-- [ Страница 1 ] --

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ СО РАН

Т. Г. Волова

БИОТЕХНОЛОГИЯ

Ответственный редактор

Российской Федерации в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению

«Химическая технология и биотехнология», специальностям «Микробиология», «Экология», «Биоэкология», «Биотехнология».

Издательство СО РАН

Новосибирск

УДК 579 (075.8)

Биотехнология / Т. Г. Волова. – Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской Академии наук, 1999. – 252 с.

ISBN 5-7692-0204- В монографии отражен современный уровень знаний по различным направлениям биотехнологии. Изложены общие вопросы научных основ биотехнологии как науки и промышленной отрасли – история возникновения и развития, специфика и возможности различных биотехнологических процессов; охарактеризованы биологические агенты, субстраты, аппаратура и получаемые целевые продукты. Даны процессы получения белка одноклеточных, аминокислот, антибиотиков, органических кислот, биополимеров. Рассмотрены новейшие методы биотехнологии – инженерная энзимология, клеточная и генетическая инженерия. Описаны экологически чистые способы получения и применения биопрепаратов для сельского хозяйства; вклад биотехнологии в восполнение энергетических и минеральных ресурсов; приведены примеры биологических способов переработки и утилизации отходов.

Книга предназначена для студентов, аспирантов, научных работников и специалистов – микробиологов, биотехнологов, химиков-технологов, экологов.

Табл. 26. Илл. 43. Библиогр.: 133 назв.

Рецензенты:

Кафедра промышленной биотехнологии Московского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева;

профессор М. Н. Манаков доктор биологических наук А. В. Брильков Утверждено к печати Институтом биофизики СО РАН © Т. Г. Волова, © Институт биофизики СО РАН, ISBN 5-7692-0204- Учебное издание Волова Татьяна Григорьевна

БИОТЕХНОЛОГИЯ

ЛР № 020909 от 01.09.94.

Сдано в набор 19.08.99. Подписано в печать 26.09.99.

Формат 60х84/16. Гарнитура Таймс. Уч. изд. л. 12.5.

Усл. печ. л. 15,8. Тираж 100. Заказ № 30.

Издательство Сибирского отделения Российской Академии наук.

630090, Новосибирск, Морской пр., 2.

Отпечатано в типографии Института физики СО РАН.

660036, Красноярск, Академгородок.

Электронная версия расположена на сайте КрасГУ http://www.lan.krasu.ru/stadies/editions.asp

ОТ РЕДАКТОРА

С удовольствием представляю читателю книгу профессора Т. Г. Воловой «Биотехнология».

Потребность в общем учебном руководстве по биотехнологии несомненна. Биотехнология – одна из наиболее быстро развивающихся областей промышленности и наиболее перспективная в силу ее экономичности и экологичности.

Термин «биотехнология» понимается в настоящее время не однозначно. В расширительном толковании биотехнология – это все технологические процессы, в которых используются живые организмы. Но при таком понимании все сельское хозяйство, начиная с самых первобытных его форм, нужно включить в биотехнологию. В точном понимании слова это справедливо, но вряд ли конструктивно, т.к. не содержит в себе ничего нового. Противоположная крайность – ограничить биотехнологию генноинженерными манипуляциями. Под впечатлением недавно еще немыслимых возможностей воздействовать на геном, буквально – «лепить живые формы», возникла тенденция оставить понятие биотехнология для обозначения только этой, безусловно, самой перспективной и самой быстро развивающейся области прикладной биотехнологии. Но при этом остается за бортом биотехнологии то, что составило ее действительную основу – биотехнологические, главным образом, промышленные микробиологические производства.

Если отказаться от обеих крайних позиций, то биотехнологию можно определить по ее основному признаку – управлению биотехнологическими процессами. Согласно этому представлению, биотехнология является наукой о способах получения целевых продуктов с помощью биосинтеза, управляемого параметрами среды или генно-инженерными манипуляциями, либо сочетанием этих воздействий.

Таким образом, основой биотехнологии является управляемый биосинтез. Параметрическое управление составляет ее классическое содержание, хотя и в эту область последние десятилетия внесли много нового, в частности, технику непрерывного культивирования микроорганизмов с обратной связью.

Реальная возможность конструирования генома – это достижение последних лет. Его перспективы необозримы. Сочетание генетического и параметрического управления биосинтезом способствует взаимному усилению возможностей этих методологических подходов. Вероятно, их сочетанное использование определит лицо биотехнологии ближайшего будущего.

В условиях, когда императивной задачей всей технологической цивилизации становится переход к экологически совместимым, «дружественным природе» технологиям, биотехнология привлекает внимание прежде всего. Биотехнологические процессы сродни живой природе по самой своей основе, продукты биосинтеза биологическими же процессами могут быть и разрушены. В этом видится выход из основного тупика современных технологий – производства и накопления недеградируемых продуктов и засорения ими природной среды.

Неизбежная переориентация промышленности на безотходные производства делает биотехнологию областью наиболее быстрого развития в ближайшем будущем с широким спектром производств – от замещающих генов и гормонов в медицине до биометаллургии.

В свете этой перспективы, издание руководства, подобного книге Т. Г. Воловой, представляется весьма своевременным и позитивным. Профессор Т. Г. Волова – известный специалист в области хемобиосинтеза.

Ею разрабатываются пути получения ценных биологических продуктов с помощью экзотических водородных бактерий, способных черпать энергию из реакции окисления водорода кислородом, т.е. реакции «гремучего газа», но выполняемой ферментативно без взрыва и высоких температур при эффективном использовании энергии водорода в биосинтезе. Это путь естественного сопряжения двух магистральных направлений в развитии технологии XXI века – водородной энергетики и биотехнологии.

Книга Т. Г. Воловой адресована, прежде всего, студентам – биологам, технологам, экологам, но много полезного для себя в ней найдут и специалисты более старшего поколения, работающие в микробиологической, пищевой, химической промышленности и смежных отраслях, а также все, кто интересуется потенциалом этой новой области знаний.

Биологические технологии (биотехнологии) обеспечивают управляемое получение полезных продуктов для различных сфер человеческой деятельности. Эти технологии базируются на использовании каталитического потенциала различных биологических агентов и систем – микроорганизмов, вирусов, растительных и животных клеток и тканей, а также внеклеточных веществ и компонентов клеток. В настоящее время разработка и освоение биотехнологии занимают важное место в деятельности практически всех стран. Достижение превосходства в биотехнологии является одной их центральных задач в экономической политике развитых стран. Лидерами биотехнологии являются сегодня США и Япония, накопившие многолетний опыт биотехнологий для сельского хозяйства, фармацевтической, пищевой и химической промышленности. Прочное положение в производстве ферментных препаратов, аминокислот, белка, медикаментов занимают страны Западной Европы (ФРГ, Франция, Великобритания), а также Россия. Эти страны характеризуются мощным потенциалом новой техники и технологии, интенсивными фундаментальными и прикладными исследованиями в различных областях биотехнологии. Определить сегодня, что же такое биотехнология, весьма не просто. Вместе с тем, само появление этого термина в нашем словаре глубоко символично.

Оно отражает мнение, что применение биотехнологических материалов и принципов в ближайшие годы радикально изменит многие отрасли промышленности и само человеческое общество. Интерес к этой науке и темпы ее развития в последние годы растут очень быстро.

Человек использовал биотехнологию многие тысячи лет: люди занимались пивоварением, пекли хлеб, получали кисломолочные продукты, применяли ферментации для получения лекарственных веществ и переработки отходов. Но только новейшие методы биотехнологии, включая методы генетической инженерии, основанные на работе с рекомбинантными ДНК, привели к «биотехнологическому буму», свидетелями которого являемся мы в настоящее время. Новейшие технологии генетической инженерии позволяют существенно усовершенствовать традиционные биотехнологические процессы, а также получать принципиально новыми, ранее недоступными способами разнообразные ценные продукты.

Развитие и преобразование биотехнологии обусловлено глубокими переменами, происшедшими в биологии в течение последних 25–30 лет.

Основу этих событий составили новые представления в области наследственности и методические усовершенствования, которые приблизили человечество к познанию превращений ее материального субстрата и проложили дорогу новейшим промышленным процессам. Помимо этого, ряд Области науки, новейшие результаты которых важны для развития биотехнологии важнейших открытий в других областях также повлиял на развитие биотехнологии (см. таблицу).

Генетическая инженерия существует немногим более 20 лет. Она блестяще раскрыла свои возможности в области прокариотических организмов.

Однако новые технологии, применяемые к высшим растениям и животным, пока не столь значительны. Попытки применения приемов генетической инженерии к высшим растениям и животным сталкиваются с огромными трудностями, обусловленными как несовершенством наших знаний по генетике эукариот, так и сложностью организации высших организмов.

Использование научных достижений и практические успехи биотехнологии тесно связаны с фундаментальными исследованиями и реализуется на самом высоком уровне современной науки. В этом плане нельзя не отметить удивительную научную многоликость биотехнологии: ее развитие и достижения теснейшим образом связаны и зависят от комплекса знаний не только наук биологического профиля, но также и многих других (см. рисунок).

Сегодня биотехнология стремительно выдвинулась на передние позиции научно-технического прогресса. Фундаментальные исследования жизГенетика Химия Биохимическая ненных явлений на клеточном и молекулярном уровнях привели к появлению принципиально новых технологий и получению новых продуктов.

Традиционные биотехнологические процессы, основанные на брожении, дополняются новыми эффективными процессами получения белков, аминокислот, антибиотиков, ферментов, витаминов, органических кислот и др. Наступила эра новейшей биотехнологии, связанная с получением вакцин, гормонов, интерферонов и др. Важнейшими задачами, стоящими перед биотехнологией сегодня, являются: повышение продуктивности сельскохозяйственных растительных культур и животных, создание новых пород культивируемых в сельском хозяйстве видов, защита окружающей среды и утилизация отходов, создание новых экологически чистых процессов преобразования энергии и получения минеральных ресурсов.

Характеризуя перспективы и роль биотехнологии в человеческом обществе, уместно прибегнуть к высказыванию на одном из Симпозиумов по биотехнологии японского профессора К. Сакагучи, который говорил следующее: «... ищите все, что пожелаете, у микроорганизмов, и они не подведут вас... Изучение и применение в промышленности культур клеток млекопитающих и растений, иммобилизация не только одноклеточных, но и клеток многоклеточных организмов, развитие энзимологии, генетической инженерии, вмешательство в сложный и недостаточно изученный наследственный аппарат растений и животных все больше расширят области применения существующих направлений биотехнологии и создадут принципиально новые направления».

