| Закреплена за кафедрой | Кафедра органической химии |
|---|---|
| Направление подготовки | 19.03.01. Биотехнология |
| Форма обучения | Очная |
| Общая трудоемкость | 6 ЗЕТ |
| Учебный план | 19_03_01_Биотех-2020 |
|
|
||||||||||||||
Распределение часов по семестрам
| Курс (семестр) | 4 (8) | Итого | ||
|---|---|---|---|---|
| Недель | 12 | |||
| Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
| Лекции | 18 | 18 | 18 | 18 |
| Лабораторные | 36 | 36 | 36 | 36 |
| Практические | 26 | 26 | 26 | 26 |
| Сам. работа | 109 | 109 | 109 | 109 |
| Часы на контроль | 27 | 27 | 27 | 27 |
| Итого | 216 | 216 | 216 | 216 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2023-2024 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра органической химии
Протокол от 28.06.2023 г. № 10
Заведующий кафедрой Базарнова Наталья Григорьевна
| 1.1. | Целью освоения дисциплины «Материалы на основе биоконверсии растительного сырья» является получение способности использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских и научно-производственных работ, научиться анализировать влияние применяемой технологии, свойств используемого сырья и возможностей оборудования на потребительские качества и показатели конкурентоспособности продуктов питания из растительного сырья, полученных при помощи биоконверсии; научиться использовать различные виды технологического и лабораторного оборудования и осуществлять технологические компоновки для линий и участков производства продуктов питания из растительного сырья. |
|---|
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.05 |
| ПК-9 | способностью проводить стандартные и сертификационные испытания сырья, готовой продукции и технологических процессов |
| ПК-10 | владением планирования эксперимента, обработки и представления полученных результатов |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | Знает основные методы и оборудование для проведения экспериментальных исследований в области биотехнологии; методы моделирования свойств веществ (материалов) и процессов с их участием, основанные на закономерностях физики, химии, физической химии, биологии и микробиологии; методы статистического анализа и обработки результатов эксперимента |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | Умеет проводить физико-химические и микробиологические исследования биологических и химических объектов по заданным методикам; формулировать выводы по результатам анализа литературных данных, собственных экспериментальных и расчетно-практических заданий. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | Владеет методами обработки и интерпретации полученных экспериментальных данных, навыками составления отчетов лабораторных и исследовательских работ по стандартной форме; готовить презентацию по заданной теме для защиты |
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Лекции | ||||||
| 1.1. | Биомасса растений и ее ресурсы | Лекции | 8 | 2 | ||
| 1.2. | Общая характеристика основных компонентов растительных субстратов | Лекции | 8 | 2 | ||
| 1.3. | Предварительная обработка растительных субстратов | Лекции | 8 | 2 | ||
| 1.4. | Ферменты, катализирующие разложение растительных субстратов | Лекции | 8 | 2 | ||
| 1.5. | Микробиологическая деградация растительных субстратов | Лекции | 8 | 4 | ||
| 1.6. | Микроорганизмы-источники биоповреждений древесины и целлюлозосодержащих материалов | Лекции | 8 | 2 | ||
| 1.7. | Биотехнологические основы переработки и использования растительного сырья | Лекции | 8 | 4 | ||
| Раздел 2. Практические занятия | ||||||
| 2.1. | Биомасса растений и ее ресурсы | Практические | 8 | 2 | ||
| 2.2. | Общая характеристика основных компонентов растительных субстратов | Практические | 8 | 2 | ||
| 2.3. | Предварительная обработка растительных субстратов | Практические | 8 | 2 | ||
| 2.4. | Ферменты, катализирующие разложение растительных субстратов | Практические | 8 | 2 | ||
| 2.5. | Микробиологическая деградация растительных субстратов | Практические | 8 | 4 | ||
| 2.6. | Микроорганизмы-источники биоповреждений древесины и целлюлозосодержащих материалов | Практические | 8 | 2 | ||
| 2.7. | Биотехнологические основы переработки и использования растительного сырья | Практические | 8 | 2 | ||
| 2.8. | Применение биоконверсии растительного сырья в пищевых производствах - хлебопекарное - кондидтерское - спиртовое - винодельческое - пивоваренное - производство безалкогольных напитков - консервное производство - производство чая | Практические | 8 | 6 | ||
| 2.9. | Получение биоэтанрола, биогаза, биоудобрений. | Практические | 8 | 4 | ||
| Раздел 3. Лабораторные работы | ||||||
| 3.1. | Получение биоэтанола | Лабораторные | 8 | 6 | ||
| 3.2. | Получение биопластика из лигноцеллюлозного сырья | Лабораторные | 8 | 6 | ||
| 3.3. | Получение белка одноклеточных с использованием растительной биомассы | Лабораторные | 8 | 6 | ||
| 3.4. | Получение биоудобрений для сельского хозяйства | Лабораторные | 8 | 6 | ||
| 3.5. | Культивирование базидиальных грибов на растительных субстратах | Лабораторные | 8 | 12 | ||
| Раздел 4. Самостоятельная работа | ||||||
| 4.1. | Биомасса растений и ее ресурсы. Общая характеристика основных компонентов растительных субстратов. | Сам. работа | 8 | 20 | ||
| 4.2. | Предварительная обработка растительных субстратов. Ферменты, катализирующие разложение растительных субстратов | Сам. работа | 8 | 30 | ||
| 4.3. | Микробиологическая деградация растительных субстратов. Микроорганизмы-источники биоповреждений древесины и целлюлозосодержащих материалов | Сам. работа | 8 | 30 | ||
| 4.4. | Применение биоконверсии растительного сырья в пищевых производствах - хлебопекарное - кондидтерское - спиртовое - винодельческое - пивоваренное - производство безалкогольных напитков - консервное производство - производство чая | Сам. работа | 8 | 29 | ||
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ПК-9: способностью проводить стандартные и сертификационные испытания сырья, готовой продукции и технологических процессов ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ОТКРЫТОГО ТИПА 1. биотехнология – направление научно-технического прогресса в медицине и фармации по получению лекарственных средств с использованием 1) микроорганизмов 2) макроорганизмов животного происхождения 3) ферментов 4) макроорганизмов растительного происхождения 5) полиферментных комплексов 6) верны все, кроме 5 Ответ: 1, 2, 3, 4 2. что не стоит целью создания трансгенных животных 1) увеличение продуктивности 2) невосприимчивость к болезням 3) ксенотрансплантация органов человеку 4) продукция лекарственных веществ и продуктов лечебного питания Ответ:1 3. функцией феромонов является 1) антимикробная активность 2) противовирусная активность 3) изменение поведения организма со специфическим рецептором 4) терморегулирующая активность 5) противоопухолевая активность Ответ: 3 4. трансверсия – это вид внутригенной мутации, заключающийся 1) в замене пурина на пиримидин и наоборот 2) в замене пурина на другой пурин 3) в замене пиримидина на другой пиримидин Ответ:1 5. технологический воздух, пропускаемый через ферментационный аппарат, стерилизуют методом 1) термическим 2) ультрафиолетовым облучением 3) фильтрацией Ответ: 3 6. целевой продукт – биомасса. По технологическим параметрам целесообразен процесс биосинтеза 1) периодический 2) непрерывный 3) полупериодический 4) объемно-доливной Ответ: 1 7. преимущество метода биоконверсии стероидов перед химической трансформацией является 1) высокая скорость реакции окисления 2) окисление только по боковой цепи 3) окисление по системе сконденсированных колец Ответ: 1 8. преимущества иммобилизации клеток с повышенной проницаемостью оболочки 1) длительное сохранение жизнеспособности 2) большее связывание с носителем 3) повышение скорости диффузии субстрата 4) повышение скорости выхода целевого продукта 5) возможность использования проточных процессов 6) верны 1, 3, 5 7) верны 1, 4 Ответ: 1,3,5 9. тип питания культуры тканей растения 1) ауксотрофный 2) хемогетеротрофный 3) фотоавтотрофный 4) хемолитотрофный Ответ: 3 10. из культуры клеток Табака курительного выделяют 1) шиконин 2) убихинон 3) аймалицин 4) рутин 5) никотин Ответ: 5 11. экстракция каротина из высушенной биомассы осуществляется 1) подсолнечным маслом 2) вазелиновым маслом 3) летучим органическим растворителем 4) раствором щелочи 5) раствором кислоты Ответ: 1 12. препараты инсулина человека получают методами 1) заменой аминокислоты аланина в 30-м положении на треонин 2) технологией рекомбинантной ДНК 3) аффинной хроматографией свиного инсулина 4) путем замены аминокислот в инсулине КРС 5) экстракции из поджелудочной железы человека 6) верны все, кроме 3 Ответ: 6 13. К продуцентам для генно-инженерной биотехнологии относят: а) бактериальные клетки б) дрожжевые клетки в) эукариотические клетки г) все варианты верны Ответ: г 14. Технология рекомбинантных ДНК - это: а) совокупность процессов выделения ДНК б) совокупность экспериментальных процедур, позволяющих осуществлять перенос генетического материала (ДНК) из одного организма в другой в) совокупность процессов выделения РНК г) изучение генетического материала клетки Ответ: б 15. В биотехнологии определению «биообъект» соответствует: а) организм, продуцирующий БАВ б) организм, на котором испытывают новые БАВ в) фермент, используемый для генно-инженерных процессов г) организм, вызывающий микробную контаминацию технологического оборудования Ответ: а ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ЗАКРЫТОГО ТИПА 1. Роль вектора в технологии рекомбинантных ДНК могут выполнять (ответ: бактериофаги) 2. Группа ферментов, относящихся к классу гидролаз, катализирующих реакцию гидролиза нуклеиновых кислот (ответ: рестриктазы) 3. Введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки – это (ответ: трансформация) 4. Внехромосомный генетический элемент, способный к длительному автономному существованию и репликации (ответ: плазмиды) 5. Вирусы, заражающие бактериальные клетки (ответ: бактериофоги) 6. Совокупность методов, позволяющих путем операций in vitro переносить информацию из одного организма в другой – это (ответ: генная инженерия) 7. Медицинский препарат биологического происхождения, обеспечивающий организму появление приобретённого иммунитета к конкретному антигену (ответ: живая вакцина) 8. Вакцины, полученные из растворимых дериватов микробной клетки, например токсинов, но описывают как анатоксины (ответ: химические вакцины) 9. Изменение первичной структуры ДНК в конкретном ее участке, что, в конечном счете, приводит к изменению фенотипа биологического объекта, используемого в биотехнологических процесс (ответ: мутации) 10. Метод, основанный на выделении и культивировании тканей и клеток высших многоклеточных организмов (ответ: клеточная инженерия) 11. Использование культур клеток, бактерий, животных, растений, обеспечивающих синтез специфических веществ (Ответ: биотехнология) 12. Клетки продуцента вследствие мешалки или турбинного перемешивания и пропускания под давлением воздуха во всем объеме питательной среды (Ответ: глубинная ферментация) 13. При разрушении клеточных стенок дрожжей и плесневых грибов применяют (ответ: «улиточный фермент») 14. Включение фрагментов ДНК человека в плазмиды и сшивание «липких» концов (Ответ: лигирование) 15. Генная инженерия зародилась в (Ответ: 1972) 16. Основоположником генной инженерии по праву считают (Ответ: Пола Берга) 17. Первым объектом генной инженерии стала (Ответ: E.coli) 18. Перечислите какие биообъекты используют в биотехнологии (Ответ: бактерии, низшие грибы, культуры клеток, ферменты) 19. Селекция (отбор), мутагенез, гибридизация относятся к ________методам совершенствования биообъектов (Ответ: традиционным) 20. Излучение, повышенная или пониженная температура, ультразвук - это ___________мутагены (Ответ: физические) ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ПК-10: владением планирования эксперимента, обработки и представления полученных результатов ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ОТКРЫТОГО ТИПА 1) Предложите органический использовать для извлечения масла из семян подсолнечника. Выберите правильный вариант ответа. а) ацетон; б) гексан; в) этиловый спирт; г) метиловый спирт. (Ответ: б) 2) К масличным семенам с высоким содержанием масла (40-60%) относят а) подсолнечник; б) хлопчатник; в) соя; г) томат. (Ответ: а) 3. При микробной биоконверсии выращенные клетки дрожжей отделяют от водной среды а) фильтрацией; б) сепарированием. (Ответ: б) 4) Термическую обработку в процессе микробного синтеза белка проводят при температурах а) 40–50°С; б) 60–70°С; в) 80–90°С. (Ответ: в) 5) Для получения крахмала в пищевой промышленности используют а) сахарный тростник; б) сахарная свекла; в) зерновые; г) бобовые; д) картофель. (Ответ: д) 6) Ферменты - это а) минеральные вещества; б) липидные вещества; в) витамины; г) белковые вещества. (Ответ: г) 7) Неактивная белковая часть фермента называется а) апофермент; б) кофактор. (Ответ: а) 8) К тиоловым растительным протеазам относятся а) б- амилаза; б) в- амилаза; в) папаин; г) химопапаин А. (Ответ: в, г) 9) На технологические свойства микробных ферментов влияет а) гидрофобность; б) точка кипения; в) изоэлектрическая точка; г) поверхностный заряд молекулы. 10) Индексом «Гх» обозначаются а) ферментные препараты, полученные путем распылительной сушки; б) неочищенная культуральная жидкость продуцента фермента; в) неочищенные ферментные препараты; г) ферментные препараты, полученные из неочищенного фильтрата. (Ответ: б) 11) Производство пектина с использованием ферментативного гидролиза а) снижает расход этанола; б) сокращает энергозатраты. (Ответ: б) 12) При получении витаминизированных масел из низкомасличного сырья а) целесообразно проводить ферментацию; б) нецелесообразно проводить ферментацию. (Ответ: а) 13) В качестве загустителей используют а) желатин, пектин, камеди, производные целлюлозы (КМЦ); б) натуральные эфирные и растительные масла, агар-агар, пектин; в) пектин, камеди, производные целлюлозы; г) эфиры, КМЦ, метилцеллюлоза, поливинилпирролидон. (Ответ: а) 14) К группе семечковых плодов относятся: а) яблоки, груши, айва, ирга, рябина; б) вишня, слива, персики, абрикосы; в) виноград, малина, брусника, голубика, клубника; г) цитрусовые, гранаты, хурма, инжир. (Ответ: а) 15) Вещества, которые входят в состав клеточных стенок плодов и ягод и формируют их структуру, обуславливают жесткость и прочность растительных клеток – это а) пигменты; б) углеводы; в) полисахариды; г) минеральные вещества. (Ответ: в) ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ЗАКРЫТОГО ТИПА 1) Варочные процессы являются _______, их скорость определяется как скоростью химических реакций, так и скоростью проникновения реагирующих веществ из варочного раствора к поверхности, на которой происходит реакция, а также скоростью обратной диффузии продуктов реакции из реакционной зоны. (Ответ: гетерогенными) 2) Организм или несколько организмов, любые неклеточные, одноклеточные или многоклеточные образования, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные с применением методов генной инженерии (Ответ: Генно-модифицированный организм, ГМО) 3) Используемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде пищевые продукты (компоненты), полученные из генетически модифицированных организмов. (Ответ: генно-модифицированные источники) 4) К методам, трансформирующим растительные клетки: микроинъекции, _________, трансфекция, упаковка трансформирующей ДНК в липосомы с целью защиты генетического материала, бомбардирование суспензионной культуры (Ответ: электропорация) 5) На данный момент разработаны четыре группы методов предобработки растительного сырья: физические, химические, физико-химические и _________ (Ответ: биологические) 6) К физическому характеру воздействия для предобработки растительного сырья относится: ________, радиация, электрический импульс, термохимическое (Ответ: размол (измельчение)) 7) Какой способ является универсальным способом предобработки растительных материалов, так как процесс протекает в одну стадию и не требует дополнительного отмывания сырья, в отличие от химической обработки, но является весьма энергоемким. Реакционная способность целлюлозы после этой обработки обычно увеличивается в 10 раз и более (Ответ: измельчение/размол) 8) После предобработки кристаллическая структура целлюлозы изменяется на ____ (Ответ: аморфную) 9) Какой компонент добавляют в процессе щелочной предобработки в жёстких условиях для повышения степени делигнификации, так как продукты деструкции лигнина и углеводов взаимодействуют в щелочной среде? (Ответ: окислитель (перекись водорода, кислород, озон)) 10) Какой окислитель для предобработки соответствует следующим критерием: находится в одной фазе с реакционной средой, свободно диффундирует внутрь субстрата и поэтому не требует повышенного давления для осуществления процесса делигнификации? (Ответ: перекись водорода) 11) Процесс идущий с большой экономией энергии, так как протекает при обычных биосферных условиях, не требует высоких давлений и температур. Данный процесс не осложняется агрессивными средами и не требует дорогостоящего сложного оборудования. (Ответ: биоделигнификация) 12) Способность к _________ делигнификации в определенных условиях роста проявляли грибы Pleurotus ostreatus, Phlebia radiata, Merulius tremellosus. (Ответ: селективной) 13) Эффективность биотехнологических процессов переработки растительных субстратов зависит от потребления трех основных компонентов грибами: целлюлозы, _______ и лигнина (Ответ: гемицеллюлоз) 14) Простые белки, состоящие только из аминокислот (Ответ: протеины) 15) Сложные белки, в состав которых наряду с белковой частью молекулы входят соединения небелковой природы (углеводы, витамины, жиры и др.) (Ответ: протеиды) 16) Напишите один из многочисленных методов количественного определения ферментов и их активности (Ответ: спектрофотометрический, колориметрический, манометрический) 17) Основные продукты, получаемые путем микробиологической биоконверсии растительного сырья (Ответ: протеинизированные корма) 18) Основными источники сырья для биоконверсии являются (Ответ: сырье и отходы пищевой, с/х промышленности) 19) Ферменты –это катализаторы ______ природы (Ответ: белковой) 20) Амилолитический ферментный комплекс применяется в процессепроизводства спирта этилового для гидролиза _______, содержащийся в исходном сырье, в сбраживаемые сахара (Ответ: крахмала) |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Материалы на основе продуктов биоконверсии растительного сырья | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Microsoft Windows 7 № 60674416 от 19.07.2012 г. (бессрочная); Microsoft Office 2010 № 60674416 от 19.07.2012 г. (бессрочная). 7-Zip AcrobatReaderMicrosoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| http://www.lib.asu.ru электронные ресурсы научной библиотеки АлтГУ http://www.rsl.ru РГБ Российская государственная библиотека http://ben.irex.ru БЕН Библиотека естественных наук http://www.gpntb.ru Государственная публичная научно-техническая библиотека http://ban.pu.ru БАН Библиотека Академии наук http://www.nlr.ru РНБ Российская национальная библиотека http://www.elibrary.ru Научная электронная библиотека РФФИ http://www.lib.msu.su Библиотека МГУ | ||||
| Теоретический материал дисциплины изучается в течение четвертого семестра по всем формам обучения в соответствии с учебным планом: лекции, практические занятия, самостоятельная работа. Лекция - это вид учебных занятий, в ходе которых в устной форме преподавателем излагается предмет, с другой стороны, лекция - это способ способ подачи учебного материала путём логически стройного, систематически последовательного и ясного изложения. Посещение студентами лекционных занятий ‒ необходимо, т.к. лекции вводят в науку, они дают первое знакомство с научно-теоретическими положениями данной науки и, что особенно важно и что очень сложно осуществить студенту самостоятельно, знакомят с методологией науки. Лекции предназначены для того, чтобы закладывать основы научных знаний, определять направление, основное содержание и характер всех видов учебных занятий, а также самостоятельной работы студентов. Систематическое посещение лекций, активная мыслительная работа в ходе объяснения преподавателем учебного материала позволяет не только понимать изучаемую дисциплину, но и успешно справляться с учебными заданиями на занятиях других видов. Практические занятия направлены на закрепление теоретических знаний, формирование практических умений и навыков. При подготовке к практическим занятиям следует использовать литературные источники, приведенные в списке рекомендованной литературы. Отвечать на вопросы и задания необходимо по существу, стремясь дать ясное и конкретное изложение ответа. Важно обосновывать выводы и приводимые заключения, приводить примеры, активно участвовать в обсуждении заданий. Самостоятельная работа студентов направлена на осмысление материала изучаемого курса, формирование осведомленности о современном состоянии науки. Контроль самостоятельной работы осуществляется посредством написания реферата. Студент выбирает тему из предложенного списка или предлагает самостоятельно по согласованию с преподавателям. Согласно теме реферата студент выбирает литературные источники, которые анализирует и составляет конспект. В конспекте должна быть поставлена цель исследования, раскрыта тема, сделано заключение и выводы. Текущий контроль формирования компетенций осуществляется посредством практических заданий и тестов. К промежуточной аттестации в форме зачета допускаются студенты, которые выполнили весь объём работы, предусмотренный учебной программой по дисциплине. На зачете надо не только показать теоретические знания по дисциплине, но и уметь применить их при решении практических заданий. В билет к зачету включено два вопроса и практическое задание, соответствующие содержанию формируемых компетенций. Зачёт проводится в устной форме. |