L'insegnamento, rivolto agli studenti della Laurea in Ingegneria chimica e dei processi sostenibili, ha i seguenti obiettivi formativi:
- fornire la conoscenza di base dell’attività enzimatica “in vitro”
- fornire la conoscenza relativa all’applicazione della biocatalisi in differenti settori (es. industria alimentare, chimica e farmaceutica).

Risultati di apprendimento attesi

La conoscenza di base della catalisi enzimatica e delle possibili applicazioni di enzimi in forma libera o immobilizzata nella biocatalisi industriale.
Lo studente dovrà conoscere:
- la classificazione e nomenclatura degli enzimi
- i metodi per la determinazione dell’attività enzimatica “in vitro”
- le tecniche di immobilizzazione degli enzimi
- i principi della biocatalisi in acqua e in solvente
Lo studente dovrà acquisire la capacità di:
-selezionare il tipo di biocatalizzatore e il metodo di immobilizzazione
-selezionare la configurazione bioreattoristica ottimale

Aspetti generali della catalisi enzimatica:
Nomenclatura e classificazione degli enzimi. Analisi enzimatiche: attività e unità. Cenni di cinetica enzimatica, parametri chimico-fisici che influenzano la cinetica enzimatica. Gli enzimi come biocatalizzatori industriali.

Enzimologia industriale:
Fonti disponibili per l'estrazione di enzimi (animali,vegetali e microbiche); produzione e purificazione di enzimi su scala industriale. Considerazioni economiche all'uso di enzimi. Riduzione di impatto ambientale ed energetico.

Immobilizzazione enzimatica:
Applicazione di enzimi solubili o immobilizzati nei processi industriali. Tecniche di immobilizzazione enzimatica, caratteristiche chimico-fisiche e cinetiche degli enzimi immobilizzati. Scaling-up del processo di immobilizzazione. Bioreattori con enzimi immobilizzati.

Bioconversioni enzimatiche:
Problematiche generali relative all’utilizzo di enzimi solubili e immobilizzati. Biocatalisi in sistemi acquosi e in solventi organici.

Settori applicativi industriali della biocatalisi:
Industria alimentare, industria tessile, industria della carta, industria farmaceutica e chimica. Preparazione di detergenti. Analisi ambientale e biosensori. Enzimi in cosmetica. Enzimi in analisi e terapie cliniche. Applicazione della biocatalisi in campo energetico.

Metodi per il miglioramento della biocatalisi
Proprietà funzionali e molecolari degli enzimi da microrganismi estremofili: termofili, psicrofili, alofili e barofili. Applicazione dell’ingegneria proteica per il miglioramento delle prestazioni degli enzimi industriali.

I seguenti testi sono consigliati per chiarimenti sugli argomenti trattati a lezione:
- M. Manzoni "Microbiologia industriale", CEA 2008
- Andrés Illanes “Enzyme Biocatalysis. Principles and Application” Springer (2008)
- A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey “Industrial Biotransformations” Wiley (2006).