ІНСТИТУТ ХІМІЇ ТА ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Напрям: Харчова технологія та інженерія

Спеціальність: Технологія бродильних виробництв і виноробства

(1109)

І. Технічна мікробіологія

1. Вступ. Предмет і задачі дисципліни

Історичний огляд.

2. Місце мікроорганізмів серед живих істот

Характеристика мікроорганізмів. Прикладне значення мікробіології.

3. Морфологія бактерій

Будова бактеріальної клітини. Морфологічні типи бактеріальних клітин. Розмноження та спороутворення у бактерій. Органи руху. Основи класифікації бактерій. Використання бактерій.

4. Ультрамікроби

Поняття про віруси. Фаги. Бактеріофагія.

5. Морфологія дріжджів

Будова дріжджової клітини. Форми дріжджових клітин. Ріст і розмноження дріжджів. Принципи класифікації дріжджоподібних грибів. Використання дріжджів.

6. Морфологія грибів

Будова клітини мікроміцетів. Особливості біологічної організації мікроміцетів. Будова тіла мікроскопічних грибів. Ріст і способи розмноження. Принципи класифікації грибів. Роль грибів у природі та житті людини.

7. Живлення мікроорганізмів

Хімічний склад клітин мікроорганізмів. Джерела вуглецю та азоту, що використовуються мікроорганізмами. Фізіологія живлення. Шляхи надходження поживних речовин у клітину.

8. Метаболізм

Типи обміну речовин: анаболізм і катаболізм. Анаеробні процеси окислення органічних сполук. Бродіння та шляхи зброджування вуглеводів, їх основні продукти. Аеробне окислення органічних сполук (цикл Кребса та дихальний ланцюг). Хемосинтез і фотосинтез у мікроорганізмів.

9. Культивування та ріст мікроорганізмів

Нагромаджувальні та чисті культури мікроорганізмів. Типи поживних середовищ. Способи культивування мікроорганізмів. Закономірності розмноження мікроорганізмів (крива росту). Параметри росту.

10. Вплив чинників довкілля на життєдіяльність мікроорганізмів

Дія фізичних чинників на мікроорганізми (температура, вологість, осмотичний тиск, променева та звукова енергії). Значення хімічних чинників (реакція рН та окисно–відновний потенціал середовища, антисептики) у мікробіології. Біологічні чинники впливу на мікроорганізми.

11. Взаємовідносини мікроорганізмів між собою та іншими організмами

Симбіоз і його види. Антагонізм, конкуренція, паразитизм та хижацтво. Використання взаємовідносин мікроорганізмів у харчовій промисловості.

12. Екологія мікроорганізмів та охорона довкілля

Біосфера та поширення мікроорганізмів. Роль мікроорганізмів у кругообігу речовин у природі. Мікрофлора повітря виробничих приміщень та шляхи її зменшення. Мікрофлора водоймищ. Оцінка якості питної води. Очищення стічних вод, роль мікроорганізмів у цьому процесі.

13. Промислове значення мікроорганізмів

Мікробіологічне одержання спиртів та органічних розчинників. Особливості спиртового та ацетоно–бутилового бродіння. Характеристика збудників спиртового та ацетоно–бутилового бродіння. Мікробіологічне одержання органічних кислот (молочної, масляної та оцтової). Характеристика молочнокислих бактерій, маслянокислих та оцтовокислих бактерій. Мікробіологічні виробництва, що базуються на одержанні мікробної біомаси.

14. Мікробіологічні основи бродильних виробництв

Мікрофлора сировини спиртового виробництва. Характеристика виробничих рас спиртових дріжджів. Роль молочнокислих бактерій у спиртовому виробництві. Характеристика виробничих рас дріжджів, які використовують у пивоварінні. Джерела інфекції на пивоварних заводах. Мікрофлора меляси. Характеристика виробничих рас пекарських дріжджів. Організація мікробіологічного та санітарного контролю на підприємствах бродильних виробництв.

II. Біохімія

1.

Історія розвитку біохімії. Основні етапи становлення біохімії як науки. Зв'язок біохімії з практикою. Виробництва, в основі яких лежать біохімічні процеси. Роль біохімії в харчовій промисловості. Основні сполуки, що входять до складу живих організмів. Роль білків, ліпідів, вуглеводів та мінеральних речовин у живому організмі. Значення води для живого організму.

2.

Класифікація вуглеводів. Роль тріоз та пентоз у харчовій промисловості. Основні моно- та полісахариди промислової сировини; форми природних полісахаридів. Будова глюкози, фруктози, галактози. Будова сахарози, мальтози, лактози, їх ферментативний гідроліз. Будова та властивості крохмалю і клітковини. Дія амілаз та фосфорилаз на крохмаль. Пектинові речовини, їх будова та роль у харчової промисловості. Значення вуглеводів у бродильному виробництві. Засвоєння вуглеводів мікроорганізмами. Бродіння: спиртове, молочнокисле, маслянокисле. Ефірні олії, їх роль у пивоварінні.

3.

Білкові речовини. Амінокислоти як складові частини білків. Будова та фізико–хімічні властивості амінокислот, функціональні групи амінокислот та їх значення в структурі білка. Незамінні амінокислоти. Фізико–хімічні властивості білків. Методи визначення молекулярної маси. Діаліз, його практичне значення. Розчинність білків. Фактори стійкості білка у розчині. Заряд білка. Сучасні методи виділення білків. Будова білків. Види зв'язків у молекулі білка. Класифікація білків. Загальна характеристика протеїнів. Білки рослинного походження. Значення фосфопротеїдів, глюкопротеїдів, ліпопротеїдів у живому організмі. Проблема білка у харчуванні людини, шляхи її вирішення. Мікробний білок як засіб підвищення харчової цінності рослинного корму для тварин. Білковий обмін, гниття білкової маси (механізм нагромадження шкідливих отруйних речовин). Ди– та поліпептиди. Будова. Властивості.

4.

Роль нуклеїнових кислот у живому організмі. Хімічний склад нуклеїнових кислот, їх будова, властивості. Правила Чаргаффа. Функції ДНК, РНК при розмноженні живих організмів. Спадковість та генетичний апарат. Участь нуклеїнових кислот у енергетичних процесах, їх роль як складових частин ферментів.

5.

Вітаміни. Відкриття вітамінів, їх роль у життєдіяльності людини і тварин. Будова вітамінів. Каротиноїди. Одержання кормового каротиноїду. Значення вітамінів групи D. Значення вітамінів групи А і D для тваринництва. Роль вітамінів групи K і Е в організмі людини і тварин. Водорозчинні вітаміни, вітаміни групи В, що входять до складу ферментів. Синтез вітамінів. Вітамінна цінність дріжджів. Проблема харчових дріжджів як джерела білків і вітамінів.

6.

Ферменти. Історія вивчення ферментів. Хімічна природа ферментів. Одно- та двокомпонентні ферменти. Основні положення ферментативного каталізу. Теорія фермент–субстратного комплексу. Енергетичний бар'єр, енергія активації. Основні поняття ферментативного каталізу. Поняття про активність ферментів, одиниці активності. Специфічність дії ферментів. Вплив температури та pН середовища на активність ферментів. Принципи класифікації та номенклатури ферментів. Оксидоредуктази, дегідрогенази, трансферази, фосфотрансферази, їх значення для живого організму. Гідролази. Характер дії олігаз та поліаз на вуглеводи. Мальтоза (альфа-глюкозидаза), її роль у хлібопекарстві. Проблема мальтазної активності дріжджів. Мелібіаза (альфа-галактозидаза) та її значення у виробництві спирту з меляси. Лігази, що беруть участь у процесах спиртового та молочнокислого бродіння.

7.

Обмін органічних речовин у рослинах і мікроорганізмах. Загальні закономірності обміну речовин. Типи харчування живих організмів. Автотрофні та гетеротрофні організми. Основні компоненти живильного середовища. Мікроорганізми та їх роль у харчовій промисловості. Енергетичний обмін, поняття про макроергічні сполуки. Роль АМФ, АДФ, АТФ. Енергетика гетеротрофних організмів. Фотосинтез (цикл Кальвіна), механізм світлової та темнової фаз. Фотофосфорилювання. Хемосинтез. Загальні уявлення про конструктивний обмін у гетеротрофів.

8.

Вуглеводи та їх обмін. Глюкоза – універсальне джерело вуглецю та енергії. Хімізм розпаду вуглеводів. Анаеробне окислення глюкози (гліколіз). Аеробне окислення глюкози (дихання). Цикл ди- і трикарбонових кислот (Кребса). Енергетика аеробного та анаеробного процесу розпаду глюкози. Типи бродіння та енергетика спиртового і молочнокислого бродіння. Маслянокисле та ацетонобутилове бродіння. Пропіоновокисле бродіння. Практичне використання процесів бродіння. Спиртове виробництво. Ферментний гідроліз вуглеводів меляси та сировини, що містить крохмаль, у процесі виробництва спирту. Побічні продукти при спиртовому бродінні. Роль молочнокислого бродіння у виробництві спирту та хлібопеченні. Значення різних видів бродіння у промисловості.

9.

Ліпіди та їх обмін у організмі. Загальні властивості ліпідів, їх функції у живому організмі. Класифікація ліпідів. Жири, їх складники. Мікробний жир. Воски, фосфатиди, стериди, їх будова. Одержання вітаміну D2 із ергостеролу дріжджів. Енергетика розпаду жирних кислот. Продукти окислення жирів.

10.

Обмін азотистих сполук і біосинтез білка. Амінокислоти і шляхи їх утворення в живих організмах. Розпад амінокислот. Цикл сечовини. Механізм нейтралізації та виводу аміаку з організму. Взаємодія амінокислот з вуглеводами. Роль меланоїдинів у пивоварінні та хлібопеченні. Шляхи утворення сивушних олій при бродінні. Роль нуклеїнових кислот у процесі біосинтезу білка. ДНК – носій інформації про будову білка. Роль транспортної РНК. Загальні уявлення про механізм регуляції біосинтезу білка.

11.

Взаємодія процесів метаболізму живих організмів. Різноманітність шляхів дисиміляції білків, жирів, вуглеводів та єдність усіх процесів у живих організмах. Піровиноградна кислота – основна проміжна сполука всіх взаємоперетворень. Взаємозв'язок процесів дихання та бродіння. Взаємовідношення між біологічно–активними речовинами. Антивітаміни, антиметаболіти, антибіотики; їх використання в медицині та виробництві.

III. Теоретичні основи технологій харчових виробництв

1. Ферменти, їх основні властивості та джерела одержання. Головні групи ензимів, що застосовуються у харчових технологіях

Ферменти, їх основні властивості та джерела одержання. Характеристика ферментів як біологічних каталізаторів білкової природи. Їх класифікація за способом функціональної дії. Види хімічних перетворень, спричинених ферментами у бродильній промисловості. Мікроорганізми як джерела одержання ферментів. Ферменти злаків зернових культур. Їх активація при пророщуванні зерна. Відмінності у спрямуванні дії ферментів рослинного та мікробіологічного походження. Ферментні препарати. Номенклатура. Застосування у бродильних виробництвах. Клас ферментів “Глікозидази”. Поділ на підгрупи всередині даного класу: основні представники, характер дії на молекулу субстрату. Ферментативний гідроліз крохмалю. Будова молекули крохмалю. Механізм дії амілолітичних ферментів. Механізм ферментативної дії альфа-, бета–амілаз, оліго–1,6–глюкозидази, глюкоамілази. Поняття про декстринуючі та оцукрюючі ферменти. Загальна характеристика ферментів, які беруть участь у процесі ензиматичного розщеплення крохмалю. Застосування амілаз: виробництво спирту, кондитерство, пекарство, виробництво крохмалю, пивоваріння. Протеази. Класифікація. Механізм каталітичної дії. Ферментативний гідроліз білків. Пектинолітичні ферменти. Класифікація. Основні представники ензимів, що застосовуються у харчових виробництвах. Механізм каталітичної дії. Застосування у харчових виробництвах: виноробстві, виробництві соків та безалкогольних напоїв, лікерів. Целюлази, геміцелюлази (цитази). Класифікація. Характеристика субстрату, що піддається гідролізові. Джерела одержання цитолітичних ферментів. Ферментативний гідроліз геміклітковини і гумі–сполук. Ліпази. Механізм каталітичної дії. Характеристика ферментів рослинного та мікробіологічного походження. Застосування ліпаз: сироварство, виробництво молочного шоколаду, кондитерська справа, млинарство, виробництво каш, рослинних жирів. Ензими негідролітичної дії. Біохімічні окислювальні перетворення, каталізовані ферментативними системами мікроорганізмів. Приклади (механізм реакцій). Характеристика біохімічних відновних перетворень, каталізованих ферментативними системами мікроорганізмів. Реакції метилювання, ацетилювання, амінування та дезамінування. Характеристика реакцій утворення глікозидів, процесів етерифікації та гідролізу. Характеристика процесів декарбоксилювання, дегідратації, конденсації та реакцій диспропорціонування.