Web viewBiotechnologie is de studie en het gebruik van levende organismen, of delen ervan, om andere...

Inleiding tot biochemie binnen Techniek

Kristof AzijnBachelor in het onderwijs: secundair onderwijsAcademiejaar 2011-2012

Katholieke Hogeschool Leuven

Departement Lerarenopleiding

Campus HeverleeHertogstraat 178

3001 Heverlee

Titel: Inleiding tot biochemie binnen TechniekStudent: Kristof Azijn (Techniek – Voeding/Verzorging)Promotoren: Mevr. Tine Feyaerts, lector Techniek KHLeuven – DLO

Mevr. Heleen Bossuyt, lector Techniek en BiologieKHLeuven - DLO

Academiejaar: 2011-2012

Woord vooraf

In eerste instantie wil ik mevrouw Tine Feyaerts bedanken. Hoewel het onderwerp biochemie volledig nieuw is in het vakgebied Techniek, heeft zij mij dit toevertrouwd om verder te bestuderen. Mevrouw Feyaerts heeft zich vooral bezig gehouden met de didactische vertaling van het onderwerp naar de leerkrachten toe. Daarnaast wil ik ook mevrouw Heleen Bossuyt bedanken. Zij heeft mij veel van de leerinhoud alsook interessante bronnen toegereikt die ik in mijn eindwerk kon verwerken.

Naast mijn twee promotoren aan wie ik veel hulp en steun heb gehad wil ik ook mevrouw Hilde Pauwels bedanken. Zij geeft Techniek in het Sancta Maria Instituut te Leuven. Zij heeft mij inzichten bijgebracht over de noden waar de leerkrachten mee te maken hebben betreffende biochemie. Met mevrouw Pauwels ben ik discussies aangegaan over de vernieuwing binnen het vakgebied Techniek en de vijf toepassingsgebieden. Hierdoor kon ik meer inzicht verwerven over de specifieke noden en vragen waarmee leerkrachten kampen.

Tot slot wil ik mijn vrienden bedanken voor het herhaaldelijk nalezen van mijn teksten. Ik wil ook graag mijn vader bedanken, die mij doorheen dit eindwerk en mijn studies altijd heeft gesteund.

Allen bedankt.

Eindwerk biochemie Kristof Azijn 1

InhoudsopgaveWoord vooraf1 Inleiding..............................................................................................................32 Wat is biochemie?...............................................................................................53 Mindmap biochemie............................................................................................84 Biochemie versus biotechnologie........................................................................95 Biochemie in de klas.........................................................................................106 Onderzoeksopdrachten compost......................................................................13

6.1 Onderzoeksopdracht 1: Kijk en ruik............................................................136.2 Onderzoeksopdracht 2: De warmte van compost.......................................156.3 Onderzoeksopdracht 3: waterhoudend vermogen......................................176.4 Onderzoeksopdracht 4: de groei van tuinkers............................................196.5 Onderzoeksopdracht 5: de knijptest...........................................................21

7 Onderzoeksopdrachten waterzuivering.............................................................237.1 Onderzoeksopdracht 1: eigen filtersysteem...............................................237.2 Onderzoeksopdracht 2: de druk in een watertoren....................................267.3 Onderzoeksopdracht 3: de sifon.................................................................28

8 Onderzoeksopdrachten gisting.........................................................................308.1 Onderzoeksopdracht 1: Gist en zout..........................................................308.2 Onderzoeksopdracht 2: Gist 1....................................................................328.3 Onderzoeksopdracht 3: Gist 2....................................................................348.4 Onderzoeksopdracht 4: Gist 3....................................................................368.5 Onderzoeksopdracht 5: Gist 4....................................................................388.6 Onderzoeksopdracht 6: Gist 5....................................................................40

