| Закреплена за кафедрой | Кафедра органической химии |
|---|---|
| Направление подготовки | 18.04.01. Химическая технология |
| Профиль | Химическая и биотехнологическая переработка растительного сырья |
| Форма обучения | Очная |
| Общая трудоемкость | 6 ЗЕТ |
| Учебный план | 18_04_01_Химическая технология_ХиБПР-2025 |
|
|
||||||||||||||
Распределение часов по семестрам
| Курс (семестр) | 2 (3) | Итого | ||
|---|---|---|---|---|
| Недель | 16 | |||
| Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
| Лекции | 18 | 18 | 18 | 18 |
| Лабораторные | 36 | 36 | 36 | 36 |
| Практические | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Сам. работа | 125 | 125 | 125 | 125 |
| Часы на контроль | 27 | 27 | 27 | 27 |
| Итого | 216 | 216 | 216 | 216 |
| 1.1. | Целью освоения дисциплины является формирование у студентов знаний в области технологии биоконверсии растительного сырья для управления процессом производства продуктов на основе превращений основных структурных компонентов |
|---|
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.03 |
| ПК-1 | Способен выполнять работы по обработке и анализу научно-технической информации и результатов исследований в области химической и биотехнологической переработки растительного сырья |
| ПК-1.1 | Организует сбор и изучение научно-технической информации по теме исследований и разработок в области химической и биотехнологической переработки растительного сырья |
| ПК-1.2 | Проводит анализ научных данных, результатов экспериментов и наблюдений |
| ПК-2 | Способен оформлять результаты исследований в области химической и биотехнологической переработки растительного сырья |
| ПК-2.1 | Осуществляет теоретическое обобщение научных данных, результатов экспериментов и наблюдений в области химической и биотехнологической переработки растительного сырья |
| ПК-2.2 | Оформляет результаты исследований в области химической и биотехнологической переработки растительного сырья в виде научно-исследовательских отчетов, патентов и пр |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | - общую характеристику и классификацию растительного сырья; - современное оборудование и приборы, используемые в процессах биоконверсии растительного сырья; - современные приборы и методики, использующиеся в технологии биоконверсии растительного сырья; - теоретические основы биотрансформации веществ, входящих в состав растительного сырья. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | - использовать базовые знания в области технологии биоконверсии растительного сырья для управления процессом производства продуктов на основе превращений основных структурных компонентов; - эксплуатировать современное оборудование и приборы, используемые в процессах химической и биотехнологической переработки растительного сырья; - применять способы планирования, обработки результатов эксперимента, осуществлять анализ полученных экспериментальных данных. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | - навыками описания основных технологических процессов, использующихся при биоконверсии растительного сырья; - навыками создания и применения генетически модифицированного сырья; - навыками применения способов планирования и обработки результатов эксперимента; - навыками подготовки растительного сырья к биоконверсии в кормовые продукты и биотопливо. |
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Традиционное растительное сырье | ||||||
| 1.1. | Основные направления биоконверсии в России и за рубежом | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л1.1 | |
| 1.2. | Повышение эффективности производства аскорбиновой кислоты методами биоконверсии | Практические | 3 | 2 | Л2.1, Л1.1 | |
| 1.3. | Повышение эффективности производства лимонной кислоты методами биоконверсии | Практические | 3 | 2 | ||
| 1.4. | Определение влажности и зольности в исходных и подвергнутых биотехнологической обработке образцах растительного сырья | Лабораторные | 3 | 6 | ||
| 1.5. | Количественное определение лигнина с 72%-ной серной кислотой в модификации Комарова в исходных и подвергнутых биотехнологической обработке образцах растительного сырья. | Лабораторные | 3 | 8 | Л2.1, Л1.1 | |
