Значение биотехнологий для различных отраслей народного хозяйства. Молочная кислота. Лимонная кислота. Уксусная кислота

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

ГОУ ВПО БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

                                ФАКУЛЬТЕТ БИЗНЕСА И СЕРВИСА

КАФЕДРА ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИИ

(В ГОРОДСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ)

 

 

 

                                                                  

 

                  

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине: « Теоретические основы прогрессивных технологий »

на тему: «Значение биотехнологий для различных отраслей народного хозяйства. Молочная кислота. Лимонная кислота. Уксусная кислота»

 

                                                                                            

                                                                                               

                                                                                                

 

 

 

 

 

 

Выполнил                                                                                    А.М.Нафасов

студент группы 170901                                                                                                                                

                                                                                          

 

                       

Руководитель                                            к.ф.м. наук., доцент Г.И.Ткаченко

                                                                                               

                                                                              

 

 

 

Белгород, 2010 г.

Содержание

                                                                                            стр.

Введение…………………………………………………………………………..31. Значение биотехнологий для различных отраслей народного

 хозяйства………………………………………………………………………….5

2. Молочная кислота, её  производство и применение………………………....10

3. Лимонная кислота, её производство  и применение………………………....16

4. Уксусная кислота, её производство и применение………………………… 19

Заключение……………………………………………………………………....23

Список использованных источников………………………………………...25

Приложения …………………………………………………………………......26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Биотехнология как наука является важнейшим разделом современной биологии, которая, как и физика, стала в конце 20 века одним из ведущих приоритетов в мировой науке и экономике. Всплеск исследований по биотехнологии в мировой науке произошел в 80-х годах, когда новые методологические и методические подходы обеспечили переход к эффективному их использованию в науке и практике и возникла реальная возможность извлечь из этого максимальный экономический эффект. Уже в начале XXI века биотехнологические товары составляли четверть всей мировой продукции. В нашей стране значительное расширение научно-исследовательских работ и внедрение их результатов в производство также было достигнуто в 80-е годы. В этот период в стране была разработана и активно осуществлялась первая общенациональная программа по биотехнологии, были созданы межведомственные биотехнологические центры, подготовлены квалифицированные кадры специалистов-биотехнологов, организованы биотехнологические лаборатории и кафедры в научно-исследовательских учреждениях и вузах.

Современная биотехнология  — это наука о генно-инженерных и клеточных методах и технологиях  создания и использования генетически  трансформированных биологических  объектов для интенсификации производства или получения новых видов  продуктов различного назначения.

Биотехнология —  это производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью  живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов.

Возможности биотехнологии  необычайно велики благодаря тому, что ее методы выгоднее обычных: они используются при оптимальных условиях (температуре и давлении), более производительны, экологически чисты и не требуют химических реактивов, отравляющих среду.

Объектами биотехнологии  служат многочисленные представители  групп живых организмов — микроорганизмы (вирусы, бактерии, протисты, дрожжи), растения, животные, а также изолированные из них клетки и субклеточные структуры (органеллы). Биотехнология базируется на протекающих в живых системах физиолого-биохимических процессах, в результате которых осуществляются выделение энергии, синтез и расщепление продуктов метаболизма, формирование химических и структурных компонентов клетки.

Главными направлениями  биотехнологии являются: 1) производство с помощью микроорганизмов и культивируемых эукариотических клеток биологически активных соединений (ферментов, витаминов, гормональных препаратов), лекарственных препаратов (антибиотиков, вакцин, сывороток, высокоспецифичных антител), а также белков, аминокислот, используемых в качестве кормовых добавок; 2) применение биологических методов борьбы с загрязнением окружающей среды (биологическая очистка сточных вод, загрязнений почвы и т. и.) и для защиты растений от вредителей и болезней; 3) создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений, пород животных и т. п.

В настоящее время применяется  практически во всех отраслях промышленности. Биотехнологическими методами изготавливают пищевые продукты, витамины, антибиотики, гормоны, ряд других лекарств, а также незаменимые аминокислоты.

Человечеству необходимо научиться эффективно изменять наследственную природу живых организмов, чтобы обеспечить себя доброкачественной пищей и сырьем и при этом не привести планету к экологической катастрофе.

 

 

 

 

 

1. Значение биотехнологий для различных отраслей народного хозяйства

 

Биотехноло́гия  — наука, изучающая возможности  использования живых организмов, их систем или продукты их жизнедеятельности  для решения технологических  задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.

