Техническая микробиология

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сибирский федеральный университет

ТЕХНИЧЕСКАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ

ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

Красноярск

СФУ

2013

УДК

ББК

Т

Рецензенты:

Составитель С.В. Прудникова

Т Техническая микробиология: Организационно-методические указания по изучению дисциплины [Текст] / сост. С.В. Прудникова. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013. – 22 с.

ISBN

Методические указания составлены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Микробиология и биотехнология», в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Техническая микробиология». Пособие содержит тематический план лекций, лабораторных занятий, контрольные вопросы, график учебного процесса; представлены источники основной и дополнительной литературы в соответствии с темами дисциплины. В пособие даны рекомендации для самостоятельного изучения теоретического курса дисциплины, написания рефератов и подготовки к промежуточному и итоговому контролю. Даны пояснения по оценке показателей успеваемости магистров в кредитно-рейтинговой системе.

© С. В. Прудникова

© ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный

университет», 2013

СОДЕРЖАНИЕ

TOC \O «1-1» \U ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ PAGEREF _Toc351573142 \h 4

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ PAGEREF _Toc351573143 \h 4

2. КОМПЕТЕНТНОСТНЫЙ ПОДХОД ПРИ ПРЕПОДАВАНИИ ДИСЦИПЛИНЫ PAGEREF _Toc351573144 \h 4

3. СВЯЗЬ С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ И ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМИ ПРОГРАММАМИ PAGEREF _Toc351573145 \h 5

4. СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ PAGEREF _Toc351573146 \h 5

5. СТРУКТУРА И МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КУРСА PAGEREF _Toc351573147 \h 7

6. СТРУКТУРА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ PAGEREF _Toc351573148 \h 8

7. СТРУКТУРА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ PAGEREF _Toc351573149 \h 9

8. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ PAGEREF _Toc351573150 \h 14

9. РЕАЛИЗАЦИЯ ГРАФИКА УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ PAGEREF _Toc351573151 \h 15

10. МЕТОДИКА ПРИМЕНЕНИЯ КРЕДИТО-РЕЙТИНГОВОЙ СИСТЕМЫ PAGEREF _Toc351573152 \h 16

11. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ И ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ PAGEREF _Toc351573153 \h 18

12. ОСНОВНАЯ И ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА, ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ PAGEREF _Toc351573154 \h 19

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В организационно-методических указаниях изложена методика преподавания дисциплины «Техническая микробиология» в рамках реализации образовательной программы подготовки магистров по специальности «Микробиология и биотехнология».

Организационно-методические указания содержат структуру и методику преподавания теоретической и практической части дисциплины, а также пояснения по оценке показателей успеваемости магистров в кредитно-рейтинговой системе.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ

Микробиологическое производство занимает одно из ведущих мест в современной биотехнологии и относится к отраслям, объем продукции которых постоянно растет, а сфера применения неуклонно расширяется. Успешное развитие микробиологической промышленности во многом зависит не только от глубоких знаний непосредственно в области производства, но и от умения использовать при решении возникающих проблем по созданию новых технологий знания в области микробиологии, биохимии, генетики и экологии микроорганизмов. Это определяет цель данного курса – формирование у студентов основных представлений о функционировании микробных популяций и о возможности управления ими в условиях промышленного производства.

Задачи курса:

— расширение знаний о микроорганизмах, как объектах промышленного культивирования;

— ознакомление с основными технологическими схемами микробиологического производства пищевых продуктов и некоторых биологически активных веществ микробного происхождения.

В результате изучения дисциплины студенты должны знать современные достижения и перспективные направления развития микробиологической промышленности; уметь использовать полученные знания для создания новых микробных технологий и решения практических задач в области промышленной микробиологии; владеть навыками проведения мероприятий по оценке качества продуктов микробиологического производства.

2. КОМПЕТЕНТНОСТНЫЙ ПОДХОД ПРИ ПРЕПОДАВАНИИ ДИСЦИПЛИНЫ

Изучение дисциплины способствует формированию у магистров следующих общекультурных и профессиональных компетенций:

ОК-1: способен к творчеству (креативность) и системному мышлению;

ОК-2: способен к инновационной деятельности;

ОК-4: понимает пути развития и перспективы сохранения цивилизации, связь геополитических и биосферных процессов, проявляет активную жизненную позицию, используя профессиональные знания;

ОК-5: проявляет инициативу, в том числе в ситуациях риска, способен брать на себя всю полноту ответственности способен к поиску решений в нестандартных ситуациях;

ПК-1: понимает современные проблемы биологии и использует фундаментальные биологические представления в сфере профессиональной деятельности для постановки и решения новых задач.