| 1.6. | Продукты гидролиза полисахаридов | Сам. работа | 3 | 12 | Л2.1, Л1.1 | |
| 1.7. | Проблемы и перспективы развития биоконверсии древесных отходов | Сам. работа | 3 | 12 | Л2.1, Л1.1 | |
| Раздел 2. Генетически модифицированное растительное сырье | ||||||
| 2.1. | Создание и использование генетически модифицированного растительного сырья | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л1.1 | |
| 2.2. | Получение уксуса методами биоконверсии | Практические | 3 | 2 | Л2.1, Л1.1 | |
| 2.3. | Получение аминокислот методами биоконверсии | Практические | 3 | 2 | ||
| 2.4. | Отходы крахмалопаточной промышленности, используемые для микробной биоконверсии | Сам. работа | 3 | 20 | Л2.1, Л1.1 | |
| 2.5. | Обеспечение безопасности пищевой продукции из генетически модифицированных источников | Сам. работа | 3 | 10 | Л2.1, Л1.1 | |
| Раздел 3. Обработка растительного сырья | ||||||
| 3.1. | Предварительная обработка растительных субстратов | Лекции | 3 | 4 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.2. | Ферменты, катализирующие разложение растительных материалов | Лекции | 3 | 2 | ||
| 3.3. | Общая характеристика и классификация ферментов целлюлазного комплекса | Лекции | 3 | 2 | ||
| 3.4. | Технологии биоразлагаемых полимеров | Практические | 3 | 2 | ||
| 3.5. | Количественное определение целлюлозы азотно спиртовым методом в исходных и подвергнутых биотехнологической обработке образцах растительного сырья | Лабораторные | 3 | 8 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.6. | Характеризация структуры исходных и подвергнутых биотехнологической обработке образцов растительного сырья методом ИК- спектроскопии. | Лабораторные | 3 | 6 | ||
| 3.7. | Ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции | Сам. работа | 3 | 11 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.8. | Ферментные препараты.Источники сырья для получения ферментов. Технология получения. Характеристика отечественных ферментных препаратов | Сам. работа | 3 | 12 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.9. | Механизмы изменения активности ферментов | Сам. работа | 3 | 12 | Л2.1, Л1.1 | |
| Раздел 4. Получение веществ и материалов | ||||||
| 4.1. | Получение экологически чистых биопластиков. Биоконверсия лигноцеллюлозных субстратов в белок | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л1.1 | |
| 4.2. | Получение кормовой биомассы. Глубинная ферментация. Твердофазная ферментация | Лекции | 3 | 2 | ||
| 4.3. | Получение этанола. Производство метана. | Лекции | 3 | 2 | ||
| 4.4. | Продукты микробной конверсии.Микробный синтез белка. Белковые препараты. Растительные белковые гидролизаты.Обезвреженные продукты и корма. | Сам. работа | 3 | 18 | Л2.1, Л1.1 | |
| 4.5. | Биоконверсия крахмала микроорганизмами | Лабораторные | 3 | 8 | Л2.1, Л1.1 | |
| 4.6. | Способы твердофазного культивирования микроорганизмов | Сам. работа | 3 | 18 | Л2.1, Л1.1 | |
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| 1. Использование живых систем и биологических структур для получения ценных для человека продуктов называется: А) физиологией; Б) термодинамикой; В) статистикой; Г) биотехнологией; + Д) синергетикой. 2. Объектами биотехнологии являются: А) органические кислоты; Б) изолированные клетки; + В) почва; Г) неорганические кислоты; Д) металлы. 3. Под культурой микроорганизмов понимают: А) микроорганизмы, выращенные в искусственных условиях; Б) микроорганизмы, используемые для засева питательной среды; В) чистая культура микроорганизма, выделенная из определенного источника, отличающаяся от других представителей вида и сохраняющая свою характеристику в течение длительного срока хранения; + Г) биотрансформированные микроорганизмы; Д) все выше перечисленные. 4. Механизмы мутуализма: А) синтез токсических веществ; Б) поглощение незаменимых питательных веществ; В) обмен питательными веществами; + Г) секреция ферментов, разрушающих полимеры клеточной стенки. 5. Генно-инженерный инсулин человека впервые был синтезирован при использовании штамма этих микроорганизмов: А) Saccharomyces cerevisiae; Б) Escherichia coli; + В) Bacillus subtitilis; Г) Staphylococcus aureus; Д) Candida albicans. 