Рабочая программа дисциплины « Пищевая и техническая микробиология»

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Академия биологии и биотехнологии

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Пищевая и техническая микробиология

_________________________________

(наименование)

Направление подготовки

06.04.01 - Биология

Уровень образования

магистр

Форма обучения

очная

Ростов-на-Дону, 2015

       Микробная биотехнология составляет в настоящее время основную часть биотехнологии и приобретает все большее значение в народном хозяйстве.

Цель дисциплины «Пищевая и техническая микробиология» – познание особенностей физиологии микроорганизмов, используемых в производстве пищевых продуктов, изучение условий их культивирования, знакомство с технологическими схемами пищевых производств, сырьем, оборудованием, методами контроля качества готовой продукции, подбором штаммов микроорганизмов с повышенной синтетической способностью, отвечающих требованиям производства.

Также в цели изучения дисциплины входит показать развитие микробной биотехнологии, внедрение достижений которой в производство способствует решению таких глобальных проблем современности, как продовольственная, сырьевая, экологическая и энергетическая. Микроорганизмы, обладая широким набором разнообразных ферментных систем, способны образовывать в процессе жизнедеятельности различные ценные для человека продукты обмена, а также модифицировать природные или химически синтезированные соединения в вещества, необходимые для практической деятельности человека. В связи с этим возникает необходимость рассмотреть теоретические и практические проблемы, связанные с производством большого числа продуктов, образующихся в результате микробиологического синтеза.

II.  МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП МАГИСТРАТУРЫ

2.1. Учебная дисциплина «Пищевая и техническая микробиология» относится к Модулю 6 и является одной из специальных дисциплин по выбору магистерской программы "Биотехнология и биомедицина". Студенты занимаются по данной дисциплине в 3  семестре.

       2.2. Для изучения данной учебной дисциплины необходимы следующие знания, умения и навыки, формируемые предшествующими дисциплинами в рамках бакалавриата:

Химия

Знания:

Знание основных функциональных групп в органических молекулах и их свойств. Знание классификации органических соединений. Знание свойств основных классов органических соединения. Знание основных реакций, в которые способны вступать органические соединения. Знание принципов классификации и номенклатуры углеводов. Знание основных аминокислот. 

Умения:

Умение определять концентрацию различных ионов при анализе продукции.

Биохимия

Знания:

Знание основных классов биополимеров. Понимание структуры полисахаридов, в том числе азотсодержащих. Знание принципов структурной организации белков, их свойств, устойчивости к условиям внешней среды. Понимание принципов протекания ферментативных реакций. Знание основных классов и подклассов ферментов, их субстраты и продукты реакции. Понятие о коферментах и простетических группах, роль металлов переменной валентности в функционировании белков. Знание ключевых биоэнергетических путей в живых системах, их эффективность и особенности протекания. Понятие об активных формах кислорода и защите от их токсического действия. Понимание общих принципов пластического обмена в живых клетках, понятие о необходимых элементах и энергозатратах на построение биополимерных молекул.

Умения:

Умение по названию фермента определять реакцию (или круг реакций), которые данный фермент катализирует.

Микробиология

Знания:

Знание биоразнообразия прокариотических организмов – их современная классификация, основные представители и их характеристика. Знание основных метаболических путей, характерных для почвенных микроорганизмов, их потребностей в питательных веществах, особенностях энергетического обмена. Понятие о фотосинтезе и хемосинтезе у бактерий и архей. Общие представления об участии микроорганизмов в биогеохимическом круговороте веществ. Понятие о росте и размножении микроорганизмов, лимитирующих рост факторах.

Умения:

Умение пользоваться определителями микроорганизмов. Умение по систематическому положению предполагать свойства микроорганизма и его экологическую стратегию.

  Навыки:

Владение навыками микробиологической работы, получаемыми в ходе учебной практики. Эти навыки позволят студентам хорошо представлять себе те процессы, которые происходят на различных микробиологических производствах.

III. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина  «Пищевая и техническая микробиология», наряду с другими предметами, указанными в «Матрице соответствия компетенций, составных частей ООП и оценочных средств»,  участвует  в формировании у студента следующих компетенций:

Общепрофессиональные компетенции –

ОПК-4  Выпускник программы магистратуры должен обладать способностью самостоятельно анализировать имеющуюся информацию, выявлять фундаментальные проблемы, ставить задачу и выполнять полевые, лабораторные биологические исследования при решении конкретных задач с использованием современной аппаратуры и вычислительных средств, нести ответственность за качество работ и научную достоверность результатов

Профессиональные компетенции

ПК-1 Выпускник программы магистратуры должен обладать способностью творчески использовать в научной и производственно-технологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов дисциплин (модулей), определяющих направленность (профиль) программы магистратуры

ПК-2  Выпускник программы магистратуры должен обладать способностью планировать и реализовывать профессиональные мероприятия (в соответствии с направленностью (профилем) программы магистратуры)

ПК-3 Выпускник программы магистратуры должен обладать способностью применять методические основы проектирования, выполнения полевых и лабораторных биологических, экологических исследований, использовать современную аппаратуру и вычислительные комплексы (в соответствии с направленностью (профилем) программы магистратуры)

ПК-4  Выпускник программы магистратуры должен обладать способностью генерировать новые идеи и методические решения

ПК-5 Выпускник программы магистратуры должен обладать готовностью использовать знание нормативных документов, регламентирующих организацию проведения научно-исследовательских и производственно-технологических биологических работ (в соответствии с направленностью (профилем) программы магистратуры)

ПК-6 Выпускник программы магистратуры должен обладать способностью руководить рабочим коллективом, обеспечивать меры производственной безопасности

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

новые направления в  микробной биотехнологии: использование новых видов сырья, применение иммобилизованных клеток, получение высокоактивных штаммов микроорганизмов методами генной инженерии; технологии ряда производств, основанные на использовании микроорганизмов для получения пищевой продукции (хлебопечение, виноделие, пивоварение, получение уксуса, кисломолочных продуктов и др.).

  Уметь:

правильно ориентироваться в вопросах микробиологического исследования пищевых продуктов; проводить подбор микробиологических тестов по контролю производства на основании существующих нормативных документов; грамотно оценивать результаты санитарно-бактериологического контроля на предприятии.

  Владеть:

методами хранения и поддержания чистоты штаммов продуцентов,  методами санитарно-гигиенического контроля производства.

IV. СОДЕРЖАНИЕ И СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ

Трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов

Форма отчетности:  зачет

(экзамен, зачет, дифференцированный зачет)

4.1 Структура дисциплины

4.2 План внеаудиторной самостоятельной работы обучающихся по дисциплине

4.3. Содержание дисциплины.

Представители использующихся на производстве микроорганизмов

Дрожжи. Химизм спиртового брожения. Характеристика дрожжей, встречающихся в производстве пищевых продуктов, их промышленное использование и роль в процессах порчи пищевых продуктов.

Молочнокислые бактерии. Молочнокислое боржение: гомо - и гетероферментативное. Характеристика молочнокислых бактерий. Использование молочнокислых бактерий в производстве кисломолочных продуктов. Промышленное получение молочной кислоты и ее использование в производстве пищевых продуктов. Использование молочнокислых бактерий и их роль в процессах порчи пищевых продуктов.

Бифидобактерии. Роль бифидобактерий для организма человека. Промышленное использование бифидобактерий в производстве продуктов лечебно-профилактического назначения.

Уксуснокислые бактерии, их характеристика. Химизм уксуснокислого брожения. Промышленное получение уксуса. Положительная и отрицательная роль уксуснокислых бактерий в производстве различных пищевых продуктов.

Пропионовокислые бактерии, их характеристика. Химизм пропионовокислого брожения. Промышленное получение пропионовой кислоты и витамина В12. Роль пропионовокислых бактерий в формировании качества твердых сыров.

Микроорганизмы-вредители пищевого производства. Гнилостные бактерии. Основные продукты аэробного и анаэробного гниения и характеристика возбудителей гниения. Отрицательная роль гнилостных бактерий в производстве и хранении пищевых продуктов. Промышленное получение масляной кислоты. Использование эфиров масляной кислоты в пищевой промышленности.

Плесневые грибы и дрожжи. Их роль в процессах порчи пищевых продуктов.

Микробиология молока. Источники загрязнения молока. Бактерицидное свойство молока. Размножение бактерий в молоке и влияние температуры на качественный состав микрофлоры. Фазы развития микроорганизмов в молоке. Молочнокислые бактерии молока и их физиологические особенности. Энергия кислотообразования и кислотоустойчивость. Другие микроорганизмы, встречающиеся в молоке и их свойства. Бактериальное загрязнение молока, поступающего на городские молочные заводы. Борьба с бактериальной загрязненностью молока. Охлаждение молока. Стерилизация и пастеризация молока. Характеристика микрофлоры, остающейся в молоке после пастеризации. Бактериологический контроль пастеризованного молока. Прочие методы воздействия на микрофлору молока. Пороки молока, микробиологического происхождения. Возбудители болезней, передаваемых через молоко и молочные продукты.

Закваски. Влияние температуры сквашивания, рН и окислительно - восстановительных условий среды на образование диацетила в закваске. Приготовление чистых культур в лабораторных и производственных условиях. Закваски для масла, творога, сметаны, простокваши, ацидофильного молока, ацидофилина, сыров. Причины потери активности закваски. Бактериофаги, их характеристика. Основные мероприятия, направленные на предотвращение развития бактериофагов в производствах.

Микробиология кисломолочных продуктов. Кисломолочные продукты, приготовляемые на чистых культурах: болгарская простокваша, обыкновенная простокваша, сметана, ацидофильное молоко и др.

Характеристика микрофлоры, применяемой при изготовлении кисломолочных продуктов. Кисломолочные продукты, приготовляемые на естественных заквасках. Кефир,

кумыс и их микрофлора. Микробы - вредители кисломолочных продуктов.

Микробиологии маслоделия. Роль микроорганизмов в маслоделии. Применение чистых культур в маслоделии.

Образование аромата в масле. Виды порчи масла. Источники загрязнения и борьба с ними. Выживаемость в масле патогенных бактерий.

Микробиология сыроделия. Значение микроорганизмов в сыроделии. Роль отдельных видов микроорганизмов в процессе обработки молока в сырной ванне. Динамика бактериальных процессов при созревании различных сыров. Роль молочнокислых и пропионовокислых бактерий в образовании типа сыра. Использование плесневых грибов в производстве органических кислот, мягких сыров. Пороки сыров.

Микробиология молочных консервов и мороженого. Микрофлора сгущенного молока. Пороки сгущенного молока. Микрофлора сухого молока.

Микробиология мороженого. Микробиологический контроль производства мороженого и его значение для молочной промышленности. Криофлора.

Микрофлора мяса. Понятие о стерильности тканей и органов животного. Возможность и пути прижизненного обсеменения мяса и внутренних органов микробами.

Источники и пути бактериального обсеменения мяса при первичной обработке туши. Условия развития микрофлоры в мясе (температура, влажность).

Микрофлора мяса птиц. Бактериальное обсеменение мяса птиц при убое и во время обработки туши после убоя. Меры профилактики. Бактериологический контроль мяса и случаи его обязательного применения. Виды бактериальной порчи мяса, характеристика возбудителей и меры профилактики.

Микрофлора яиц и яичных продуктов. Источники бактериального загрязнения яиц. Характеристика микрофлоры яиц. Виды микробной порчи яиц. Микрофлора меланжа и яичного порошка и ее характеристика. Бактериологический контроль и санитарная оценка.

Микрофлора солонины и рассолов. Микрофлора соли. Влияние различных концентраций соли на гнилостные и патогенные микробы. Микробиологические процессы при посоле. Роль галофильных и психрофильных микроорганизмов. Значение ароматобразующих микробов при посоле ветчины и других продуктов. Виды порчи мяса и мясопродуктов при посолке в зависимости от микрофлоры. Меры профилактики.

Микрофлора колбасных изделий. Источники обсеменения микрофлорой колбасного фарша в процессе его приготовления.

Характеристика этой микрофлоры. Влияние тепловой обработки (обжарка, варка и копчение). Остаточная микрофлора колбасных изделий, ее характеристика и значение. Методы и методика бактериологического исследования колбас. Виды бактериальной порчи колбас и их характеристика. Использование полезной микрофлоры при производстве сыровяленых и сырокопченых колбасных изделий.

Микрофлора баночных консервов. Требования к сырью и вспомогательным ингредиентам, применяемым при изготовлении консервов. Источники бактериального загрязнения консервов. Бактериологический контроль консервов перед стерилизацией и его значение. Влияние различных факторов на эффективность стерилизации консервов, исходной обсемененности микроорганизмами рН среды, концентрации соли, наличия жира и др. факторов. Бактериологический контроль консервов после стерилизации. Характеристика остаточной микрофлоры консервов и ее значение. Виды бактериальной порчи консервов, их характеристика. Меры профилактики порчи.

Общие основы. Микроскопический контроль. Учет на специальных средах. Контроль технологических процессов производства и готовой продукции. Санитарно-гигиенический контроль оборудования, материалов производства, рук и одежды работников цеха. Схема контроля и принципы построения схемы в зависимости от специфичности производства Микробиологические критерии безопасности сырья, полупродуктов и готовых изделий

Санитарная оценка пищевых продуктов по микробиологическим показателям: КМАФАнМ и наличию БГКП. БГКП как санитарно-показательные микроорганизмы. Требования, предъявляемые к санитарно-показательным микроорганизмам.

Патогенные и условно-патогенные микроорганизмы. Патогенные микроорганизмы – возбудители пищевых инфекций.  Химический состав и свойства микробных токсинов. Виды пищевых инфекций. Мероприятия, направленные на предотвращение распространения инфекций через пищевые продукты.

Условно-патогенные микроорганизмы – возбудители пищевых отравлений. Их характеристика. Мероприятия, направленные на предотвращение развития условно-патогенных микроорганизмов в пищевых продуктах.

Пищевые токсикоинфекции. Характеристика возбудителей пищевых токсикоинфекций: а)группы сальмонелла (паратифозные бактерии); б) группы клостридиум перфрингенс; в) условно-патогенных бактерий: БГКП, Proteus, Morganella.

Пищевые токсикозы, вызываемые токсигенными стафилококками и Clostridium botulinum.

Природа токсических веществ. Роль различных продуктов в возникновении пищевых токсикоинфекций и токсикозов. Меры профилактики.

Методы предохранения продуктов от микробной порчи. Основные принципы консервирования и хранения пищевых продуктов.

Принцип биоза. Факторы, обуславливающие естественную защиту сырья, используемого в пищевой промышленности. Принцип абиоза. Современные методы уничтожения микроорганизмов в пищевых продуктах. Характеристика консервантов.

Принцип анабиоза (криоанабиоз, ксероанабиоз, осмоанабиоз, наркоанабиоз и т. д.). Влияние внешних факторов среды, способствующих подавлению развития микроорганизмов в пищевых продуктах. Принцип ценоанабиоза, основанный на подавлении технически вредной микрофлоры за счет создания условий для развития полезной микрофлоры.

V. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В ходе освоения студентами дисциплины «Пищевая и техническая микробиология»  используются традиционные и инновационные  виды образовательных технологий:

Лекционные занятия. На лекционных занятиях реализуется технология проблемной лекции, используются методы иллюстрации, демонстрации (с использованием презентационных материалов), постановка проблемных вопросов, установление логических связей между имеющимися у студентов знаниями и вновь получаемой информацией.

Семинарские занятия. На семинарских занятиях реализуются разнообразные формы контроля, метод моделирования реальной ситуации на производстве, метод инцидента, работа в микрогруппах по решению поставленной преподавателем учебной задачи, деловая игра. Также на семинарских занятиях заслушиваются реферативные сообщения, планируется внеаудиторная работа: изготовление стендовых докладов, участие в НОКах, конференциях и. т.д.

Лекция-ситуация

       Лекция с разбором конкретной ситуации, изложенной устно или в виде краткого фильма. Студенты совместно анализируют и обсуждают представленный материал. Например, рассматривается ситуация по оценке качества пищевых продуктов микробиологическими методами. Далее обсуждаются подходы к анализу полученных данных, а также возможные причины возникновения такой ситуации.

Проблемная лекция

       В отличие от информационной лекции, на которой сообщаются сведения, предназначенные для запоминания, на проблемной лекции знания вводятся как «неизвестное», которое необходимо «открыть». Проблемная лекция начинается с вопросов, с постановки проблемы, которую в ходе изложения материала необходимо решить. При этом выдвигаемая проблема требует не однотипного решения, готовой схемы которого нет. Данный тип лекции строится таким образом, что деятельность студента по ее усвоению приближается к поисковой, исследовательской. На подобных лекциях обязателен диалог преподавателя и студентов.

Метод проектного задания

Метод проекта позволяет развивать навыки работы в команде, распределение ролей в рабочей группе и приводит к совместной работе для достижения единой цели. Кроме того, такой вид работы приближен к реальной ситуации на производстве.

Удельный вес занятий, проводимых в активных и интерактивных  формах, составляет 66% от общего числа аудиторных  занятий.

VI. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ.

См. ФОС дисциплины «Пищевая и техническая микробиология»

VII. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для проведения дисциплины «Пищевая и техническая микробиология» студент обеспечен всей необходимой учебно-методической литературой и доступом к програмному обеспечению и интернет-ресурсам. Вся необходимая учебно-методическая литература имеется в библиотеке студенческого абонемента, зональной научной библиотеке, библиотеке кафедры и преподавателя дисциплины. Доступ к интернет-ресурсам осуществляется через интернет-класс факультета, зональной научной библиотеки и локальной компьютерной сети университета.

А) основная литература

Джей, овременная пищевая микробиология [Текст] = Modern Food Microbiology / жей, Мартин Дж. Лёсснер, ольден ; [пер. с англ. ]. - Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 886 с. : табл. ; 70*100/16. - (Лучший зарубежный учебник). - Библиогр. в конце гл.. - Jay, James M. [et al.]. - ISBN 9785947749205

(15 экз. ЗНБ АУЛ)

Б) дополнительная литература

В) программное обеспечение и Интернет-ресурсы

VIII.  МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

При проведении дисциплины «Пищевая и техническая микробиология» учащиеся обеспечены всей необходимой материально-технической  базой:

Аудитория оснащенная презентационным оборудованием, компьютер, носители информации, таблицы, фотографии.
Лаборатория для практических и лабораторных работ, оснащенная оборудованием, необходимым для их проведения: колбы, пипетки, пробирки, автоклав, дистиллятор, сухожаровый шкаф, УФ-облучатели, плитка, термометры, бактериологические петли и иглы, химреактивы и готовые питательные среды.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки «Биология».

IX. УЧЕБНАЯ КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ

УЧЕБНАЯ КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ

«__Пищевая и техническая микробиология_»

3  зач. ед.; ак. ч всего: _108_, в т. ч.: _8__ лекций, _32__ практич. 68 сам. раб

Преподаватель____, _

Ф. И.О.

Кафедра______________________биохимии и микробиологии________________________

Курс __2__, семестр __3___

Направление подготовки (специальность): _______________Биология__________________

Преподаватель___________________  _________________________

подпись                        расшифровка подписи