9 Onderzoeksopdrachten conserveren.................................................................429.1 Onderzoeksopdracht 1: bewaartechniek op erwten...................................429.2 Onderzoeksopdracht 2: bederfbaarheid van appels...................................459.3 Onderzoeksopdracht 3: invriezen...............................................................479.4 Onderzoeksopdracht 4: Bedorven vruchten samenvoegen........................499.5 Onderzoeksopdracht 5: gekookte of ongekookte groenten........................519.6 Onderzoeksopdracht 6: Directe en indirecte UHT-melk..............................53

10 Onderzoeksopdrachten hygiëne....................................................................5710.1 Onderzoeksopdracht 1: Handen wassen.................................................57

11 Bronnen.........................................................................................................62


1 InleidingVoor mijn eindwerk heb ik gekozen om de grootste verandering binnen het vakgebied Techniek binnen de A-stroom te bestuderen.

Bij aanvang van het schooljaar 2010 – 2011 heeft ‘TOS21’ beslist om het vak, dat vroeger Technologische Opvoeding (T.O.) genoemd werd, te veranderen onder de naam Techniek. Deze naamsverandering ging uiteraard ook gepaard met andere veranderingen binnen het vak. Deze veranderingen

worden onderstaand uitgelegd. ‘TOS21’ bestaat uit de Vlaamse minister van Economie, Ondernemen, Wetenschap, Innovatie en Buitenlandse Handel en de Vlaamse minister van Werk, Onderwijs en Vorming.

Biochemie behoort tot één van de vijf toepassingsgebieden, waarin het vak Techniek is onderverdeeld. Dit toepassingsgebied is volledig nieuw voor alle techniekleerkrachten in Vlaanderen. Hierdoor zitten heel wat leerkrachten met de handen in het haar en weten niet welke leerinhouden ze de leerlingen hierrond moeten of kunnen meegeven.Hoewel rond de vernieuwing in het vakgebied al meerdere handen werkboeken zijn opgesteld, zijn deze nog niet volledig accuraat. Er is ook nog geen werk opgesteld om de vakleerkrachten hierrond een achtergrond te bieden. Om leerkrachten inzicht te geven rond het toepassingsgebied biochemie in het vernieuwde vakgebied Techniek heb ik, in samenspraak met mevrouw Tine Feyaerts en mevrouw Heleen Bossuyt, besloten dit als onderwerp voor mijn eindwerk te behandelen.

Ik hoop dat techniekleerkrachten na het lezen van dit werk een beter beeld krijgen van het toepassingsgebied binnen Techniek. Dit komt niet enkel de leerkrachten, maar ook de leerlingen ten goede.

Ik zal eerst een korte, globale toelichting geven over het vernieuwde vak, waarna ik dieper in ga op het toepassingsgebied biochemie. Hierna bespreek ik het onderwerp biochemie op zich. Zowel de geschiedenis, alsook de ontwikkelingen binnen biochemie komen hier aan bod.

Naast biochemie bespreek ik ook het verschil tussen biochemie en biotechnologie. Hoewel beide op elkaar gelijken, is er naast een duidelijk verband, ook een duidelijk verschil tussen beide.


Logo TOS21

Het nieuwe leerplan rond Techniek stelt dat er in projecten moet gewerkt worden. Bij aanvang van deze projecten is het wenselijk dat er gestart wordt vanuit onderzoeksopdrachten. Dit om de leerlingen warm te maken voor het komende project. Omdat biochemie volledig nieuw is, heb ik enkele onderzoeksopdrachten opgesteld en gebundeld. Dit om een idee te schetsen wat er juist verwacht wordt inzake onderzoeksopdrachten binnen biochemie. Deze opdrachten zijn opgesplitst onder vijf titels om een duidelijke verdeling en structuur weer te geven. Na elke onderzoeksopdracht heb ik ook een theoretische toelichting voor de leerkrachten bijgevoegd. Onder deze toelichting is de oplossing van de onderzoeksopdracht en verdere achtergrondinformatie te vinden.