6. Субстратом для культивирования биотехнологических объектов является: А) серная кислота; Б) гидролизат торфа; В) вода; Г) шлам; + Д) песок. 7. Питательные среды с добавлением дрожжевого и кукурузного экстрактов, кукурузной муки и др. природных продуктов относят к: А) синтетическим питательным средам; Б) простым питательным средам; В) полусинтетическим питательным средам; Г) натуральным питательным средам. + 8. Легкодоступными источниками углерода являются: А) крахмал; Б) целлюлоза; В) сахароза; + Г) гемицеллюлоза; Д) н-алканы. 9. Меласса является отходом: А) мукомольного производства; Б) сахарного производства; + В) нефтеперерабатывающего производства; Г) деревоперерабатывающей промышленности; 10. Индукция фермента: А) снижение активности фермента Б) увеличение скорости синтеза + В) снижение скорости синтеза 11. Фермент, применяемый для получения полусинтетических пенициллинов: А) глюкозоизомераза Б) аминоацилаза В) пенициллинамидаза + Г) β-галактозидаза Д) простагландинэндопероксидсинтетаза 12. Ретроингибирование конечным продуктом при биосинтезе биологически активных веществ: А) подавление последнего фермента в метаболической цепи; Б) подавление начального фермента в метаболической цепи; + В) подавление всех ферментов в метаболической цепи. Г) значительное накопление биомассы в противовес биосинтезу целевых продуктов 13. Характеристика ферментов: А) высокая активность + Б) низкая активность В) неспецифичность Г) небольшая молекулярная масса 14. Основной аппаратурный элемент биотехнологического процесса: А) биореактор-ферментер + Б) головной фильтр очистки технологического воздуха В) гомогенизаторы Г) барботеры Д) стерилизующие воздушные фильтры 15. Целями иммобилизации ферментов в биотехнологическом производстве являются: А) повышение удельной активности; Б) повышение стабильности; В) расширение субстратного спектра; Г) многократное использование. + 16. Преимущества биотехнологического производства органических продуктов перед химическими методами синтеза: А) синтез целевого продукта в виде сложной смеси Б) неспецифичность В) незначительный выход целевого продукта Г) возможность получения чистых изомеров + Д) использование больших количеств воды Е) отсутствие специфичности 17. По характеру культивирования продуцента биосинтетический процесс подразделяют на: А) периодический, полупериодический, непрерывный, отъемно-доливной + Б) поверхностный и глубинный 18. Непрерывный процесс ферментации: А) по завершении ферментационного цикла при сливе культуральной жидкости в аппарате оставляют ее примерно на 10%, с последующим внесением 90% свежей питательной среды Б) в процессе биосинтеза из ферментера непрерывно отбирают небольшие порции культуральной среды и одновременно в него вносят такой же объем питательной среды + В) в ферментер одновременно загружают все компоненты питательной среды и посевной материал, совершается полный цикл ферментации и по завершении процесса собирают весь объем отработанной культуральной жидкости Г) в процессе биосинтеза из ферментера непрерывно отбирают крупные порции культуральной среды и одновременно в него вносят такой же объем питательной среды 19. Многоциклический процесс ферментации: А) в ферментер одновременно загружают все компоненты питательной среды и посевной материал, совершается полный цикл ферментации и по завершении процесса собирают весь объем отработанной культуральной жидкости Б) в процессе биосинтеза из ферментера непрерывно отбирают небольшие порции культуральной среды и одновременно в него вносят такой же объем питательной среды В) в процессе биосинтеза из ферментера непрерывно отбирают крупные порции культуральной среды и одновременно в него вносят такой же объем питательной среды Г) по завершении ферментационного цикла при сливе культуральной жидкости в аппарате оставляют ее примерно на 10%, с последующим внесением 90% свежей питательной среды + 20. На скорость размножения микроорганизмов-биообъектов в большей степени влияет: А) температура культуральной среды Б) степень аэрации среды В) концентрация лимитирующего субстрата + Г) рН среды 21. Периодическое добавление субстрата приводит: А) к удлинению лаг-фазы Б) к удлинению фазы