Глава 1. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ 1.1. БИОТЕХНОЛОГИЯ – НОВАЯ КОМПЛЕКСНАЯ

ОТРАСЛЬ

Современный этап научно-технического прогресса характеризуется революционными изменениями в биологии, которая становится лидером естествознания. Биология вышла на молекулярный и субклеточный уровень, в ней интенсивно применяются методы смежных наук (физики, химии, математики, кибернетики и др.), системные подходы. Бурное развитие комплекса наук биологического профиля с расширением практической сферы их применения обусловлено также социальноэкономическими потребностями общества. Такие актуальные проблемы, стоящие перед человечеством второй половины ХХ века, как дефицит чистой воды и пищевых веществ (в особенности белковых), загрязнение окружающей среды, недостаток сырьевых и энергетических ресурсов, необходимость развития новых средств диагностики и лечения, не могут быть решены традиционными методами. Поэтому возникла острая необходимость в разработке и внедрение принципиально новых методов и технологий. Большая роль в решение комплекса этих проблем отводится биотехнологии, в рамках которой осуществляется целевое применение биологических систем и процессов в различных сферах человеческой деятельности. В современной биотехнологии в соответствии со спецификой сфер ее применения целесообразно выделить в качестве самостоятельных ряд разделов следующие:

Промышленная микробиология;

Медицинская биотехнология;

Технологическая биоэнергетика, Сельскохозяйственная биотехнология;

Биогидрометаллургия;

Инженерная энзимология;

Клеточная и генетическая инженерия;

Экологическая биотехнология.

Перспективность и эффективность применения биотехнологических процессов в различных сферах человеческой деятельности, от получения пищи и напитков до воспроизводства экологически чистых энергоносителей и новых материалов обусловлена их компактностью и одновременно крупномасштабностью, высоким уровнем механизации и производительности труда. Эти процессы поддаются контролю, регулированию и автоматизации. Биотехнологические процессы, в отличие от химических, реализуются в «мягких» условиях, при нормальном давлении, активной реакции и невысоких температурах среды; они в меньшей степени загрязняют окружающую среду отходами и побочными продуктами, мало зависят от климатических и погодных условий, не требуют больших земельных площадей, не нуждаются в применении пестицидов, гербицидов и других, чужеродных для окружающей среды агентов. Поэтому биотехнология в целом и ее отдельные разделы находится в ряду наиболее приоритетных направлений научно-технического прогресса и является ярким примером «высоких технологий», с которыми связывают перспективы развития многих производств. Биологические технологии находятся в настоящее время в фазе бурного развития, но уровень их развития во многом определяется научно-техническим потенциалом страны. Все высокоразвитые страны мира относят биотехнологию к одной из важнейших современных отраслей, считая ее ключевым методом реконструкции промышленности в соответствии с потребностями времени, и принимают меры по стимулированию ее развития.

Биотехнологические процессы многолики по своим историческим корням и по своей структуре, они объединяют элементы фундаментальных наук, а также ряда прикладных отраслей, таких как химическая технология, машиностроение, экономика. Научная многоликость биотехнологии в целом и ее раздела, имеющего целью решение природоохранных задач, удивительна: они использует достижения наук биологического цикла, изучающих надорганизменный уровень (экология), биологические организмы (микробиология, микология), суборганизменные структуры (молекулярная биология, генетика). Через биологию на биотехнологию влияют химия, физика, математика, кибернетика, механика. Современные биотехнологии также остро нуждаются в научно-обоснованной проработке технологии и аппаратурном оформлении. Поэтому необходима органическая связь с техническими науками – машиностроением, электроникой, автоматикой. Общественные и экономические науки также имеют большое значение в развитии экологической биотехнологии, так как решаемые ею практические задачи имеют большое социально-экономическое значение для развития любого общества. К биотехнологии, как ни к одной любой отрасли и области научных знаний, подходят знаменитые слова Луи Пастера: «Нет, и еще тысячу раз нет, я не знаю такой науки, которую можно было бы назвать прикладной. Есть наука и есть области ее применения, и они связаны друг с другом, как плод с взрастившим его деревом».

1.2. ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ

И ФОРМИРОВАНИЯ БИОТЕХНОЛОГИИ

Вопрос о формировании биотехнологии трактуется неоднозначно: по мнению одних (Овчинников, Баев, Скрябин), считается правомерным отнести к сфере биотехнологии древние процессы брожения, включая получение спирта, силосование; по мнению других (Аиба, Хемфри, Миллис), условной датой появления биотехнологии можно считать присуждение компании «Мерк Кемикал Компани» за достижения в области биохимической технологии в 1947 г. премии Мак-Гро – Хилла и, наконец, есть мнение, что начало биотехнологии следует отнести к 70-м годам ХХ столетия к моменту зарождения генетической инженерии. Видимо, правомерно отнести возникновение современной биотехнологии, начавшей свое формирование на базе существующих отраслей микробиологической промышленности, к началу 50-х годов нынешнего века, а весь предшествующий данному периоду этап называть предысторией формирования биотехнологии, ведущей корни из древнейших цивилизаций.

Предысторию формирования биотехнологии можно подразделить на ряд этапов:

– появление эмпирической технологии в 6-м тысячелетии до н.э., – зарождение естественных наук в XV–XVII веках;

– формирование микробиологических производств и начало взаимодействия науки и микробиологических производств в конце XIX – 10-х годах XX века, вызвавшее революционное преобразование микробиологических производств;

– создание научно-технических предпосылок для возникновения современной биотехнологии (10-е – конец 40-х годов XX века).

Человек с древнейших времен начал использовать в своей хозяйственной деятельности биологические организмы, в частности микроорганизмы, не зная об их существовании. Первым микробиологическим процессом, использованным на практике, было брожение – процесс обмена веществ, при котором в органическом субстрате происходят изменения под воздействием микробных ферментов. Возбудителями бродильных процессов являются грибы, бактерии, дрожжи. Данные организмы легко культивируются, быстро размножаются в сравнительно простых условиях и синтезируют ферменты, вызывающие разложение органических веществ. С древнейших времен брожение применяли при хлебопечении, пивоварении и виноделии. Так, при раскопках Вавилона обнаружены дощечки, насчитывающие 6000 лет, с описанием процесса приготовления пива, а в пирамидах Египта, построенных в этот же период, – караваи хлеба. Есть сведения об очистных сооружениях, которые функционировали в древнем Риме. С 3–4-го тысячелетий известны человеку процессы пектинового брожения, лежащие в основе мочки прядильных растений, льна, конопли и др. С древнейших времен человечество сталкивалось и с отрицательными последствиями деятельности микроорганизмов (порча продуктов, инфекционные болезни людей и домашнего скота). Следствием этого на первых этапах были неосознанные, эмпирические попытки разработки методов и средств борьбы с этими явлениями. Так стали возникать методы консервирования продуктов.

Во второй половине XV века начитается развитие современного естествознания. На становление и развитие биологии существенное влияние оказали успехи химии, которая из описательной в этот период превращается в аналитическую. Произошли сдвиги в изучении сущности процессов брожения; появился термин «ферментация», а процесс брожения стали связывать с наличием в среде дрожжей или ферментов. В XVI–XVII веках сначала во Франции, а затем повсеместно для разрыхления теста стали использовать пивные дрожжи; позднее с изменением и совершенствованием технологии пивоварения для этих целей стали применять дрожжи спиртовых производств. В Европе стали добывать медь в процессах бактериального выщелачивания.

Во второй половине XVIII века была доказана способность одного вещества разлагать другое. Это послужило началом экспериментального изучения уникальной способности ферментов к катализу специфических химических реакций. Таким образом, развитие описательной микробиологии и изучение химических превращений стали важной предпосылкой для становления микробиологии и биохимии.

В XIX веке с развитием химических наук были заложены основы органической химии. В этот период были открыты многие органические кислоты, глицерин, холестерин, глюкоза, первые аминокислоты, осуществлен синтез мочевины. Для зарождения энзимологии большое значение имело изучение процесса гидролиза полисахаридов. Огромное влияние на создание научных основ микробиологических производств имели работы Луи Пастера, который по просьбе правительства Франции исследовал причины нарушения технологических процессов в ряде производств. Работая в области прикладной микробиологии, Пастер сделал ряд крупнейших фундаментальных открытий, которые заложили основы современной технической микробиологии. Пастер неоспоримо доказал, что болезни, порча продуктов, брожение и гниение вызываются микроорганизмами, и создал теорию об экзогенности попадания этих организмов в среду. Этим была доказана несостоятельность бытующей в то время теории самозарождения микроорганизмов. Работы Пастера заложили научные основы виноделия, пивоварения, производства спирта и уксуса, борьбы с инфекционными болезнями. Современник Пастера Гексли, оценивая работы Пастера, говорил, что «... он своими открытиями возместил Франции большую часть контрибуции, уплаченной Германии». Крупным достижением данного периода была разработка метода чистых культур, а также усовершенствование сред для выделения и выращивания микроорганизмов.

Чистые культуры стали применять в сложившихся микробиологических производствах. Большое значение имели работы по изучению микробного антагонизма и применению его в медицине. Мечниковым было создано учение об антагонизме микробов и научно обоснованы рекомендации для практических применений этого учения. В этот период активно изучалась азотфиксация. Немецкие исследователи Гельригель и Вильфарт установили биологическую природу процесса фиксации азота бобовыми растениями, а Бейеринк выделил чистую культуру клубеньковых бактерий и доказал их присутствие в ризосфере растений. Тогда же блестящими работами Виноградского, Омельянского, Надсона, Исаченко были заложены основы геологической микробиологии; начато изучение роли микроорганизмов в превращениях серы, железа, кальция, грязеобразовании. Стали закладываться научные основы биологической обработки и обезвреживания стоков. Очистные сооружения, известные со времен Древней Индии и Римской империи и пришедшие в упадок в средние века, с бурным развитием промышленности на рубеже XIX–XX веков вновь стали предметом пристальных исследований. В этот период начала складываться энзимология.

Для изучения и применения ферментов потребовалась разработка и подбор специальных «мягких» методов выделения и очистки. Началось практическое применение ферментных препаратов для подслащивания ряда веществ, появились препараты для дубления кож и применения в аналитике.

