курс лекций Основы биотехнологии переработки сельскохозяйственной продукции
Базовые лекции по курсу
«Основы биотехнологии переработки сельскохозяйственной продукции»
Базовые лекции рекомендованы Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по агрономическому образованию в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 110305 “Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции”.Оглавление
Тема 1. Введение …………………………………………………………… 5
1. Цели, задачи, основные биологические объекты биотехнологии. Особенности биотехнологического процесса. …………………… 6
2. Принципы биотехнологии. …………………………………………10
Тема 2. Микробиотехнология …………………………………………… 11
1. Биологические объекты биотехнологии …………………………. 12
2. Подбор форм микроорганизмов с заданными свойствами …… . .13
3. Методы биотехнологии ………………………………………….…15
Тема 3. Способы и системы культивирования микроорганизмов .…18
1. Способы культивирования микроорганизмов ……………………18
2. Системы культивирования микроорганизмов ……………………21
3. Методы, используемые в биотехнологическом производстве …. 23
Тема 4. Охрана окружающей среды на предприятиях микробиологической промышленности …………………………………29
1. Очистка сточных вод ……………………………………………….29
2. Очистка газовоздушных выбросов ………………………………. 37
Тема 5. Производство и промышленное использование ферментов ..38
1. Значение ферментов, источники их получения ……………………39
2. Промышленные ферментные препараты …………………………..40
3. Факторы, влияющие на биосинтез ферментов …………………….42
4. Применение ферментативных препаратов …………………………45
Тема 6. Генная инженерия бактерий, высших растений и области её применения ………………………………………………………………… 51
1. Нуклеиновые кислоты и факторы наследственности у животных организмов………………………………………………………….. 51
2. Генная инженерия бактерий………………………………………. 53
3. Генная инженерия растений………………………………………. 56
4. Получение трансгенных растений………………………………… 57
5. Получение трансгенных животных………………………………. 58
Тема 7. Области применения трансгенных растений ……………….. 60
1. Получение трансгенных растений, устойчивых к вредным насекомым …………………………………………………………. 60
2. Перспективы и ограничения в использовании трансгенных растений ……………………………………………………………..61
3. Экологические проблемы, связанные с использованием трансгенных растений ………………………………………………64
Тема 8. Биотехнология производства продуктов питания и напитков……………………………………………………………………..75
1. Функциональные пищевые продукты ……………………………75
2. Ферментация овощей ………………………………………………79
3. Биотехнологии в производстве чая, кофе ………………………..80
4. Производство сыра ……………………………………………….. 82
Тема 9. Технология производства алкогольных напитков, сахарозаменителей …………………………………………………………85
1. Технология производства алкогольных напитков …………… 85
2. Технология производства сахарозаменителей ………………… 91
Тема 10. Вторичное сырье, используемое в биотехнологическом производстве ………………………………………………………………..94
1. Растительное сырьё …………………………………………… 95
2. Промышленные отходы ……………………………………….. 98
3. Отходы животноводства ……………………………………… 104
Приложение ………………………………………………………………..106
..
, 2006
631. 147 (075)
65. 9 (2)
44
:
, .
..
,
- .-.
..
,
.
..
, ..
44 . .-. / .. : , 2006.- 112.
ISBN 5901987-65-9
-
, 110305
.
.
ISBN
5901987-65-9
.., 2006
,
1.
5
1.
,
, . .
6
2.
. ...10
2.
... 11
1.
. 12
2. . .13
3. .15
3. .18
1. 18
2. 21
3. , . 23
4. ...29
1. .29
2. . 37
5. ..38
1. ,
...39
2.
..40
3. ,
.42
4.
...45
6. , 51
1.
ⅅ.. 51
2.
酅. 53
3.
酅. 56
4.
酅... 57
5.
. 58
7. .. 60
1.
, . 60
2.
..61
3.
,
64
8.
ⅅ..75
1.
...75
2.
...79
3.
, ..80
4.
.. 82
9. , 85
1.
85
2.
91
10. , ..94
1.
95
2.
.. 98
3.
...
104
..106
1.
1.
,
, .
.
2. .
XX
-
, ,
, ,
. -
. XX
: , ,
- .
