Hoofdstuk 1A: Koolhydraten

Question 1

Geef de 4 belangrijkste rollen van koolhydraten.

Answer 1

1. Energiebron van organismen die zich met planten voeden. 2. Structurele rol in DNA/RNA (ribose/desoxyribose). 3. Structurele rol in celwand bacteriën en planten. 4. Interactie tussen cel-cel en cel-omgeving wanneer gekoppeld met bepaalde andere lipiden/proteïnen.

Question 2

Beschrijf de soorten KH in humane voeding en zijn ze essentieel?

Answer 2

KH kunnen zowel verteerbaar zijn als niet-verteerbaar. Beiden vormen een belangrijk aandeel in ons dieet.

Question 3

Wat zijn andere toepassingen van KH in onze voeding?

Answer 3

zoetstof (suiker), verdikkingsmiddel (zetmeel), stabilisator en precursor van aroma’s of kleurstoffen.

Question 4

Geef de algemene formule van een KH.

Answer 4

(CH2O)n, Sommige koolhydraten wijken hiervan af maar zijn wel afgeleid uit deze formule.

Question 5

Wat zijn de verschillende klassen van KH?

Answer 5

Monosachariden, oligosachariden en polysachariden.

Question 6

Wat zijn zoetstoffen?

Answer 6

Verschillende moleculen met een zoetkracht: enkele mono of di-sachariden, polyolen (meerdere OH groepen) en nog andere moleculen. Ook niet alle KH zijn zoet.

Question 7

Hoe test men de zoetkracht?

Answer 7

Men proeft echt de zoetstoffen en vergelijkt deze dan met die van sucrose (tafelsuiker): sucrose = 1; Minder sterke zoete smaak < 1 en zoetere smaak > 1

Question 8

Wat zijn de voordelen van het gebruik van kunststoffen?

Answer 8

Materiaaleigenschappen a.h.v. toepassing. Vb. inert, flexibel, niet brandbaar, isolerend etc.

Question 9

Wat zijn de nadelen van het gebruik van kunststoffen.

Answer 9

Hun inertie of weerstand tegen extreme omstandigheden zorgt dat het moeilijk degradeerbaar is en we het dus moeten hergebruiken/recycleren of verbranden. Welke hangt af van de stof: haalbaarheid op verschillende vlakken, milieubelasting etc.

Question 10

Wat is biodegradeerbaarheid?

Answer 10

degradatie veroorzaakt foor biologische activiteit. - door enzymatische activiteit van levende organismen.

Question 11

Wat zijn de 3 categorieën van degradeerbare kunststoffen? leg uit en geef een voorbeeld.

Answer 11

1. Synthetische stoffen uit niet-hernieuwbare grondstoffen; gemodificeerde PET: men voegt eerder zwakke bindingen in de PET toe zodat dit sneller gedegradeerd kan worden.
2. Synthetische stoffen uit hernieuwbare grondstoffen; Polymelkzuur (PLA): gemaakt door fermentatie van zetmeel door micro-organismen met melkzuur als product. Dit kan men dan omvormen tot het polymeer.
3. Natuurlijk geproduceerde stoffen uit hernieuwbare grondstoffen; polyhydroxyalkanoaten (PHA): a.h.v een microbieel proces waarin de bacteriën rechtstreeks een polymeer aanmaken wanneer ze groeien in suikerrijk medium.

Question 12

Wat is zetmeel een waarin vindt men veel zetmeel?

Answer 12

Zetmeel dient als reservekoolhydraat in planten. Komt voor in mais, aardappel, rijst, granen, maniok (tapioca) En in bereide voeding die deze ingrediënten bevatten zoals pasta en granen.

Question 13

Beschrijf isolatie van zetmeel uit bv. aardappel.

Answer 13

De zetmeelmoleculen zitten vrij in de vacuole. Het moet gewoon fijngemalen worden en zal dan neerslaan in water (“zetmeelmelk”) wat dan gedroogd kan worden.

Question 14

Beschrijf isolatie van zetmeel uit granen.

Answer 14

Zetmeel zit in proteïnematrix. Dit is wat moeilijker om te isoleren: men verwarmt tot 50 °C en voegt SO2 toe. Er vormt dan een neerslag en men kan het proteïne en de zetmeel dan scheiden op basis van hun densiteit.

Question 15

Beschrijf de samenstelling van zetmeel.

Answer 15

2 verschillende polysachariden opgebouwd uit glucose. Het is dus een polymeer van glucose. Het bestaat voor 20%-39% uit amylose en 80-61% uit amylopectine.

Question 16

Wat is amylose?

Answer 16

Bevat alpha-1,4-glucose bindingen en geen vertakkingen. Het zet zich meestal in een helixstructuur.

Question 17

Wat gebeurt er bij verwarming en oplossing van amylose

Answer 17

Dan krijgt men na afkoelen afhankelijk van de gebruikte temperatuur een microkristallijne structuur of een gelstructuur. Het eerste komt doordat de helices zich mooi naast elkaar gaan leggen. (micelstructuur)

Question 18

Wat is amylopectine?

Answer 18

bevat ongeveer elke 30 glucosemoleculen een alfa-1,6,-verbinding. En bevat dus vertakkingen.

Question 19

Hoe zijn amylopectinekorrels georiënteerd?

Answer 19

radiale oriëntatie in zetmeelkorrel. Hoe verder van het midden hoe meer vertakt en er zijn afwisselend amorfe regio’s en kristallijne regio’s.

Question 20

Wat is een amorfe regio?

Answer 20

Regio’s in de zetmeelkorrels met amylopectine waar veel vertakkingen optreden.

Question 21

Wat is een kristallijne regio?

Answer 21

Regio’s in de zetmeelkorrels met amylopectine waar weinig vertakkingen optreden.

Question 22

Beschrijf de oplosbaarheid van zetmeel.

Answer 22

zetmeel lost niet meteen op in water, het moet verwarmd worden, zetmeelkorrels zullen dan opzwellen en gedeeltelijk degraderen tot een mengsel van zetmeelmoleculen en korrels. Dit geeft een pasta-achtige, kleverige oplossing.

Question 23

Wat is de gelatinatietemperatuur en wat is die van zetmeel?

Answer 23

De temperatuur waarop de interne structuur van zetmelkorrels wordt afgebroken. Dit is 53-87 °C voor zetmeel.

Question 24

Wat is een brabender grafiek en hoe ziet deze eruit?

Answer 24

Zet de temperatuur (y-rechts), viscositeit (y-links) en tijd (x-as) op een grafiek. Men doet T stijgen, houdt deze dan constant en dan laat men terug dalen tot de begintemperatuur. Brabender-toestel wordt hiervoor gebruikt.

Question 25

Hoeveel % zetmeel bevatten biodegradeerbare materialen (geef interval)

Answer 25

10-90%

Question 26

Hoeveel % zetmeelgehalte in biodegradeerbare materialen is nodig om in beperkte tijdspanne significante afbraak te verkrijgen?

Answer 26

+60%

Question 27

Wat als er minder dan 60% zetmeelgehalte aanwezig is in polymeren?

Answer 27

Zetmeelmoleculen vormen hier zwakke verbindingen die meestal zorgen dat het materiaal maar gedeeltelijk afbreekbaar zijn.

Question 28

Waarom neemt men niet altijd gewoon zo veel mogelijk zetmeel om afbreekbare polymeren te maken?

Answer 28

Omdat voor verschillende toepassingen verschillende materiaaleigenschappen vereist zijn.

Question 29

Wat houdt gedeeltelijke afbraak in?

Answer 29

De zetmeelverbindingen vormen voor lagere gehaltes (<60%) de zwakke bindingen, hierdoor kan het gedeeltelijk worden afgebroken en kan men de kleinere moleculen makkelijker met andere technieken afbreken of eventueel hergebruiken.

Question 30

Hoe gebeurt biodegradatie van zetmeelverbindingen in bioafbreekbare materialen?

Answer 30

Enzymen zorgen voor afbraak van glucoseverbindingen met als resultaat kortere amylose en amylopectinepolymeren die dan kunnen worden afgebroken tot mono-, di- en oligosachariden. Deze kunnen worden opgenomen door bepaalde microorganismen.