Tot slot heb ik een bronnenlijst opgesteld die belangrijk was voor het samenstellen van mijn werk. Deze bronnenlijst kan ook erg bruikbaar zijn voor techniekleerkrachten om zichzelf verder te verdiepen in het toepassingsgebied.

Voor afgewerkte techniekprojecten rond biochemie, welke helemaal klaar zijn om in de klas te gebruiken, verwijs ik graag naar mijn medestudenten. Tia Pittomvils en Mohammed Abdelmalki hebben voor hun eindwerk vijf techniekprojecten in verband met biochemie uitgeschreven. Deze projecten bevatten zowel werkblaadjes voor de leerlingen als leerkrachtenhandleidingen met verdere informatie.


2 Wat is biochemie?2.1 Definitie Biochemie is de studie van chemische processen in levende organismen. Het is dus belangrijk dat de reacties ontstaan door levende micro-organismen vooraleer er over biochemie gepraat kan worden.

2.2 Geschiedenis Biochemie is zo oud als de planeet. Chemische processen waarin levende organismen een rol spelen, hebben altijd plaats gevonden. De studie hiervan is echter nog maar 400 jaar oud. De term ‘biochemie’ gaat nog niet lang mee. Deze is pas op de markt gekomen door het toedoen van meneer Carl neuberg in 1903. Voordien werd deze materie al wel onderzocht, maar niet onder deze naam. Claude Bernard was een Frans fysioloog. Hij stelde belangrijke feiten vast betreffende de functies van het menselijk lichaam, bijvoorbeeld de centrale regeling van het stofwisselingsproces. Doordat hij veel met biochemische processen in aanraking kwam ging hij dit ook nader bestuderen. Hieruit ontstond het verdere onderzoek naar deze processen.

In de hedendaagse maatschappij wordt biochemie ook gebruikt in de geneeskunde en de moleculaire biologie. Een voorbeeld van het hedendaags gebruik van biochemie in de maatschappij is onder andere te vinden in de geneeskunde. Hier zoekt men steeds nieuwe reacties tussen micro-organismen die in ons lichaam zitten en stoffen, die men dan medicijnen noemt, om deze organismen te bestrijden of juist te helpen.Ook het zuiveren van water maakt gebruik van biochemische processen. Zo zullen micro-organismen andere, schadelijke, micro-organismen en chemische stoffen uit verontreinigd water halen.


2.3 Mindmap In het leerplan zijn vijf mindmaps terug te vinden, elke mindmap staat voor één toepassingsgebied binnen Techniek. Deze schema’s zijn ingedeeld in drie dimensies met elk hun eigen kleur. Zo staat hanteren in elke mindmap bovenaan links in een rode kleur. Dit om duidelijk te maken dat hanteren het meeste aan bod moet komen tijdens de lessen. Duiden staat onderaan links, onder hanteren, in een groene kleur en begrijpen staat aan de rechter kant van de mindmap in een blauwe kleur. Bij deze dimensies staan steeds enkel suggesties geschreven om te behandelen bij het betreffende toepassingsgebied. Het is dus niet de bedoeling om elke suggestie in de mindmap over een toepassingsgebied te behandelen, maar wel om hier een selectie in te maken.

Voorbeeld van een mindmap


Toepassingsgebied

HanterenMoet 50% van de tijd aan bod komen.

DuidenMoet samen met toepassingsgebied begrijpen 50% van de tijd aan bod komen.

BegrijpenMoet samen met toepassingsgebied duiden 50% van de tijd aan bod komen.

In de mindmap van biochemie, die op de volgende pagina terug te vinden is, is echter te zien dat het niet enkel gaat om biochemische processen. Zoals eerder vermeld is biochemie een noemer voor alle reacties waarin micro-organismen actief aan deelnemen. Toch staat er in de mindmap te lezen dat ook conserveertechnieken onder biochemie vallen, wat tegenstrijdig is. Bij deze conserveertechnieken is het de bedoeling om de micro-organismen uit te schakelen om voedsel, of andere producten, zo lang mogelijk te bewaren. Bij deze conserveertechnieken is het dus belangrijk om niet enkel te verwoorden dat de werking van micro-organismen wordt stilgelegd, maar ook wat er kan gebeuren als deze werking niet wordt stilgelegd. Hier kan een link worden gelegd met de activiteit van micro-organismen in bedorven voedsel en de impact op ons lichaam, de kleur van het voedsel, de geur, …


3 Mindmap biochemie


4 Biochemie versus biotechnologieBiotechnologie is de studie en het gebruik van levende organismen, of delen ervan, om andere organismen aan te passen voor specifieke doeleinden. Een voorbeeld

hiervan is genetische manipulatie. Hier zorgt de mens, door een aantal aanpassingen in de structuur van een plant te doen, dat deze beter voldoet aan zijn noden. Het grote verschil tussen biochemie en biotechnologie is het feit dat biotechnologie de organismen kunstmatig gaat wijzigen. Op deze manier wil men de optimale werking bereiken van een

organisme. Een goed passend voorbeeld van biotechnologie zijn genetisch gemanipuleerde gewassen.In biochemie gaat men het organisme niet wijzigen, maar kijkt men naar de reacties tussen organismen onderling of tussen organismen en bepaalde stoffen.


5 Biochemie in de klas5.1 Composteren Composteren is een natuurlijk omvormingsproces van keuken- en tuinresten door micro-organismen - wat belangrijk is binnen biochemie - tot humus- en voedselrijke producten. Onze resten worden met andere woorden afgebroken door bacteriën, schimmels, kleine ongewervelde dieren (zoals wormen), … naar een natuurlijk hoogwaardig product. Dit komt doordat de organismen onze resten opeten, wat als gevolg heeft dat ze afvalstoffen gaan produceren. Deze afvalstoffen van de micro-organismen en kleine ongewervelden gebruikt de mens dan als meststoffen. Deze cyclus is weergegeven in onderstaand schema.

1

1 VLACO VZW, Thuiscomposteren, internet, 21/06/2011, (http://www.vlaco.be/kringloop-tuinieren/thuiscomposteren).


Een algemene bemestingsregel zegt: “Hoe kleiner het dier waarvan de mest afkomstig is, hoe beter die mest zijn werk gaat doen.” Als ik duivenmest gebruik in plaats van koeienmest om mijn grond te bemesten, zullen de producten die ik zaai beter en sneller groeien dan een bodem die bemest is met koeienmest. Dit komt omdat er in mest van kleinere dieren meer voedingstoffen aanwezig zijn dan in mest van grote dieren. Natuurlijk kan een boer sneller aan zijn nodige hoeveelheid mest komen als deze van een groot dier afkomstig is. Het is echter wel aan te raden om mest van kleinere dieren te gebruiken voor kleinere oppervlaktes zoals een tuin achter een huis. Vandaar dat compost zo dierbaar is, deze zit namelijk vol met mest van micro-organismen. Deze mest is bijgevolg erg voedzaam voor bodems.

Om een goede composthoop te hebben is het nodig een goede combinatie te hebben van groen en bruin materiaal. Groen materiaal heeft weinig structuur, een hoog vochtgehalte en bezit veel voedingsstoffen. Voorbeelden van dit materiaal zijn grasmaaisel en groenten- en fruitresten. 2

Bruin materiaal daarentegen is luchtig en stug, het is vaak droog materiaal en bezit weinig voedingsstoffen. Voorbeelden hiervan zijn dorre stengels en houtsnippers. Je zou kunnen denken dat bruin materiaal niet zal vergaan door het composteren. Deze stelling is echter verkeerd. Bruin materiaal is wel volledig natuurlijk

afbreekbaar maar heeft meer tijd nodig dan het groene materiaal. Bruin materiaal wordt vooral toegevoegd zodat er ook lucht tussen de compost kan komen.3

2 VLACO VZW, Wat mag er in het compostvat, wat niet, internet, 21/06/2012, (http://www.tuinclub.be/tuinartikels/composteren%20wat%20mag.htm).

3 MELSDECO, Decoratieve kunstwerken van natuurlijke materialen. Warm, natuurlijk en gezellig, internet, 21/06/2012, (http://melsdeco.nl/materialen.htm).


2

3

De micro-organismen in de composthoop hebben nood aan drie cruciale elementen vooraleer deze optimaal kunnen leven en werken. Deze elementen zijn:

Voedsel, wat in het groen materiaal terug te vinden is; Vocht, wat eveneens in het groen materiaal terug te vinden is; Lucht, hiervoor zorgt de toevoeging van bruin materiaal in de composthoop.

Als er wordt voldaan aan de drie bovenstaande voorwaarden dan kunnen de micro-organismen in een ideale omgeving onze voedselresten omzetten in kostbare humus en compost. Doordat de organismen in deze omgeving goed kunnen werken geven ze ook warmte af door hun inspanningen die ze leveren, zoals ook op onderstaand schema te zien is.

4

4 VLACO VZW, Principes, internet, 21/06/2012, (http://www.vlaco.be/node/877).


6 Onderzoeksopdrachten compost6.1 Onderzoeksopdracht 1: Kijk en ruik

Materialen Compost

Proefopstelling

Werkwijze 1. Kijk aandachtig naar de compost.2. Ruik aan de compost.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 1 Alvorens te beginnen met allerlei onderzoeksopdrachten over compost is het belangrijk de leerlingen eerst te leren kennismaken met compost. Zo gaan ze ontdekken dat er al dan niet zichtbare diertjes in compost leven. Ze gaan leren dat compost niet koud aanvoelt, maar eerder een warmte bezit die hoger ligt dan de omgevingstemperatuur. Daarnaast is ook te zien hoe afgebroken bladeren, grasmaaisel, schillen, … eruit zien en dat dit alles samenhangt.

De leerlingen gaan ook ruiken aan de compost, waarmee ik wil bereiken dat ze compost niet als ‘vies’ zien, maar als iets natuurlijks. Goede compost ruikt namelijk naar gewone aarde. Ze moeten leren dat compost een natuurlijk product is dat ze kunnen gebruiken en niet iets is dat ze als vuil en onnuttig moeten ervaren. Eens iedereen dit heeft beseft, is het ook leuker om verder te gaan met onderstaande onderzoeksopdrachten en zullen er ook veel betere resultaten te zien zijn bij de leerlingen.


6.2 Onderzoeksopdracht 2: De warmte van compost

Materialen Een composthoop 2 plastiek flessen gevuld met elk 30cl water

Proefopstelling

Werkwijze 1. Leg 1 plastiek fles gevuld met het water onder de composthoop en de andere naast de composthoop.

2. Laat deze flessen gedurende het techniekproject liggen.

3. Vul de vragen over deze onderzoekopdracht in.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 2 De bedoeling van deze proefopstelling is de leerlingen te laten zien dat een composthoop gepaard gaat met warmte. Zo zullen de leerlingen zien dat het waterniveau in het flesje dat onder de composthoop lag, zal gedaald zijn na de proef. De leerlingen zullen ook merken dat zowel het flesje als het overgebleven water warmer zullen aanvoelen dan het flesje met water naast de composthoop.

Deze warmte is te verklaren door de activiteit die er in de composthoop plaats vindt. De organismen (micro-organismen, kleine ongewervelde dieren, …) die in de composthoop aanwezig zijn, zijn verantwoordelijk voor een chemische afbraak. De diertjes zetten onze afval om in energierijke stoffen. Voor hen is dit geen afval maar voedsel, ze eten dit op en verteren het. Door deze bewegingen en verteringsprocessen produceren zij een warmte.Als onze afvalstoffen verteerd zijn door deze organismen, produceren zij hierdoor uiteraard meststoffen. Hier treedt dan de regel op die eerder vermeld is geweest, namelijk: “Hoe kleiner het dier waarvan de mest afkomstig is, hoe beter die mest zijn werk gaat doen.” De meststoffen van micro-organismen, die talrijk in compost terug te vinden zijn, zijn uiterst geschikt om bodems mee te bemesten.


6.3 Onderzoeksopdracht 3: waterhoudend vermogen

Materialen 3 koffiefilterhouders 3 filterzakjes 3 filterhouders 3 hoge glazen 1 maatbeker Zand Compost Klei

Proefopstelling

Filter met zand / Filter met compost / Filter met klei

Werkwijze 1. Zet op elke hoog glas een filterhouder en in elke houder een filter.

2. Doe in filter 1 een schep zand.3. Doe in filter 2 een schep compost.4. Doe in filter 3 een schep klei.5. Giet in elke filter 300ml water.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 3 Als de opdracht juist wordt uitgevoerd dan kunnen de leerlingen waarnemen dat zand het water snel laat doorstromen in het glas. Het water zal door de compost veel trager zijn weg vinden naar het glas en het water zal helemaal niet door de klei kunnen vloeien.

Deze waarneming leert de leerlingen dat compost het water wel doorlaat maar helemaal niet snel. Dit heeft voordelen als de bodem van bijvoorbeeld planten wordt bewerkt met compost. Compost zorgt ervoor dat de plant de tijd krijgt om zoveel mogelijk water op te nemen. Moest dezelfde plant in een zandbodem staan, dan heeft deze veel minder tijd om het water op te nemen en zal deze bijgevolg minder water kunnen opnemen.

Doordat compost een dichtere en minder fijne structuur bezit dan zand zal deze het water langer vasthouden. Dit in contrast met zandkorrels, die water helemaal niet goed kunnen vasthouden. Klei daarentegen bestaat uit minuscule gronddeeltje die allemaal aan elkaar geklit zijn. Hierdoor is het voor water onmogelijk om hier door te dringen. Klei houdt het water het langste en beste tegen.


6.4 Onderzoeksopdracht 4: de groei van tuinkers

Materialen Compost Gekochte potaarde 2 bloempotjes Zaadjes van tuinkers

Proefopstelling

Werkwijze 1. Neem bloempotje 1 en vul deze met gekochte potaarde.

2. Neem bloempotje 2 en vul deze met compost.3. Zaai in beide bloempotjes de zaadjes van de tuinkers.4. Giet een beetje water over de tuinkers in beide

bloempotjes.5. Bekijk na 2 weken de plantjes in beide bloempotjes.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 4 De tuinkers in de bloempot met compost zal er groener uit zien, zal groter zijn en zal talrijker aanwezig zijn dan de tuinkers in het bloempotje met de aangekochte potaarde. Dit komt omdat er in compost veel meer natuurlijke voedingsstoffen aanwezig zijn die aan de zaadjes worden gegeven.Compost houdt het water ook veel beter vast dan gewone potaarde (zie onderzoeksopdracht 3). Op deze manier krijgen de zaadjes in de compost veel langer de tijd om ook de voedingsstoffen uit het water op te nemen.

Voor deze opdracht worden de zaadjes van tuinkers gebruikt omdat deze erg gemakkelijk en snel groeien in tegenstelling tot andere plantjes. Tuinkers heeft ook niet veel voedingsstoffen nodig om te groeien, waardoor er een duidelijk verschil is als er wel veel voedingsstoffen aan de zaadjes wordt gegeven.

Compost bezit veel voedingsstoffen door de meststoffen van de micro-organismen en kleine ongewervelde dieren die onze ‘afval’ omzetten. Het duurt echter wel langer om dezelfde hoeveelheid compost te vergaren als een hoeveelheid gekochte potaarde. Voor compost moet de natuur zijn werk kunnen doen in tegenstelling tot de gebruikte potaarde, dat door de mens samengesteld wordt. In potaarde worden verschillende chemische producten toegevoegd om op deze manier zo goed mogelijk de werking van compost na te bootsen, en dit in een kortere tijdspanne.

Een belangrijk feit om weten is dat compost steeds vermengd moet worden met gewone aarde. Zuivere compost gebruiken kan een nadeel zijn omdat de plantjes verbranden door een te hoge zuurtegraad. Deze zuurtegraad ontstaat doordat er in de composthoop veel afvalstoffen van micro-organismen zitten. Een goede zuurtegraad van compost heeft een ph-waard tussen 6,5 en 9,5. De verhouding aarde of potaarde met compost moet 2/3 à 1/3 bedragen.


6.5 Onderzoeksopdracht 5: de knijptest

Materialen Compost

Proefopstelling

Werkwijze 1. Knijp stevig in de compost.2. Houd dit 7 seconden vol.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 5 Nadat de leerlingen hun vuist terug openen zullen ze zien dat de compost de vorm behoudt als waarin het is in geknepen. De compost valt niet uit elkaar maar blijft bij elkaar geklit, zoals op de afbeelding.Dit heeft met de eigenschap van compost te maken, dat deze het vocht gedurende een lange tijd kan vasthouden. Samengeknepen compost bezit nog een beetje vocht. Dat vocht zal ervoor zorgen dat de verschillende deeltjes aan elkaar blijven geklit.

Als er erg hard op de compost wordt geknepen is het mogelijk om het meeste vocht dat in de compost aanwezig is, eruit te knijpen. Als er bij het samenpersen van de compost massa tussen de vingers naar buiten wordt geknepen, dan wil dit zeggen dat er nog teveel vocht in de compost aanwezig is. Dit is op te lossen door meer bruin materiaal (zoals takjes) toe te voegen aan de composthoop.Het tegenovergestelde kan zich ook voordoen, namelijk dat de compost niet aan elkaar blijft klitten na het samendrukken. Dit kan ontstaan doordat er te weinig vocht in de compost aanwezig is. Dit is op te lossen door meer groen materiaal (bijvoorbeeld grasmaaisel) aan de composthoop toe te voegen.

Als de leerlingen het verschil kennen tussen groen en bruin materiaal, moeten ze bovenstaande problemen zelfstandig kunnen oplossen.Als bovenstaande problemen zich niet voordoen tijdens de onderzoeksopdracht heb je goede compost en klaar om te gebruiken in bijvoorbeeld de tuin of bloembakken. Deze compost zal dan ook optimaal zijn werk kunnen doen.


7 Onderzoeksopdrachten waterzuiveringWaterzuivering wordt omschreven als: “het verwijderen van organische en chemische stoffen uit water”. Dit proces gebeurt onder invloed van micro-organismen. Deze zorgen ervoor dat schadelijke organismen en chemische stoffen uit het water worden verwijderd. Door een reactie met de juiste micro-organismen en vervuild water wordt uiteindelijk proper water verkregen. Dit is een duidelijk voorbeeld van een reactie waarin micro-organismen een werking hebben en een invloed op het eindresultaat. Vandaar dat ook waterzuivering binnen Techniek, onder de noemer van biochemie kan worden besproken.

7.1 Onderzoeksopdracht 1: eigen filtersysteem

Materialen 3 neteldoeken Een hoopje houtskool Een hoopje mos Een schep zand Sterk vervuild water Een kom

ProefopstellingLeerling 1: Op deze neteldoek komt

zand.

Leerling 2: Op deze neteldoek komt

mos.

Leerling 3: Op deze neteldoek komt

houtskool.

Kom om het water op te vangen.