(, ,
, , ),
, ,
. - ,
()
(, ) - , ,
, , ,
, ()
(, ).
1. , ,
.
-
,
(, , , ,
) , ,
, , ,
, ,
. ,
, ,
, , , , .
1.1.
.
1 -
XVIII
. ,
. ,
, , 4-6
. 3 . .
.
.
, - ,
. ,
,
.
2 (XIX
- XX
.) -
. :
, , , , , .
XIX
XX
. ,
() . 40- XX,
,
. ,
,
. .
, ,
, , . 60-
.
3 (
70- XX
) -
.
1972.,
() , .
, ,
,
5 - 10 , .
1.2.
-
,
.
, .
- : ,
, , , .
. (1822 - 1895)
, -
, .
- , -
3 .
.
.
,
, ,
.
1). , ,
.
20-40 .
2).
.
, ;
, .
3).
.
, -
.
4).
.
-
, , - ,
.
5).
,
.
- :
1)
(, , , );
2)
, ,
,
;
3)
( , ,
, , )
;
4)
- ,
, ;
5)
,
,
.
2.
1. .
,
.
, ,
.
2.
.
,
, -
, ,
.
, ,
,
.
, , , , ,
(, ), ,
.
3.
.
, .
4.
(
). -
, - -
, , .
:
, .
1.
?
2.
?
3.
?
4.
?
2.
1.
.
2.
.
3.
.
1.
.
. ,
, .
- .
,
.
.
,
.
.
. -
. ,
. ,
.
. , ,
( - - , - ).
( ).
,
- (), - (, , ),
(), - ( ),
(, .).
-
, .
100 . .
.
.
,
.
1-2 - -
, .
- . ,
. ,
, ;
- .
.
, .
, .
.
, , .
2.
.
2.1. .
(, ..).
, ,
.
2.2.
.
,
(, , , ,
..).
;
- ;
- , .
2.3. .
.
, ,
.
- . ,
, -.
- , , -
, -
,
.
2.4.
-
.
:
1)
;
2)
;
3)
.
,
. ,
3.
2 : 1) ; 2)
.
.
,
.
3.1.
- (,
).
-
.
.
, , , ,
. :
.
, ,
, .
. 106-108
, .
,
.
-
.
, -,
, .
,
..
() . ,
,
.., ..
.
-
.
, .
3.2.
. :
1)
, ;
2)
;
3) ()
( ).
.
4 : 1)
; 2) , ;
3) ; 4) ,
.
, .
.
(, ..).
.
,
.
,
+. .
1.
?
2.
?
3.
?
4.
?
3.
1.
.
2.
.
3.
,
.
1.
.
, -
,
(, , , ..)
,
.
: ) ,
; )
; ) (, ); ) ,
;
) ; ) .
,
.
: ) - -
,
; )
- , ; ) ,
; ) -
; )
- .
(,
, -
) (,
..
).
:
,
.
.
,
.
.
, .
.
, .
.
.
. , ,
.
, ,
, -
, ..
.
, .
3% .
,
.
.
,
,
.
.
.
.
,
.
-
. ,
2.
.
,
.
, .
,
, ,
- (, ,
, ), .
.
-
:
, .
.
.
, .
, .
.
()
().
.
, ,
.
3. ,
.
,
. .
. ,
.
.
1. (
-40~60 ).
. ) (
, , - ..).
) (
acilus). )
-
(- 196)
( - 155).
, , .
.
,
.
2. .
.
. ,
.
, ,
.
- .
:
1.
. -
,
, .
, ,
.
.
2.
-
.
: , , , , ,
-, - , .
.
.
3.
-
.
, . , : )
; )
; )
,
.
, .
-,
.
, ,
, ,
- .
,
, ,
,
, , , - ,
.
:
.
- .
- ,
.
.
, . ,
, - , .
.
,
.
-
,
.
1.
(, ,
) ,
. ,
.
, (, ).
,
.
.
2.
(-
) (-) .
-
, ,
,
( ..) .
, , ,
.
-
-
, , , ,
. 12
(, , ).
, .
.
, , ().
,
.
,
.
.
.
3.
- ,
.
,
.
.
, ,
, , , .
