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Academic Year: 2019/20

566 - Master's in Food Quality, Safety and Technology

Teaching Plan Information

Academic Year:

2019/20

Subject:

63011 - Methodology for study of inactivation and microbial survival

Faculty / School:

105 - Facultad de Veterinaria

Degree:

566 - Master's in Food Quality, Safety and Technology

ECTS:

3.0

Year:

Semester:

Second semester

Subject Type:

Optional

Module:

---

1. General information

2. Learning goals

3. Assessment (1st and 2nd call)

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

This module is organized into 10 lectures and 20 hours of practice sessions. Practice sessions are aimed towards acquisition of basic microbiological laboratorial skills, and towards design, execution and presentation of a small research project that will require 25 hours of additional student autonomous work.

Classroom materials will be available via Moodle. These include a repository of the lecture notes used in class, the course syllabus, as well as other course-specific learning materials.

4.2. Learning tasks

Classroom presentations used in lectures will be available in advance in the Moodle platform.

Practice sessions will be divided into 5 sessions of 3-5 hours each. During the first three sessions, the students will acquire the skills that they will need in the future to prepare their research project. Divided into small groups, they will suggest and discuss the project with their professor and they will put it into practice during the fourth practice session.

Finally, they will make an oral presentation based on the project to be evaluated.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

Lectures

Topic 1. Introduction

Importance of microorganisms in foods. Relevance of studying the mechanisms and factors leading to cell inactivation or survival.
Physiological aspects of relevance in microorganisms in foods: composition and structure of cells, functions of cell structures, cellular envelopes, cellular homestasis maintenance: examples.

Topic 2. Microbial inactivation

Alive and dead cell. Methods to detect celular viability: plate count vs viability indicators.
Obtention of survival curves through plate count techniques. Number, fraction and percentage of survivors calculations. Practical examples and laboratorial considerations.
Inactivation kinetics: typical survival curves obtained upon exposure to various types of agents. Deviations from linear kinetics: occurrence and interpretation. Methodological problems.
Most important factors influencing microbial resistance against several agents. Example: inactivation by heat.

Topic 3. Sublethal damage and repair

Sublethally damaged cell: definition and relevance for the food industry.
Types of damage, detection techniques, culture media. Examples.

Topic 4. Strategies for studying mechanisms of bacterial inactivation

Common experimental approaches.
Cellular targets in inactivation by several agents. Examples.

Topic 5. Resistance development

Development of resistance responses: importance. Transient and permanent responses. Genetic regulation of resistance development. Heat shock, cold shock, acid shock, etc.
Techniques used to study the development of microbial resistance.

Practice session

1. Microbiology laboratory. Media preparation, materials, sterilization.
2. Determination of survival of E. coli against a physical (heat) and a chemical agent (acetic acid). Study of the occurrence of sublethal damage in the cytoplasmic and in the outer membrane.
3. Obtention of survival curves: plate counts, data representation and analysis.
4. Research project.
5. Oral presentation and evaluation activity.

4.4. Course planning and calendar

Further information concerning the timetable, classroom, assessment dates and other details regarding this course, will be provided on the first day of class or please refer to the http://veterinaria.unizar.es/mastercta/horarios1.php?COD_TITULACION=8

4.5. Bibliography and recommended resources

The recommended bibliography can be consulted on the university library website (http://biblioteca.unizar.es/).

