МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тверской государственный университет»

Биологический факультет

Кафедра физико-химической экспертизы биоорганических соединений

Утверждаю:

Декан биологического ф-та Дементьева С.М.

_ «_»_ 2013 г.

Рабочая программа дисциплины Современные биотехнологии производства сертифицированных продуктов питания для студентов 4 курса Направление подготовки 260100.62 «ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ»

Профиль подготовки «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»

Квалификация (степень выпускника) Бакалавр Форма обучения очная Составитель:

Обсуждено на заседании кафедры д.х.н., проф. Лапина Г.П.

«29» октября 2013 г.

Протокол № к.б.н., доц. Виноградова Е.Г.

Зав. кафедрой д.х.н., проф. Лапина Г.П. _ Тверь II. Пояснительная записка 1. Цели и задачи дисциплины Дисциплина «Современные биотехнологии производства сертифицированных продуктов питания» излагает современное состояние актуального направления научнотехнического прогресса – получения с помощью макро- и микроорганизмов и промышленных биокатализаторов (ферментов) широкого спектра полезных для человека продуктов пищевого назначения: лекарственных средств, свободных аминокислот, органических кислот и т.д. Изучение этой дисциплины связано с тем, что современному специалисту надо знать основы получения с помощью биотехнологии широко применяемых в настоящее время таких классов биоорганических молекул, как антибиотики, ферменты, гормоны, витамины и др.

Предусматривается получение знаний, умений и практических навыков при биотехнологическом способе производства, способов биосинтеза, контроля, выделения и очистки ЛС, знание процессов и аппаратов, используемых для этих целей, знание особенностей и преимуществ биотехнологии биоорганических молекул.

Биотехнологическое производство основано на использовании в качестве биологических объектов ферментов, клеток микроорганизмов, растительных и животных клеток и тканей. Данный курс предполагает, что студенты имеют фундаментальную подготовку по теоретическим и практическим разделам биологических и химических дисциплин: химии, химических основ жизни, основ биологии и экологии, химической технологии и др. В процессе проведения занятий студенты знакомятся не только с теорией, но и выполняют лабораторные работы, связанные с освоением лабораторных биотехнологических методов получения некоторых биоорганических молекул и их комплексов.

В программе отражены основные концепции биотехнологии лекарств, антибиотиков, органических кислот, аминокислот и др продуктов питания.

Цели и задачи дисциплины.

Целью изучения дисциплины является формирование системных знаний, умений и навыков по освоению получения методами биосинтеза, биологической трасформации и комбинацией методов биологической и химической трасформации субстанций полезных для человека веществ –продуктов питания.

Задачами курса являются:

обучение студентов основам биотехнологического получения различных качеств биоорганических соединений, исходя из основ молекулярной биологии, химических основ жизни, основ биохимии и экологии, методов генетической инженерии и инженерной энзимологии;

формирование у студентов умений и навыков по теоретическим основам изготовления биотехнологических лекарственных препаратов, оценки качества сырья, питательных сред, полупродуктов и целевых продуктов;

выработка у студентов способности правильно оценивать соответствие биотехнологического производства правилам GMP, соответствие требованиям экологической безопасности, применительно к используемым на производстве биообъектам-продуцентам и целевым продуктам;

выработка у студентов умений и навыков пользования иммуноферментными и радиоиммунными методами определения биологически активных веществ;

2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата Это дисциплина входит в вариативную часть обязательных дисциплин профессионального цикла блока Б3 – Б3.В.ОД. 3.Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

4. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля) _ПК-4, ПК-6, ПК-7, ПК-8.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

•Знать:

знать задачи биотехнологии; основные термины биотехнологии; типовую схему биотехнологического производства; способы культивирования продуцентов;

промышленное использование микроорганизмов; применение целевых продуктов, полученных с помощью биологических агентов, внеклеточных веществ и компонентов клеток в производстве пищевых продуктов;использование биотехнологии в охране окружающей среды •Уметь:

Находить применение современных методов исследования и моделирования для повышения эффективности использования сырьевых ресурсов, внедрения безотходных и малоотходных технологий переработки растительного и других видов сырья • Владеть :

Изучать и анализировать научно-техническую информацию, отечественного и зарубежного опыта применительно к сфере своей профессиональной деятельности.

