- •О. Ю. Сартакова
- •Учебное пособие
- •Содержание
- •1 Основы микробиологии ................................................... 7
- •2 Основы биотехнологии ................................................... 42
- •3 Типовая схема и основные стадии
- •4 Основные понятия биокатализа и53
- •5 Ферментация....................................................................... 65
- •6 Области применения биотехнологии........................... 69
- •Введение
- •1 Основы микробиологии
- •1.1 Общие сведения о микроорганизмах
- •1.2 Распространение микроорганизмов в природе
- •1.3 Морфологическая характеристика отдельных групп микроорганизмов
- •1.3.1 Структура эукариотической клетки
- •Ской мембраны
- •1.3.2 Структура прокариотической клетки
- •1.3.3 Ультрамикробы
- •1.3.4 Бактерии
- •1.3.4.1 Спорообразование у бактерий
- •1.3.4.2 Движение бактерий
- •1.3.4.3 Размножение бактерий
- •1.3.4.4 Питание бактерий
- •1.3.4.5 Типы питания
- •1.3.4.6 Систематика бактерий
- •1.3.5 Актиномицеты
- •1.3.6 Грибы
- •1.3.7 Водоросли
- •1.3.8 Простейшие
- •1.3.9 Коловратки
- •2 Основы биотехнологии
- •2.1 Объекты биотехнологии
- •2.2 Прошлое и настоящее биотехнологии
- •2.3 Перспективы развития биотехнологии
- •2.4 Основные виды биотехнологической деятельности микроорганизмов
- •2.5 Преимущества биотехнологических процессов
- •3 Типовая схема и основные стадии биотехнологических производств
- •4 Основные понятия биокатализа и биотрансформации
- •4.1 Основные группы биотрансформаций
- •4.2 Основные виды реакций биокатализа
- •4.3 Классификация ферментов
- •4.4 Преимущества и недостатки биокаталитических процессов
- •4.5 Основные понятия иммобилизации ферментов
- •4.6 Методы иммобилизации ферментов
- •Го связывания с носителем
- •«Сшивки»
- •4.7 Оценка качества иммобилизованных ферментов и метода иммобилизации
- •4.8 Примеры использования ферментов
- •5 Ферментация
- •5.1 Классификация процессов ферментации
- •Ферментация бывает:
- •5.2 Основные параметры периодической ферментации
- •5.3 Понятие скорости роста
- •5.4 Фазы периодической ферментации
- •5.5 Преимущества и недостатки периодической ферментации
- •6 Области применения биотехнологии
- •6.1 Биотехнологические процессы в решении экологических задач
- •6.2 Примеры блок-схем микробиологической очистки стоков
- •6.3 Биохимические методы очистки воды
- •6.3.1 Микробная ассоциация и технологические условия ме-
- •6.3.2 Очистка воды в аэротенках
- •6.3.3 Очистка воды в биофильтрах
- •6.3.4 Комбинированные сооружения аэробной биохимической очистки воды
- •6.3.5 Процессы нитрификации и денитрификации
- •6.3.6 Методы обработки осадка
- •6.3.7 Аэробная стабилизация осадка
- •6.3.8 Метановое брожение (биометаногенез)
- •6.3.8.1 Этапы метанового брожения
- •Биогаз (сн4, co2 )
- •6.3.8.2 Химизм процесса метанового брожения
- •6.3.8.3 Микробная ассоциация биометаногенеза
- •6.3.8.4 Сырье биометаногенеза
- •6.3.8.5 Технологические режимы и аппаратурное оформление процесса метанового брожения
- •6.4 Биоценозы как индикаторы сапробности водоемов
- •6.5 Применение биотехнологии в медицине
- •6.5.1Антибиотики
- •6.5.2. Гормоны
- •6.5.3 Вакцины, иммунные сыворотки и иммуноглобулины
- •6.5.4 Ферменты
- •6.5.5 Биодатчики в медицине
- •6.6 Применение биотехнологии в энергетике
- •6.6.1 Законы биоэнергетики
- •6.6.2 Биологические мембраны, как преобразователи энергии
- •6.6.3 Характеристика растительного сырья как источника энергии
- •6.6.4 Альтернативные источники энергии и их получение
- •6.7 Производство пищевых продуктов и напитков
- •6.7.1 Биотехнологические процессы в хлебопекарном производстве
- •6.7.2 Биотехнология приготовления пива
- •6.7.3 Производство вина и спиртсодержащих продуктов
- •6.7.4 Биотехнология приготовления кисломолочных продуктов и сметаны
- •6.7.5 Биотехнологические процессы в сыроделии
- •6.7.6 Биотехнология приготовления маргарина
- •6.8 Химическая промышленность и биотехнология
- •6.9 Сельское хозяйство и биотехнология
- •6.10 Биогеотехнология
- •6.10.1Биогидрометаллургия
- •6.10.2 Выщелачивание куч и отвалов
- •6.10.3 Бактериальное выщелачивание in situ
- •6.10.4 Выщелачивание минеральных концентратов
- •6.10.5 Микробиологический способ извлечения золота
- •6.10.6 Биосорбция металлов из растворов
- •6.10.7 Обогащение руд
- •6.10.8 Извлечение нефти
- •6.11 Безопасность биотехнологических процессов
- •Глава 1
- •Главы 2, 3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Глава 6
6.10.4 Выщелачивание минеральных концентратов
в аппаратах
Бактериальное выщелачивание сульфидных концентратов имеет несомненное преимущество, так как оно может быть организовано не- посредственно в месте получения концентрата в районе разрабатывае- мых месторождений без больших транспортных расходов. Для интен- сификации процесса выщелачивания предложены технологии обработ-
158
ки руд в проточном режиме в серии последовательно соединенных ап- паратов большого объема с перемешиванием, аэрацией, контролем рН, температуры и концентрации микроорганизмов в пульпе. Эта техноло- гия получила название чановое выщелачивание.
6.10.5 Микробиологический способ извлечения золота
Эта идея пришла к ученым Украины на основе открытия, сде- ланного ими еще в 80 -е годы прошлого века: золото можно извлекать из руды с помощью микроорганизмов, содержащихся в руде. Однако по сей день во всем мире золото добывается экологически опасным цианидным способом. С помощью микробов можно обезвредить циа- нидсодержащие стоки действующих золотоизвлекающих предприятий. Совместно сотрудники АН Украины и лаборатории “Кыргыз- геологии” испытали данную технологию извлечения золота и убеди- лись в ее эффективности. На комбинате “Макмалзолото” провели ук- рупненные опыты по биообезвреживанию воды хвостохранилища: в течение пяти суток содержание цианидов в стоках снизилось с 15,6 до
0,02 миллиграмма в литре.
Суть цианидного способа извлечения золота в следующем: руду измельчают до определенного размера частиц и подвергают гра- витационному обогащению, полученный концентрат отправляют на
промывку. Так называемые хвосты после гравитационного обогащения
доизмельчают до 74 микронов частиц, потом подвергают цианирова- нию, т.е. растворяют мелкие частицы золота в цианидном растворе, по- сле чего оно улавливается различными сорбентами.
Этот метод отталкивается от того, что в составе золотой руды есть живые клетки-бактерии, и некоторые из них обладают способно- стью активно функционировать в среде с высоким содержанием ме- таллов. С помощью бактерий можно также разрушать кристаллы ми- нералов, в которых, как в клетку, заключено золото.
Метод биогеотехнологического извлечения золота особенно пер-
спективен в тех случаях, когда золото находится в ультрадисперсной форме, то есть в кристаллических решетках, и не извлекается обыч- ными способами. Внедрение этой технологии позволяет дополнитель- но получать от 10% до 12% мелкодисперсного золота, остающегося сегодня в хвостах. И самое главное – микробиологический способ из- влечения золота экологически безопасен.
Промышленное применение нашел биотехнологический метод
удаления серы из угля. Предварительная обработка угля бактериями T.
159
Ferrooxidans приводит к окислению значительной доли серы (в виде пирита) до серной кислоты (60%-98%) за 7-10 суток. Обработку угля проводят открытым способом, но ведется поиск методов введения ми- кроорганизмов в пласты угля.