В настоящее время применяется  практически во всех отраслях промышленности. Включает в себя такие направления, как биохимия, биофизика, молекулярная биология, генная инженерия, биоорганическая химия.

Впервые термин «биотехнология» применил венгерский инженер Карл Эреки в 1917 году. Особенно интенсивно биотехнология стала развиваться с 1941 года, с возникновением необходимости синтеза таких антибиотиков, как пенициллин и стрептомицин, и на данный момент представляет собой систему приёмов направленного использования процессов жизнедеятельности живых организмов для получения промышленным способом ценных продуктов, включающую в себя создание организмов с заранее заданными свойствами, методами генной инженерии.

Использование в промышленном производстве микроорганизмов или их ферментов, обеспечивающих технологических процесс известны издревле, однако систематизированные научные исследования позволили существенно расширить арсенал методов и средств биотехнологии.

Биотехнологические  разработки имеют важное значение при решении комплексных проблем народного хозяйства, здравоохранения и науки. Для удовлетворения пищевых потребностей необходимо увеличить эффективность растениеводства и животноводства. Именно на это, в первую очередь, нацелены усилия биотехнологов. Кроме того, биотехнология предлагает как источник кормового (возможно, и пищевого) белка клеточную массу бактерий, грибов и водорослей.

Биотехнология и  сельское хозяйство. Биотехнология и растениеводство. Культурные растения страдают от сорняков, грызунов, насекомых-вредителей, бактерий, вирусов, неблагоприятных погодных и климатических условий. Перечисленные факторы наряду с почвенной эрозией и градом значительно снижают урожайность сельскохозяйственных растений. В последние годы большое внимание уделяют вирусным заболеваниям растений. Наряду с болезнями, оставляющими видимые следы на культурных растениях, вирусы вызывают скрытые инфекционные процессы, значительно снижающие урожайность сельскохозяйственных культур и ведущие к их вырождению. Биотехнологические пути защиты растений от рассмотренных вредоносных агентов включают: 1) выведение сортов растений, устойчивых к неблагоприятным факторам; 2) химические средства борьбы (пестициды) с сорняками (гербициды), грызунами (ратициды), насекомыми (инсектициды), нематодами (нематоциды), фитопатогенными грибами (фунгициды), бактериями, вирусами; 3) биологические средства борьбы с вредителями, использование их естественных врагов и паразитов, а также токсических продуктов, образуемых живыми организмами. Наряду с защитой растений ставится задача повышения продуктивности сельскохозяйственных культур, их пищевой ценности. Традиционные подходы к выведению новых сортов растений — это селекция на основе гибридизации, спонтанных и индуцированных мутаций. Методы селекции не столь отдаленного будущего включают генетическую и клеточную инженерию. Клонирование клеток — перспективный метод получения не только новых сортов, но и промышленно важных продуктов. Среди новых средств защиты растений — вещества биогенного  происхождения. Примерами могут служить триходермин и трихотецин, продуцируемые грибами Trichoderma sp. и Trichotecium roseum. Биологические (бактериальные) удобрения применяют для обогащения почвы связанным азотом. Большое распространение получили препараты нитрагин и азотобактерин — клетки клубеньковых бактерий и азотобактера, к которым добавляют стабилизаторы (мелассу, тиомочевину) и наполнитель (бентонит, почву). Растения синтезируют ряд соединений, регулирующих их рост и развитие (фитогормоны, биорегуляторы). К их числу принадлежат ауксины, гиббереллины, цитокинины. Созревание плодов стимулирует этилен. Эти биорегуляторы находят применение в сельском хозяйстве. К числу новых, обнаруженных в последние годы биорегуляторов относят пептиды, имеются перспективы их применения в сельском хозяйстве.

Биотехнология и животноводство. Большое  значение в связи с интенсификацией  животноводства отводится профилактике инфекционных заболеваний сельскохозяйственных животных с применением рекомбинантных живых вакцин и генноинженерных вакцин-антигенов, ранней диагностике этих заболеваний с помощью моноклональных антител и ДНК/РНК-проб. Для повышения продуктивности животных нужен полноценный корм. Микробиологическая промышленность выпускает кормовой белок на базе различных микроорганизмов — бактерий, грибов, дрожжей, водорослей. В нашей стране производится биомасса одноклеточных, в особенности на базе углеводородного сырья.

Технологическая биоэнергетика — одно из направлений  биотехнологии, связанное с эффективным  использованием энергии, запасаемой при фотосинтезе. Повышение цен на традиционные источники энергии (нефть, природный газ, уголь) и угроза исчерпания их запасов побудили человечество обратиться к альтернативным путям получения энергии. Биотехнология может дать ценные возобновляемые энергетические источники: спирты, биогенные углеводороды, водород. Получение этанола как топлива. Этанол — экологически чистое топливо, дающее при сгорании СО2 и Н2О. Он используется в двигателях внутреннего сгорания в чистом виде или как 10—20%-ная добавка к бензину (газохол). Эти экологически чистые виды топлива можно получать путем биоконверсии отходов промышленного и сельскохозяйственного производства. Получение метана — важный путь утилизации сельскохозяйственных отходов. Он получается в виде биогаза — смеси метана и СО2. Получение биогаза — процесс, отличающийся простотой оборудования и доступностью сырья, требует небольших капитало­вложений. Получение водорода как топлива пока остается на уровне поисковых разработок. Это абсолютно чистое топливо, дающее при сгорании лишь Н2О, отличается исключительно высокой теплотворной способностью — 143 кДж/г. Химический и электрохимический способы получения Н2 неэкономичны, поэтому заманчиво использование микроорганизмов, способных выделять водород. Такой способностью обладают аэробные и анаэробные хемотрофные бактерии, пурпурные и зеленые фототрофные бактерии, цианобактерии, различные водоросли и некоторые простейшие.

Биотехнология и  медицина. В наши дни биотехнология оказывает реальную помощь здравоохранению. Нет сомнений в терапевтической ценности инсулина, гормона роста, интерферонов, факторов свертывания крови и иммунной системы, тромболитических ферментов, изготовленных биотехнологическим путем. Помимо получения лечебных средств, биотехнология позволяет проводить раннюю диагностику инфекционных заболеваний и злокачественных новообразований на основе применения препаратов антигенов, моноклональных антител, ДНК/РНК-проб.

Биотехнология и  пищевая промышленность. Микроорганизмы, культуры растительных клеток могут дать пищевые добавки, выгодно отличающиеся своей «натуральностью» от синтетических продуктов, преобладающих в настоящее время. В будущем кулинар сможет добавить в изделие аромат земляники или винограда — продукты, образуемые в биореакторах с растительными клетками. Немаловажную роль играют ныне в пищевой промышленности ферменты. С их помощью осветляю фруктовые соки, производят безлактозное молоко, размягчают мясо. Большие возможности в плане повышения питательной ценности представляет добавление в продукты питания витаминов и аминокислот. Ряд аминокислот производят с применением микробов-сверхпродуцентов, полученных с применением методов генетической инженерии. Все большее значение приобретают низкокалорийные, не опасные для больных диабетом заменители сахарозы, в первую очередь фруктоза — продукт превращения глюкозы при участии иммобилизованной глюкоизомеразы. В некоторых продуктах применяют глицин, дающий в комбинации с аспарагиновой кислотой различные оттенки сладкого и кислого.

Биогеотехнология. Приложения биотехнологии  к добыче, обогащению и перераработке  руд, отделению и концентрированию металлов из сточных вод как вторичного сырья, экстракции остаточных порций нефти  из иссякающих месторождений относятся  к области биогео-технологии. Большую роль в этих процессах играют микроорганизмы, способные жить в недрах Земли и осуществлять там химические превращения. Способностью переводить металлы в растворимые соединения (выщелачивание металлов из руд) обладают различные бактерии. Возможно извлечение металлов из сточных вод. Велика способность грибной биомассы для концентрирования металлов (РЬ, Hg, Zn, Cu, Ni, Co, Mn, Cr, Ag, Au, Pt, Pd) из растворов, для освобождения растворов от радиоактивных примесей (дезактивации). Бактерии-деэмульгаторы, например Nocardiasp, разделяют водную и нефтяную фазы, что может быть использовано как для конценгрирования нефти, так и для очистки сточных вод от нефтяных примесей, создающих угрозу для окружающей среды.

Биотехнология может резко ограничить масштабы загрязнения нашей планеты промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми отходами, токсичными компонентами автомобильных выхлопов. Современные разработки нацелены на создание безотходных технологий, на получение легко разрушаемых полимеров и поиск новых активных микроорганизмов-разрушителей полимеров (полиэтилена, полипропилена, полихлорвинила). Усилия биотехнологов направлены также на борьбу с пестицидными загрязнениями — следствием неумеренного и нерационального применения ядохимикатов. Биотехнологические разработки играют важную роль в добыче и переработке полезных ископаемых, получении различных препаратов и создании новой аппаратуры для аналитических целей.