План:
Производство кормовых дрожжей из углеводородов нефти. Производство белка с использованием субстрата растительного происхождения, т. е. смеси моносахаридов. Получение продуктов питания на основе микробного синтеза.Одно из крупномасштабных направлений биотехнологии - микробиологическое производство белка одноклеточных. Все используемые в производстве кормовых дрожжей субстраты можно разделить на:
- отходы переработки растительного сырья, которые нуждаются в предварительном гидролизе, т. к. содержат много целлюлозы; продукты переработки нефти; отходы животноводства; отходы переработки плодов и овощей.
1. Производство кормовых дрожжей из углеводородов нефти имеет значительный удельный вес в объеме производимых в нашей стране кормовых дрожжей. Однако нефть относится к не возобновляемым ресурсам, поэтому не может быть основным сырьем для микробиологического синтеза на дальнюю перспективу. Наряду с углеводородами для синтеза белка перспективны метан, водород и низкомолекулярные спирты (метанол, этанол). Белок дрожжей содержит все жизненно необходимые аминокислоты и усваивается лучше, чем белок концентрированных кормов растительного происхождения. По своей биологической ценности он приближается к белку рыбной муки, выгодно отличаясь от нее тем, что не придает мясу специфического запаха и более охотно поедается животными. Кормовые дрожжи содержат в 5 раз больше сырого белка, чем ячмень или овес. Их ценность обусловлена и наличием витаминов группы В, ферментов и гормонов.
Опыт передовых животноводческих хозяйств показывает, что использование кормового белка повышает надои молока, увеличивает привесы скота, ускоряет развитие пушных зверей, улучшает качество мяса, молока, повышает сортность меха.
Наибольший эффект достигается при скармливании дрожжей молодым животным, у которых повышается жизнеспособность, ускоряется рост и улучшается развитие костяка. При выпаивании телят 1 т дрожжей заменяет до 8,4 т цельного молока.
Производство белков одноклеточных имеет многие преимущества перед производством белка в животноводстве и растениеводстве. 500 кг дрожжей дают за сутки 80 кг белков, а у быка того же веса суточный привес составляет в лучшем случае 500 г белка.
2. Особый интерес в качестве субстрата для культивирования дрожжей представляют углеводы растительного происхождения, т. е. смеси моносахаридов, образующиеся в результате деполимеризации природных полисахаридов - целлюлозы, гемицеллюлоз, крахмала и т. п. Растительное сырье - возобновляемое. Кроме того, несмотря на доказанную безвредность всех используемых сегодня типов белка одноклеточных, именно дрожжи, культивируемые на углеводах растительного происхождения, вызывают наименьшее возражение потребителей в силу многовековой привычки людей к использованию растительных источников пищевых продуктов и лекарственных средств. В России существует развитая промышленность кормовых гидролизных дрожжей.
При создании экологически чистых технологий для отраслей АПК, перерабатывающих растительное сырье, ориентируются прежде всего на малоотходное производство и комплексную переработку растительного сырья. Существует много вариантов подхода к решению этой проблемы. Обогащение малоценных углеводсодержащих отходов (соломы, свекловичного жома, виноградных выжимок и пр.) микробным белком - один из возможных путей снижения дефицита кормового белка в рационах сельскохозяйственных животных.
Другой вариант решения проблемы - выращивание сельскохозяйственных культур для последующей переработки их методами биотехнологии в углеводно-белковые продукты кормового назначения.
3. Одно из направлений биотехнологии - производство продуктов пищевого назначения (пиво, сыр, кисло-молочные продукты и пр.). В нашей стране разрешено применять как пищевую добавку мицелий высших грибов.
Контрольные вопросы:
Назовите основные требования, предъявляемые к биологическому объекту, как источнику синтеза белка? Какие группы микроорганизмов могут быть использованы для микробного синтеза? Расскажите о перспективе развития метода микробного синтез белка.
Рекомендуемая литература:
М. Н.,, и тд. «Микобиологическое производство биологически активных веществ и препаратов"».-Москва.- «Высшая школа».-1987. , «Современные методы создания промышленных штаммов микроорганизмов».- Москва.- «Высшая школа».-1988. , и тд. «Производство белковых веществ».- Москва.- «Высшая школа».-1987. Maehara N., Komatsu H., Shimoda K. et al. Enhance of production of virus - inhibiting factor (interferon) in human diploid cells by ultraviolet irradiation and temperature shift-down after stimulation with Newcastle disease virus // Microbiol. Immunol. – 1980. – Vol. 24. – P.907-914. Schleicher J. B., Multisurface tacked plate propagation //Tissue culture: Methods and applications. – New York, Acad. Press, 1973. – P.333.
Практическая работа № 7 Микробный синтез
Цель: Закрепить основные знания о выделении и селекции микроорганизмов – продуцентов биологически активных веществ. Освоить принципиальные подходы к улучшению штаммов промышленных микроорганизмов. Повторить основные группы промышленных ферментов, продуцируемых микроорганизмами.
