Biotechnologie, van cel tot fabriek (6v) - Praktische Opdrachten

EXPERIMENT 1

Productie van melkzuur door melkzuurbacteriën

Melkzuur is een stof die onder andere bij verschillende biologische processen vrijkomt.

Melkzuur is een carbonzuur en de chemische formule is C3H6O3 met de naam 2-hydroxy-1-propaanzuur.

Melkzuurbacteriën vormen melkzuur bij gisting, wat voor de zure smaak zorgt van verzuurde melk. Ook worden melkzuurbacteriën gebruikt bij de bereiding van melkproducten zoals yoghurt, kaas en kefir. Deze bacteriën zijn eveneens actief bij de productie van zuurkool en andere vergiste zetmeelproducten zoals poi.

Melkzuurbacteriën in de mond veroorzaken door de vorming van melkzuur tandbederf.

Het produceren van melkzuur wordt op industriële schaal uitgevoerd door Purac. Dit bedrijf is onderdeel van CSM en heeft zijn hoofdkantoor in Gorinchem. Het proces dat daar bedreven wordt gebruikt kristalsuiker als grondstof. Een eigen stam melkzuurbacteriën verwerken de kristalsuiker tot melkzuur, dat vervolgens wordt gezuiverd en verkocht.

In dit experiment gaan jullie zelf kijken of melkzuurbacteriën melkzuur produceren. De voedingsbodem is door de TOA al gereed gemaakt.

Benodigdheden:

• Zak zuurkool. Zuurkool bevat een aanzienlijke concentratie melkzuurbacteriën in het zuurkoolvocht.

• Entnaald

• Petrischaal met agar met daarin opgelost glucose en calciumcarbonaat (De agar moet een beetje troebel zijn).

Uitvoering:
     1.   Gloei de entnaald in de vlam en laat de naald afkoelen.
     2.   Ent de melkzuurbacteriën in een slinger op de agarbodem. Doe dit zo snel mogelijk om besmetting van de agarbodem met andere organismen te voorkomen.
     3.   Sluit de petrischaal en zet deze onderste boven op de centrale verwarming. Het moet onderste boven om uitdroging van de agarbodem te voorkomen.
     4.   Kijk na 3 of 4 dagen naar de bodem.

Vragen bij experiment:
     1.   Wat is er veranderd in de agar en waar?
     2.   Leg uit wat de oorzaak is van de waargenomen verandering.
     3.   Geef de reactievergelijking behorende bij de waarneming.
     4.   Wat is de conclusie?

EXPERIMENT 2

Polymelkzuur maken

Klik hier voor pdf-versie

Melkzuur is de monomeer bij de productie van polymelkzuur. Polymelkzuur kan bijvoorbeeld worden gebruikt als verpakkingsmateriaal en chirurgisch hechtdraad.
De vorming van polymelkzuur is een condensatiepolymerisatie.
Uiteindelijk wordt een polymeer gevormd, waarvan hieronder 3 eenheden zijn weergegeven.

Bij dit experiment worden 10 tot 30 moleculen melkzuur gekoppeld tot polymelkzuur. In de industrie worden een paar honderd melkzuurmoleculen gekoppeld en de eigenschappen van het industriële polymelkzuur verschillen duidelijk van het hier geproduceerde polymelkzuur.

Benodigdheden
     • klein bekerglaasje van 100 mL
     • roerstaafje
     • brander
     • vierpoot met keramisch plaatje
     • glasparels (kooksteentjes)
     • melkzuur
     • zoutzuur 2,0 M
     • petrischaaltje

Veiligheid

Let op! Melkzuur werkt irriterend op de huid. Als er melkzuur op de huid komt direct met water afspoelen.
Het is verstandig de proef in de zuurkast uit te voeren.

Uitvoering
     1. doe 15 mL melkzuur in een bekerglaasje
     2. voeg 10 druppels zoutzuur toe en een paar glasparels
     3. zet het bekerglaasje op de vierpoot en begin het mengsel te verwarmen tot het kookt
     4. zorg dat het mengsel zachtjes blijft koken en roer regelmatig met het roerstaafje
     5. na ongeveer 10 tot 15 minuten wordt de kleur van het mengsel lichtgeel
     6. laat het nog een minuut of twee staan en giet het mengsel daarna snel uit in een petrischaal
     7. laat het mengsel afkoelen

Let op! Het gevormde polymelkzuur is heel erg kleverig.

Opdracht bij proef
Vergelijk de stevigheid, smeltpunt en kleur van het zelfgemaakte PLA met de PLA van een tomaten verpakking en een PLA festival beker. Wat verklaard het verschil in materiaal eigenschappen