Curso Académico: 2019/20

566 - Máster Universitario en Calidad, Seguridad y Tecnología de los Alimentos

Información del Plan Docente

Año académico:

2019/20

Asignatura:

63011 - Metodología para el estudio de la inactivación y supervivencia microbiana

Centro académico:

105 - Facultad de Veterinaria

Titulación:

566 - Máster Universitario en Calidad, Seguridad y Tecnología de los Alimentos

Créditos:

3.0

Curso:

Periodo de impartición:

Segundo semestre

Clase de asignatura:

Optativa

Materia:

---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

Se trata de una asignatura encuadrada dentro del módulo de investigación, optativa e independiente del resto. Junto con asignaturas como Investigación de microorganismos en alimentos, agua y ambiente: técnicas tradicionales y moleculares, Investigación de mohos y micotoxinas en alimentos, Herramientas moleculares para la ciencia de los alimentos, y Detección y valoración de compuestos antimicrobianos en los alimentos, proporciona a los alumnos la posibilidad de profundizar en elámbito de la microbiología como materia básica en la formación de cualquier especialista en Ciencia y Tecnología de los Alimentos.

Además de proporcionar formación básica en el campo de la microbiología, tiene como principal objetivo el desarrollo de habilidades en las técnicas más utilizadas en investigación en Ciencia y Tecnología de los Alimentos, así como proporcionar el conocimiento de las herramientas necesarias para la búsqueda de información científica y la adquisición de la capacidad para desarrollar un trabajo de investigación de forma autónoma, en el que han de estimar el grado de inactivación y supervivencia microbiana frente a un determinado agente de inactivación, presentarlo y defenderlo públicamente.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La superación de esta disciplina aportará conocimientos básicos acerca de los microorganismos de los alimentos y capacitará a los alumnos para el desempeño de actividades de investigación en el campo de la inactivación y supervivencia microbiana, especialmente sobre aspectos relacionados con la Ciencia y Tecnología de los alimentos: desinfección, conservación de alimentos, etc. Además, junto con el resto de asignaturas del Master, permite el acceso al Programa de Doctorado en Calidad, Seguridad y Tecnología de la Universidad de Zaragoza, programa con Mención hacia la Excelencia, y realizar la tesis doctoral en este mismo ámbito u otros relacionados dada la gran variedad de líneas de investigación ofertadas en el Programa de Doctorado.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Sería conveniente que aquellos estudiantes que no hayan cursado previamente Microbiología y Microbiología de los Alimentos tuvieran una reunión con los profesores responsables de la asignatura para que éstos les orienten sobre la posibilidad de consultar algunos textos básicos con anterioridad al comienzo del curso.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Interpretar y analizar de manera crítica trabajos científicos relacionados con la inactivación y supervivencia microbiana.

Diseñar un experimento relacionado con la inactivación y supervivencia microbiana, prever las dificultades que puede conllevar su realización y ejecutarlo en el laboratorio.

Analizar los resultados, interpretar gráficas de supervivencia, detectar posibles errores y plantear posibles soluciones.

Comunicar resultados científicos en este campo de trabajo mediante una presentación oral.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Conoce y es capaz de distinguir los métodos laboratoriales básicos más adecuados para el estudio de la supervivencia microbiana frente a agentes de diversa naturaleza.

Es capaz de plantear un experimento, estimar el material y manipulaciones necesarias, prever dificultades y problemas metodológicos y plantear posibles soluciones.

Es capaz de realizar las manipulaciones necesarias y utilizar las técnicas de laboratorio adecuadas para el estudio de la supervivencia microbiana frente a un determinado agente.

Es capaz de interpretar y analizar los resultados obtenidos experimentalmente, y extraer conclusiones.

Ha adquirido capacidad crítica a través del manejo de bibliografía científica relacionada con el tema de trabajo, y a través de la evaluación del propio trabajo.

Es capaz de obtener e interpretar en una presentación oral los resultados de un trabajo de investigación, realizado en equipo, sobre supervivencia microbiana frente a un determinado agente de inactivación.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Permiten contribuir a la formación de profesionales en el ámbito de la investigación en el campo de la microbiología de los alimentos, materia esencial en la formación del personal investigador responsable de los proyectos de I+D+I en Ciencia y Tecnología de los Alimentos tanto en el ámbito académico como al servicio de los centros tecnológicos o la empresa privada.

