Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Основы биотехнологии переработки растительной продукции. Часть 1

Покупка
Артикул: 791053.01.99
Доступ онлайн
400 ₽
В корзину
Учебное пособие «Основы биотехнологии переработки растительной продукции» по дисциплине «Основы биотехнологии переработки сельскохозяйственной продукции» составлено с целью повышения качества подготовки бакалавров в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки 35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции (уровень бакалавриата), утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 12 ноября 2015 г. № 1330.
Степанова, Н. Ю. Основы биотехнологии переработки растительной продукции. Часть 1 : учебное пособие для обучающихся по направлению подготовки 35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции и 19.03.02. Продукты питания из растительного сырья / Н. Ю. Степанова. - Санкт-Петербург : СПбГАУ, 2019. - 91 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1902006 (дата обращения: 13.07.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ 

Н.Ю. Степанова 

ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ 
ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОЙ 
ПРОДУКЦИИ 
Часть 1 

У Ч Е Б Н О Е  П О С О Б И Е

для обучающихся по направлению подготовки 
35.03.07 Технология производства и переработки 
сельскохозяйственной продукции 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 
2019 

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Н.Ю. Степанова

ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ  
ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОЙ 
 ПРОДУКЦИИ 
Часть 1 

У Ч Е Б Н О Е  П О С О Б И Е

для обучающихся по направлению подготовки 
35.03.07 Технология производства и переработки 
сельскохозяйственной продукции 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 
2019 

УДК 631.147 - 663.1 
ББК 28.4 (0)
С79 

Степанова 
Н.Ю. 
Основы 
биотехнологии 
переработки 
растительной продукции. Часть 1: учебное пособие для обучающихся по 
направлению 
подготовки 
35.03.07 
Технология 
производства 

и переработки сельскохозяйственной продукции и 19.03.02. Продукты 
питания из растительного сырья. – СПб.: СПбГАУ,   2019. – 91 с. 

Рецензенты: 
кандидат технических наук, доцент кафедры пищевой биотехнологии 
продуктов из растительного сырья Института холода и биотехнологий 
СПбНИУ ИТМО И.В. Смотраева; 
кандидат 
сельскохозяйственных 
 
наук, 
доцент 
кафедры 
плодоовощеводства СПбГАУ Н.Н. Горбачева 

Учебное 
пособие 
«Основы 
биотехнологии 
переработки 

растительной продукции» по дисциплине «Основы биотехнологии 
переработки сельскохозяйственной продукции» составлено с целью 
повышения 
качества 
подготовки 
бакалавров 
в 
соответствии 
с 

требованиями 
Федерального 
государственного 
образовательного 

стандарта высшего образования по направлению подготовки 35.03.07 
Технология 
производства 
и 
переработки 
сельскохозяйственной 

продукции 
(уровень 
бакалавриата), 
 
утвержденного 
приказом 

Министерства образования и науки Российской Федерации от 12 
ноября 2015 г. № 1330

Рекомендовано к изданию и публикации на электронном носителе 

для включения в информационные ресурсы университета согласно 
лицензионному договору Учебно-методическим советом СПбГАУ, 
протокол № 6 от 28 марта  2019 года

© Степанова Н.Ю.,  2019
© ФГБОУ ВО СПбГАУ, 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение .......................................................................................
5

1. Микробиотехнология ............................................................
8

1.1. Понятие о биотехнологии, цели, задачи, принципы        
биотехнологии ..............................................................................
8

1.2. Этапы развития биотехнологии как науки .........................
10

1.3. Роль биотехнологии в сельском хозяйстве .........................
12

1.4. Основные сведения о микроорганизмах..............................
13

1.5. Биотехнологический 
процесс 
культивирования 

микроорганизмов...........................................................................
15

1.6. Микроорганизмы, 
используемые 
в 
биотехнологиях 

переработки сельскохозяйственной продукции.........................
16

1.7. Особенности роста и развития бактерий и дрожжей 
на культурных средах....................................................................
18

1.8. Питательные 
среды 
для 
культивирования 

микроорганизмов...........................................................................
20