5. Образовательные технологии Использование в учебном процессе интерактивных учебников, учебных фильмов III. Учебная программа – программа освоения учебной дисциплины, которая определяет ее основное содержание, последовательность изучения. Содержит разделы (подразделы), темы. Рекомендации по составлении учебной программы содержатся в примерной ООП.

Программа предусматривает изучение основ биотехнологии, задач биотехнологии, структуры современной биотехнологии. Изучение достижений и перспектив клеточной инженерии, генной инженерии.

Программа также предусматривает изучение проблем производства продуктов с повышенной биологической, пищевой ценностью и заданными протекторными свойствами, а также способов и приемов применения нетрадиционного сырья, химии и физиологии биологически активных веществ растительного и животного происхождения.

Программа предлагает угубленное изучение разделов биологии и технологии, касающихся научно-практических аспектов обеспечения и поддержания здоровья человека на основе создания продуктов с заданными свойствами.

Введение. Биотехнология как межотраслевая область научно-технического прогресса и раздел практических знаний. Основные факторы, обусловившие развитие современной биотехнологии. Связи биотехнологии с биологическими, химическими, техническими и другими науками. Практические задачи биотехнологии и важнейшие этапы ее развития. Области применения достижений биотехнологии. Перспективы развития биотехнологии.

Объекты биотехнологии. Микроорганизмы (бактерии и высшие протисты) – основные объекты биотехнологии. Преимущества микроорганизмов перед другими объектами в решении современных биотехнологических задач. Принципы подбора биотехнологических объектов: модельные и базовые микроорганизмы, штаммы микроорганизмов, используемые в биотехнологии.

Выделение и селекция микроорганизмов – продуцентов биологически активных веществ. Принципиальные подходы к улучшению штаммов микроорганизмов.

Промышленные ферменты, продуцируемые микроорганизмами.

Растения как источник биологически активных веществ. Использование животных и культур животных клеток для продукции биологически активных веществ.

Сырьевая база биотехнологии. Требования, предъявляемые к питательным субстратам, используемым в биотехнологических процессах. Природные сырьевые матариалы растительного происхождения. Отходы различных производств как сырье для биотехнологических процессов. Химические и нефтехимические субстраты, применяемые в качестве сырья для биотехнологии.

Технологии ферментационных процессов. Преимущества и недостатки биотехнологических производств по сравнению с химическими технологиями.

Питательные среды для ферментационных процессов. Принципиальные схемы биотехнологических процессов, определяющие конструкции биореакторов (ферментеров). Основные требования, предъявляемые к системам, используемым для процессо ферментации.

Типы и режимы ферментаций: периодические и непрерывные процессы. Проблемы аэрирования, пеногашения, асептики и стерильности при различных ферментациях.

Открытые и замкнутые ферментационные системы. Хемостатные и турбидостатные режимы культивирования продуцентов. Основные требования, предъявляемые к биореакторам. Системы перемешивания, применяемые в современных ферментерах.

Принципы масштабирования технологических процессов: лабораторные, пилотные и промышленные ферментеры и решаемые с их использованием задачи.

Специализированные ферментационные технологии: анаэробные, твердофазные и газофазные процессы.

Технологии культивирования клеток животных и растений.

Конечные стадии получения продуктов биотехнологических процессов. Отделение биомассы: флотация, фильтрование и центри-фугирование. Методы дезинтеграции клеток: физические, химические и ферментативные. Выделение целевого продукта:

осаждение, экстрагирование, адсорбция, ионообменная хроматография, электрофорез, концентрирование, обезвоживание, модификация и стабилизация целевых продуктов биотехнологических процессов.

Биотехнология производства белковых продуктов. Биотехнология производства «одноклеточного» белка. Продуценты белка. Требования, предъявляемые к микробному белку, и возможности его использования. Сырьевая база производства одноклеточных организмов: высокоэнергетические субстраты, отходы сельского хозяйства и других производств.

Последовательные стадии производства и очистки белковых проуктов.

Особые требования к производству белковых продуктов медицинского назначения.

Производство белковых компонентов крови. Производство гормонов, регуляторных факторов и ферментов. Производство белков для диагностических целей, аминокислот, органических кислот, лекарственных препаратов.

