Toplam İş Yükü (saat)
Ara Sınav122
Final Sınavı133
Derse Katılım14228
Uygulama/Pratik14228
Bireysel Çalışma15050
TOPLAM İŞ YÜKÜ (saat)111
Program ve Öğrenme Çıktıları İlişkisi

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15
ÖÇ1      4   4    
ÖÇ24     5        
ÖÇ3         4    3
ÖÇ4             54
ÖÇ5 3             
ÖÇ654             
ÖÇ7      4      3 
ÖÇ8             3 
ÖÇ9 3            5
ÖÇ10 4    3        
* Katkı Düzeyi : 1 Çok düşük 2 Düşük 3 Orta 4 Yüksek 5 Çok yüksek
 
Ege University, Bornova - İzmir / TURKEY • Phone: +90 232 311 10 10 • e-mail: intrec@mail.ege.edu.tr