В 70–80-е годы XIX столетия были заложены основы культивирования растительных клеток и животных тканей. После работ Шванна и Вирхова, назвавших клетку элементарным организмом, возник интерес к изучению живых клеток, и начались эксперименты по сохранению жизнеспособности клеток и кусочков тканей в специфических условиях и средах. В г. Мендель доложил Обществу испытателей природы свои наблюдения о закономерностях передачи наследственных признаков.

В начале XX века были введены термины «мутации», «ген», возникла гипотеза Сэттона-Бовери о том, что хромосомы являются материальными носителями наследственных признаков. Русский цитолог Навашин раскрыл особенности структуры хромосом и заложил основы хромосомной теории наследственности.

Таким образом, в данный период внедрение научных знаний дало возможность приступить к разработке научно-обоснованных биотехнологий многих производственных процессов.

Последний период эры предыстории современных биотехнологий (10е – 40-е годы XX века) условно можно подразделить на два этапа. На первом этапе, в начале его, в основном, происходило усовершенствование технологии существующих производств, а затем, благодаря успехам микробиологии, биохимии и других наук того периода, в результате принципиальных усовершенствований аппаратуры и технологий возникла основа для организации новых производств. В этот период стали выпускать новые экологически чистые биоудобрения и биологические препараты для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений, возникли производства ряда целевых продуктов (органических растворителей, спиртов), начались промышленные испытания биотехнологических процессов переработки и использования растительных отходов. Второй этап данного периода тесно связан с биотехнологическими методами получения ряда сложных веществ – антибиотиков, ферментов, витаминов.

Революционным моментом данного периода была промышленная реализация технологии производства антибиотиков. Отправной точкой при этом послужило открытие Флемингом, Флори и Чейном химиотерапевтического действия пенициллина. Практически одновременно в СССР Ермольева, изучая действие лизоцима, показала, что он является фактором естественного иммунитета, а Гаузе и Бражникова получили новый активный препарат – антибиотик грамицидин.

После второй мировой войны в ходе интенсивного развития промышленных биотехнологий были организованы производства аминокислот, белка одноклеточных, превращение стероидов, освоено культивирование клеток животных и растений. Интактные клетки микроорганизмов широко стали использовать для получения лекарственных веществ стероидной природы, были организованы крупные производства вакцин.

Эра новейших биотехнологических процессов, возникшая в течение последних 25–30 лет, связана с использованием иммобилизованных ферментов и клеточных органелл, а также основана на методах рекомбинантных ДНК. Бурно развивающиеся в настоящее время генетическая и клеточная инженерия способствуют тому, что биотехнологии постепенно завоевывают все новые и новые области производства и решительно внедряются во многие сферы деятельности человека. В 50-е годы после успешного использования для получения вакцины вируса полиомиелита, выращиваемого в культуре клеток млекопитающих, линии культур клеток человека стали незаменимыми для выделения и культивирования ряда других вирусов, производства антител, интерферона, противоопухолевых химиопрепаратов. В конце 60-х годов иммобилизованные ферменты и клетки стали успешно применяться не только для производства полусинтетических препаратов, но и для проведения несложных биохимических анализов.

Возникновение генетической инженерии условно относят к 1972 году, когда в США Бергом была создана первая рекомбинантная молекула ДНК.

С середины 70-х годов данной проблемой интенсивно занимаются тысячи научных коллективов и промышленных компаний во всех странах мира.

Сочетание слов «генетика» и «инженерия» свидетельствуют о том, что наступило время, когда стало возможным конструирование рекомбинантных ДНК и целенаправленно создавать искусственные генетические программы. Это дало возможность организовать получение многих важных препаратов, а также начать работу по получению новых суперштаммовдеградаторов промышленных токсикантов. Внедрение новейших методов биотехнологии в настоящее время производит переворот в различных областях биотехнологии, включая биотехнологические процессы. Эти методы позволяют интенсифицировать экологически чистые биотехнологии воспроизводства пищи и кормовых препаратов, решать методами задачи обеспечения человечества материальными и энергетическими ресурсами и также природоохранные проблемы.

Таким образом, корни биотехнологических процессов уходят в далекое прошлое, а их будущее необычайно широко и перспективно. Современном биологическим технологиям под силу создать отрасли, основанные на функционировании биологических систем, метаболические системы которых обладают уникальными достоинствами и подчинены интересам человечества.

1.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОИЗВОДСТВ

Важнейшей задачей любого биотехнологического процесса является разработка и оптимизация научно-обоснованной технологии и аппаратуры для него. При организации биотехнологических производств частично был заимствован опыт развитой к тому времени химической технологии.

Однако биотехнологические процессы имеют существенное отличие от химических в силу того, что в биотехнологии используют более сложную организацию материи – биологическую. Каждый биологический объект (клетка, фермент и т. д.) – это автономная саморегулирующаяся система.

Природа биологических процессов сложна и далеко не выяснена окончательно. Для микробных популяций, например, характерна существенная гетерогенность по ряду признаков – возраст, физиологическая активность, устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов среды. Они также подвержены случайным мутациям, частота которых составляет от 10-4 до 10-8. Гетерогенность также может быть обусловлена наличием поверхностей раздела фаз и неоднородностью условий среды.

В общем виде любой биотехнологический процесс включает три основные стадии: предферментационную, ферментационную и постферментационную. Принципиальная схема реализации биотехнологических процессов в общем виде может быть представлена блок-схемой, в которой сделана попытка охватить все варианты ферментационных процессов (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Принципиальная схема реализации биотехнологических процессов 1 – реактор для приготовления сред, 2 – вихревой насос, 3 – аппарат для приготовления твердых сред, 4 – паровая колонка для подогрева сред до температуры стерилизации, 5 – выдерживатель сред при температуре стерилизации, 6 – теплообменник для охлаждения сред, 7 – мерник – сборник питательной 8 – дозатор, 9 – анаэробный ферментер, 10 – глубинный аэробный ферментер, 11 – биокаталитический реактор, 12 – ферментер для поверхностной твердофазной ферментации, 13 – то же для поверхностной жидкостной ферментации, 14 – экстрактор, 15 – сепаратор для отделения биомассы, 16 – система локальной автоматики, 17 – плазмолизатор биомассы, 18 – дезинтегратор биомассы, 19 – выпарная установка, 20 – фракционирование дезинтегратов, 21 – сушилка и другие аппараты для обезвоживания, 22 – аппаратура для расфасовки продукта, 23 – ионообменные колонны, аппараты для химических и мембранных методов выделения, центрифуги, фильтры, кристаллизаторы и др. устройства.

Условные обозначения: рН – раствор для коррекции рН, П – компоненты и среды для подпитки, Пос – посевной материал, В – сжатый воздух, ПАВ – пеногаситель, Ср – стерильная питательная среда, На предферментационной стадии осуществляют хранение и подготовку культуры продуцента (инокулята), получение и подготовку питательных субстратов и сред, ферментационной аппаратуры, технологической и рециркулируемой воды и воздуха. Поддержание и подготовка чистой культуры является очень важным моментом предферментационной стадии, так как продуцент, его физиолого-биохимические характеристики и свойства определяют эффективность всего биотехнологического процесса. В отделении чистой культуры осуществляют хранение производственных штаммов и обеспечивают их реактивацию и наработку инокулята в количествах, требуемых для начала процесса. При выращивании посевных доз инокулята применяют принцип масштабирования, то есть проводят последовательное наращивание биомассы продуцента в колбах, бутылях, далее в серии последовательных ферментеров. Каждый последующий этап данного процесса отличается по объему от предыдущего обычно на порядок. Полученный инокулят по стерильной посевной линии направляется далее в аппарат, в котором реализуется ферментационная стадия.

Приготовление питательных сред осуществляется в специальных реакторах, оборудованных мешалками. В зависимости от растворимости и совместимости компонентов сред могут быть применены отдельные реакторы. Технология приготовления сред значительно усложняется, если в их состав входят нерастворимые компоненты. В различных биотехнологических процессах применяются различные по происхождению и количествам субстраты, поэтому процесс их приготовления варьирует. Поэтому дозирование питательных компонентов подбирается и осуществляется индивидуально на каждом производстве в соответствии с Технологическим регламентом конкретного процесса. В качестве дозирующего оборудования при этом применяются весовые и объемные устройства, используемые в пищевой и химической промышленности. Транспорт веществ осуществляется насосами, ленточными и шнековыми транспортерами.

Сыпучие компоненты подают в ферментеры с помощью вакуумных насосов. Часто применяют принцип предварительных смесей, то есть соли предварительно растворяют и затем транспортируют по трубопроводам, дозируя их подачу по объему. В силу исключительного разнообразия биотехнологических процессов и применяемых для их реализации сред, методов и аппаратуры рассмотрение данных элементов далее будет связано с конкретными биотехнологическими производствами.

Стадия ферментации является основной стадией в биотехнологическом процессе, так как в ее ходе происходит взаимодействие продуцента с субстратом и образование целевых продуктов (биомасс, эндо- и экзопродуктов). Эта стадия осуществляется в биохимическом реакторе (ферментере) и может быть организована в зависимости от особенностей используемого продуцента и требований к типу и качеству конечного продукта различными способами. Ферментация может проходить в строго асептических условиях и без соблюдения правил стерильности (так называемая «незащищенная» ферментация); на жидких и на твердых средах; анаэробно и аэробно. Аэробная ферментация, в свою очередь, может протекать поверхностно или глубинно (во всей толще питательной среды).

Культивирование биологических объектов может осуществляться в периодическом и проточном режимах, полунепрерывно с подпиткой субстратом. При периодическом способе культивирования ферментер заполняется исходной питательной средой и инокулятом микроорганизмов (Х0 + S0 на рис. 1.2). В течение определенного периода времени в аппарате происходит взаимодействие микроорганизмов и субстрат сопровождающееся образованием в культуре продукта (Х + S P).

Биохимические превращения в этом аппарате продолжаются от десятков часов до нескольких суток. Регуляция условий внутри ферментера – важнейшая задача периодического культивирования микроорганизмов. В ходе периодической ферментации выращиваемая культура проходит ряд последовательных стадий: лаг-фазу, экспоненциальную, замедления роста, стационарную и отмирания. При этом происходят существенные изменения физиологического состояния биообъекта, а также ряда параметров среды. Целевые продукты образуются в экспоненциальной (первичные метаболиты – ферменты, аминокислоты, витамины) и стационарной (вторичные метаболиты – антибиотики) фазах, поэтому в зависимости от целей биотехнологического процесса в современных промышленных процессах применяют принцип дифференцированных режимов культивирования. В результате этого создаются условия для максимальной продукции того или иного целевого продукта. Периодически ферментер опорожняют, производят выделение и очистку продукта, и начинается новый цикл.