Muchos de los problemas que se presentan en el ámbito de la alimentación, las soluciones que se plantea a estos y otros problemas, y las nuevas demandas en el ámbito alimentario requieren del planteamiento, investigación y desarrollo de propuestas relacionadas con la microbiología de los alimentos, y más específicamente con el control de los microorganismos, en ocasiones su inactivación y en otras su supervivencia. Los resultados del aprendizaje alcanzados en esta asignatura garantizan la adquisición de las habilidades necesarias para plantear y desarrollar determinadas acciones o proyectos de investigación en el ámbito de la inactivación y la supervivencia microbiana. Junto con el resto de los resultados del aprendizaje logrados en las otras asignaturas del master se consigue formar profesionales capaces de integrarse en la estructura de investigación, desarrollo e innovación en el campo de la Ciencia y Tecnología de los Alimentos.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

Evaluación continua:

1) Trabajo de investigación: En esta evaluación se comprueba la adquisición de habilidades por parte del alumno durante la realización del trabajo de investigación. Dicha actividad será llevada a cabo en grupos reducidos. Cada grupo tendrá un profesor tutor asignado que en reuniones prefijadas orientará y a la vez evaluará el grado de autonomía individual y grupal.

La superación de esta prueba permitirá acreditar el logro de los cinco primeros resultados de aprendizaje propuestos y será evaluada según los criterios y niveles de exigencia descritos en el siguiente apartado. La realización de dicho trabajo práctico se considera obligatoria. La calificación será de 0 a 10 y representará el 40% de la calificación final del estudiante en la asignatura.

2) Evaluación de la presentación y defensa en sesión oral del trabajo de investigación realizado. Los profesores del curso evaluarán la presentación oral del trabajo realizado según los criterios y niveles de exigencia descritos en el siguiente apartado. La superación de esta prueba permitirá completar la evaluación de los cinco primeros resultados de aprendizaje propuestos y acreditar la adquisición del sexto resultado del aprendizaje. La realización de dicho trabajo práctico se considera obligatoria. La calificación será de 0 a 10 y representará el 40% de la calificación final del estudiante en la asignatura.

3) Aplicación de conocimientos teóricos a un caso práctico. Coincidiendo con la prueba 2, los alumnos responderán por escrito a una cuestión relacionada con los resultados obtenidos en su trabajo de investigación. La superación de esta prueba permitirá completar la evaluación de los resultados de aprendizaje 1, 2, 4 y 5. La realización de dicho trabajo práctico se considera obligatoria. La calificación será de 0 a 10 y representará el 20% de la calificación final del estudiante en la asignatura.

Prueba global:

Los alumnos que no hayan elegido la evaluación continua podrán ser evaluados mediante una prueba global que consistirá en las mismas actividades de evaluación que para la continua. Los porcentajes de calificación de cada actividad y los criterios de valoración serán los mismos para la prueba global que para la evaluación continua.

Criterios de valoración y niveles de exigencia

ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN 1 (40%):

Preparación de la fase experimental (20%)

Bibliografía: comprensión, interpretación, búsqueda correcta de datos (5%)

Estimación condiciones de tratamiento (10%)

Otros objetivos: daño subletal, etc. (5%)

Desarrollo y defensa del trabajo (20%)

Diseño experimental: errores, cálculos, plan muestreo. Grado de autonomía (10%)

Análisis de los resultados: elaboración gráficas, interpretación de los resultados. Grado de autonomía (10%)

ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN 2 (40%):

Presentación oral: Análisis e interpretación de los resultados (20%)

Presentación oral: Capacidad expositiva (organización de los materiales, coherencia, estructura, etc.) (20%)

ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN 3: (20%)

Estimación condiciones de tratamiento.

Diseño experimental: errores, cálculos, plan muestreo.

Sistema de calificaciones:

De acuerdo con el Reglamento de normas de evaluación del aprendizaje de la UZ (acuerdo de CG de 22 de diciembre de 2010), los resultados obtenidos por el alumno se calificarán en función de la siguiente escala numérica de 0 a 10, con expresión de un decimal, a la que se podrá añadir su correspondiente calificación cualitativa:

0-4,9: Suspenso (SS).