ПК-3: самостоятельно анализирует имеющуюся информацию, выявляет фундаментальные проблемы, ставит задачу и выполняет полевые, лабораторные биологические исследования при решении конкретных задач по специализации с использованием современной аппаратуры и вычислительных средств, демонстрирует ответственность за качество работ и научную достоверность результатов.

ПК-10: глубоко понимает и творчески использует в научной и производственно-технологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов специальных дисциплин магистерской программы.

3. СВЯЗЬ С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ И ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМИ ПРОГРАММАМИ

Дисциплина «Техническая микробиология» читается во 2 семестре обучения на 1 курсе магистратуры. Относится к циклу М3 (профессиональный) вариативная часть.

Содержание программы дисциплины базируется на знаниях общей микробиологии и связано с курсами биохимии микроорганизмов, генетики и биотехнологии. Изучение дисциплины необходимо для формирования компетенций, соответствующих уровню подготовки магистра и необходимых для научно-исследовательской и производственной деятельности. Изучение курса «Техническая микробиология» способствует успешному освоению дисциплин профессионального цикла магистерской программы 020400.68.01 – «Микробиология и биотехнология»: «Генная инженерия промышленно важных продуцентов и целевых продуктов», «Биотехнология целевых продуктов», «Экологическая биотехнология»

4. СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачётных единицы, 108 часов (табл. 1). Аудиторные занятия: лекции – 10 часов, лабораторные занятия – 20 часов. Самостоятельная работа составляет 72,2 %: изучение теоретического материала 72 часа (из них 36 часов – на подготовку к экзамену), написание реферата – 6 часов.

В ходе обучения предусмотрено использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий в сочетании с внеаудиторной работой с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся. При проведении лекционных и семинарских занятий используются компьютерные презентации. В соответствии с ФГОС ВПО лекции составляют 30%, остальное время аудиторной работы приходится на лабораторные.

Таблица 1. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Всего зачетных единиц (часов)

Семестр

10

Общая трудоемкость дисциплины

3,0 (108)

3,0 (108)

Аудиторные занятия:

0,84 (30)

0,84 (30)

лекции

0,28 (10)

0,28 (10)

лабораторные занятия (ЛЗ)

0,56 (20)

0,56 (20)

Самостоятельная работа:

2,16 (78)

2,16 (78)

изучение теоретического курса (ТО)

2,0 (72)

2,0 (72)

реферат

0,16(6)

0,16(6)

Вид итогового контроля

экзамен

экзамен

Содержательно дисциплина состоит из трех разделов, каждый из которых отражает не только теоретические вопросы технической микробиологии, но и практическое решение проблемных вопросов (табл. 2).

Первый раздел «Микробиологическое производство в пищевой промышленности». Теоретическая часть включает рассмотрение промышленного применения бродильных производств на примере молочнокислого и спиртового брожения, а также микробиологического получения органических кислот для пищевой промышленности и медицины. Дается описание основных этапов процессов, характеристика используемых продуцентов. Обсуждаются проблемы, возникающие при организации производства и в процессе получения целевого продукта. Особое внимание уделяется этапам микробиологического контроля на производстве. На лабораторных занятиях студенты получают навыки проведения мероприятий санитарно-микробиологического контроля и оценки качества пищевых продуктов.

Второй раздел «Микробные технологии в сельском хозяйстве». Теоретическая часть знакомит с традиционными и перспективными методами использования микроорганизмов для защиты растений. По темам этого раздела – применение бактериальных, грибных и вирусных препаратов для защиты растений от болезней и вредителей – студенты самостоятельно готовят рефераты и презентации.

Третий раздел «Экологические аспекты технической микробиологии» освещает актуальные вопросы экологически безопасной организации технологических процессов микробиологического производства и ликвидации загрязнений окружающей среды промышленными отходами и сточными водами с помощью микроорганизмов.

Таблица 2. Структура дисциплины в зачетных единицах (часах)

п/п

Раздел дисциплины

Лекции

(часы)

Лабораторные занятия (часы)

Самостоятельная работа (часы)

Формируемые компетенции

Раздел 1. Микробиологическое производство в пищевой промышленности

0,17 (6)

0,56 (20)

1 (36)

ОК-1, ОК-2, ОК-4, ОК-5, ПК-1, ПК-3, ПК-10

Раздел 2. Микробные технологии в сельском хозяйстве

0,06 (2)

0,5 (18)

Раздел 3. Экологические аспекты технической микробиологии

0,06 (2)

0,5 (18)

5. СТРУКТУРА И МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КУРСА

Раздел 1. Микробиологическое производство в пищевой промышленности (6 часов)

Лекция № 1. История возникновения и основные этапы и перспективы развития технической микробиологии. Спиртовое брожение в промышленности. Микроорганизмы, осуществляющие спиртовое брожение. Производство этанола. Технология виноделия. Болезни и порчи, вызываемые аэробными и анаэробными микроорганизмами. Микробиологический контроль на производстве.