4. , ,
,
, .
, , .
-
.
- .
, .
- . ,
.
.
- ,
, (,
2, .) , -
, .
- ,
, .
,
.
-
, ,
. , ,
.
( , .). -
. .
, ,
, , ,
.
1.
?
2.
?
3.
?
4.
1.
.
2.
.
1.
,
,
.
.
.
, , .
.
, , ,
75-80%,
.
1.1. .
,
.
, ,
, . .
.
(), 2
, .
, . ,
,
.
, ,
5 1,5-2
.
.
. 30-35%
70-90% .
,
, , .
- ,
.
,
, ( )
.
- , , ,
- , .
,
- , ,
. , ,
- .
-.
,
.
.
80 .
45-55 . ³ .
- 120-
100-
(), .
,
,
,
.
.
1.2. .
0,25-0,75 /3,
( 2)
3-6 /3 - 2 /3
,
, , 4-6 /.
, -, ,
().
, , , .
-
(, , )
,
.
.
,
. .
. ,
.
: , ,
,
,
. -
,
.
,
.
. - - .
- -
(). ,
.
, .
, .
,
.
,
. ,
,
, .
, - ,
. -
.
.
.
. ,
.
, , , ,
,
.
1.3.
.
.
.
(), .
( ).
-
, (10-20 ).
,
, 15%. ,
1-2 . ,
70-80%.
..
, .
,
.
-
, ,
3
. .
, , ,
.
, , . 10-20
99-99,2%
97%. ,
. .
.
, , .
, ,
.
10 . 2-
, 78,9%.
.
2.
-.
, - ,
, , 16-103 316-103
2, -
- 200 436 103
,
.
(, ,
.) .
|
|
|
|
,
, ,
.
,
, ,
.
( ),
,
.
.
,
.
. ,
.
.
, .
,
.
.
.
1.
?
2.
?
3.
, ?
4.
?
5.
1.
,
2.
3.
,
4.
1. ,
() -
, .
, , .
, .
100% .
, , .
3
.
,
. ,
,
. ( ), .
, ,
2-5 .
,
50% .
.
, , ,
, , , - . , .
,
.
, ,
( , ), .
, , ,
, , , .
, :
1)
;
2) ,
();
3)
.
2.
70 . ,
(
), .
99% 16 .
.
L-, ß-, . .
- , - .
, .
, .
. - ,
. ,
, - .
1,5-3,7 ; 6,5-7,5 - ; > 8,0 -
.
: ,
- ( ) ; -
;
-
, , , -
; - ,
, .
-
( - ) . , ,
(). 20000
200000. -
.
- ,
- , , -
.
, ,
,
.
- ; -
()
; - ; -
.
530 , 350 , 350 L-, 70
.
3. ,
, .
. , ,
.
- ( )
.
:
1.
,
( ) ,
. , , , , , ,
,
. - ,
, , , .
2.
.
3.
( -
).
4.
( ).
5.
(
5-300 ).
.
) .
, .
, - , .
, . .
, .
,
. ,
( ).
.
.
(
), (, ) , ,
.
.
.
( , , ,
,
), .
,
, , , ,
. ,
,
.
- .
,
. , , .
.
,
.
, .
.
(, ,
), ,
. .
, ,
.
:
().
:
, ,
.
4.
, : ,
, . ,
,
.
, , .
.
.
,
. :
, .
, .
- ,
.
(, , ),
- (, )
-.
.
(,
) .
.
: ,
.
, .
. .
.
,
.
: .
. , , L- .
.
, . , ,
(
).
spergillus oryzae,
,
,
, L -, .
,
.
.
2+.
,
.
, .
.
.
(, , , ,
, , ,
)
10 .
. : 200 ,
; 20 -,
( ); , 50
,
,
, .
, - .
(, ; ,
,
.) ,
.
,
,
. , ,
.
. 20-25 ,
, ,
.
,
, ,
, ,
. ,
,
. , ,
,
.
; , ,
, , ,
. , ,
:
- ;
-
;
;
, , ,
.
.
. . ,
-
, . , ,
(, ,
.).
, .
,
, .
1.
?
2.
?
3.
, ?
4.
?
