Современное состояние и основные направления развития биотехнологии. Биотехнология – как междисциплинарная гетерогенная наука

1. Современное состояние и основные направления развития биотехнологии. Биотехнология – как междисциплинарная гетерогенная наука.

2. Объекты биотехнологии: микроорганизмы, ткани и клетки растений, биополимеры. Биологические процессы и системы их регуляции. Методы биотехнологии, продукты биосинтеза и биотрансформации животных и растительных клеток.

3. Микробиологический синтез производства полезных веществ (производство белка, ферментных препаратов, органических кислот и др.).

4. Понятие «генная инженерия», ее роль в развитии биотехнологии. Генная инженерия. Общая характеристика генома клетки. Рекомбинация генов. Клонирование генов. Генная инженерия и проблемы безопасности. Этические вопросы.

5. Биотехнология в пищевой промышленности. Ферментно-микробиологические процессы, их значение при переработке растительного и животного сырья. Ферментативный катализ - приоритетное направление пищевой технологии (вино, пиво, спирт, хлеб и др. продукты питания).

6. Основные стадии типового биотехнологического процесса, обеспечивающего получение готового продукта (подготовка питательных сред, культивирование, концентрирование, выделение, очистка, сушка, готовые формы).

7. Особенности и преимущества использования микроорганизмов в биотехнологических процессах.

8. Типовая технологическая схема производства биопрепаратов (на примере производства ферментных препаратов при глубинном и поверхностном выращивании микроорганизмов).

9. Физико-химические факторы, влияющие на состояние биосистем (перемешивание, ионная сила, рН среды, состав питательной среды, макро - и микроэлементы, температура и др.)

10. Асептические условия в биотехнологии. Асептические средства, герметизация, стерилизация. Способы стерилизации питательных сред и оборудования в технологии микробного синтеза.

11. Физико-химические и биологические методы выделения и очистки внеклеточных и внутриклеточных продуктов биосинтеза.

12. Процессы сушки и получения готовых форм биопрепаратов. Сублимационная и распылительная сушка биопрепаратов. Преимущества и недостатки.

13. Методы получения и особенности использования иммобилизированных ферментов и клеток в биотехнологических производствах.

14. Ферментативный биокатализ. Химическая природа и строение ферментов. Активный центр ферментов. Механизм действия и кинетика ферментативного катализа. Активаторы и ингибиторы. Влияние физико-химических факторов на активность ферментов. Номенклатура и классификация ферментных препаратов.

15. Ферменты - биокатализаторы химических превращений пищевого сырья. Роль ферментативного катализа в совершенствовании технологических процессов производства. Ферменты, используемые в пищевой промышленности, их продуценты, механизм действия, названия промышленных ферментных препаратов, их индекс.

16. Ферментативное получение нуклеозидов и нуклеотидов.

17. Пребиотики и пробиотики - объекты биотехнологии, их использование в пищевых продуктах.

18. Пищевое сырье - как многокомпонентная, полифункциональная, биологически активная система.

19. Основные виды пищевого сырья, его состав, биотехнологический и биогенный потенциал.

20. Белковые вещества. Основные компоненты пищи и натуральные композиции на их основе как факторы совершенствования технологий по­вышения пищевой и биологической ценности продукта питания.

21. Барьерные технологии. Факторы, влияющие на стабильность показателей безопасности продукта: температура, рН, активность воды, окислительно-восстановительный потенциал, наличие консервантов. Эффект барьера. Режимы. Модифицированная атмосфера. Конкурирующая микрофлора.

22. Структурообразование в пищевых системах; классификация пищевых дисперсных систем. Факторы устойчивости и коагуляции

23. Структурно-механические свойства и реологические характеристики. Классификация жидкостей и твердых тел по реологическим признакам. Реологические свойства пищевых систем.

24. Превращения белков, липидов и углеводов при различных технологических воздействиях (высоко - и низкотемпературная обработка, механическая и ферментная обработка и т. д.). Влияние параметров техноло­гической обработки на функционально-технологические свойства от­дельных компонентов, характер их взаимодействия, свойства пищевых систем и качество готовой продукции.

25. Химическая природа предшественников вкуса, запаха, цвета. Физико-химические, биохимические и микробиологические процессы формирования вкуса, запаха и цвета в пищевых продуктах из сырья растительного и животного происхождения.

26. Ароматизаторы. Источники получения ароматических веществ, эфирные масла и душистые вещества. Механизм сенсорного восприятия. Усилители и модификаторы вкуса и аромата. Биоантиокислители. Классификация, механизм действия. Иммобилизированные ароматизаторы. Продуцирование ароматических веществ микроорганизмами. Принципы оптимизации состава композиции, оценка эффективности и безопасности. Контроль качества.

27. Натуральные (природные) красители: каратиноиды, гемовые пигменты, антоцианы, флавоноиды и медные комплексы. Синтетические красители. Минеральные (неорганические) красители.

28. Инструментальные методы определения цветовых характеристик пищевых продуктов. Химия вкуса, цвета и запаха в системах, изготовленных с использованием биопрепаратов, полученных биотехнологическими методами.

29. Углеводы. Классификация. Физиологическое значение углеводов в ор­ганизме. Усвояемые и неусвояемые углеводы. Пищевые волокна, сырь­евые источники, потребление. Основные компоненты пищевых воло­кон, строение, свойства и роль в пищеварении и в пищевой биотехно­логии. Физико-химические свойства пищевых волокон.

30. Липиды. Физиологическая роль липидов в организме. Простые и сложные липиды. Основные источники липидов в питании. Липиды сырья и пищевых продуктов. Пищевая ценность, жирнокислотный состав, эссенциальные жирные кислоты. Биологическая эффективность липидов. Холестерин, химическая природа, участие в обмене веществ, содержание в пищевых продуктах.

31. Минеральные вещества. Макро - и микроэлементы. Значение отдельных минеральных веществ для организма человека. Токсичные элементы. Распределение минеральных веществ в сырье. Пути улучшения минерального состава. Методы определения минеральных веществ в пищевых продуктах.

32. Витамины. Роль водо - и жирорастворимых витаминов в питании. Физиологическое значение и потребность. Содержание в сырье и готовых продуктах. Способы сохранения витаминов. Пути витаминизации про­дуктов питания. Методы определения водо - и жирорастворимых витаминов в пищевых продуктах.

33. Органические кислоты. Органические кислоты как регуляторы рН пищевых систем. Химическая природа и физико-химические свойства важнейших пищевых кислот. Влияние кислот на свойства дисперсных систем и качество пищевых продуктов.

34. Вода. Общая характеристика воды и всех ее химических состояний. Структура. Состояние воды в пищевых продуктах. Активность воды. Влияние воды на хранение пищевых продуктов. Основные требования, предъявляемые к качеству воды для биотехнологических процессов. Способы водоподготовки для различных биотехнологических процессов.

35. Процессы, протекающие при хранении пищевого сырья. Особенности физиолого-биологических, микробиологических, биохимических процессов в сырье на различных этапах получения, переработки и хранения. Механизмы регулирования.

36. Методы получения пищевых биологически активных веществ (из сырья растительного, животного и микробиологического происхождения) и на основе органического синтеза.

37. Биологически активные добавки к пище - нутрицевтики и парафармацевтики. Классификация и свойства БАД. Физико-химические свойства и биологические функции БАД.

38. Пищевые гидроколлоиды, поверхностно-активные вещества, эмульгаторы и стабилизаторы. Модифицированные крахмалы. Пищевые во­локна.

39. Иммуностимуляторы и иммуномодуляторы. Биотехнология продуктов адаптогенного назначения.

40. Гомеостаз и питание; современные концепции рационального питания; понятие качества пищевых продуктов.

41. Правовые и этические акты, регламентирующие состав и свойства пищевых продуктов.

42. Ветеринарно – санитарный и технологический мониторинг получения экологически безопасной продукции.

43. Доктрина продовольственной безопасности России.

44. Критерии оценки приоритетности пищевых продуктов, их роль в питании человека. Критерии обеспечения продовольственной безопасности.

45. Международные стандарты ИСО серии 9000 и GMP.

46. Методологические принципы разработки биологически – безопасных и сбалансированных продуктов питания с заданными качественными характеристиками. Способы прогнозирования их качества.

47. Продукты лечебно – профилактического и специального назначения, способы и средства получения.

48. Пищевая и биологическая ценность исходных ингредиентов и готовых пищевых продуктов. ЭВМ – моделирование рецептур; оптимизация количественного содержания нутриентов.

49. Современное состояние пищевой биотехнологии продуктов из сырья растительного происхождения.

50. Биоконверсия растительного сырья. Понятие. Методы предварительной обработки отходов сырья растительного происхождения.

51. Микроорганизмы, используемые в производстве пищевых продуктов растительного происхождения.

52. Применение пищевых добавок и ингредиентов, полученных биотехнологическим путем, в производстве продуктов растительного происхождения.

53. Генетически модифицированные источники пищи растительного происхождения. Перспективы развития пищевой биотехнологии.

54. Современное состояние и перспективы развития пищевой биотехнологии продуктов из сырья животного происхождения.

55. Микроорганизмы, используемые в производстве пищевых продуктов животного происхождения.

56. Биоконверсия животного сырья.

57. Получение ферментных препаратов из сырья животного происхождения.

58. Применение ферментных препаратов в производстве пищевых продуктов из животного сырья.

59. Применение заквасок в производстве молочных продуктов. Основные правила приготовления заквасок. Пороки заквасок.

60. Биотехнологические процессы в производстве мясных продуктов. Получение сырокопченых и сыровяленых мясных продуктов. Ферментная обработка животного сырья.

61. Применение источников белка различного происхождения в производстве мясных продуктов. Использование вторичных продуктов переработки животного сырья.

62. Биотехнологические процессы в производстве рыбных продуктов. Соление, копчение, маринование рыбы.

63. Применение в пищевой промышленности генетически модифицированных источников животного происхождения.

64. Поддержание чистой культуры штамма – продуцента. Микроорганизмы, используемые в биотехнологии. Требования, предъявляемые к микроорганизмам – продуцентам.

65. Классификация процессов культивирования микроорганизмов.

66. Понятие генной инженерии. Генетически модифицированные источники пищи (трансгенные растения, сельскохозяйственные животные, генетически модифицированные микроорганизмы).

67. Микроорганизмы – продуценты ферментных препаратов, их преимущества. Номенклатура микробных ферментных препаратов. Применение ферментных препаратов в пищевой промышленности.

68. Применение ферментов в пищевых технологиях (мукомольное производство и хлебопечение, производства крахмала и крахмалопродуктов, кондитерское производство, производство плодово - ягодных соков, безалкогольных напитков, вин, пива и спиртовых напитков).

69. Сырье для питательных сред, используемых в биотехнологии. Состав питательной среды для биотехнологического производства. Принципы составления питательных сред.

70. Трансгенное сырье и продукты из генетически модифицированных источников: законодательное регулирование создания и применения, классификация по классам безопасности, особенности экспертизы.

71. Методы, применяемые в биотехнологическом производстве (методы обеззараживания питательных сред, дезинтеграции клеток, выделения и очистки целевых продуктов).

72. Общая биотехнологическая схема производства продуктов микробного синтеза. Понятие направленного биосинтеза целевого продукта. Продукты микробного брожения и метаболизма.

73. Преимущества биомассы микроорганизмов как источника белка. Продуценты белка, преимущества и недостатки каждой группы микроорганизмов. Требование к микробному белку, его использование.

74. Получение аминокислот из автолизатов и гидролизатов микробной биомассы. Ферментативный синтез аминокислот с использованием живых клеток.

75. Основы технологии микробных липидов. Микроорганизмы–продуценты липидов и жирных кислот. Особенности технологии извлечения липидов из микробной биомассы.