План :
Основные характеристики микроорганизмов использующихся для микробного синтеза белка. Создание базы для получения кормовых белков методом микробного синтеза. Основные стадии микробиологического производства:- приготовление питательных сред и выращивание посевной культуры; ферментация (глубинное выращивание микроорганизмов в ферментере); сепарирование биомассы; инактивация и сушка; очистка сточных вод и воздушных выбросов.
Контрольные вопросы:
Назовите основные требования, предъявляемые к биологическому объекту, как источнику синтеза белка? Какие группы микроорганизмов могут быть использованы для микробного синтеза? Расскажите о перспективе развития метода микробного синтез белка.
Рекомендуемая литература:
М. Н.,, и тд. «Микобиологическое производство биологически активных веществ и препаратов"».-Москва.- «Высшая школа».-1987. , «Современные методы создания промышленных штаммов микроорганизмов».- Москва.- «Высшая школа».-1988. , и тд. «Производство белковых веществ».- Москва.- «Высшая школа».-1987. Maehara N., Komatsu H., Shimoda K. et al. Enhance of production of virus - inhibiting factor (interferon) in human diploid cells by ultraviolet irradiation and temperature shift-down after stimulation with Newcastle disease virus // Microbiol. Immunol. – 1980. – Vol. 24. – P.907-914. Schleicher J. B., Multisurface tacked plate propagation //Tissue culture: Methods and applications. – New York, Acad. Press, 1973. – P.333.
Практическая работа № 8: Биоэнерготехнология
Цель: Ознакомить студентов с методом образования биогаза, основной частью которого является метан.
План:
Получение газообразных топливных веществ. Получение биогаза. Технология получения метана. Получение молекулярного водорода.1. Обычно сухую биомассу превращают в энергию в процессе сгорания, но наиболее эффективный способ превращения с помощью микроорганизмов сырой биомассы в энергию - получение углеводородов и биогаза (метана).
2. Биогаз, образованный в результате брожения, представляет собой смесь, главные компоненты которой метан (65%), углеводород (30%) и сероводород (1%). Для получения биогаза используют смеси органических веществ (навоз, солому, помет, водоросли, целлюлозную биомассу), что требует для метанообразования многокомпонентных микробных ассоциаций. Его получение - эффективный способ утилизации отходов сельского хозяйства (Рис 1-2).
Рисунок 1. Схема получения биогаза.
3. Ведущее место в мире по производству биогаза занимает Китай. В индии засевают специальные "энергетические" плантации, использующие солнечную энергию для ускоренного роста трав, водорослей, водяного гиацинта. Собранную с плантации растительную массу измельчают и подают в биогазовые камеры для сбраживания и получения метана. Перспективность утилизации сельскохозяйственных отходов состоит в том, что навоз сельскохозяйственных животных и птиц - возобновляемый энергоноситель. В нашей стране первые работы по сбраживанию навоза проведены еще в 50-е гг. Анаэробное сбраживание птичьего помета проводила Истринская птицефабрика в Подмосковье. Экспериментальная установка перерабатывала 10 т помета в сутки, вырабатывая 1000 м3 биогаза.
Рисунок 2. Схема получения биогаза в Лахольме (Германия).
Контрольные вопросы:
В какой области хозяйственной деятельности человека возможно использовать биогаз? Какие вы знаете альтернативные способы получения энергии? Прокомментируйте схему производства метана и молекулярного водорода биотехнологическим методом. Практическое значение метанообразующих бактерий
Рекомендуемая литература:
, Биотехнология за рубежом. - М.: Знание, 1990. Биотехнология. Принципы и применение. - М.: Мир, 1988. Биотехнология. Курс лекций. - Пущино, 1989. Биотехнология и ее применение в отраслях народного хозяйства. - М., 1988. удущность генетико-селекционных технологий.//Экономист. - 1998. - №1, с.22-24. ехнологический облик России на рубеже XXI века.// Экономист. - 1998. - №4, с.3-9 , Биотехнология - что это такое?//Химия в школе. - 1994. - №2, с. 3-5
Самостоятельная работа студента
Занятие 1
Тема 1. Исторические факты развития экологической биотехнологии
Для занятия необходимы знания о предмете и задачах экологической биотехнологии, ее значение в современном обществе
План занятия
Предмет и задачи экологической биотехнологии Значение экологической биотехнологии в современном обществе.Рекомендуемая литература
, , Методы интенсификации процесса биологической очистки сточных вод. – М., 1987. Микроорганизмы очистных сооружений. – Л., 2008. , Сбраживание осадков городских сточных вод в метанотенках. – М., 1986. , Анаэробная очистка концентрированных сточных вод. – М., 1989. Экологическая биотехнология. / под ред. К. Ферстера и Д. Вейза. –Л., 1990. , Биологические фильтры. – М., 2002. Bellmany W. D. The use of microbiological agents in upgrading waste for feed and food. –London, 2003.Контрольные задания для СРС [1, 2, 7]
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 |