1.9. Способы и системы культивирования микроорганизмов..
22

1.10. 
Выделение целевых продуктов микробиологического 

синтеза............................................................................................
26

Контрольные вопросы...................................................................
34

2. Ферментная биотехнология..................................................
35

2.1. Инженерная энзимология. Строение ферментов................
35

2.2. Ферменты животного и растительного происхождения....
38

2.3. Ферменты, получаемые микробным синтезом...................
40

2.4. Получение 
ферментных 
препаратов 
из 
сырья 

растительного происхождения.....................................................
46

2.5. Получение ферментных препаратов из сырья животного 
происхождения..............................................................................
47

2.6. Иммобилизация ферментов..................................................
47

Контрольные вопросы...................................................................
51

3. Генетическая
инженерия 
и 
создание 

генномодифицированных источников пищи........................
52

Уровни и этапы генетической инженерии..................................
52

3.2. Виды ГМО, их преимущества..............................................
53

3.3. Ферменты, 
используемые 
для 
получения 

рекомбинантных ДНК...................................................................
56

3.4. Конструрирование ДНК и введение ее в клетку. 
Векторы, применяемые в генной инженерии.............................
57

3.5. Новые свойства трансгенных растений...............................
62

3.6. Способы получения трансгенных животных......................
63

3.7. Потенциальная опасность применения трансгенных 
культур. 
Основные 
методы 
контроля 
генетической 

конструкции...................................................................................
66

3.8. Области применения трансгенных растений......................
71

3.9. Перспективы 
и 
ограничения 
в 
использовании 

трансгенных растений...................................................................
72

3.10. 
Экологические 
проблемы, 
связанные 

с использованием трансгенных растений...................................
73

Контрольные вопросы...................................................................
79

Словарь терминов.......................................................................
80

Проверочные тестовые задания...............................................
82

Заключение...................................................................................
89

Список рекомендуемой литературы........................................
90

Список использованной литературы......................................
91

ВВЕДЕНИЕ

Во второй половине ХХ века стала бурно развиваться 

новая, 
наукоемкая
отрасль 
народного 
хозяйства
–

биотехнология. Биотехнология основывается
на таких 

научных 
дисциплинах,
как 
физиология, 
биохимия, 

микробиология, 
медицина, 
молекулярная 
биология 
и 

генетика, 
клеточная 
и 
генетическая 
инженерия. 

Биотехнология 
позволяет
путем 
управляемого 

культивирования 
организмов 
получать 
полезные 
для 

человека продукты – пищу, корма, медицинские препараты, 
разнообразное сырье, доступные растениям формы азота, 
средства 
защиты 
растений 
и 
животных, 
а 
также 

утилизировать различные органические отходы. 

Дисциплина
«Основы биотехнологии переработки 

сельскохозяйственной продукции» позволяет сформировать
представление
о 
многообразии 
биотехнологических 

приемов и методов, используемых в сфере переработки, 
способах получения биологически активных соединений, 
конструирования новых продуктов, а также о возможностях 
создания 
новых 
активных 
форм 
организмов, 

отсутствующих в природе. 

Цели освоения дисциплины 

Целями 
освоения 
дисциплины 
являются:  

формирование необходимых теоретических знаний об 
использовании биотехнологических процессов в технике и 
промышленном производстве ферментов, пищевого белка, 
полисахаридов, 
гликозидов, 
аминокислот, 
пищевых 

кислот, витаминов и других биологически активных 
веществ различного функционального назначения; знание 
основ 
создания 
генномодифицированных 
источников 

пищи, приобретение практических навыков в организации 
перерабатывающих 
производств 
с 
применением 

биотехнологии.