6. ,
1.
.
2.
.
3.
.
4.
.
5.
.
1.
:
.
( ) (, ) (,
, ) . , , , , ,
-
, , , , .
, . ,
, . .
() - . ,
, . , , .
.
-, - -
-, -
-
, -
. - (
), ( ),
( , ), (4-10% ).
, 1 %
. ,
, .
- .
(), ().
100, 10-50.
, .
,
.
5 125 .
,
.
, .
. 2-200 .
1-15% .
.
. -
, - .
2.
.
, ,
. ,
, ,
().
, ,
().
, (
),
.
4-6
.
() , -
- . ,
.
-,
.
400 1200
.
, , ,
. , ,
,
.
(, )
, .
500 , 120
. ,
. , ,
. , , ,
.
. ,
, ,
.
-.
.
, .
,
.
- ,
. ,
, .
.
. 100
. .
, .
,
.
,
.
- .
.oli.
, .
. .oli,
. .oli
, ,
,
.
,
,
. , , , .
, ,
,
. -, .
3.
- ,
.
- ,
( - ),
() () ,
. - .
- . 600
. ,
,
, .oli, ,
.
, .
,
. , ,
.
4.
.
- .
.
- -,
, .
,
, .
. , ,
, .
,
, .
, .
- ,
.
.
, .
(
).
5.
.
,
,
, ,
,
()
. ,
.
.
,
, .
, ,
. , ,
,
, .
,
.
.
, , .
(
.)
1.
,
?
2.
, - ,
, , ?
3.
?
7.
1.
,
.
2.
.
3.
,
.
1. ,
.
Bacillus thuringiensis
, -.
. -
.
.
( ).
.
.
1.1.
, .
,
(), .
1.2.
, . X ,
, 5 ().
.
.
X
.
.
- ,
.
1.3.
.
, ,
25-50%.
10-100%. ,
, ( )
.
1.4.
, .
. . ,
.
1.5.
.
.
1.6.
, (nit-) Rhizobium
.
2.
.
grow,
, 1996 1999
. 24 ,
40 ., .
. ,
,
,
(54 %), - 28%, -
9%, , , - 1% (
, , - .
,
|
|
|
% |
|
, |
21,6 |
54 |
|
1- |
7,5 |
19 |
|
, |
3,5 |
5 |
|
1-,
|
2,1 |
|
|
, |
1,6 |
4 |
|
, |
1,5 |
4 |
|
1- |
1,3 |
3 |
|
1-, |
0,8 |
2 |
|
|
39,9 |
100 |
15
, 7 .
,
, . .. ,
, ,
,
.
1993.
,
- .
().
-
5
3. ,
.
( ) ()
, , , , .
,
, :
- ,
. , ,
,
.
, ,
.
( ) ,
. ,
,
, ,
,
..
.
. , ,
,
, ,
.
,
.
,
. , , ,
, ,
.
(), .
, ,
,
. ,
.
,
.
. ,
,
, .
- 05.07.1996 . ,
- ,
, .
,
, .
.
, -,
,
. ,
, . ,
, ,
, ,
.
.
, .
, , .
. ,
.
,
,
.
,
().
, .
.
.
,
.
. ,
,
.
,
.
-, 1-,
. -
,
. , ,
,
, .
,
. ,
()
. ( )
.
.
,
- .
, ,
,
, .
,
.
.
, ,
, ,
, .
.
,
, ,
.
,
32 . .
,
.
.
,
.
- ,
( - ).
,
, - .
,
, - -
.
.
.
.
( ):
, ,
, .
.
,
. ,
,
, -
. -
. ,
.
, ,
, .
, , . 4
8
.
. ,
(, )
.
, acillus
thuringinsis,
tenebrioides
(Bt.
f
) -,
,
. Bt.f
, .
- Bt.
f
5,4 28,3 / , -
0,4 2,0 / ( 0,01% ).
, Bt.f
.
,
.
.
() Bt. f
.
, , Bt.f,
28- () -
,
.
.
30
, ilus
thuringiensis
(, , , , .).
- Bt.f.
(),
( )
.
, ,
, ,
.