5,0-6,9: Aprobado (AP).

7,0-8,9: Notable (NT).

9,0-10: Sobresaliente (SB).

La mención de Matrícula de Honor podrá ser otorgada a estudiantes que hayan obtenido una calificación igual o superior a 9,0. Su número no podrá exceder del 5% de los estudiantes matriculados en el correspondiente curso académico

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

La asignatura está estructurada en 10 clases magistrales participativas y 20 horas de prácticas de laboratorio que incluyen la capacitación de los alumnos en el manejo de las técnicas laboratoriales básicas en microbiología y el planteamiento, realización y presentación de un trabajo de investigación que requerirá otras 25 horas de trabajo autónomo de los estudiantes.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos

comprende las siguientes actividades...

En relación a las clases magistrales participativas, está previsto entregar la documentación de cada tema al menos con 1 semana de antelación con objeto de que el alumno la revise con detalle antes de la correspondiente clase.

Las prácticas se realizarán en cinco sesiones de 3-5 horas. Está previsto que en cada sesión el grupo se desdoble en subgrupos que realizarán actividades diferentes simultáneamente.

En las tres primeras sesiones prácticas los alumnos adquirirán las destrezas manuales necesarias para realizar las manipulaciones de laboratorio que posteriormente requerirá la realización del trabajo autónomo de investigación. Durante la cuarta y quinta práctica, los alumnos formarán grupos reducidos para plantear el trabajo de investigación que previamente habrán discutido con su profesor tutor, lo desarrollarán en el laboratorio, y dos semanas más tarde realizarán una presentación oral del proyecto que será evaluada por los profesores de la asignatura.

4.3. Programa

PROGRAMA DE CLASES TEÓRICAS

El programa de clases teóricas pretende que los alumnos recuerden algunos conceptos y adquieran los conocimientos básicos que necesitarán a lo largo del curso. Se impartirá en forma de lecciones magistrales participativas.

Tema 1. Introducción.

Duración estimada: 3 horas presenciales. Contenidos:

•Contexto de la asignatura, importancia de los microorganismos como agentes de alteración, agentes productores de toxiinfecciones y agentes utilizados en la fabricación de alimentos.

•Importancia del conocimiento de los mecanismos y factores que llevan a la muerte o a la supervivencia celular.

•Aspectos fisiológicos de los microorganismos con relevancia en la supervivencia en alimentos. Composición y estructura de las células. Funciones de las diversas estructuras celulares. Las envolturas celulares. Homeóstasis celular: algunos ejemplos importantes, mantenimiento del pH intracelular, mantenimiento del potencial transmembrana, mantenimiento del turgor citoplasmático.

Tema 2. Inactivación microbiana

Duración estimada: 3 horas presenciales. Contenidos:

• Concepto de célula viva y célula muerta. Métodos de detección de viabilidad celular: recuento en placa vs indicadores de viabilidad. Ventajas e inconvenientes.

• Obtención de curvas de supervivencia mediante técnicas de recuento en placa. Métodos de siembra más habituales y métodos de recuento. Cálculo del número, fracción y porcentaje de supervivientes. Ejemplos prácticos. Precauciones en la obtención de las gráficas de supervivencia en el laboratorio.

• Cinética de inactivación: curvas de supervivencia más habituales que se obtienen mediante los diferentes agentes. Interpretaciones de las desviaciones de la linearidad. Artefactos metodológicos.

• Factores más importantes que determinan la resistencia microbiana frente a los distintos agentes. Ejemplo: el calor.

Tema 3. Daño y reparación celular.

Duración estimada: 2 horas presenciales. Contenidos:

• Concepto de célula dañada subletalmente. Importancia en la industria alimentaria: aspectos positivos y negativos.