Лекция № 2. Молочнокислое брожение в промышленности. Специфическая и неспецифическая микрофлора молока. Общая схема и особенности технологии производства некоторых молочнокислых продуктов. Технология сыроделия. Характеристика и классификация сыров. Микробиология мясных и рыбных продуктов. Использование молочнокислых бактерий для консервирования. Санитарно-микробиологический контроль мясных и молочных продуктов.

Лекция № 3. Микробный синтез органических кислот. Образование молочной кислоты бактериями. Получение молочной кислоты в промышленных условиях. Образование уксусной кислоты бактериями. Технология получения спиртового уксуса. Образование кислот ЦТК дрожжевыми и мицелиальными грибами. Промышленное производство лимонной кислоты грибами Aspergillus niger. Перспективы производства органических кислот (пирувата, α-кетоглютарата, изоцитрата, цитрата, сукцината) с помощью Yarrowia lipolytica.

Раздел 2. Микробные технологии в сельском хозяйстве (2 часа)

Лекция № 4. Использование микроорганизмов для защиты растений. Биопрепараты на основе мицелиальных грибов (Trichoderma, Trichotecium и др.) для защиты растений от фитопатогенных микроорганизмов. Биопрепараты на основе энтомопатогенных грибов (Beauveria, Metharhizium и др.) для защиты растений от насекомых-вредителей. Бактериальные препараты на основе ризосферных бактерий (Pseudomonas, Bacillus и др.) для защиты растений от болезней. Кристаллоносные спорообразующие бактерии для защиты растений от вредителей.

Раздел 3. Экологические аспекты технической микробиологии (2 часа)

Лекция № 5. Экологическая безопасность микробиологического производства. Утилизация твердых и газообразных отходов. Источники загрязнения производственных помещений и атмосферного воздуха. Методы предотвращения загрязнения и очистка газовых выбросов. Утилизация жидких отходов. Состав сточных вод предприятий микробиологической промышленности. Методы очистки сточных вод. Методы биоремедиации территорий, загрязненных нефтепродуктами и другими видами антропогенных загрязнений. Разработка биопрепаратов для борьбы с нефтяными загрязнениями. Микробная деградация пестицидов и ксенобиотиков.

Лекции в значительной степени визуализированы и сопровождаются презентациями. Во время лекций сохраняется диалог преподавателя со студентами, задаются вопросы на понимание, на знание предыдущих дисциплин, на которых базируется материал лекций. Первая тема – вводная. Необходимо отметить этапы развития технической микробиологии и их связь с основными проблемами современности. Лекции раздела 1 в большей степени мотивационные, в них показана связь промышленных процессов микробиологического получения продуктов питания с широко известными и используемыми на практике и быту технологиями. Лекции разделов 2 и 3 – установочные. В них отражены основные моменты использования микробных технологий для сельского хозяйства, обозначена ключевая роль микроорганизмов в обеспечении безопасного производства микробиологической и других видов промышленности. Эти вопросы детально изучаются студентами самостоятельно по рекомендованным литературным источникам.

6. СТРУКТУРА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

Лабораторные занятия помогают практическому освоению научно-теоретических основ дисциплины, овладению техникой проведения санитарно-бактериологического анализа, освоению основных методов работы в области микробиологии. В ходе выполнения лабораторных работ студенты знакомятся с современным оборудованием, имеющемся в лабораториях базовой кафедры биотехнологии, приобретают знания и навыки, необходимые для профессиональной деятельности в микробиологической или биотехнологической лаборатории:

организация рабочего места,

самостоятельное планирование и проведение эксперимента,

безопасная работа с культурами микроорганизмов,

строгое соблюдение правил асептики,

анализ результатов и составление отчета.

Тема лабораторных занятий: Санитарно-микробиологический анализ пищевых продуктов

Цель работы – получение навыков проведения санитарно-бактериологической экспертизы пищевых продуктов.

Работа 1. Микробиология молока и кисломолочных продуктов.