Непрерывный процесс культивирования микроорганизмов обладает существенными преимуществами перед периодическим. Непрерывная Рис. 1.2. Схема биореактора периодического действия.

Рис. 1.3. Схема тубулярного биореактора полного вытеснения.

ферментация осуществляется в условиях установившегося режима, когда микробная популяция и ее продукты наиболее однородны. Применение непрерывных процессов ферментации создает условия для эффективного регулирования и управления процессами биосинтеза. Системы непрерывной ферментации могут быть организованы по принципу полного вытеснения или полного смешения. Первый пример – так называемая тубулярная культура (рис. 1.3).

Процесс ферментации осуществляется в длинной трубе, в которую с одного конца непрерывно поступают питательные компоненты и инокулят, а с другой с той же скоростью вытекает культуральная жидкость.

Данная система проточной ферментации является гетерогенной.

При непрерывной ферментации в ферментах полного смешения (гомогенно-проточный способ) во всей массе ферментационного аппарата создаются одинаковые условия. Применение таких систем ферментации позволяет эффективно управлять отдельными стадиями, а также всем биотехнологическим процессом и стабилизировать продуцент в практически любом, требуемом экспериментатору или биотехнологу состоянии. Управление подобными установками осуществляется двумя способами (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Схемы биореакторов для проточного культивирования микроорганизмов.

А – хемостат; Б – турбидостат с автоматической регуляцией оптической плотности.

1 – поступление среды, 2 – мешалка, 3 – сток культуры, 4 – насос, 5 – фотоэлемент, 6 – источник света.

Турбидостатный способ базируется на измерении мутности выходящего потока. Измерение мутности микробной суспензии, вызванное ростом клеток, является мерой скорости роста, с которой микроорганизмы выходят из биореактора. Это позволяет регулировать скорость поступления в ферментер свежей питательной среды. Второй метод контроля, – хемостатный, проще. Управление процессом в хемостате осуществляется измерением не выходящего, а входящего потока. При этом концентрацию одного из компонентов питательной среды (углерод, кислород, азот), поступающего в ферментер, устанавливают на таком уровне, при котором другие питательные компоненты находятся в избытке, то есть лимитирующая концентрация задающегося биогенного элемента ограничивает скорость размножения клеток в культуре.

Обеспечение процесса ферментации, с точки зрения инженерной реализации, сводится к дозированному поступлению в ферментер потоков (инокулята, воздуха (или газовых смесей), питательных биогенов, пеногасителей) и отвода из него тепла, отработанного воздуха, культуральной жидкости, а также измерению и стабилизации основных параметров процесса на уровне, требуемом для оптимального развития продуцента и образования целевого продукта. В ходе ферментации образуются сложные смеси, содержащие клетки, внеклеточные метаболиты, остаточные концентрации исходного субстрата. При этом целевые продукты, как правило, находятся в этой смеси в небольших концентрациях, а многие из них легко разрушаются. Все это накладывает существенные ограничения на методы выделения и сушки биологических препаратов.

Постферментационная стадия обеспечивает получение готовой товарной продукции и также, что не менее важно, обезвреживание отходов и побочных продуктов. В зависимости от локализации конечного продукта (клетка или культуральная жидкость) и его природы на постферментационной стадии применяют различную аппаратуру и методы выделения и очистки. Наиболее трудоемко выделение продукта, накапливающегося в клетках. Первым этапом постферментационной стадии является фракционирование культуральной жидкости и отделение взвешенной фазы – биомассы. Наиболее распространенный для этих целей метод – сепарация, осуществляемая в специальных аппаратах – сепараторах, которые работают по различным схемам в зависимости от свойств обрабатываемой культуральной жидкости. Основные проблемы, возникают при необходимости выделения мелковзвешенных частиц с размером 0.5–1.0 мкм и менее (бактериальные клетки) и необходимостью переработки больших объемов жидкости (производство кормового белка, ряда аминокислот). Для повышения эффективности процесса сепарации применяют предварительную специальную обработку культуры – изменение рН, нагревание, добавление химических агентов. Для увеличения сроков годности биотехнологических продуктов производят их обезвоживание и стабилизацию. В зависимости от свойств продукта применяют различные методы высушивания. Сушка термостабильных препаратов осуществляется на подносах, ленточном конвейере, а также в кипящем слое. Особо чувствительные к нагреванию препараты высушивают в вакуум-сушильных шкафах при пониженном давлении и температуре и в распылительных сушилках. К стабилизации свойств биотехнологических продуктов ведет добавление в качестве наполнителей различных веществ. Для стабилизации кормового белка применяют пшеничные отруби, кукурузную муку, обладающие дополнительной питательной ценностью. Для стабилизации ферментных препаратов используют глицерин и углеводы, которые препятствуют денатурации ферментов, а также неорганические ионы кобальта, магния, натрия, антибиотики и др.

1.4. ЭЛЕМЕНТЫ, СЛАГАЮЩИЕ

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Основными элементами, слагающими биотехнологические процессы, являются: биологический агент, субстрат, аппаратура и продукт.

Биологический агент является активным началом в биотехнологических процессах и одним из наиболее важных ее элементов. Номенклатура биологических агентов бурно расширяется, но до настоящего времени важнейшее место занимает традиционный объект – микробная клетка (табл. 1.1, 1.2).

Микробные клетки с различными химико-технологическими свойствами могут быть выделены из природных источников и далее с помощью традиционных (селекция, отбор) и новейших методов (клеточная и генетическая инженерия) существенно модифицированы и улучшены. При выборе биологического агента и постановке его на производство прежде всего следует соблюдать принцип технологичности штаммов. Это значит, что микробная клетка, популяция или сообщество особей должны сохранять свои основные физиолого-биохимические свойства в процессе длительного ведения ферментации. Промышленные продуценты также должны обладать устойчивостью к мутационным воздействиям, фагам, заражению посторонней микрофлорой (контаминации); характеризоваться безвредностью для людей и окружающей среды, не иметь при выращивании побочных токсичных продуктов обмена и отходов, иметь высокие выходы продукта и приемлемые технико-экономические показатели.

В настоящее время многие промышленные микробные технологии базируются на использовании гетеротрофных организмов, а в будущем решающее место среди продуцентов займут автотрофные микроорганизмы, не нуждающиеся для роста в дефицитных органических средах, а также экстремофилы – организмы, развивающиеся в экстремальных условиях среды (термофильные, алкало- и ацидофильные).

Микрооорганизмы, используемые в промышленности Saccharomyces cerevisiae Дрожжи Пекарские дрожжи, вино, эль, саке Propionibacterium shermanii Бактерии Швейцарский сыр Chehalosporium acremonium Плесень Цефалоспирины E. coli (рекомбинантные штаммы) Бактерии Инсулин, гормон роста, интерферон В последние годы расширяется применение смешанных микробных культур и их природных ассоциаций. По сравнению с монокультурами, микробные ассоциации способны ассимилировать сложные, неоднородные по составу субстраты, минерализуют сложные органические соединения, имея повышенную способность к биотрансформации, имеют повышенную устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов среды и токсических веществ, а также повышенную продуктивность и возможность обмена генетической информацией между отдельными видами соТаблица 1. Важнейшие группы субстратов, биологических агентов и образуемых в биотехнологических процессах продуктов (по Виестур и др., 1987).

Меласса, сок сахарного тро- Микроорганизмы, расти- Биоудобрения и биоинсектистника, гидролизаты расти- тельные и животные клетки, циды, микробные биомассы, тельных полимеров. в том числе потической ин- диагностикумы, вакцины.

органические кислоты. Компоненты клеток: Чистые продукты, Парафины нефти. мембраны, протопласты, медикаменты, диагностикумы.

предшественники Внеклеточные продукты: биотрансформации биотрансформации. ферменты, коферменты. Органические кислоты.

Природный газ, Иммобилизованные клетки Полисахариды.

Отходы с/х и лесной промышленности.

Отходы промышленности, в том числе переработки фруктов и овощей.

Бытовые отходы, общества. Основные области применения смешанных культур – охрана окружающей среды, биодеградация и усвоение сложных субстратов.

Особая группа биологических агентов в биотехнологии – ферменты, так называемые катализаторы биологического происхождения. Ферменты находят все большее применение в различных биотехнологических процессах и отраслях хозяйствования, но до 60-х годов это направление сдерживалось трудностями их получения, неустойчивостью, высокой стоимостью. Как отдельную отрасль в создании и использовании новых биологических агентов следует выделить иммобилизованные ферменты, которые представляют собой гармонично функционирующую систему, действие которой определяется правильным выбором фермента, носителя и способа иммобилизации. Преимущество мобилизованных ферментов в сравнении с растворимыми заключается в следующем: стабильность и повышенная активность, удержание в объеме реактора, возможность полного и быстрого отделения целевых продуктов и организации непрерывных процессов ферментации с многократным использованием биологического агента.

Иммобилизованные ферменты открывают новые возможности в создании биологических микроустройств для использования в аналитике, преобразовании энергии и биоэлектрокатализе.

К нетрадиционным биологическим агентам на данном этапе развития биотехнологии относят растительные и животные ткани, в том числе гибридомы, трансплантанты. Большое внимание в настоящее время уделяется получению новейших биологических агентов – трансгенных клеток микроорганизмов, растений, животных генноинженерными методами. Развиты также новые методы, позволяющие получать искусственные клетки с использованием различных синтетических и биологических материалов (мембраны с заданными свойствами, изотопы, магнитные материалы, антитела). Разрабатываются подходы к конструированию ферментов с заданными свойствами, имеющими повышенную реакционную активность и стабильность. В настоящее время реализован синтез полипептидов желаемой стереоконфигурации и пр.

Таким образом, в биотехнологических процессах возможно использование различных биологических агентов с различным уровнем организации, – от клеточной до молекулярной.

Субстраты и среды, используемые в биотехнологии, весьма разнообразны, и их спектр непрерывно расширяется (табл. 1.2). С развитием промышленных процессов происходит накопление новых видов отходов, которые могут быть обезврежены и конвертированы в полезные продукты методами биотехнологии. С одной стороны, развивающиеся бурными темпами биотехнологические промышленные направления сталкиваются с проблемой исчерпания традиционных видов сырья, поэтому возникает необходимость в расширении сырьевой базы, с другой, – увеличение объемов накапливающихся отходов делает необходимым разработку нетрадиционных, в том числе биотехнологических способов их переработки.

В настоящее время наблюдается рост интереса биотехнологов к природным возобновляемым ресурсам – продуктам фотосинтеза, биоресурсам мирового океана. В состав сред для биотехнологических процессов входят источники углерода и энергии, а также минеральные элементы и ростовые факторы. В качестве источников углерода и энергии в биотехнологических процессах используют главным образом природные комплексные среды неопределенного состава (отходы различных производств, продукты переработки растительного сырья, компоненты сточных вод и пр.), в которых помимо углеродных соединений содержатся также минеральные элементы и ростовые факторы. Довольно широко включены в разряд биотехнологических субстратов целлюлоза, гидролизаты полисахаридов и древесины. Последние около 30 лет используют для получения белка одноклеточных. Кислотный гидролиз древесины при 175–190°С обеспечивает выход в среду до 45–50 % редуцирующих веществ; при более жестких режимах гидролиза эта величина возрастает до 55–68 %. С большим успехом в последние годы стали применять гидролизаты торфа, это позволяет снизить стоимость, например, препаратов аминокислот в 4–5 раз. Минеральные элементы, необходимые для роста биологических агентов и входящие в состав питательных сред, подразделяются на макро- и микроэлементы. Среди макроэлементов на первом месте стоит азот, так как потребности в нем у биологических объектов на порядок превышают потребности в других элементах (фосфоре, сере, калии и магнии). Азот обычно используется микроорганизмами в восстановленной форме (мочевина, аммоний или их соли). Часто азот вводится в комплексе с другими макроэлементами – фосфором, серой. Для этого в качестве их источников используют соли (сульфаты или фосфаты аммония). Для ряда отдельных продуцентов, однако, лучшими являются нитраты или органические соединения азота. Существенное значение при обеспечении азотного питания продуцента имеет не только вид, но концентрация азота в среде, так как изменение соотношения C:N, воздействуя на скорость роста продуцента, метаболизм, вызывает сверхсинтез ряда целевых продуктов (аминокислот, полисахаридов и др.). Минеральные элементы необходимы для роста любого биологического агента, но их концентрация в среде в зависимости от биологии используемого биообъекта и задач биотехнологического процесса различна. Так, концентрация макроэлементов в среде (K, Mg, P, S) обычно составляет около 10–3–10–4 М. Потребности в микроэлементах невелики, и их концентрация в средах существенно ниже – 10–6– 10–8 М. Поэтому микроэлементы часто специально не вносят в среде, так как их примеси в основных солях и воде обеспечивают потребности продуцентов. Отдельные продуценты в силу специфики метаболизма или питательных потребностей нуждаются для роста в наличие в среде ростовых факторов (отдельных аминокислот, витаминов и пр.). Помимо чистых индивидуальных веществ такой природы, на практике часто используют в качестве ростовых добавок кукурузный или дрожжевой экстракт, картофельный сок, экстракт проростков ячменя, зерновых отходов и отходов молочной промышленности. Стимулирующее действие данных ростовых факторов во многом зависит от индивидуальных свойств применяемого продуцента, состава основной среды, условий ферментации и др. Добавление ростовых факторов способно увеличить выход целевого продукта, например ферментов, в десятки раз.

Традиционно состав питательной среды, оптимальной для биотехнологического процесса, определяется методом длительного эмпирического подбора, в ходе которого на первых этапах определяется качественный и количественный состав среды. Было сделано много попыток обоснования состава сред с позиций физиологии и биохимии продуцента, но так как потребности в питательных веществах видо- и даже штаммоспецифичны, в каждом конкретном случае приходится подбирать оптимальный для конкретного продуцента состав среды. В последние 20–25 лет все шире используют математический метод планирования экспериментов, математическое моделирование биотехнологических процессов; это позволяет обоснованно подходить к конструированию питательных сред сделать их экономичными.

Аппаратура. Вопросами технического обеспечения биотехнологических процессов занимается биоинженерия. Для различных процессов существует огромное разнообразие аппаратуры: собственно для процесса ферментации, а также для выделения и получения готового продукта.

Наиболее сложна и специфична аппаратура для ферментационной стадии.

Технически наиболее сложным процессом ферментации является аэробный глубинный стерильный и непрерывный (или с подпиткой субстратом). Аппараты для поверхностной и анаэробной ферментации менее сложны и энергоемки. В современной литературе описаны сотни биореакторов, отличающихся по конструкции, принципу работы и размерам (от нескольких литров до нескольких тысяч кубометров). Многочисленность методов культивирование, чрезвычайное многообразие используемых биологических агентов привели к огромному разнообразию конструктивных решений, которые зависят от ряда факторов: типа продуцента и среды, технологии и масштабов производства, а также целевого продукта и пр. Техническое оснащение биотехнологии базируется на общих положениях технической биохимии и пищевой технологии, однако имеет свою специфику. Принципиальное отличие биотехнологических процессов от чисто химических заключается в следующем:

– чувствительность биологических агентов к физико-механическим воздействиям;

– наличие межфазового переноса веществ (по типу «жидкость – клетки», «газ – жидкость – клетки»);

– требования условий асептики;

– низкие скорости протекания многих процессов в целом;

– нестабильность целевых продуктов;

– пенообразование;

– сложность механизмов регуляции роста и биосинтеза.

Рассмотрим некоторые типы ферментационных аппаратов.

Аппараты для анаэробных процессов достаточно просты и применяются в процессах конверсии растительного сырья, в том числе растительных отходов, а также различных промышленных отходов. При метановом брожении для получения биогаза, а также в ряде других процессов (получение ацетона, шампанских вин) используют ферментационные аппараты (метанотенки). Эти аппараты имеют различную конструкцию (от простой выгребной ямы до сложных металлических конструкций или железобетонных сооружений) и объемы (от нескольких до сотен кубометров) (рис.1.5). Метановые установки оборудованы системой подачи сырья, системой теплообменах труб для стабилизации температуры, несложным перемешивающим устройством для гомогенного распределения сырья и отходы 1 – дозирующее устройство, 2 – теплообменник, 3 – метанотенк; 4 – газгольдер.

биомассы продуцента, газовым колпаком и устройством переменного объема (газгольдер) для сбора образуемого биогаза.

Конструкция аппаратов для аэробной ферментации определяется типом ферментации и сырья. Аппараты для аэробной поверхностной ферментации, широко применяемые для производства органических кислот и ферментов, достаточно просты по конструкции и, соответственно, подразделяются на жидкофазные и твердофазные. Поверхностная жидкофазная ферментация протекает в так называемых бродильных вентилируемых камерах, в которых на стеллажах размещены плоские металлические кюветы. В кюветы наливают жидкую питательную среду, высота слоя составляет 80–150 мм, затем с потоком подаваемого воздуха среду инокулируют спорами продуцента. В камере стабилизируется влажность, температура и скорость подачи воздуха. После завершения процесса культуральная жидкость сливается из кювет через вмонтированные в днища штуцера и поступает на обработку. При твердофазной ферментации процесс также протекает в вентилируемых камерах, но вместо кювет на стеллажах размещают лотки, в которые насыпают сыпучую твердую среду слоем 10– мм. Для лучшей аэрации среды подаваемый в камеру воздух проходит через перфорированное днище лотков.

Аппараты для аэробной глубинной ферментации наиболее сложны как конструкционно, так и с точки зрения их эксплуатации. Главная задача, возникающая при их конструировании, – обеспечение высокой интенсивности массо- и энергообмена клеток со средой. Массообмен определяется транспортом (переносом) кислорода и других биогенных элементов из среды в микробную клетку и отводом из нее продуктов обмена. Главным показателем массообменных характеристик ферментера служит коэффициент массопередачи кислорода, так как кислород является основным лимитирующим фактором аэробных ферментационных процессов. Расход кислорода на образование 1 кг биомассы в зависимости от типа углеродсодержащего сырья и степени его восстановленности может составлять от 0.75 до 5.00 кг. Клетки способны утилизировать кислород только в растворенном виде, поэтому необходимо постоянно поддерживать его концентрацию в культуре на уровне, оптимальном для конкретного продуцента. При этом скорость поступления кислорода к клеткам должна превышать скорость его включения в клетки, и в околоклеточном пространстве не должно возникать так называемых «концентрационных ям». Кроме этого, концентрация клеток и растворенного субстрата должны быть равномерными по всему объему ферментера. Поэтому перемешивание является также одним из основных факторов, обеспечивающих требуемую гидродинамическую обстановку в аппарате. При интенсивном перемешивании пузырьки воздуха дробятся в аппарате и диспергируясь увеличивают площадь контакта фаз «среда-клетка». Однако чрезмерное перемешивание может вызвать механическое повреждение биологических объектов.

К настоящему времени разработано и применяется огромное количество разнообразнейших перемешивающих и аэрирующих устройств, и классифицировать их практически невозможно. Наиболее удачна, по нашему мнению, попытка классификации ферментационных аппаратов для аэробной глубинной ферментации по подводу энергии (Виестур и др., 1986;

1987). Согласно этой классификации, аппараты такого типа делятся на три группы по подводу энергии: 1) – к газовой фазе, 2) – к жидкой фазе, 3) – комбинированный подвод.

Ферментеры с подводом энергии к газовой фазе (группа ФГ). Их общий признак – подвод энергии в аппарат через газовую фазу, которая является ее носителем. Ферментеры характеризуются достаточно простой конструкцией (отсутствуют трущиеся, движущиеся узлы), высокой эксплуатационной надежностью, но имеют не очень высокие массообменные характеристики (коэффициент массопередачи кислорода менее 4 кг/м3) (рис. 1.6). Данные аппараты представляют собой вертикальную емкость, снабженную газораспределительным устройством одного из известных типов. Барботажные газораспределительные устройства обычно устанавливаются в нижней части аппарата. Подаваемый сверху через распределительную трубу воздух, пройдя через барботер, насыщает кислородом толщу среды. Коэффициент массопереноса кислорода невысок, 1–2 кг/м3 ч;

барботажно-колонный – в нижней части корпуса такого аппарата устанавливается перфорированная пластина с диаметром отверстий 0.0005 м или сопловой эжектор с диаметром сопла 0.004 м; барботажно-эрлифтный аппарат характеризуется наличием внутри одного или нескольких диффузо Рис. 1.6. Ферментеры с подводом энергии газовой фазой (группа ФГ) (Виестур и др., 1986).

а) барботажный: 1 – корпус, 2 – воздухораспределитель, 3 – карман, 4 коллектор, б) барботажный колонный: 1 – корпус, 2 – рубашка, 3 – воздухораспределитель, в) барботажно-эрлифтный: 1 – корпус, 2 – диффузор-теплообменник, 3 – воздухораспределитлье; г) газлифтный: 1 – корпус,2 – диффузор, 3 – диспергатор, 4 – воздухораспределитель, 5 – теплообменник, д) трубчатый: 1 – пеногаситель, 2 – емкость, 3 – диспергатор, 4 – корпус, 5 – распределительная перегородка, е) с плавающей насадкой: 1 – рубашка, 2 – тарелка, Рис. 1.7. Ферментеры с вводом энергии жидкой фазой (группа ЖФ) (Виестур и др. 1986).

Экономика и управление народным хозяйством ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора экономических наук Научный консультант – академик НАН КР, доктор экономических наук, профессор Койчуев Т.К. Бишкек ОГЛАВЛЕНИЕ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО Уральская государственная академия ветеринарной медицины ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВЕТЕРИНАРИИ, БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ Часть 2 13 марта 2013 г. Материалы международной научно – практической конференции Троицк-2013 1 УДК: 619 ББК: 48 И- 66 Инновационные технологии в ветеринарии, биологии и экологии, 13 марта 2013 г. Н-66 / Мат-лы междунар. науч.-практ. конф. часть 2: сб. науч. тр.– Троицк: УГАВМ, 2013. – 181 с. Редакционная коллегия:...»

«УДК 632. 954: 631.417 Куликова Наталья Александровна СВЯЗЫВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ И ДЕТОКСИЦИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ ПО ОТНОШЕНИЮ К АТРАЗИНУ (Специальность 03.00.27-почвоведение) Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научные руководители: кандидат биологических наук, доцент Г.Ф. Лебедева кандидат химических наук, старший научный сотрудник И.В. Перминова...»

«ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ ДЛЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ МАТЕРИАЛЫ МЕЖРЕГИОНАЛЬНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ Благовещенск Издательство БГПУ 2013 Министерство образования и наук и Российской Федерации ФГБОУ ВПО Благовещенский государственный педагогический университет ФГАОУ ВПО Дальневосточный федеральный университет Администрация Амурской области ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ ДЛЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ...»

«УДК.662.997 УМБЕТОВ ЕРИК СЕРИККАЛИЕВИЧ. Обоснование параметров и разработка трубчатого гелиоколлектора с сотовым прозрачным покрытием 05.14.08– Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Республики Казахстан Алматы, 2007 Работа выполнена в Республиканском государственном предприятий Научно-производственный центр механизации сельского хозяйства (РГП НПЦ механизации сельского хозяйства)...»

Год выпуска : 2006

Жанр : Бухгалтерский учет, анализ и аудит

Издательство : « Дашков и К°»

Формат : PDF

Качество : Отсканированные страницы

Количество страниц : 368

Описание : Настоящий учебник «Комплексный экономический анализ хозяйственной деятельности» посвящен изложению методики проведения анализа финансово-хозяйственной деятельности, структурно состоит из 12 глав.
Первые четыре главы посвящены методологическим основам анализа финансово-хозяйственной деятельности. В них рассмотрены основные понятия и взаимосвязи, необходимые для дальнейшего раскрытия сути предмета.
Следующие пять глав посвящены методике управленческого анализа, в которых приводятся способы оценки и факторного анализа материальных и трудовых ресурсов.
В трех заключительных главах проводится анализ финансового состояния и диагностика банкротства. Важнейшими оценочными показателями, рассматриваемыми в этих главах, являются показатели финансовых результатов, финансовой устойчивости, платежеспособности, ликвидности и деловой активности.
При подготовке учебника «Комплексный экономический анализ хозяйственной деятельности» авторы стремились изложить материал глубоко, но кратко, просто и понятно. Теоретические положения, нашедшие отражение в учебнике, сопровождаются числовыми примерами и практическими расчетами.

Глава 1. Анализ финансово-хозяйственной деятельности и его роль в повышении эффективности производства
1.1. Место экономического анализа в системе экономических наук
1.2. Экономический анализ как база принятия управленческих решений
1.3. Предмет н содержание экономического анализа
1.4. Основные принципы и задачи анализа финансово-хозяйственной деятельности
Глава 2. Виды анализа и его роль в управлении предприятием
2.1. Классификация видов экономического анализа
2.2. Пользователи экономической информации, взаимосвязь управленческого и финансового анализа
2.3. Организация и методика проведения оперативного, текущего и перспективного анализа
2.4. Особенности организации и методики внутрихозяйственного и отраслевого экономического анализа
Глава 3. Организация и информационное обеспечение экономического анализа деятельности предприятия
3.1. Организация и планирование аналитической работы. Основные этапы
3.2. Информационное и методическое обеспечение анализа
3.3. Бухгалтерский учет и отчетность как информационная база экономического анализа
3.4. Система формирования экономических показателей
3.5. Системный подход к анализу финансово-хозяйственной деятельности
Глава 4. Метод экономического анализа. Инструментарий экономического анализа
4.1. Общая характеристика аналитических приемов и способов анализа
4.2. Методика факторного анализа
4.3. Способы обработки экономической информации в экономическом анализе
4.4. Способы измерения влияния факторов на объект анализа
4.5. Классификация факторов и резервов роста производства
Глава 5. Анализ объема производства и реализации продукции, работ, услуг
5.1. Задачи и информационное обеспечение анализа производства и реализации продукции (работ, услуг)
5.2. Общая оценка динамики н выполнения плана производства и реализации продукции
5.3. Анализ ассортимента и структуры продукции
5.4. Анализ качества продукции
5.5. Анализ потерь от брака
5.6. Анализ комплектности и ритмичности производства
5.7. Анализ факторов и резервов увеличения выпуска и реализации продукции
5.8. Анализ востребованности продукции (работ, услуг)
Глава 6. Анализ использования персонала, предприятия
6.1. Задачи и информационное обеспечение анализа использования персонала предприятия
6.2. Анализ обеспеченности предприятия персоналом
6.3. Анализ использования фонда рабочего времени
6.4. Анализ уровня производительности труда
6.5. Анализ трудоемкости продукции
6.6. Анализ влияния трудовых факторов на объем выпуска продукции
Глава 7. Анализ использования основных фондов
7.1. Информационное обеспечение и задачи анализа основных фондов
7.2. Анализ обеспеченности предприятия основными фондами производства
7.3. Анализ технического состояния основных фондов
7.4. Анализ эффективности использования основных фондов
7.5. Анализ использования оборудования
7.6. Анализ использования производственной мощности
7.7. Оценка влияния основных фондов на риск невостребованности продукции
Глава 8. Анализ обеспеченности и эффективности использования материальных ресурсов
8.1. Информационная база и задачи анализа использования материальных ресурсов
8.2. Анализ обеспеченности предприятия материальными ресурсами
8.3. Оценка влияния использования материальных ресурсов на увеличение (приращение) выпуска продукции
8.4. Анализ показателей эффективности использования материалов
8.5. Оценка использования отходов производства
8.6. Анализ материальных затрат как фактора риска невостребованности продукции (работ, услуг)
Глава 9. Анализ затрат и себестоимости продукции (работ, услуг)
9.1. Значение, задачи, информационное обеспечение и объекты анализа себестоимости продукции (работ, услуг)
9.2. Факторный анализ затрат на 1 рубль товарной продукции
9.3. Анализ затрат на производство по экономическим элементам
9.4. Анализ себестоимости по статьям расхода
9.5. Анализ прямых материальных затрат
9.6. Анализ прямых трудовых затрат
9.7. Анализ косвенных затрат
9.8. Определение резервов снижения себестоимости
Глава 10. Анализ финансовых результатов
10.1. Значение, задачи н информация для анализа финансовых результатов
10.2. Общая оценка динамики и выполнения задания по прибыли
10.3. Анализ финансовых результатов от реализации продукции (работ, услуг)
10.4. Анализ формирования и использования чистой прибыли
10.5. Анализ качества прибыли. Влияние учета затрат на прибыль
10.6. Анализ влияния инфляции на финансовые результаты
10.7. Анализ показателей рентабельности
10.8. Анализ рентабельности производственных фондов. Определение резервов увеличения финансовых результатов
Глава 11. Анализ финансовой устойчивости предприятия
11.1. Цели, содержание и методы финансового анализа
11.2. Роль, значение и задачи анализа финансового состояния
11.3. Анализ финансового состояния поданным бухгалтерского баланса. Экспресс-анализ финансового состояния

11.4. Сравнительный баланс-нетто и методика его формирования
11.5. Анализ средств предприятия и источников его формирования
11.6. Анализ структуры актива баланса
11.7. Анализ структуры пассива баланса
11.8. Анализ абсолютных показателей финансовой устойчивости
11.9. Анализ относительных показателей финансовой устойчивости
Глава 12. Анализ платежеспособности и ликвидности предприятия
12.1. Анализ ликвидности баланса
12.2. Анализ платежеспособности предприятия
12.3. Анализ расчетов и платежей, характеризующих состояние дебиторской и кредиторской задолженностей
12.4. Критерии оценки деловой активности хозяйствующего субъекта
12.5. Эффективность использования производственного, технического и кадрового потенциала хозяйствующего субъекта
12.6. Устойчивость экономического роста: анализ и оценка
12.7. Анализ и оценка коэффициентов деловой активности
12.8. Финансовое прогнозирование и диагностика банкротства предприятия
Приложение 1. Бухгалтерский баланс. Приложение к Приказу Минфина РФ от 22.07.2003 № 67и
Приложение 2. Итоговый тест по дисциплине
Литература

Комплексный экономический анализ хозяйственной деятельности. Чуев И.Н, Чуева Л.Н.

М.: 2006. - 368 с.

Учебник состоит из 12 глав, которые отражают систематический подход к анализу финансово-хозяйственной деятельности предприятия.

В книге обобщены современные методики проведения анализа.

Профессиональному усвоению теоретического материала способствует большое количество цифрового материала, иллюстрирующего реальную практику функционирования предприятия.

Учебник включает вопросы для закрепления материала по темам, итоговый тест по курсу. Материал дан в соответствии с Государственным образовательным стандартом и действующим законодательством.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности "Бухгалтерский учет, анализ и аудит", а также практических работников.

Формат: pdf

Размер: 6,9 Мб

Скачать: yandex.disk

Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ 3
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ФИНАНСОВО-ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЕГО РОЛЬ В ПОВЫШЕНИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА 5
1.1. Место экономического анализа в системе экономических наук 5
1.2. Экономический анализ как база принятия управленческих решений 10
1.3. Предмет н содержание экономического анализа 13
1.4. Основные принципы и задачи анализа финансово-хозяйственной деятельности 20
ГЛАВА 2. Виды АНАЛИЗА И ЕГО РОЛЬ в УПРАВЛЕНИИ ПРЕДПРИЯТИЕМ 23
2.1. Классификация видов экономического анализа 23
2.2. Пользователи экономической информации, взаимосвязь управленческого и финансового анализа 26
2.3. Организация и методика проведения оперативного, текущего и перспективного анализа 32
2.4. Особенности организации и методики внутрихозяйственного и отраслевого экономического анализа 36
ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ 40
3.1. Организация и планирование аналитической работы. Основные этапы 40
3.2. Информационное и методическое обеспечение анализа 44
3.3. Бухгалтерский учет и отчетность как информационная база экономического анализа 47
3.4. Система формирования экономических показателей 50
3.5. Системный подход к анализу финансово-хозяйственной деятельности 54
ГЛАВА 4. МЕТОД ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА. ИНСТРУМЕНТАРИЙ ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 60
4.1. Общая характеристика аналитических приемов и способов анализа 60
4.2. Методика факторного анализа 62
4.3. Способы обработки экономической информации в экономическом анализе 64
4.4. Способы измерения влияния факторов на объект анализа 67
4.5. Классификация факторов и резервов роста производства 75
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ОБЪЕМА ПРОИЗВОДСТВА и РЕАЛИЗАЦИИ ПРОДУКЦИИ, РАБОТ, УСЛУГ 85
5.1. Задачи и информационное обеспечение анализа производства и реализации продукции (работ, услуг) 85
5.2. Общая оценка динамики и выполнения плана производства и реализации продукции 87
5.3. Анализ ассортимента и структуры продукции 97
5.4. Анализ качества продукции 102
5.5. Анализ потерь от брака 110
5.6. Анализ комплектности и ритмичности производства 112
5.7. Анализ факторов и резервов увеличения выпуска и реализации продукции 115
5.8. Анализ востребованности продукции (работ, услуг) 120
ГЛАВА 6. АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕРСОНАЛА, ПРЕДПРИЯТИЯ 123
6.1. Задачи и информационное обеспечение анализа использования персонала предприятия 123
6.2. Анализ обеспеченности предприятия персоналом 124
6.3. Анализ использования фонда рабочего времени 130
6.4. Анализ уровня производительности труда 136
6.5. Анализ трудоемкости продукции 139
6.6. Анализ влияния трудовых факторов на объем выпуска продукции 144
ГЛАВА 7. АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ФОНДОВ 149
7.1. Информационное обеспечение и задачи анализа основных фондов 150
7.2. Анализ обеспеченности предприятия основными фондами производства 151
7.3. Анализ технического состояния основных фондов 155
7.4. Анализ эффективности использования основных фондов 162
7.5. Анализ использования оборудования 167
7.6. Анализ использования производственной мощности 174
7.7. Оценка влияния основных фондов на риск невостребованности продукции 179
ГЛАВА 8. АНАЛИЗ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ 185
8.1. Информационная база и задачи анализа использования материальных ресурсов 185
8.2. Анализ обеспеченности предприятия материальными ресурсами 187
8.3. Оценка влияния использования материальных ресурсов на увеличение (приращение) выпуска продукции 192
8.4. Анализ показателей эффективности использования материалов 194
8.5. Оценка использования отходов производства 200
8.6. Анализ материальных затрат как фактора риска невостребованности продукции (работ, услуг) 202
ГЛАВА 9. АНАЛИЗ ЗАТРАТ И СЕБЕСТОИМОСТИ ПРОДУКЦИИ (РАБОТ, УСЛУГ) 208
9.1. Значение, задачи, информационное обеспечение и объекты анализа себестоимости продукции (работ, услуг) 208
9.2. Факторный анализ затрат на 1 рубль товарной продукции.... 210
9.3. Анализ затрат на производство по экономическим элементам 213
9.4. Анализ себестоимости по статьям расхода 215
9.5. Анализ прямых материальных затрат 217
9.6. Анализ прямых трудовых затрат 219
9.7. Анализ косвенных затрат 221
9.8. Определение резервов снижения себестоимости 225
ГЛАВА 10. АНАЛИЗ ФИНАНСОВЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 229
10.1. Значение, задачи и информация для анализа финансовых результатов 229
10.2. Общая оценка динамики и выполнения задания по прибыли 231
10.3. Анализ финансовых результатов от реализации продукции (работ, услуг) 237
10.4. Анализ формирования и использования чистой прибыли...242
10.5. Анализ качества прибыли. Влияние учета затрат на прибыль 245
10.6. Анализ влияния инфляции на финансовые результаты 251
10.7. Анализ показателей рентабельности 256
10.S. Анализ рентабельности производственных фондов. Определение резервов увеличения финансовых результатов 261
ГЛАВА 11. АНАЛИЗ ФИНАНСОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ 269
11.1. Цели, содержание и методы финансового анализа 269
11.2. Роль, значение и задачи анализа финансового состояния 272
11.3. Анализ финансового состояния по данным бухгалтерского баланса. Экспресс-анализ финансового состояния 274
11.4. Сравнительный баланс-нетто и методика его формирования 279
11.5. Анализ средств предприятия и источников его формирования 282
11.6. Анализ структуры актива баланса 285
11.7. Анализ структуры пассива баланса 293
11.8. Анализ абсолютных показателей финансовой устойчивости 297
11.9. Анализ относительных показателей финансовой устойчивости 303
ГЛАВА 12. АНАЛИЗ ПЛАТЕЖЕСПОСОБНОСТИ И ЛИКВИДНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ 309
12.1. Анализ ликвидности баланса 309
12.2. Анализ платежеспособности предприятия 314
12.3. Анализ расчетов и платежей, характеризующих состояние дебиторской и кредиторской задолженностей 317
12.4. Критерии оценки деловой активности хозяйствующего субъекта 323
12.5. Эффективность использования производственного, технического и кадрового потенциала хозяйствующего субъекта 325
12.6. Устойчивость экономического роста: анализ и оценка 330
12.7. Анализ и оценка коэффициентов деловой активности 332
12.8. Финансовое прогнозирование и диагностика банкротства предприятия 335
Приложение 1. БУХГАЛТЕРСКИЙ БАЛАНС. Приложение к Приказу Минфина РФ от 22.07.2003 №67и 342
Приложение 2. Итоговый ТЕСТ по ДИСЦИПЛИНЕ 344
ЛИТЕРАТУРА 359

Высшее образование

Л.Н.Чечевицына,И.Н.Чуев

ФИНАНСОВО­

ХО3ЯЙСТ.ВЕННОЙ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Учебное пособие ДЛЯ вузов

Издание третье, дополненное и переработанное

Соответствует государственному Образовательному стандарту.

утеержденному Министерством образования рф

РОСТОВ-НА·ДОНУ

УДК 330(075.8)

ББК 65.053я73

Чечеввцыва Л.Н.

Ч-57 Анализ финансово-хозяйственной деятельности: Учебное пособие дjвузов/ Л.Н. Чечевицына, И.Н. Чуев.- Изд. 3-е, доп. и перераб. Ростов н/Д: Феникс,2006.- ?84 с.- (Высшее образование)

Учебное пособие включает теоретические основы анализа, про­ блемы управленческоro и финансовоro анализа. Экономический

анализ представлен как единое целое. Материал иллюстрирован

примерамн, расчетами, включает вопросы для самопроверки и

повторения тем, тесты по разделам, методические указания и при­

мерную тематнку курсовых работ.

Пособие составлено в полном соответствин с требованиями и

программой Государственноro образовательного стандарта, утвер­ жденного Министерством образования РФ, и предназначено для студентов дневной и заочной форм обучения в высшнх н средних профессиональных учебных заведениях. Может быть использо­

вано специалистами предприятий.

УДК 330(075.8)

ББК 65.053я73

ISBN 5-222..10162-2

© Чечевицына Л.Н., Чуев И.Н., 2006

© Оформление, изд-во «Феникс»,2006

Предисnовие

Формирование рыночной системы хозяйствования тре­ бует от хозяйствующих субъектов повышения эффектив­

ности производства, конкурентоспособности продукции и

услуг на основе достижений науЧно-технического прогресса

(НТП), эффективных форм хозяйствования и управления.

Определяющая роль в реализации данных задач принадле­ жит анализу финансово-хозяйственной деятельности. С его помощью обосновываются планы и управленческие реше­

ния, осуществляется контроль за их вьmолнением, оцени­

ваются результаты деятельности, проводится диагностика

и выявляются резервы повышения эффективности произ­

водства и роста экономического потенциала.

Современный специалист в области экономики: бухгал­

тер, менеджер, маркетолог и др., - должен владеть новей­ шими методами экономических исследований, методикой

системного, комплексного анализа.

Изложение материала отражает последовательность про­ ведения аналитических исследований, что способствует

пониманию сложных экономических проблем.

В первом разделе излагаются теоретические основы финансово-хозяйственной деятельности и информационная база анализа.

Во втором разделе рассматриваются вопросы методики

и диагностики управленческого анализа.

В третьем разделе излагаются методика финансовых ре­

зультатов, финансового состояния и диагностика экономи­

ческого потенциала предприятия.

Материал иллюстрирован конкретными примерами, рас­

четами, включает тесты по разделам, вопросы по главам

для самопроверки и повторения, а также методические ука­

зания и примерную тематику курсовых работ.

РаздеJl 1

ФИНАНСОВО-ХО3ЯЙСТВЕННОЙ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НАН

ВАЖНЕЙШАЯ

СОСТАВЛЯЮЩАЯ 3НОНОМИЧЕСНОГО АНАЛИ3А

Глава 1

Предмет, задачи, содержание

·анаJlиза и сущность диагностики

деятеJlЬНОСТИ предприятия

1.1. Место ЭЕоиомичеСЕОГО анализа в системе

ЭЕОИОМИЧесIaIX иаУЕ. Повятие ЭЕономичесЕОГО

в условиях рьшка основной целью производств~нной,

финансовой, коммерческой и иной деятельности является

получение максимальной величины прибьmи, так как раз­

витие каждого хозяйствующего субъекта осуществляется за

счет собственных и привлеченных средств. Принцип само­

окупаемости и самофинансирования является основой эко­

номического существования хозяйствующего субъекта. Ре­

ализация цели возможна только при условии создания кон­

кретных видов продукции, работ, услуг, удовлетворяющих постоянно растущие потребности общества.

Потребности общества безграничны, а ресурсы, необ­

ходимые для создания материальных благ и услуг, ограни­ чены. Дефицит ресурсов обусловливает необходимость выбора: каких, сколько товаров, услуг производить; для кого

производить; как распределить. На практике выбор осуще­

ствляется не по принципу «либо одно, либо другое», а по

принципу «чего-то больше, чего-то меньше».

Цель выбора состоит в том, чтобы УС"fановить оптималь­

ное соотношение между максимально возможным ассор-

тиментом продукции, работ, услуг, с одной стороны, и

максимально возможным их количеством, обеспечиваю­

щим определенный стандарт жизни, - с другой. Необхо­

димо осуществить распределение ресурсов в соответствии

с выбором структуры производства.

Определение оптимальной структуры производства,ВОЗ­

можно только на основе анализа спроса на продукцию, ра­

боты, услуги; рынков сбыта, их емкости; потенциальных

покупателей и клиентов; возможности приобретения всех

видов ресурсов, необходимых для выпуска продукции, ока­ зания услуг и выполнения работ.

Процесс выбора в экономике - решение производить,

приобрести или отказаться от того или иного продукта­

есть то, что в конечном счете управляет экономической

системой. На уровне хозяйствующего субъекта проблема

выбора реализуется в форме создания конкретных видов

продукции (работ, услуг). Каждый хозяйствующий субъект

в соответствии со спросом и предложением определяет, что,

в каких количествах, как и где производить с тем, чтобы

обеспечить максимум прибьmи, обеспечивающей экономи­

ческий рост Jf определенный стандарт жизни персонала.

Хозяйствующий субъект как экономическая система

является основным звеном, где происходит реализация цели

производства. Учет, планирование и анализ являются важ­ ными компонентами этой системы (схема 1).

Схема 1

Планирование

Для того чтобы раскрьпь то или иное положение, ту или иную ситуацию, точно сформулировать конкретные предложения или рекомендации, необходимо изучить, ис­

слеДОJlать явление, процесс, хозяйственную ситуацию: Изу­

чение, исследование явления предполагает выявлеlJие внут­

ренних причинно-следственных связей, его сущности.

Анализ (от греч. analisis) означает разложение изучае­

мого объекта на элементы, на внутренние, присущие это­ му объекту составляющие, их исследование. Под диалек­

тическим тандемом (анализ - синтез) понимается синоним

всякого научного исследования.

В основе исследования экономических явлений и про­

цессов лежит rеория познания, которая выступает в каче­

стве методологической основы всех отраслей науки. Она

определяет сущность, необходимость и последовательность

экономического анализа, объект и субъект познания. Про­ цесс познания широко использует такие важные инстру­

менты, как анализ и синтез, эксперименты и моделирова­

ние. Человеческое мышление выступает активно составля­ ющим элементом этого познания. Процесс мышления (ана­ литико-синтетической деятельности человеческого мозга) проходит три стадии: созерцание (сбор требующихся для

анализа фактов); научную абстракцию: многовариантность теоретических суждений, заключений - чем больше суж­ дений, тем большая вероятность выбора оптимального ре­

шения; формирование новых практических предложений и умозаключений.

Абстрактное мышление, основанное на реальных фак­

тах, прошедших не только арифметическую, но и логичес­

кую обработку первичного материала, как правило, раскры­

причИнно-следственные· связи и определенные закономер­

ности в их развитии. Это обеспечивает принятие конкрет­ ных управленческих решений, практических предложений, направленных на дальнейшее совершенствование того или иного экономического явления или хозяйственного процес­

са. Решения принимаются на основе обобщенного вывода

и оценки реальной ситуации. Экономический анализ, опи­ раясь на теорию познания, обеспечивает повышение эконо­

мической эффективности практической деятельности чело­

века. По мнению Г.В. Савицкой, «под анализом в широ­ ком плане понимается способ познания предметов и явле­

ний окружающей среды, основанный на расчленении цело­

го на составные части, и изучение их во всем многообразии

связей и зависимостей...

Формирование рыночных отношений обуслJвливает не­ обходимость развития анализа прежде всего на уровне хо­

зяйствующего субъекта - отдельных предприятий (фирм) и ИХ структурных подразделений, так как именно хозяй­ ствующие субъекты составляют основу рыночной системы хозяйствования. В этих условиях анализ на уровне хозяй­

ствующего субъекта наполняется новым содержанием, свя­

занным с повседневной хозяйственно-финансовой деятель­

ностью их коллективов, собственников.

Экономический анализ - специальная отрасль знаний.

Его возникновение и развитие обусловлено определенны­

ми требованиями и условиями, которые неизбежно предъяв­

ляются к новой отрасли знаний.

Практическая потребность в последующих, текущих и перспективных аналитических разработках определяется

уровнем и масштабом развития национальных экономик.

Изучение внутренних и внешних факторов является одним

из необходимых условий обеспечения финансовых резуль­

Экономический анализ сформировался в результате дифференциации общественных наук. Ранее отдельные

функции экономического анализа выполняли учетные на­

уки, однако по мере углубления экономической работы воз­ никает необходимость в вьщелении анализа, так как учет­

ные дисциплины не были способны отвечать всем требова­

ниям практики. Экономический анализ комплексно, сис­ темно использует фактические данные, прибегая к приемам и способам исследования статистики, бухгалтерского уче-

Комплексный экономический анализ хозяйственной деятельности. Чуев И.Н, Чуева Л.Н.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ФИНАНСОВО-ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЕГО РОЛЬ В ПОВЫШЕНИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА 5
1.1. Место экономического анализа в системе экономических наук 5
1.2. Экономический анализ как база принятия управленческих решений 10
1.3. Предмет н содержание экономического анализа 13
1.4. Основные принципы и задачи анализа финансово-хозяйственной деятельности 20
ГЛАВА 2. Виды АНАЛИЗА И ЕГО РОЛЬ в УПРАВЛЕНИИ ПРЕДПРИЯТИЕМ 23
2.1. Классификация видов экономического анализа 23
2.2. Пользователи экономической информации, взаимосвязь управленческого и финансового анализа 26
2.3. Организация и методика проведения оперативного, текущего и перспективного анализа 32
2.4. Особенности организации и методики внутрихозяйственного и отраслевого экономического анализа 36
ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ 40
3.1. Организация и планирование аналитической работы. Основные этапы 40
3.2. Информационное и методическое обеспечение анализа 44
3.3. Бухгалтерский учет и отчетность как информационная база экономического анализа 47
3.4. Система формирования экономических показателей 50
3.5. Системный подход к анализу финансово-хозяйственной деятельности 54
ГЛАВА 4. МЕТОД ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА. ИНСТРУМЕНТАРИЙ ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 60
4.1. Общая характеристика аналитических приемов и способов анализа 60
4.2. Методика факторного анализа 62
4.3. Способы обработки экономической информации в экономическом анализе 64
4.4. Способы измерения влияния факторов на объект анализа 67
4.5. Классификация факторов и резервов роста производства 75
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ОБЪЕМА ПРОИЗВОДСТВА и РЕАЛИЗАЦИИ ПРОДУКЦИИ, РАБОТ, УСЛУГ 85
5.1. Задачи и информационное обеспечение анализа производства и реализации продукции (работ, услуг) 85
5.2. Общая оценка динамики и выполнения плана производства и реализации продукции 87
5.3. Анализ ассортимента и структуры продукции 97
5.4. Анализ качества продукции 102
5.5. Анализ потерь от брака 110
5.6. Анализ комплектности и ритмичности производства 112
5.7. Анализ факторов и резервов увеличения выпуска и реализации продукции 115
5.8. Анализ востребованности продукции (работ, услуг) 120
ГЛАВА 6. АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕРСОНАЛА, ПРЕДПРИЯТИЯ 123
6.1. Задачи и информационное обеспечение анализа использования персонала предприятия 123
6.2. Анализ обеспеченности предприятия персоналом 124
6.3. Анализ использования фонда рабочего времени 130
6.4. Анализ уровня производительности труда 136
6.5. Анализ трудоемкости продукции 139
6.6. Анализ влияния трудовых факторов на объем выпуска продукции 144
ГЛАВА 7. АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ФОНДОВ 149
7.1. Информационное обеспечение и задачи анализа основных фондов 150
7.2. Анализ обеспеченности предприятия основными фондами производства 151
7.3. Анализ технического состояния основных фондов 155
7.4. Анализ эффективности использования основных фондов 162
7.5. Анализ использования оборудования 167
7.6. Анализ использования производственной мощности 174
7.7. Оценка влияния основных фондов на риск невостребованности продукции 179
ГЛАВА 8. АНАЛИЗ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ 185
8.1. Информационная база и задачи анализа использования материальных ресурсов 185
8.2. Анализ обеспеченности предприятия материальными ресурсами 187
8.3. Оценка влияния использования материальных ресурсов на увеличение (приращение) выпуска продукции 192
8.4. Анализ показателей эффективности использования материалов 194
8.5. Оценка использования отходов производства 200
8.6. Анализ материальных затрат как фактора риска невостребованности продукции (работ, услуг) 202
ГЛАВА 9. АНАЛИЗ ЗАТРАТ И СЕБЕСТОИМОСТИ ПРОДУКЦИИ (РАБОТ, УСЛУГ) 208
9.1. Значение, задачи, информационное обеспечение и объекты анализа себестоимости продукции (работ, услуг) 208
9.2. Факторный анализ затрат на 1 рубль товарной продукции.... 210
9.3. Анализ затрат на производство по экономическим элементам 213
9.4. Анализ себестоимости по статьям расхода 215
9.5. Анализ прямых материальных затрат 217
9.6. Анализ прямых трудовых затрат 219
9.7. Анализ косвенных затрат 221
9.8. Определение резервов снижения себестоимости 225
ГЛАВА 10. АНАЛИЗ ФИНАНСОВЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 229

Скачать