• Tipos de daño, técnicas de detección, medios de cultivo. Ventajas e inconvenientes. Ejemplos. •Factores que determinan la presencia de daño subletal y su reparación.

Tema 4. Estrategias para el estudio de los mecanismos de inactivación.

Duración estimada: 1 hora presencial. Contenidos:

•Enfoques experimentales más habituales: relación inactivación/alteración funcional o morfológica. Utilización de mutantes específicos.

•Targets celulares implicados en la inactivación por los diversos agentes. Ejemplos.

Tema 5. Desarrollo de resistencia.

Duración estimada: 1 hora presencial. Contenidos:

•Desarrollo de respuestas de resistencia: importancia. Respuestas transitorias y permanentes. Regulación genética del desarrollo de resistencia (factores sigma y selección de mutantes resistentes). Respuestas al choque térmico, choque por frío, ácido, alcalino, estrés oxidativo.

•Técnicas para el estudio del desarrollo de resistencias microbianas.

PROGRAMA DE CLASES PRÁCTICAS

El programa de clases prácticas persigue apoyar los conceptos explicados en las clases de teoría. Además, de manera muy especial en esta asignatura, los alumnos habrán de adquirir las destrezas manuales necesarias para realizar las manipulaciones de laboratorio que posteriormente requerirá la realización del trabajo autónomo que se les propone. Las sesiones de prácticas serán cinco, de 3-5 horas de duración.

Práctica 1. Introducción.

Duración estimada: 4 horas presenciales.

Espacio necesario: laboratorio de microbiología.

Contenidos: preparación del material y medios, obtención de los cultivos microbianos.

Actividades que realiza el alumno:

- Preparar agar, diluyentes, caldos de cultivo, medios de tratamiento, material de plástico estéril.

- Realizar un recuento microscópico.

- Realizar los pases necesarios para preparar una suspensión en fase estacionaria de crecimiento. Objetivos:

- Adquirir las destrezas básicas del laboratorio de microbiología.

Práctica 2. Obtención de gráficas de supervivencia frente a un agente de naturaleza química y física, y determinación de la presencia de daño subletal

Duración estimada: 5 horas presenciales. Espacio necesario: laboratorio de microbiología.

Contenidos: evaluación de la capacidad de supervivencia de E. coli a un agente químico (ácido acético) y físico (calor)

Actividades que realiza el alumno:

- Estimar la concentración microbiana mediante diferentes técnicas.

- Calcular los volúmenes de inóculo inicial, los volúmenes de siembra en placa y las diluciones decimales necesarias.

- Realizar los experimentos: preparar los medios de tratamiento, inocularlos con la suspensión, extraer muestras a lo largo del tiempo y procesarlas adecuadamente para su recuento.

Objetivos:

- Adquirir las destrezas necesarias para estimar resistencias microbianas.

- Diseñar medios de recuperación para la detección de daños subletales.

- Familiarizarse con las precauciones y errores más frecuentes en la determinación de resistencia a agentes químicos.

Práctica 3. Elaboración de gráficas de supervivencia y análisis de los resultados.

Duración estimada: 3 horas presenciales.

Espacio necesario: laboratorio de microbiología y aula de informática.

Contenidos: Elaboración de gráficas de supervivencia.

Actividades que realiza el alumno:

- Realizar los recuentos microbiológicos de la práctica anterior.

- Calcular el número, la fracción, el porcentaje de superviventes en cada gráfica de supervivencia.

- Representarlas.

- Calcular los parámetros cinéticos de interés.

- Comparar las gráficas de supervivencia obtenidas en medios no selectivos y selectivos, e interpretarlas.

Objetivos:

- Adquirir las destrezas matemáticas e informáticas necesarias para representar adecuadamente los datos.

- Detectar posibles fallos metodológicos y errores experimentales.

- Discutir críticamente los resultados y extraer las conclusiones adecuadas.

