14

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ОРГАНІЧНОГО І БІОХІМІЧНОГО СИНТЕЗУ

ТЕХНІЧНА МІКРОБІОЛОГІЯ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

Студентів спеціальностей

7.091704 - Технологія бродильних виробництв та виноробства,

7.091706 - технологія зберігання та консервування плодів та овочів

Херсон 2006

Технічна мікробіологія. Методичні вказівки до лабораторних робіт студентів спеціальностей 7.091704 - технологія бродильних виробництв та виноробства, 7.091706 - технологія зберігання та консервування плодів та овочів / Рацук М. Є., Кругленко В. П. – Херсон. - ХНТУ. – 2006. - с.

Рецензент –Широкий Є. І., к. х. н. Професор кафедри

”Технічної хімії та харчових технологій”

Затверджено на засіданні кафедри

Протокол № від травня 2006 р.

Завідувач кафедри _____ Повстяной М. В.

Відповідальний за выпуск Повстяной М. В., д.х.н., професор, завідувач кафедри “Органічного і біохімічного синтезу”

Вступ

Технічна (промислова) мікробіологія – одна з галузей промисловості, яка за останнє десятиріччя набула інтенсивного розвитку. Перед мікробіологічною промисловістю країни поставлені великі задачі по прискоренню розвитку галузей, які базуються на мікробіологічних процесах і забезпечення значного росту випуску продукції. Озброєння майбутніх спеціалістів знаннями в області промислової мікробіології – складова частина підготовки кадрів один з основних розділів навчання студентів технологічних спеціальностей.

Технічна мікробіологія – це наука про важливіші мікробіологічні процеси і їх практичне використання для добування індустріальним способом цінних продуктів життєдіяльності мікроорганізмів, їх біомаси, як важливого білкового продукту, про добування окремих корисних речовин (препаратів), що використовуються у різних галузях господарства, медицини.

Технічна мікробіологія являється складовою частиною мікробіології – науки про мікроорганізми. Вона базується на знаннях структури і функцій різних молекул в індивідуальному і інтегрованому виді, тобто в живій клітині, яка мешкає в різних умовах існування (включаючи людину, тварин і рослин). Засновником цієї галузі являється академік В. Н. Шапошников (1884-1968).

Великий французький вчений Луї Пастер (1822-1895) – основоположник наукової мікробіології – вніс хімічний підхід до розкриття окремих процесів, що відбуваються при участі мікроорганізмів. Розділивши за допомогою пліснявих грибів право- і лівообертаючі ізомери винної кислоти він заложив основи стереохімії. Пастер відкрив мікроби, які живуть у без кисневому просторі, внісши тим самим неоціненний вклад в осмислення процесів біоенергетики і біохімічної еволюції живих організмів. Їм було доведено, що деякі (інфекційні) захворювання передаються за допомогою мікробів.

Біля 40 років своєї наукової діяльності Пастер присвятив вивченню процесів бродіння, в результаті яких під дією мікроорганізмів утворюється спирт або органічні кислоти при розпаді рослинних матеріалів. Він показав. Що кожний хімічний тип бродіння, який супроводжується утворенням головної кінцевої хімічної речовини, зв’язаний з розвитком відповідного мікроба.

Важливою віхою у розумінні біохімічних реакцій, які здійснюють мікробні клітини, було відкриття ферментативної активності дріжджового соку (М. Манасеіна, 1871), а потім підтвердження його Е. Бюхнером (1897). Це відкриття рахується початком становлення біохімії. Тепер самі складні фізіологічні процеси у клітині можуть бути пояснені з фізико-хімічних позицій. Честь з'ясування ролі мікробів в геохімії належить С. Н. Виноградову (1856-1953), який становив участь мікробів у круговороті карбону, азоту і сірки на Землі.

В кінці XIX сторіччя і початку XX ст. були піддані глибокому вивченню збудники інфекційних хвороб, імунітет макроорганізмів до вказаних збудників, хімічна активність різних мікробів, набула розвитку хіміотерапія інфекційних захворювань. Сформувалися самостійні наукові дисципліни як частини загальної мікробіології: промислова мікробіологія, медична мікробіологія, інфекційні хвороби, сільськогосподарська мікробіологія, мікробіологія харчових продуктів і інші. Мікробіологія води, ґрунту і харчових продуктів склала основу санітарної мікробіології. В той час поняття “технічна мікробіологія” не набуло самостійного значення, так як лише до 40-вих років нинішнього сторіччя вчені остаточно утвердилися у думці, що всі живі системи в основі своїй подібні на біохімічному рівні. Крім цього, певне відставання у розвитку генетики мікроорганізмів в чималій мірі стримувало просування до більш глибокого розуміння окремих сторін хімії і біохімії функціональної активності цих істот, у тому числі – наслідків наслідуваних змін (мутацій).

Матеріалізація гена стала могутнім стимулом до розвитку досліджень в області генетики живих організмів і перш за все мікроорганізмів, які мають більш просту організацію генома і здатністю швидкого розмноження. У тих випадках, коли кінцевим продуктом біотехнологічного процесу являється біомаса клітин, культивування мікроорганізму в спеціальних умовах забезпечує накопичення її у великих кількостях за короткий період часу; якщо ж кінцевим продуктом є первинний або вторинний метаболіт, то вміст його можна помітно збільшити, впливаючи на фізіологічні і регуляторні механізми синтезу метаболіту, який продукує мікроорганізм. В обох випадках необхідне глибоке пізнання фізіології мікроорганізмів і біохімічної суті реакцій, які протікають в конкретних умовах культивування продуцентів.

В середині 40-х років відбулося зближення і накопичення мікробіології, хімії і хімічної технології, біохімії, що породило молекулярну біологію, а після цього поглибило диференціацію дисциплін, збагачених накопиченням фактичного матеріалу. До цих дисциплін відноситься фармацевтична, хімічна і технічна, космічна мікробіологія і біотехнологія.

У сучасному розумінні технічна (промислова) мікробіологія – це наука про використання мікробіологічних процесів у техніці і промисловості. У вигляді суми емпіричних технологічних процесів існує з біблейських часів, втім її наукові основи були закладені Луї Пастером. Другим народженням промислової мікробіології пов’язане з упровадженням глибинних методів великомасштабного культивування мікроорганізмів (кінець 30-х – початок 40-х років ХХ сторіччя), у тому числі – з промисловим виробництвом пеніциліну та інших антибіотиків. Третє народження її пов’язане з виникненням генної інженерії (1972 рік) і впровадженням методів генної інженерії у виробництво.

Головна мета мікробіологічної промисловості – забезпечення господарства країни ферментами, антибіотиками, вітамінами, амінокислотами, кормовими білками, засобами захисту рослин а, також розробка маловідходних технологій переробки рослинної і тваринної сировини і її зберігання .

Промислове виробництво продуктів на основі мікробіологічного синтезу має ряд особливостей. Мікроорганізми у сотні разів продуктивніші від тварин та рослин. За допомогою промислової мікробіології одержують продукти, виробництво яких хімічним шляхом або не можливе, або складне і дороге. Окрім цього, вихідним матеріалом мікробіологічного синтезу може бути доступна і дешева сировина, зокрема відходи промислового виробництва.

Вивчення курсу технічної мікробіології сприяє формуванню у студентів діалектичного мислення, виробляє наукові погляди на природу, допомагає, засвоєнню інших дисциплін.