Overordnede kursusmål
At give deltagerne en grundlæggende forståelse for de effekter, som
de forskellige typer bioprocesser har på den mikrobielle ydeevne
under den bio-baserede industriproduktion. Herved vil de kunne
optimere industrielle processer udfra et molekylærbiologisk
perspektiv, med ændring af metaboliske reaktionsveje veje og i
særdeleshed ændring af den cellulære signalering og regulering for
at adaptere til de stressende process-omstændigheder.
Efter dette kursus vil deltagerne kunne udføre en detaljeret
analyse af de forventede effekter på produktionsorganismen af en
bioprocess, forudsige den metaboliske byrde og foreslå løsninger
til optimering af bioreaktionsprocessen udfra et mikrobielt
perspektiv.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Identificere de mulige stressfaktorer, som en cellefabrik vil
blive udsat for i de forskellige faser af produktionen af et
bestemt produkt eller i en bestemt fermenteringsproces.
- Klassificere forskellige typer reaktor-design og opgøre deres
fordele og ulemper i forhold til at levere et ensartet vækstmiljø
og/eller til at påføre cellefabrikken stressende omgivelser.
- Vurdere forskellige fermenteringstyper (batch, fed-batch,
kontinuerlig osv.) og evaluere fordele og ulemper i forhold til at
kunne levere et ensartet vækstmiljø og/eller til at påføre
cellefabrikken stressende omgivelser.
- Reflektere over hvordan op- og nedskalering af en
fermenteringsproces påvirker muligheden for at levere ensartede
vækstmiljøer til cellefabrikker.
- Påpege, hvordan fermenteringsprocesser i ideelle fermentorer
med ensartede vækstmiljøer stadig vil medføre stressende omgivelser
for cellefabrikken (f. eks. substrat relateret stress, forseret
produktionsstress, osmolaritet, pH, produktrelateret stress,
nærings- eller iltbegrænsning).
- Reflektere over hvordan fermentering i industrielle fermentorer
med mere eller mindre heterogene vækstmiljøer påfører
cellefabrikker yderligere belastning og resulterer i reducerede og
uforudsigelige produktudbytter.
- Bestemme, hvordan forskellige produkttyper (bulk-kemikalier,
fine kemikalier, bulk-protein, raffinerede proteiner eller levende
celler) påvirker stressfaktorerne, valget af fermenteringsprocess
og downstream-forarbejdning.
- Vurdere, hvordan forskellige substrater og mediumtyper (rene
komponenter, delvist rensede komponenter, specialiserede rige
vækstmedier, biprodukter fra bioproduktion, materiale fra mejeri
eller landbrug, lignocellulose biprodukt fra skovbrug eller
landbrug) bestemmer valget af fermenteringsprocess samt de mulige
stressfaktorer.
- Genkende de biokemiske mekanismer bag de industrielt relevante
cellulære stress-respons mod cellefabrikker (udsving i
kulstofkilde, energikilde, nitrogenkilde, ilt, pH, osmolaritet og
stressfænomener som overløbsmetabolisme og
proteinudskillelsesstress).
- Foreslå metoder til genteknologisk ændring af cellefabrikker
hvormed cellerne kan adaptere til de industrielt relevante
stress-faktorer.
- Foreslå løsninger til specifikke problemer inden for industriel
fermentering og forsvare eller modificere løsningerne.
Kursusindhold
• Avanceret indsigt i mikrobiel fysiologi og biokemi i
fermenteringsprocesser
• Toksicitets- og fermenteringsinhibitorer
• Abiotiske stressfaktorer
• Regulering af metabolisme
• Produktspecifik stress (for eksempel enzymer, proteinlægemidler,
biobrændstoffer, bulkkemikalier, og sekundære metabolitter )
• Engineering af metaboliske netværk
• Udfordringer i processkalering (op/ned) og overvågning
• Andre relevante belastninger
• De studerende arbejder i grupper med teoretiske øvelser (baseret
på eksperimentelle data fra gæringer) og giver kvalificeret
feedback til bidrag fra andre grupper.
Litteraturhenvisninger
Reviews, originale videnskabelige artikler, og udvalgte
lærebogskapitler.
Bemærkninger
• Dette kursus tilbydes hovedsageligt til studerende på
kandidatuddannelserne Bioteknologi samt Kemisk og Biokemisk
Teknologi.
• Obligatorisk for studielinjerne "fermentation based
biomanufacturing" i ovennævnte kandidatuddannelser
• Studerende, der tager dette kursus, kan eventuelt også være
interesseret i kursus 28455 Procesadaptering i Fermenteringsbaseret
Bioproduktion
(
http://kurser.dtu.dk/course/28455)
(efterår)
Sidst opdateret
24. november, 2023