Перечень планируемых результатов обучения
по дисциплине, соотнесенных с планируемыми 

результатами освоения образовательной программы

Дисциплина
«Основы биотехнологии переработки 

сельскохозяйственной
продукции» 
участвует 
в 

формировании следующих компетенций:

общепрофессиональные  компетенции:

ОПК-2 
способность 
использовать 
основные 
законы 

естественнонаучных 
дисциплин 
в 
профессиональной 

деятельности, применять методы математического анализа 
и моделирования, теоретического и экспериментального 
исследования;

профессиональные  компетенции:

ПК-5 готовность реализовывать технологии хранения и 
переработки 
продукции 
растениеводства 
и 

животноводства;
ПК-20 способность применять современные методы 
научных 
исследований 
в 
области 
производства 
и 

переработки сельскохозяйственной продукции 

В 
результате 
освоения 
компетенции 
ОПК 
-2 

обучающийся должен:

знать: 

основные 
законы 
естественнонаучных 
дисциплин 
; 

перечень мероприятий и методов по совершенствованию 
технологических 
процессов 
производства 
продуктов 

питания из растительного сырья

уметь: 

применять
методы и разрабатывать мероприятия по 

совершенствованию 
технологических 
процессов 

производства продуктов питания из растительного сырья

владеть:

способами совершенствования технологических процессов 
производства продуктов питания из растительного сырья

В
результате 
освоения 
компетенции 
ПК-5 

обучающийся должен:

знать:

технологии 
хранения 
и 
переработки 
продукции 

растениеводства и животноводства;

уметь: 

реализовывать 
технологии 
хранения 
и 
переработки 

продукции растениеводства и животноводства;

владеть: 

способами реализации технологии хранения и переработки 
продукции растениеводства и животноводства;

В 
результате 
освоения 
компетенции 
ПК-20  

обучающийся должен:

знать:

современные методы научных исследований в области 
производства 
и 
переработки 
сельскохозяйственной 

продукции;

уметь:

применять современные методы научных исследований в 
области 
производства 
и 
переработки 

сельскохозяйственной продукции;

владеть:

научными исследованиями в области производства и 
переработки сельскохозяйственной продукции.

1. МИКРОБИОТЕХНОЛОГИЯ

1.1.
Понятие о биотехнологии, цели, задачи, 

принципы биотехнологии

Биотехнология – это новая, сравнительно молодая 

наука 
о 
практическом 
использовании
различных 

биологических 
объектов 
(генов, 
клеток, 
тканей, 

микроорганизмов, 
растений 
и 
животных) 
с
целью 

получения антибиотиков, ферментов, кормовых белков, 
биоудобрений, 
безвирусных 
растений, 
новых 
сортов 

растений и животных, переработки сырья, промышленных и 
сельскохозяйственных отходов, очистки сточных вод и 
газовоздушных выбросов и так далее. 

Основная цель биотехнологии –
промышленное 

использование биологических процессов и агентов на 
основе 
получения 
высокоэффективных 
форм 

микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и 
животных с заданными свойствами.

Биотехнология 
имеет 
ряд существенных 

преимуществ перед другими видами технологий, например, 
химической.
1. Низкая энергоемкость. Биотехнологические процессы

совершаются при нормальном давлении и температурах
20-40° С.

2. Биотехнологическое производство чаще базируется на

использовании стандартного однотипного оборудования.

3. Биотехнологические
процессы 
несложно 
сделать 

безотходными.

4. Безотходность биотехнологических производств делает

их экологически наиболее чистыми.

5. Исследования в области биотехнологии не требуют

крупных капиталовложений, для их проведения не нужна
дорогостоящая аппаратура.

К 
первоочередным задачам 
современной

биотехнологии относятся создание и широкое освоение:

1) новых биологически активных веществ и лекарственных

препаратов 
для 
медицины 
(интерферонов, 
инсулина,

гормонов роста, антител);

2) микробиологических средств защиты растений от болезней

и вредителей, бактериальных удобрений и регуляторов
роста растений, новых гибридов сельскохозяйственных
растений, полученных методами генетической и клеточной
инженерии;

3) ценных кормовых добавок и биологически активных

веществ 
(кормового 
белка, 
аминокислот, 
ферментов,

витаминов, кормовых антибиотиков);

4) новых 
технологий 
получения 
хозяйственно-ценных

продуктов для использования в пищевой, химической,
микробиологической и других отраслях промышленности;

5) технологий 
глубокой 
и 
эффективной 
переработки

сельскохозяйственных, промышленных и бытовых отходов,
использования сточных вод и газовоздушных выбросов для
получения биогаза и высококачественных удобрений.