отмирания В) к укорочению фазы отмирания Г) к удлинению экспоненциальной фазы + 22. При получении белковых продуктов биотехнологический процесс нужно остановить до перехода: А) в лаг-фазу Б) в экспоненциальную фазу В) фазу отмирания Г) в стационарную фазу + Д) фазу замедления 23. Максимальное количество целевого продукта получается: А) при низкой конечной плотности культуры микроорганизмов-биообъектов Б) при максимальной конечной плотности культуры микроорганизмов-биообъектов + 24. Преимущества непрерывного процесса ферментации перед периодическим: А) отсутствие необходимости в оборудовании для сбора клеток, их разрушения + Б) несогласованность биосинтетических процессов В) продолжительность процесса более 500 ч Г) невозможность поддерживать длительное время стерильные условия |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Не предусмотрено |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| 1. Какое растительное сырье используется для прямой биоконверсии? 2. Отходы пищевой промышленности, используемые в качестве сырья для микробной биоконверсии. 3. Почему отруби и зерновые отходы можно рассматривать как субстраты для биоконверсии? 4. Назовите отходы крахмалопаточной промышленности, используемые для микробной биоконверсии. 5. Способы предобработки растительного сырья. 6. Цель предварительной обработки сырья. 7. Технология биоконверсии растительного сырья с использованием микроорганизмов 8. Назовите факторы, влияющие на снижение энергии активации ферментативной реакции. 9. Биотехнологические методы переработки растительного сырья. 10. Создание генетически модифицированного сырья. 11. Общая характеристика и классификация ферментов 12. Ферментативная переработка растительного сырья. 13. Ферменты, трансформирующие органическое сырье в пищевой биотехнологии. 14. Основные виды ферментных препаратов, применяемых в спиртовой промышленности. 15. Особенности применения амилолитических ферментных препаратов, их механизм действия. 16. Особенности применения в спиртовой промышленности цитолитических и протеолитических ферментных препаратов, их механизм действия. 17. Назовите физические факторы, влияющие на рост и размножение микроорганизмов. 18. Назовите факторы влияющие на активность дрожжей 19. Способы культивирования микроорганизмов. 20. Прямая биоконверсия крахмалсодержащего сырья в кормовые белковые добавки 21. Объекты и методы биоконверсии 22. Микроорганизмы, высшие грибы, ферменты как инструменты биоконверсии 23. Характеристика основных процессов используемых в биоконверсии растительного сырья 24. Виды процессов и спецификация оборудования, в котором протекают процессы; оборудование для жидкого, твердофазного и смешенного варианта биоконверсии 25. Практика и перспективы биоконверсии 26. Основные этапы биотехнологических процессов: приготовление питательных сред. 27. Основные этапы биотехнологических процессов: поддержание чистой культуры. 28. Основные этапы биотехнологических процессов: ферментация. 29. Основные этапы биотехнологических процессов: выделение и очистка продукта; товарные формы продуктов. 30. Иммобилизованные ферменты, их преимущества перед чистыми ферментами. Применение иммобилизованных ферментов |
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Никифорова Т.А., Волошин Е.В. ред. Подольский В.И. | Биоконверсия растительного сырья: учебное пособие : Предназаначено для магистрантов | Оренбургский государственный университет, 2017 | biblioclub.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | О.А. Неверова, Г.А. Гореликова, В.М. Позняковский. | Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения: учебник | Новосибирск : Сибирское университетское издательство, 2007 | //biblioclub.ru/index.php?page=book&id=57396 |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Биоконверсия растительного сырья (18.04.01 Химическая технология) | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Microsoft Office 10 (Office 2010 Professional, № 49464762 от 14.12.2011 г. (бессрочно); AdobeReader http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf; 7-Zip http://www.7-zip.org/license.txt; Windows 10 Pro (Майкрософт (Microsoft Corporation), 2019. Код продукта: 00330-53093-09223-ААОЕМ (бессрочно). Microsoft 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 | ||||