Ферментная технология. Область применения ферментов в биотехнологических производствах. Преимущества и недостатки ферментных технологий. Технология производства ферментов для промышленных целей. Требования, предъявляемые к продуцентам ферментов. Иммобилизованные ферменты и преимущества их применения в биотехнологии. Природные и синтетические органические носители, используемые для иммобилизации ферментов. Типы неорганических носителей.

Способы иммобилизации ферментов: адсорбция, включение в гели и полупроницаемые мембраны, ковалентное связывание. Иммобилизованные клетки в биотехнологии.

Экологические аспекты биотехнологии Клеточная инженерия (слияние двух разнотипных клеток в одну гибридную).

Белковая инженерия.

Гибридомная технология.

IV. Рабочая учебная программа (учебно-тематический план) содержит сводную.

Таблицу основных форм учебных занятий (лекции, практические и семинарские занятия, лабораторные работы) с указанием количества отведенных на ни 28 часов. Наличие раздела – Самостоятельная работа студента – обязательно.

Рабочая учебная программа (учебно-тематический план) Тема 2. Объекты биотехнологии и их биотехнологические функции Тема 4. Основные принципы промышленного осуществления биотехнологических процессов Тема 6. Технология получения микробных липидов Тема 8. Биотехнология препаратов для сельского хозяйства Тема 9. Агрономически важные характеристики вредителям и заболеваниям.

Тема 11. Иммобилизованные клетки микроорганизмов продовольственная безопасность Тема 13. Биотехнология и экологические проблемы возникающие в связи с появлением ГМ продуктов Тема 1. Основные типы биопроцессов Устойчивость к вредителям и заболеваниям.

появлением ГМ продуктов V. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации но итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов 1. Современная пищевая биотехнология: определение и обзор потенциальных 2. Использование продуктов питания, получаемых с помощью современной биотехнологии, исследования и развитие отрасли а) Сельскохозяйственные культуры 3. Оценка влияния ГМ продуктов питания на здоровье человека 4. ГМО и экологическая безопасность 5. Региональная специфика оценки безопасности 6. Мониторинг безопасности для здоровья человека и окружающей среды 7. Что такое продовольственная безопасность?

8. Проблемы продовольственной безопасности 9. Потенциальная роль современной биотехнологии 10. Глобализация 11. Маркировка продуктов питания и выбор потребителей 12. Этика в разработке и использовании ГМО, равноправие и формирование 1. Деление царства протистов на таксоны.

2. Строение прокариотической клетки.

3. Первичная структура белков. Пептидная связь.

1. Крахмал и гликоген. Строение, биологические функции.

2. Гетероциклические основания, входящие в состав РНК.

3. Жирорастворимые витамины. Строение витамина D2.

1. Источники углерода, азота и серы для роста микроорганизмов.

2. Аппараты для аэробной поверхностной ферментации.

3. Критерии оценки эффективности процессов: экономический коэффициент (Y).

1. Основные параметры, влияющие на биологическую очистку сточных вод промышленных предприятий.

2. Понятие «активный ил». Коэффициент протозойности.

3. Достоинства и недостатки очистки сточных вод с помощью аэротенковсмесителей и аэротенков-вытеснителей.

1. Биологическое получение водорода.

2. Биометаногенез.

3. Бактериальное выщелачивание.

1. Строение метантенка.

2. Понятия генной инженерии: трансформация, скрининг.

3. Получение инсулина с помощью метода рекомбинантных ДНК.

1. Бактерии, типы бактерий, их строение. Реакция Грама. Гетеротрофы и аутотрофы. Спорообразующие бактерии.

2. Ферментация. Типы ферментаций. График роста продуцента в ходе периодической ферментации.

3. Основные показатели загрязненности сточных вод промышленных предприятий. ХПК и БПК.

VI. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля) а) основная литература:

1. О. А. Неверова, Г. А. Гореликова, В. М. Позняковский. Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения [Электронный ресурс] / - Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2007. - 416 с.

http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id= 2. Сазыкин Ю.О. Биотехнология, 2007.

б) дополнительная литература:

1. Биотехнология. Учебное пособие для вузов В 8 книгах /Под ред. Н.С.Егорова, В.Д.

Самуилова. М., Высшая школа, 1987.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы интернет-журнал Коммерческая биотехнология cbio.ru www.WHO.int www.biotechnolog.ru/intro.htm VII. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки _.