Рабочая учебная программа дисциплины «Пищевая биотехнология»

Титульный лист рабочей учебной программы

Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/30

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Кафедра «Биотехнология»

Рабочая учебная программа

дисциплины «Пищевая биотехнология»

для студентов специальности

050701 – Биотехнология

Павлодар

Кегль 14, буквы строчные, кроме первой прописной

Лист утверждения рабочей учебной программы дисциплины, разработанной на основании государственного общеобязательного стандарта образования специальности и типовой программы

Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/31

УТВЕРЖДАЮ Проректор по УР ___________ (подпись) «___»_____________20__г.

Составитель: к. т.н., доц. ____________

Кафедра «Биотехнология»

Рабочая учебная программа

по дисциплине «Пищевая биотехнология»

для студентов специальности 050701 – Биотехнология

Рабочая программа разработана на основании Государственного общеобязательного стандарта высшего образования специальности 050701 – «Биотехнология», ГОСО РК 3.08.327-2006 «Образование высшее профессиональное. Бакалавриат» и типовой программы «Пищевая биотехнология» (Алматы, 2005 г.).

Рекомендована на заседании кафедры от «___»____________20__г.

Протокол №____.

Заведующий кафедрой ____________ «____» ________20___г

(подпись)

Одобрена учебно-методическим советом Агротехнологического факультета «__»_____________20___ г. Протокол № ___.

Председатель УМС ________________ «____» ________20___г

(подпись)

СОГЛАСОВАНО:

Декан факультета ________________ «____» ________20___г

(подпись)

Одобрено ОПиМОУП:

Начальник ОПиМОУП ______________ «____» ________20__г

(подпись)

Одобрена учебно-методическим советом университета

«_____»______________20__г. Протокол №____

1 Цель изучения дисциплины – ознакомить студентов с особенностями биологических процессов, протекающих в клетках различных групп микроорганизмов, используемых в пищевых производствах.

Задачи дисциплины:

-  ознакомить студентов с физиолого-биохимическими свойствами микроорганизмов, на основе жизнедеятельности которых функционируют пищевые производства;

-  ознакомить студентов с принципами организации пищевых производств;

-  ознакомить студентов с разнообразием продуктов, получаемых методами пищевой биотехнологии;

-  ознакомить студентов с перспективами пищевой биотехнологии.

В результате изучения данной дисциплины студенты должны:

иметь представление:

-  об основных характеристиках пищевого сырья и готовой продукции;

-  о биохимических процессах, происходящих при хранении пищевого сырья и готовой продукции;

-  о пороках продуктов, способах обнаружения пороков и микроорганизмах, которые вызывают порчу продуктов;

-  о методах проведения своевременных и эффективных мероприятий по защите продовольственного сырья от микробиологической порчи;

знать:

-  виды микроорганизмов, применяемых в пищевой промышленности;

-  виды брожения;

-  факторы, влияющие на скорость биохимических процессов;

-  биотехнологии, применяющиеся в дрожжевом, хлебопекарном, молокоперерабатывающем производствах, в производстве спирта, пивоварении, виноделии;

-  основные биохимические, физико-химические, биологические, микробиологические и коллоидные процессы в производстве продуктов питания;

-  методы микробиологического анализа основных пищевых продуктов и современные методы опре­деления компонентов сырья и готовой продукции;

-  заболевания, передающиеся с пищей.

уметь:

использовать знания о биотехнологических процессах, происходящих при получении продуктов микробных синтезом и при переработке различного пищевого сырья на предприятиях пищевой промышленности.

приобрести практические навыки:

в области биопревращений сырья животного и растительного происхождения в конечные пищевые продукты и биохимических процессов, происходящих при этих превращениях.

Пререквизиты

Для освоения данной дисциплины необходимы знания, умения и навыки приобретенные при изучении следующих дисциплин: органическая и биоорганическая химия, биохимия, микробиология и вирусология, биотехнология микроорганизмов, санитария и гигиена пищевых биотехнологических производств, реология пищевых продуктов, процессы и аппараты пищевых биотехнологических производств

3 Постреквизиты

Знания, умения и навыки, полученные при изучении дисциплины необходимы для освоения следующих дисциплин: основы холодильной обработки сырья и продуктов на пищевых биотехнологических производствах, проектирование предприятий пищевых биотехнологических производств.

4 Содержание дисциплины

4.1 Тематический план дисциплины

№ п/п	Наименование тем	Количество контактных часов по видам занятий
лекции	практические (сем)	лабораторные	студийные	индивидуальные	СРС
1	Введение. История развития пищевой биотехнологии	1	2	2	-	-	5
2	Биотехнология дрожжевого производства	1	3	4	-	-	5
3	Биотехнология спиртового производства	1	1	-	-	-	5
4	Биотехнология пивоваренного производства	1	1	-	-	-	5
5	Биотехнология виноделия	1	2		-	-	5
6	Биотехнология хлебопекарного производства	1	-	2	-	-	5
7	Биотехнология молокоперерабатывающего производства	1	2	4	-	-	5
8	Биотехнология получения органических кислот	1	2	4	-	-	5
9	Биотехнология получения белка	1	-	4	-	-	5
10	Биотехнология получения витаминов	1			-	-	5
11	Биотехнология получения ферментов	1	-	4	-	-	5
12	Биотехнология получения аминокислот	1	2	-	-	-	5
13	Биотехнология получения биологически активных добавок	1	-	-	-	-	5
14	Безопасность и санитарный контроль пищевых продуктов	2	-	6	-	-	10
ИТОГО:	15	15	30	0	0	75

4.2 Содержание тем дисциплины

Тема 1. Введение. История развития пищевой биотехнологии.

История развития биотехнологии микроорганизмов. Классические исследования Пастера, положившие начало промышленной микробиологии. Пищевая биотехнология как часть промышленной микробиологии. Основы пищевой биотехнологии. Микробиологическое производство биологически активных веществ и препаратов - важное направление пищевой биотехнологии.

Тема 2. Биотехнология дрожжевого производства.

Биохимические возможности дрожжевых клеток. Сущность и основные стадии технологического процесса производства дрожжей.

Тема 3. Биотехнология спиртового производства.

Субстраты, использующиеся в спиртовом производстве (зерно, картофель, сахарная свекла, меласса и др.). Сущность и основные стадии технологического процесса. Микроорганизмы, используемые в производстве спирта. Дрожжи – сахаромицеты, лактозосбраживающие дрожжи. Бактерии, используемые при производстве спирта.

Тема 4. Биотехнология пивоваренного производства.

Дрожжи, использующиеся в пивоварении. Биохимические основы процесса сбраживания пивного сусла. Сущность и основные стадии технологического процесса.

Тема 5. Биотехнология виноделия.

Дрожжи в виноделии. Биохимические основы процесса виноделия. Сущность и основные стадии технологического процесса. Уксуснокислые и молочнокислые бактерии и их роль в виноделии. Плесневые грибы - вредители винодельческого промышленности.

Тема 6. Биотехнология хлебопекарного производства.

Сущность технологического процесса. Основные микроорганизмы, использующиеся в хлебопекарном производстве.

Тема 7. Биотехнология молокоперерабатывающего производства.

Виды продукции молокоперерабатывающей промышленности – молочнокислые напитки, сыр, йогурт, кумыс, шубат. Микроорганизмы, использующиеся в молокоперерабатывающих производствах. Общая характеристика молочнокислых бактерий, лактозосбраживающих дрожжей и смешанных культур микроорганизмов, использующихся в молокоперерабатывающих производствах. Сущность и основные стадии технологического процесса.

Тема 8. Биотехнология получения органических кислот.

Микроорганизмы – продуценты молочной, уксусной, лимонной, яблочной, итаконовой и других органических кислот, применяющихся в пищевой промышленности.

Тема 9. Биотехнология получения белка.

Получение белков из дрожжей. Получение белков из фототрофных микроорганизмов. Культура микроводорослей и цианобактерий. Пищевая ценность и перспективы применения микробного белка.

Тема 10. Биотехнология получения витаминов.

Биологическая роль витаминов, их применение в пищевой промышленности. Витамин В12 (биосинтез витамина В12, продуценты витамина В12, получение и применение витамина В12). Рибофлавин, продуценты рибофлавина, получение и применение витамина В2.

Тема 11. Биотехнология получения ферментов.

Основные группы ферментных препаратов, используемых в пищевой индустрии. Микроорганизмы - продуценты ферментных препаратов. Особенности ферментов микроорганизмов. Сущность технологического процесса производства ферментных препаратов.

Тема 12. Биотехнология получения аминокислот.

Микроорганизмы – продуценты аминокислот – аспарагиновой, глутаминовой, лизина и др., применяющихся в пищевой промышленности. Биотехнология производства аминокислот.

Тема 13. Биотехнология получения биологически активных добавок.

Фототрофные микроорганизмы - продуценты биологически активных добавок к пище (БАД). Получение БАД. Применение БАД в пищевой промышленности.

Тема. 14. Безопасность и санитарный контроль пищевых продуктов.

Проблемы биобезопасности продуктов современного биотехнологического производства.

Современная пищевая биотехнология. Использование пищевых добавок. Консерванты, ароматизаторы, красители, компоненты пищевых добавок. Генетически модифицированные продукты. Гигиеническая систематика пищевых добавок.

Заражение пищевых продуктов микроорганизмами, токсичность продуктов питания и методы борьбы с этими явлениями.

Микроорганизмы - вредители производства, пути их проникновения. Отравления, вызываемые пищевыми продуктами, и методы борьбы с инфекциями. Патогенные микроорганизмы. Токсикоинфекция.

Микробиологический и санитарно-гигиенический контроль пищевых продуктов.

Значение микробиологического и санитарного контроля. Микробиологический контроль. Санитарный контроль. Общая схема контроля пищевых производств. Дезинфекция. Контроль качества дезинфекции. Общий санитарно-гигиенический контроль.

4.3 Перечень и содержание практических (семинарских, лабораторных, студийных, индивидуальных) занятий

Перечень и содержание практических занятий

1) Тема 1. Изучение роста микроорганизмов.

Периодический и непрерывный способы культивирования микроорганизмов в глубине жидкой среды. Особенности роста и развития микроорганизмов. Кривая роста микроорганизмов при периодическом культивировании (2 часа).

2) Тема 2. Изучение процесса концентрирования дрожжей методом пенной флотации.

Методы концентрирования дрожжей. Общие сведения о процессе флотации. Факторы, влияющие на эффективность процесса флотации. Схема лабораторной установки для изучения процесса напорной флотации (3 часа).

3) Тема 2,3,4. Микробиология бродильных производств, основанных на использовании дрожжей.

Микрофлора сырья. Микрофлора солода. Ферменты плесневых грибов. Микробиология производства спирта. Микробиология дрожжевого производства. Микробиология пивоваренного производства (2 часа).

4) Тема 5. Микробиология виноделия.

Чистые культуры дрожжей в виноделии. Приготовление чистых культур дрожжей. Меры профилактики и основные болезни вин. Микробиологический контроль в виноделии (2 часа).

5) Тема 7. Микробиология молока и молочных продуктов.

Характеристика свойств и значение микроорганизмов, обнаруживаемых в молоке и молочных продуктах. Микрофлора свежего молока и изменение ее в процессе хранения. Снижение бактериальной обсемененности молока после его получения. Пороки молока. Микробиология кисломолочных продуктов. Микробиология масла. Микробиология сыра (2 часа).

6) Тема 8. Микробиология бродильных производств, основанных на использовании бактерий.

Микробиология производства молочной кислоты. Микробиология производства уксусной кислоты (2 часа).

7) Тема 12. Биосинтез лизина в микробной клетке.

Модель клетки – продуцента лизина. Химизм образования молекулы лизина (2 часа).

Перечень и содержание лабораторных занятий

1) Тема 1. Методика культивирования микроорганизмов.

Подготовка посевного материала в лабораторных условиях. Культивирование микроорганизмов в промышленных условиях (2 часа).

2) Тема 2. Технология получения хлебопекарных дрожжей.

Определение подъемной силы, зимазной и мальтазной активности дрожжей. Технология получения дрожжей из мелассы. Технология выращивания дрожжей на этанольной среде (4 часа).

3) Тема 6. Изучение биохимических разрыхлителей теста.

Характеристика хлебопекарных прессованных дрожжей. Определение быстроты подъема теста. Определение кислотности (2 часа).

4) Тема 7. Организация и освоение технологии производства заквасок и кисломолочных продуктов в зависимости от факторов.

Технологические процессы приготовления закваски и продукта. Контроль качества и подготовка сырья для приготовления закваски. Характеристика сырья для приготовления закваски (продукта). Организация производства закваски и оценка качества. Расчеты по нормализации в производстве кисломолочных продуктов (4 часа).

5) Тема 8. Культивирование плесневого гриба Asp. niger поверхностным способом с целью получения лимонной кислоты.

Подготовка посуды для стерилизации. Приготовление питательной среды и ее стерилизация. Определение концентрации сухих веществ в исходной среде. Определение рН среды. Определение содержания сахара в среде. Засев стерильной среды спорами продуцента, характеристика условий культивирования (4 часа).

6) Тема 9. Получение кормового белка.

Питательная ценность белков. Безвредность белковой биомассы. Процесс и принципы контроля выращивания микроорганизмов. Принципиальная схема получения белковой биомассы (4 часа).

7) Тема 11. Поверхностный способ культивирования микроорганизмов-продуцентов ферментов на твёрдых питательных средах.

Приготовление посевного материла. Подготовка посуды к стерилизации. Приготовление заданного варианта среды. Определение насыпного веса. Подготовка среды к стерилизации. Определение влажности среды (4 часа).

8) Тема 14. Бактериологический контроль качества заквасок, применяемых в молочной промышленности.

Приготовление мазков из закваски, окраска их по Грамму. Определение наличия диацетина и ацетоина в закваске. Определение наличия углекислого газа в закваске. Посевы закваски в пробирки со средой Кесслера, в стерильное обезжиренное молоко с добавлением парафина и без парафина. Термостатирование (4 часа).

9) Тема 14. Бактериологический контроль кисломолочных продуктов, приготовленных на заквасках из мезофильных микроорганизмов.

Приготовление мазков из проб простокваши, сметаны и кефира, окраска их водным раствором метиленовой синьки. Определение бродильного титра исследуемых продуктов (2 часа).

4.4 Содержание самостоятельной работы студента

4.4.1 Перечень видов СРС

	Вид СРС	Форма отчётности	Вид контроля	Объем в часах
1	Подготовка к лекционным занятиям		Участие на занятии	10
2	Подготовка к практическим занятиям (изучение материала по теме занятия, решение задач и др.)	Рабочая тетрадь	Участие на занятии	10
3	Подготовка к лабораторным работам (изучение материала по теме занятия, подготовка шаблона отчета)	Шаблон отчета	Допуск к ЛР	10
4	Изучение материала, не вошедшего в содержание аудиторных занятий	Конспект (и другое)	Коллоквиум (и другие)	10
6	Выполнение семестровых заданий (рефераты, РГР, КР, КП и др.)	Реферат, КП, РГР и др.	Защита СЗ	30
7	Подготовка к контрольным мероприятиям		РК 1, РК 2, коллоквиум, контрольная работа, тестирование и др.	5
Всего:	75

4.4.2 Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение студентами

Тематика СРС и СРСП

1. Строение микробной клетки.

2. Метаболизм микробной клетки.

3. Питательные среды.

4. Сбраживание как древнейший биотехнологический процесс.

5. Общие принципы микробиологического контроля пищевых производств.

6. Типы энергетического обмена у микроорганизмов.

7. Использование факторов внешней среды для регулирования жизнедеятельности микроорганизмов при производстве и хранении пищевых продуктов.

8. Санитарно-показательные микроорганизмы.

9. Бактерии – вредители производства пива.

10. Плесневые грибы – вредители производства пива.

11. Болезни вин.

12. Предупреждение заболевания вин и борьба с инфекцией.

13. Микроорганизмы, поражающие зерно в процессе роста и созревания.

14. Микроорганизмы, поражающие зерно в процессе хранения.

15. Посторонние микроорганизмы, вносимые в хлеб с мукой и дрожжами.

16. Пороки хлеба, возникающие в результате жизнедеятельности микроорганизмов.

17. Немикробные пищевые отравления.

18. Гельминтозы и их профилактика.

19. Микробиологический и санитарный контроль производства хлебопекарных дрожжей.

20. Микрофлора основных видов сырья кондитерского производства и влияние ее на качество продукции.

21. Микробная порча готовой продукции кондитерского производства при хранении.

22. Микробиологический и санитарный контроль кондитерского производства.

23. Микроорганизмы – вредители сахарного производства.

24. Микробиологический и санитарный контроль сахарного производства.

25. Используемые в производстве спирта микроорганизмы.

26. Микроорганизмы – вредители спиртового производства и пути их проникновения.

27. Микробиологический и санитарный контроль спиртового производства.

28. Чистые культуры, используемые в производстве кваса.

29. Источники инфекции в производстве безалкагольных напитков.

30. Микробиологический контроль производства безалкагольных напитков.

31. Производство, основанное на использовании физических способов подавления жизнедеятельности микроорганизмов (сушка и замораживание плодов и овощей).

32. Производство, основанное на использовании химических веществ для подавления жизнедеятельности микроорганизмов (маринование, консервирование при помощи антисептиков).

33. Производство, основанное на использовании биологических факторов (квашение капусты, соление огурцов).

34. Производство уксуса из плодово-ягодных отходов.

Вопросы итогового контроля

1.  Какие группы микроорганизмов используются в пищевой промышленности?

2.  Основные виды брожения?

3.  Какие микроорганизмы относятся к санитарно-показательным?

4.  Основные факторы регулирующие жизнедеятельность микроорганизмов при производстве и хранении пищевых продуктов?

5.  Строение, свойства и классификация ферментов?

6.  Роль ферментов при производстве и хранении пищевых продуктов?

7.  Какие методы используют для определения общего количества микроорганизмов в молоке?

8.  Как определяют эффективность пастеризации?