| ПС Консультант Плюс (инсталлированный ресурс АлтГУ или http: //www.consultant.ru/) Профессиональные базы данных: 1. Электронная база данных «Scopus» (http://www.scopus.com); 2. Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/); 3. Электронная библиотечная система "Юрайт" https://urait.ru/viewer/sistemy 4. Научная электронная библиотека elibrary (http://elibrary.ru) | ||||
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
| 005К | помещение для хранения оборудования, лабораторной посуды и материалов | Стеллажи; химическая посуда; вспомогательное лабораторное оборудование |
| Учебная аудитория | для проведения занятий всех видов (дисциплинарной, междисциплинарной и модульной подготовки), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проекта (работы), проведения практики | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное) |
| Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска) |
| 013К | лаборатория ИК и УФ-спектроскопии - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; переносная доска; переносная мультимедиа техника; комплект для прессовки таблеток с гидравлическим прессом; спектрофотометр УФ (Agilent); ИК-спектрометр Infraium FT-801; излучатель инфракрасный, SPECORD 75 IR, SPECORD UV VIS; набор кювет; комплект кювет KBr: пресс гидравлический, программный пакет Zair 3.5, программный пакет OPUS 6.5; МФУ; Фурье-спектрометр; спектрофотометр; набор химической посуды; набор реактивов; компьютер Aquarius Std MS_SC140 C2600/D512/HDD160/DVDRW/LCD - панель BenQ 17", Вытяжной шкаф. |
| Методические указания к самостоятельной работе Самостоятельная работа студентов – это индивидуальная учебная деятельность студентов, осуществляемая под руководством, но без непосредственного участия преподавателя. Самостоятельная работа студентов по дисциплине включает в себя: углубленный анализ материалов лекций; работу с литературой для изучения тем, которые не разбираются на занятиях; выполнение самостоятельных работ, направленных на формирование практических навыков. В начале семестра студенту необходимо ознакомиться с основным содержанием курса, перечнем литературы и учебно-методических материалов, графиком контроля, шкалой оценок и правилом вычисления рейтинга, возможностями повышения рейтинга. При выполнении студентом индивидуальной работы предусмотрено посещение консультаций: с целью снятия возможных затруднений; с целью демонстрации максимального готового материала для возможной корректировки. Самостоятельная внеаудиторная работа студентов обеспечена электронными учебно-методическими ресурсами (система Moodle), возможностью общения студента с преподавателем посредством электронной почты, доступом в Internet. Методические указания к лекционным занятиям При подготовке к лекции рекомендуется: 1. просмотреть записи предшествующей лекции и восстановить в памяти ранее изученный материал; 2. полезно просмотреть и предстоящий материал будущей лекции; 3. если задана самостоятельная проработка отдельных фрагментов темы прошлой лекции, то ее надо выполнить не откладывая; 4. психологически настроиться на лекцию. Методические указания к зачету Изучение дисциплины завершается зачетом. Подготовка к зачету способствует закреплению, углублению и обобщению знаний, получаемых, в процессе обучения, а также применению их к решению практических задач. Готовясь к зачету, студент ликвидирует имеющиеся пробелы в знаниях, углубляет, систематизирует и упорядочивает свои знания. На зачете студент демонстрирует то, что он приобрел в процессе обучения по конкретной учебной дисциплине. Требования к организации подготовки к зачету те же, что и при занятиях в течение семестра, но соблюдаться они должны более строго. Вначале следует просмотреть весь материал по сдаваемой дисциплине, отметить для себя трудные вопросы. Обязательно в них разобраться. В заключение еще раз целесообразно повторить основные положения, используя при этом листы опорных сигналов. Систематическая подготовка к занятиям в течение семестра позволит использовать время экзаменационной сессии для систематизации знаний. |