,
, ,
, :
-
- ,
, ;
-
;
-
;
-
,
;
-
;
-
;
-
t;
-
,
-, .
.
-
.
.
-
,
.
- . -,
, . -,
, - , , (
,
). ,
(,
) ,
.
-
.
. -
.
.
,
(, -)
. ,
,
.
1.
?
2.
?
8.
1.
.
2.
.
3.
, .
4.
.
1.
,
. ,
.
.
- "
".
. 1950- .
. , 1960- . " !" -
.
, , . .
,
1980- . . , ,
,
.
.
,
. , 70% ,
- .
:
.
,
. .
( , ,
) ,
.
,
, , ,
.
,
, .
20-25%
.
,
, ,
. .
.
-
, ,
.
,
( ),
, 2% .
,
, , .
, , ,
.
. ,
, :
,
, , .
,
, .
( , , )
,
, .
. ,
,
.
,
,
, .
,
. (, , , ),
(, , , , , , ),
( )
.
,
, (500-
,
,
. , .
2. .
,
, , . .
. , ,
, .
. ,
18%-
,
- .
.
.
,
, .
.
.
. (7,5 )
(2,25%) ()
.
,
.
.
, ,
, - .
3.
,
,
. ,
XX .
.
- ,
.
:
- ,
()
12%;
- ,
- 12-30%;
- ,
- 35-40%.
, ,
. - .
.
.
- , ;
: , ()
.
,
. , ,
.
:
, , .
,
, .
,
.
.
,
.
, .
,
.
:
,
, .
.
. ,
.
.
.
4. .
, , .
,
. - -
.
,
.
,
.
-
, .
- .
. ,
,
.
-
, .
,
, .
25 . . ,
.
.
.
.
.
(, , ) .
,
, .
, ,
. .
,
6-12 .
( )
.
100
,
.
.
,
: (, ,
),
, .
-
,
(, ) , .
.
: - .
.
,
, , ( ) ,
.
1.
?
2.
?
9.
,
1.
.
2.
.
1.
. ; ,
; - , . ()
.
. ,
,
.
. , , ,
, .
. - , , , ,
, -
.
(, ,
, ,
) .
.
, .
. , ,
, (),
, .,
. ,
. , ,
, , ,
.
-, -
(, ,
).
.
(, ,
) , ,
( ).
-
. , ,
,
.
( ),
.
, , .
: , ,
; : , , .
,
, ,
.
14-16%.
,
;
.
, .
.
.
, .
.
,
20-50%.
,
, , . , ,
. 5 000 . , -
, .
: ,
, , , , , , ,
. , , , , , , , , - .
.
,
, 15-25% .
.
-
.
,
.
.
,
, . . :
, 7-14 .
.
: , ,
, .
1014%. ,
, ,
.
, .
. ,
.
, . ,
.
, ( ) ,
.
,
.
. , 700 , ,
,
, , ,
, . ,
, .
.
, ,
, , , , , , , , . ,
,
,
.
.
( , , ).
,
()
,
, .
.
, , , .
.
,
6000 .
15-20
, ; .
,
( ), . ,
( ). . . 10
,
. , 1 . . ,
.
, .
.
, (
).
,
,
,
.
60-65 .
(), (, ) .
.
, .
, , , ,
, .
.
- ,
.
-
.
.
2.
, ,
.
. , ,
:
- , ,
.
,
, ,
, . ,
.
,
- ,
.
,
55-
,
,
,
, ,
, . (
"")
.
,
.
.
, Stevia vebaudiana, .
, .
.
-7- - .
,
.
,
-4-ß-D-.
300 . ,
,
2000 .
.
-4-ß-
, ( ).
-
.
.
- .
( ), , , , ,
.
,
(10 ) ,
(
8-9%).
,
, (,
), (), ,
.
1.
?
2.
, ?
10.
1.
.
2.
.
3.
.
:
, ,
, , ,
, .
, - :
, , ,
( ), , -, ,
, , . , , ,
, , , , , ,
, , , , , ,
, .
,
,
1.
-
,
.
, , , ,
, , , , , , ,
, , , , ..
.
, , , ,
. ..
- .
, 5% ,
2 . . . ,
- ,
.
: .
,
.
, - ,
, .
. ,
, , , () .
, .
. .
36-48% , 20-31% - 21-28% .
31,4% , 1,2 . .
.
- ,
. - 25-35% .
( % ): 8, 2,8, 0,7,
54,7, 32,8, 1.
.
: , ,
, , , .
- .
-
. 30-40%
1,4% , 23,6-28 , 52-66
, 24,8-29,6 , 31-42,4%
, , .
. 1 6,7
,
-
. 18% -, 29%
. 50-58%.
( ),
.
.
, .
15-20% 25-27% - 9-13%
, 0,7-0,4% ,
, 7-10% . .
,
, -
.
, , , .
-
. ,
- ,
.
2.
- ,
: , ,
.
8:0,2:0,5 (: : )
,
,
, .
6% ,
50% 1,3 . .
, , ,
.
33%.
( % ):
50, 25. 2,5, 6,2,
6 10,3. 86-87%,
.
, .
,
. ,
. ,
, . -
( 3,5-5% ),
,
. 45-50% , 0,25-2,0 - ,
0,2-3,0% . ,
, , , , ,
, , - , , ,
, . , ,
, , , , , , , .
.
6-12% .
.
70% .
-
. .
3,2-4,1% , - 6,7-8%.
, (18,7-19,5%
26,8-27,5), (3,1% 5,9-7,5).
(56,2-58,5 % 40-41,8).
. 14,6%
.
-
0,7-1,0% , , .
(0,07-0,30 /) , .
- .
( % ): 70-80, 7-15,
2-8, 8-10. ,
, , ,
- .
.
4 . .
700-800 . ,
.
, ,
, .
.
4-5% . 51-78%,
- 6-14, - 6-13, - 1-3, - 8-15%.
65% . 35%,
, 88% 12% .
2,5-5%.
.
- .
15-20% . 40%
, 11%
.
, ,
- , , ..
100 . .
( %): 22,5, 17-20, 24-29 ..
.
. ,
, , , ,
, - , ,
, .
25-45% .
.
,
,
, ..
.
30-34%. 18%
, 43-45% , 22-32%
24-26% . 5%
.
60% .
: (1,2%),
(1,5-2%) (1,2-1,5%).
.
, 6,
. .
-
, , , .
1-1,5% , 2,54% , .
4-10% ,
, , , , , 1,2-3,6%
. 2,6 . .
3-8% ( % ):
5-10, 25-50, 5-17, 30-75 2-5.
, ,
.
.
,
, , ,
, .
,
, ,
.
.
- , -
.
1
20 1,5 ;
1 9 .
, 50 75% .
,
.
, .
, , , ,
,
.
5,8, 36% ,
.
, ,
( ).
( ).
, ,
.
.
:
-
.
-
, ,
.
- ,
.
-
,
1 ,
.
(, ..),
.
.
3.
.
.
, ( 75-80%); ,
( , 90%) -
( 90-93%); -,
( 93%). , ,
, 30-40% ,
.
(,
, ).
2,2 . . , I
. . 1 . . . 4
-
11,8 . 3 .
.
1.
?
2.
?
3.
?
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
,
, |
|
|
,
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, .. |
|
|
,
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
|
|
|
|
|
|
,
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.
, .. / .. , ..
, .. . .: , 1987.- 215 .
2.
, .. / .. , .. ,
.. . .: ; 1990.- 185 .
3.
, . / . // .
2004. 14 .
4.
, ..
, / ..
, .. , .. . .: , 1992. -227 .
5.
, .. / .. ,
.: , 1995. 314 .
6.
, ..
. 8 . / .. , .. . . :
, 1987.- 210 .
7.
, ..
. / .. , .. , ..
. . : , 1994. 128 .
8.
, ..
. / .. , .. , .. .
: , 1988. 234 .
9.
, ..
: / .. . - , 2002. 216 .
10.
, . / . , . , .
. . .: , 1988.-145 .
11. ,
. . . / . , . , . .
.: , 1988. 150 .
12. ,
.. . /
.. . .: , 1987. 254 .
13. ,
.. . / .. , .. ,
.. . .: , 1998. 158 .
..
-
030048 02.06.1997 .
: . : .