9.  Как определяют протеолитические, маслянокислые бактерии, дрожжи и плесневые грибы в молочных продуктах?

10.  В чем сущность определения качества молока постановкой пробы на редуктазу?

11.  Какими методами можно определить молоко от маститных коров?

12.  Как определяют наличие антибиотиков в молоке?

13.  Основные этапы технологического процесса производства: кисломолочных напитков, творога, сметаны?

14.  Суть брожения молочного сахара?

15.  Как происходит коагуляция казеина и гелеобразование?

16.  Как влияет состав молока, бактериальных заквасок на брожение лактозы и коагуляцию казеина?

17.  Биохимические основы производства кисломолочных напитков, сметаны и творога?

18.  Основные этапы технологического процесса производства сыра?

19.  Сущность процесса сычужного свертывания молока?

20.  Биохимические и физико-химические процессы, происходящие при обработке сгустка и сырной массы?

21.  Биохимические и физико-химические процессы, происходящие при созревании сыров?

22.  Как происходит формирование структуры, консистенции и рисунка сыра.

23.  Основные этапы технологического процесса производства вина?

24.  Микробиологические процессы, происходящие при производстве вина?

25.  Дрожжи, используемые в виноделии?

26.  Как определяется физиологическое состояние и свойства дрожжей?

27.  Как готовится дрожжевая разводка?

28.  Болезни вин и методы борьбы с ними?

29.  Основные этапы технологического процесса производства пива?

30.  Микробиологические процессы, происходящие в бродящем пивном сусле?

31.  Дрожжи, используемые в пивоварении?

32.  Как определяется бродильная способность и способность к оседанию?

33.  Как проводится разведение чистой культуры дрожжей?

34.  Физиологическое состояние и активность дрожжей?

35.  Характеристика вредителей производства пива?

36.  Основные этапы технологического процесса?

37.  Микроорганизмы пшеничного и ржаного теста?

38.  Влияние добавок и улучшителей на жизнедеятельность микроорганизмов в тесте?

39.  Применение ферментных препаратов для улучшения качества хлеба?

40.  Пороки хлеба и методы борьбы с ними?

41.  Пищевые отравления и инфекции?

42.  Профилактические мероприятия для предотвращения пищевых отравлений и инфекций?

5 Список литературы

Обязательная:

1.  Гореликова современной пищевой биотехнологии: Учебное пособие. – Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2004. – 100 с.

2.  , Шуманский химия в пищевых биотехнологиях (часть 1). Учебно-практическое пособие – М., МГУТУ, 2004. – 68 с.

3.  , Шуманский химия в пищевых биотехнологиях (часть 2). Учебно-практическое пособие – М., МГУТУ, 2004. – 40 с.

4.  , , Позняковский биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения: Учебник. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2007. – 415 с.

5.  Волова . - Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской Академии наук, 1999. – 215 с.

Дополнительная:

6.  Альберт Сассон., Биотехнология: Свершения и надежды. Москва, "Мир", 1987.-С.404.

7.  Елинов . - СПб.: Наука, 1995. - С. 600.

8.  , Бакушинская в пищевой промышленности, 1975. - С. 501.

9.  Промышленная микробиология//Под общей редакцией проф. , Москва, "Высшая школа", 1989. - С. 688.

10.  , Бакушинская микробиологии, санитарии и гигиены в пищевой промышленности. – М.: Легкая пищ. пром. 1983. – 192 с.

11.  , Панкратов практикум по микробиологии пищевых продуктов животного происхождения. – М.: Агропромиздат, 1990. – 223 с.

12.  , , Биотехнология. М.,1990.

13.  Биология: в 3-х т. Т.1.: Пер. с англ./ под ред. Р. Сопера. – М.: Мир, 1990. – 368с., ил.

14.  Позняковский основы питания, бе­зопасность и экспертиза продовольственных товаров. — Новосибирск, 1999. -448 с.

Выписка из рабочего учебного плана специальности(ей)

Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/32

Выписка из рабочего учебного плана специальности

050701 «Биотехнология»

Дисциплина «Пищевая биотехнология»

Форма обучения	Трудоемкость дисциплины	Формы контроля по семестрам	Семестр	Объем работы студентов по семестрам
кредитов	академических часов	кредитов	аудиторных занятий (контактных часов)	СРС (ак. часов)
всего	ауд	СРС	экз.	зач.	КП	КР	всего	лек	пр.	лаб	всего	СРСП
очная на базе ОСО	3	135	60	75	6	-	-	-	6	3	60	15	15	30	75	22,5

Заведующий кафедрой _________ «___» ___________20__ г

(подпись)