Question 31

Waarom worden polymeren gemengd met zetmeelmoleculen?

Answer 31

Dit om aan bepaalde materiaaleigenschappen te voldoen voor specifieke toepassingen.

Question 32

Wanneer kan men spreken van volledige afbraak?

Answer 32

Als het materiaal van zetmeel + andere afbreekbare polymeren gemaakt is, alleen dan kan er volledige degradatie optreden. Dit kan soms wel trager gebeuren dan producten met hogere zetmeelgehaltes.

Question 33

Wat zijn de 4 verschillende categorieën van biodegradeerbare producten op zetmeelbasis?

Answer 33

Thermoplastische zetmeelproducten, zetmeel-synthetische alifatische polyester-mengsels, zetmeel-PBS(A) polyester-mengsels (polybutyleensuccinaat[adipaat]), zetmeel-PVOH-mengsels (polyvinylalchohol)

Question 34

Beschrijf de thermoplastische zetmeelproducten

Answer 34

zetmeelgehalte van >70%; Verhoogbare plasticiteit met glycerol of PVOH; desintegratie in H2O (te verlagen met hydroxylgroepen van ester of etherbindingen). Gebruikt als folies in de landbouw, inpakmateriaal of doorspoelbare sanitaire producten. Voordelen: vervormbaar door temperatuur, oplosbaar en biodegradeerbaar.

Question 35

Hoe kunnen thermoplastische zetmeelproducten worden gemaakt

Answer 35

zetmeel wordt in een speciale molen (mechano-ball-milling) met glycerol gemengd tot TPS (thermoplastic starch) - Dit kan dan worden gebruikt om met andere stoffen een polymeer te vormen.

Question 36

Beschrijf synthetische alifatische polyestermengsels en geef een toepassing + hoe lang duurt het voor volledige degradatie in ideale omstandigheden?

Answer 36

zetmeel + biodegradeerbare synthetische alifatische polyesters. Voor dunne materialen van hoge kwaliteit. Nadeel: lage smelttemperatuur (60 °C) en wordt al zacht bij 40 °C. Toepassing: Herbuikbare plastic zakken. In ideale omstandigheden is er volledige degradatie in 8 weken.

Question 37

Wat is milieudegradeerbaarheid?

Answer 37

De verzameling van de soorten van degradeerbaarheid.

Question 38

Geef 4 verschillende vormen van degradeerbaarheid.

Answer 38

composteerbaar, bio-erodeerbaar, hydrobiodegradeerbaar en fotobiodergradeerbaar

Question 39

Wat is volgens de USA en EU de definitie (norm) voor biodegradeerbare materialen en hoe wordt het getest?

Answer 39

Het moet kunnen worden ontbonden in CO2, methaan, water en anorganische verbindingen/biomassa door een mechanisme dat hoofdzakelijk een gevolg is van enzymatische activiteit van micro-organismen. Hiervoor zijn afhankelijk van de lokale normen verschillende (standaard)tests.

Question 40

Wat is composteerbaar?

Answer 40

Moeten worden gedesintegreerd en gedegradeert tijdens een composteringsproces in een periode ongeveer gelijk aan die van natuurlijke composteerbare materialen (vb. plantaardig materiaal - cellulose). Dit is ongeveer 12 weken bij 50 °C.

Question 41

Wat is hydrobiodegradeerbaar?

Answer 41

Start met hydrolyse en wordt dan verder gedegradeerd.

Question 42

Wat is foto-biodegradeerbaar?

Answer 42

Start met afbraak onder invloed van UV-licht en dan verdere biodegradatie.

Question 43

Wat is bio-erodeerbaar? En geef voorbeeld.

Answer 43

Abiotische afbraak (zonder micro-organismen). Afbraak door hogere T, licht, water, etc.

Question 44

Wat is de verzamelnaam voor enzymen die zetmeel afbreken?

Answer 44

Amylasen

Question 45

Wat voor soort enzymen zijn amylasen?

Answer 45

Afbraakenzymen

Question 46

Bespreek de (substraat)specificiteit van amylasen.