Принципы биотехнологии:

1. Принцип экономической обоснованности. Биотехнология

внедряется только в те производственные процессы,
которые нельзя эффективно и с теми же затратами
реализовать средствами традиционной технологии.

2. Принцип 
целесообразного
уровня 
технологических

разработок. Масштаб производства продукта, степень его
очистки, уровень автоматизации производства - все это
должно 
прямо 
определяться 
соображениями

экономической выгоды, сырьевыми и энергетическими
ресурсами, уровнем спроса готового продукта.

3. Принцип научной обоснованности биотехнологического

процесса. Научные знания позволяют заранее провести
расчет параметров среды, конструкции биореактора и
режима его работ.

4. Принцип 
удешевления 
производства 
(максимальное

снижение затрат).

1.2.
Этапы развития биотехнологии как науки

История возникновения и развития биотехнологии 

включает три этапа.

1 этап – зарождение биотехнологии.

Начинается с древних времен и продолжается до 

конца XVIII в. На территории древнейших очагов в 
Месопотамии, 
Египте 
сохранились 
остатки 
пекарен, 

пивоваренных заводов, сооруженных 4-6 тысячелетий 
назад. В 3 тысячелетии до н. э. шумеры изготовляли до двух 
десятков сортов пива. В Древней Греции и Риме широкое 
распространение получили виноделие и изготовление сыра. 
В основе пивоварения и виноделия лежит деятельность 
дрожжевых грибов, сыроделия – молочнокислых бактерий, 
сычужного 
фермента.
Получение 
льняного 
волокна 

происходит 
с 
разрушением 
пектиновых 
веществ 

микроскопическими грибами и бактериями.

2 этап – становление биотехнологии как науки (XIX –

первая половина XX в.).

Благодаря трудам JI. Пастера в конце XIX в. были 

созданы условия для дальнейшего развития прикладной 
(технической) микробиологии, а также в значительной мере 
и биотехнологии. Пастер установил, что микроорганизмы 
играют ключевую роль в процессах брожения, и показал, 
что в образовании отдельных продуктов участвуют разные 
их виды. Это послужило основой развития в конце XIX —

начале XX в. бродильного производства органических 
растворителей (ацетона, этанола, бутанола, изопропанола).

На рубеже XIX и XX вв. в ряде стран создаются 

первые 
биогазовые 
установки, 
в 
которых 
отходы 

животноводства 
и 
растениеводства 
под 
действием 

микроорганизмов 
превращались 
в 
биогаз 
(метан) 
и 

удобрение. В конце 40-х годов XX века с организацией 
крупномасштабного производства антибиотиков стала 
развиваться 
микробиологическая 
промышленность. 

Возникли 
предприятия, 
на 
которых 
с 
помощью 

микроорганизмов производились аминокислоты, витамины, 
органические кислоты, ферменты. В конце 60-х годов 
получила 
развитие 
технология 
иммобилизованных 

ферментов.

3 этап – развитие биотехнологии (с середины 70-х 

годов XX века).

Ознаменовался развитием биотехнологии в различных 

направлениях с помощью методов генной и клеточной 
инженерии. Формальной датой рождения современной 
биотехнологии считается 1972 г., когда была создана первая 
рекомбинативная (гибридная) ДНК, путем встраивания в 
нее чужеродных генов. До этого момента использовались, 
главным образом, физические и химические мутагены с 
целью создания форм микроорганизмов, синтезирующих 
ценные для человека вещества в 5 – 10 раз интенсивнее, по 
сравнению с исходными штаммами.

В традиционном, классическом смысле биотехнологию 

можно определить как науку о методах и технологиях 
производства, транспортировки, хранения и переработки 
сельскохозяйственной 
и 
другой 
продукции 
с 

использованием обычных, нетрансгенных (природных и 
селекционных) растений, животных и микроорганизмов, в 
естественных и искусственных условиях.

Доступ онлайн
400 ₽
В корзину