Práctica 4. Trabajo de investigación

El trabajo propuesto a los alumnos consiste en determinar la resistencia de un microorganismo a un determinado agente de inactivación, para lo cual se les formulan una serie de cuestiones que habrán de responder a través de la realización de sus experimentos en el laboratorio, sin la supervisión constante del profesor. Obviamente el profesor revisa los planteamientos experimentales, corrige los protocolos si es necesario, y ayuda en la interpretación de los resultados. A continuación se expone uno de los ejemplos propuestos el pasado curso lectivo.

Duración estimada: 5 horas presenciales y 25 horas trabajo autónomo.

Espacio necesario: laboratorio de microbiología

Contenidos: Trabajo de investigación, elaboración de informe y presentación oral

Actividades que realiza el alumno:

EJEMPLO: caracterizar la resistencia al peróxido de hidrógeno deEscherichia coli.: determinar el tiempo deexposición necesario a tres concentraciones distintas para lograr una inactivación de más del 99,9% de la población. Estudiar la presencia de daño subletal a nivel de la membrana citoplasmática. Estudiar la influencia de la presencia de un secuestrante de radicales libres en el medio de recuperación.

El alumno deberá:

^❍ Recopilar bibliografía, leerla, resumirla y planear los experimentos.

^❍ Hacer una estimación del material y los reactivos, prepararlo y esterilizarlo. ^❍ Realizar los experimentos a distintas concentraciones.

^❍ Recontar los supervivientes.

^❍ Elaborar las gráficas y calcular los parámetros cinéticos. ^❍ Realizar las réplicas y repeticiones necesarias.

^❍ Analizar los resultados.

^❍ Presentarlos en sesión pública.

Objetivos:

- Plantear un experimento, estimar el material y manipulaciones necesarias, prever dificultades y problemas metodológicos y plantear posibles soluciones.

- Adquirir destreza en la realización de las manipulaciones y técnicas de laboratorio necesarias.

- Interpretar y analizar los resultados obtenidos, y extraer conclusiones.

- Adquirir capacidad crítica a través del manejo de bibliografía científica relacionada con el tema de trabajo, y a través de la evaluación del propio trabajo.

Práctica 5. Exposición oral del trabajo de investigación y ejercicio de evaluación

Duración estimada: 3 horas presenciales

Espacio necesario: aula equipada con cañón de video

Contenidos: presentación oral

Actividades que realiza el alumno:

- Cada grupo de trabajo dispondrá de 10 min para realizar una presentación oral en la que describirán e interpretarán los resultados obtenidos.

- Realización de la actividad de evaluación 3 en la que los estudiantes aplicarán los conocimientos teóricos a un caso práctico

A continuación se muestra un cuadro con el reparto de tiempo entre las distintas actividades

	HORAS		HORAS
ACTIVIDAD	HORAS	FACTOR	TRABAJO	TOTAL
ACTIVIDAD	PRESENCIALES	FACTOR	TRABAJO	TOTAL
	PRESENCIALES		AUTÓNOMO
			AUTÓNOMO
Clases de teoría	10	0,5	5	15
Prácticas	20	0,5	10	30
Trabajo de investigación y			25	25
elaboración de informe
Tutorías			3	3
Evaluación			2	2
Total	30		45	75

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

El calendario del máster y la programación de las sesiones teóricas y prácticas de la asignatura aparecerán a lo largo del mes de julio en la web de la Facultad de Veterinaria, en la siguiente dirección:
http://veterinaria.unizar.es/

La fechas e hitos clave de la asignatura están descritos con detalle, junto con los del resto de asignaturas del Master Universitario en Calidad, Seguridad y Tecnología de los Alimentos en el documento “Programación de actividades” ubicado en la página web de la Facultad de Veterinaria.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

La bibliografía del año académico en curso se mantiene actualizada y se consulta por la web de la Biblioteca (buscar bibliografía recomendada en biblioteca.unizar.es).