Answer 46

Elk enzym kan maar 1 bepaalde binding verbreken: er zijn alfa-1,4-enzymen en alfa-1,6-enzymen. Maar er zijn dan ook nog verschillende soorten alfa-1,4-enzymen: endo-enzymen die eender welke 1,4 binding breken; en exo-enzymen die enkel op de uiteinden kunnen werken en die maltose afbreekt (disacharide van glucose)

Question 47

Wat voor reacties katalyseren amylasen en wat is de verzamelnaam hiervoor?

Answer 47

Hydrolyse-reacties (reactie met H2O breekt een covalente binding) Deze enzymen noemt men hydrolasen.

Question 48

Hoe wordt zetmeel afgebroken in ons lichaam?

Answer 48

Speekselklieren en pancreas maken amylasen aan omdat we zetmeel in de darmwand niet rechtstreeks kunnen omzetten in brandstof.

Question 49

Waarom gebruikt men micro-organismen om verschillende enzymen aan te maken.

Answer 49

Bepaalde micro organismen hebben bepaalde voedingsstoffen nodig en gebruiken hiervoor enzymen om ze te kunnen afbreken. Micro-organismen vermenigvuldigen exponentieel dus zeer snel. Ze hebben geen verteringsstelsel en kunnen de grote moleculen ook niet opnemen. Dus moeten ze de enzymen wel in de omgeving sturen om de grote moleculen af te breken.

Question 50

Waarop moet worden gelet bij het gebruik van bepaalde polymeren voor bv. gebruik van voeding of in medische toepassingen?

Answer 50

1. Doordat biodegradeerbare moleculen voedingsbronnen zijn voor micro-organismen moet men er zeker van zijn dat deze niet de groei van bv. schimmels zouden bevorderen. Dit wordt getest door een sample van het normaal gebruikte polymeer en een sample van het biodegradeerbaar polymeer te bestrooien met schimmelsporen om te kijken hoeveel vorming er is op beide samples na een bepaalde periode. 2. De omstandigheden van de stoffen die verpakt worden door de biodegradeerbare plastics: pH, vochtgehalte, reactie met bepaalde stoffen die erin zitten etc.

Question 51

Wat is gemodificeerd zetmeel?

Answer 51

Zetmeel dat behandeld is met bepaalde behandelingen (dus niet te verwarren met genetisch gemodificeerd)

Question 52

Wat is pregelatinatie?

Answer 52

Verwarming en droging van zetmeel, dit levert een wateroplosbaar zetmeelproduct op dat kan zorgen voor een verhoogde viscositeit in verschillende voedingstoepassingen (vb instantvoeding).

Question 53

Wat is gedeeltelijk zuur-gehydrolyseerd zetmeel

Answer 53

Dit is pas oplosbaar na koken en blijft redelijk vloeibaar na afkoelen. Dit wordt gebruikt als verdikkingsmiddel in sauzen.

Question 54

Wat zijn zetmeelethers?

Answer 54

Wordt vaak gebruikt als emulsiestabilisatoren (maakt mengen tot 1 geheel makkelijker). Emulsiestabilisatoren verhogen de viscositeit van de continue fase en zo ook de interfasespanning (oppervlaktespanning tussen bv olie en water). Een voorbeeld is en dressing die bestaat uit water en olie.

Question 55

Wat is het verschil tussen emulgatoren en emulsiestabilisatoren?

Answer 55

Ze doen uiteindelijk hetzelfde (interfasespanning verkleinen), maar hoe ze dit doen is verschillend: emulgatoren hebben een polaire en apolaire zijde die dus met zowel olie als water kunnen binden. emulsiestabilisatoren verhogen de viscositeit van de continue fase en zo ook de interfasespanning.

Question 56

Toetsvraag: “Welke eigenschappen van zetmeel zorgen dat het een goed biodegradeerbaar materiaal is?”

Answer 56

Er zijn makkelijk verkrijgbare enzymen: amylasen (d.m.v. micro-organismen) die kunnen zorgen voor afbraak van de zetmeelbindingen. Micro-organismen vermenigvuldigen snel en nemen ook geen extra plaats in.