Изучение микрофлоры молока и молочных продуктов. Определение специфической (молочнокислые палочки и кокки) и неспецифической (посторонней) микрофлоры. Экспресс-метод оценки качества молока. (10 часов)

Работа 2. Микробиология мяса и мясных продуктов. Экспресс-метод оценки качества мяса и мясных продуктов по мазкам-отпечаткам. Определение общего микробного числа и санитарно-показательных микроорганизмов в мясных и рыбных продуктах. (10 часов)

7. СТРУКТУРА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Самостоятельная подготовка является одним из необходимых условий успешного освоения дисциплины. Умение рационально организовать самостоятельную работу играет важную роль в процессе обучения и формирования у магистров необходимых навыков для дальнейшей профессиональной и научно-исследовательской деятельности.

Цель самостоятельной работы – более полное и глубокое освоение дисциплины, расширение знаний о микроорганизмах, как объектах промышленного культивирования.

Задачи самостоятельной работы:

–пополнение теоретических сведений, полученных в курсе лекций и на практических занятиях;

–формирование и закрепление умений и навыков использования учебной и научной литературы;

–формирование навыков работы с электронными базами данных и Интернет-ресурсами;

–контроль приобретенных знаний, практических навыков и умений;

–понимание связи дисциплины «Техническая микробиология» с другими предметами для обобщения и расширения представлений о функционировании микробных популяций и о возможности управления ими в условиях промышленного производства.

Учебной программой дисциплины «Техническая микробиология» предусмотрено 78 часов на самостоятельную работу студентов. В ходе самостоятельного обучения студенты получают навыки работы с периодической и научной литературой, пользуются электронными базами данных и Интернет-ресурсами.

Студентам обеспечена возможность свободного доступа к фондам учебно-методической документации и интернет ресурсам. Все обучающиеся имеют открытый доступ к базе Электронного каталога и полнотекстовой базе данных внутривузовских изданий (HYPERLINK «http://lib.sfu-kras.ru/»http://lib.sfu-kras.ru/); ресурсам Виртуальных читальных залов (HYPERLINK «http://lib.sfu-kras.ru/eresources/virtual.php»http://lib.sfu-kras.ru/eresources/virtual.php); к УМКД (HYPERLINK «http://lib.sfu-kras.ru/ecollections/umkd.php»http://lib.sfu-kras.ru/ecollections/umkd.php); к видеолекциям и учебным фильмам университета (HYPERLINK «http://tube.sfu-kras.ru/»http://tube.sfu-kras.ru/); к учебно-методическим материалам институтов(сайт Института фундаментальной биологии и биотехнологии (ИФБиБТ) — HYPERLINK «http://bio.sfu-kras.ru/» http://bio.sfu-kras.ru/).

Самостоятельная работа включает (табл. 3):

— изучение теоретического материала по разделам дисциплины с использованием рекомендованной литературы;

— подготовку рефератов и презентаций к семинарским занятиям;

— подготовку к экзамену.

Таблица 3. Структура самостоятельной работы

Вид самостоятельной работы

Всего зачетных единиц (часов)

Изучение теоретического курса

1,0 (36)

Реферативная работа

1,0 (36)

Подготовка к экзамену

0,16 (6)

Самостоятельное изучение теоретического курса необходимо, поскольку в лекциях представлен только основной материал курса, а также обозначены проблемные и перспективные направления развития микробиологической промышленности, особенно в таких областях как генетика микроорганизмов, микробные технологии в промышленности, биологическая защита и безопасность. Для более подробного изучения этих вопросов студентам предлагается список необходимой литературы, имеющейся в библиотеке университета.

При подготовке к лабораторным работам также обязательно освоение теоретического материала по теме занятия. Вся необходимая информация представлена в методическом руководстве к лабораторным занятиям по дисциплине «Техническая микробиология», учебном пособии «Практические основы технической микробиологии» и рекомендованных литературных источниках.

Контроль самостоятельной работы с научной и учебной литературой обеспечивается подготовкой рефератов по предлагаемым темам разделов дисциплины.

Перечень вопросов теоретического цикла для самостоятельного изучения

Раздел 1. Микробиологическое производство в пищевой промышленности

Актуальные направления развития промышленной микробиологии.

Характеристика основных продуцентов этанола (прокариотов и эукариотов).

Образование этанола мицелиальными и дрожжевыми грибами. Классификация дрожжевых грибов.

Технология виноделия: особенности производства плодово-ягодных вин.

Меры предотвращения порчи продуктов виноделия и пивоварения.

Смена фаз микрофлоры молока при хранении.

Характеристика микроорганизмов, вызывающих порчу молочных продуктов.

Характеристика продуцентов молочной кислоты.

Характеристика санитарно-показательных микроорганизмов.

Молочнокислое брожение как способ получения клеткой энергии, гомо- и гетероферментативное брожение.

Особенности микрофлоры заквасок для получения кисломолочных продуктов с разными характеристиками.

Лечебные свойства кумыса.



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | Вперед → | Последняя | Весь текст