Werkwijze 1. 3 leerlingen nemen elk een neteldoek vast en spannen deze op

2. Leg op de eerste neteldoek zand3. Leg op de tweede neteldoek het mos4. Leg op de derde neteldoek de houtskool5. Houd de 3 neteldoeken mooi onder elkaar6. Giet het vervuild water op de eerste neteldoek met

het zand en laat het water doorsijpelen7. Vang het water op met een kom

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 1 Als het water te vervuild is, dan wordt dit uiteraard eerst mechanisch gereinigd, waarna de micro-organismen hun werk gaan doen. Een voorbeeld hiervan is de vervuiling van water met bijvoorbeeld takken, flesjes, …Omdat onze huidige generatie ontzettend veel water verbruikt is het belangrijk dat het waterzuiveringsproces snel verloopt. Vandaar dat ook biologische voorwerpen zoals takken uit het water worden verwijderd, hoewel het door micro-organismen ook kan worden afgebroken. Moesten deze natuurlijke voorwerpen niet kunstmatig worden verwijderd, dan zou het waterzuiveringsproces veel langer duren.

Tijdens de onderzoeksopdracht is er goed waar te nemen dat het water per neteldoek steeds meer wordt gezuiverd. Na de derde filtratie is het duidelijk te zien dat het water zuiverder is dan in het begin. Tijdens deze onderzoeksopdracht kun je leerlingen laten zien dat water op een natuurlijke manier wordt gefilterd en niet enkel machinaal. Je kunt ook duidelijk een verschil waarnemen tussen het water in het begin en het gefilterde water. Hier kun je leerlingen duiden op het feit dat water altijd weer wordt hergebruikt en dat er niet steeds nieuw water nodig is.


7.2 Onderzoeksopdracht 2: de druk in een watertoren

Materialen Plastic fles van 1,5l Alcoholstift 3 duimspijkers

Proefopstelling

Werkwijze 1. Markeer op de fles 3 punten met een alcoholstift:Punt 1: 5cm boven de bodem van de flesPunt 2: In het midden van de flesPunt 3: 10cm onder de afsluitdop van de fles

2. Steek op elk punt een duimspijker.3. Vul de fles met water en draai de schroefdop terug

op de fles.4. Trek de 3 duimspijkers gelijktijdig uit de fles.5. Draai de schroeidop van de fles.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 2 Bij deze proef zullen de leerlingen merken dat de waterstraal die het laagste uit de fles spuit, het verste van de fles zal spuiten. De waterstraal die uit het bovenste gaatje komt, zal het minst ver spuiten. Dit is te verklaren doordat de waterdruk onderaan in de fles veel groter is dan de druk die bovenaan in de fles aanwezig is.

Met deze onderzoeksopdracht is aan te tonen dat het water onder een hoge druk ver kan rijken. Deze proef is geschikt om aan te tonen dat het essentieel is om watertorens te hebben in onze maatschappij. Hierdoor kan er druk op het water worden gezet, om deze zo ver mogelijk te vervoeren naar de verschillende huizen.

Een ander principe, dat met dezelfde onderzoeksopdracht uit te leggen is, is een gedeelte van een waterkrachtcentrale. Zo zal men water uit een dam niet bovenaan weghalen om een generator te laten draaien, maar onderaan de dam. Op deze manier heeft het water een grotere druk en zal deze de generator sneller laten draaien en meer elektriciteit laten produceren.


7.3 Onderzoeksopdracht 3: de sifon

Materialen Ballon gevuld met koffie Water Sifon

Proefopstelling

Werkwijze 1. Doe in de ballon 1 eetlepel koffie.2. Hang de ballon aan 1 uiteinde van de sifon.3. Ruik aan het andere uiteinde van de sifon.4. Vul de sifon tot aan de zwarte lijntjes met water.5. Ruik opnieuw aan de sifon.

Waarneming

7.4


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 3 Het is belangrijk om de sifon tot op een bepaalde grens met water te vullen. Deze grens is aangegeven op de proefopstelling en op de volgende afbeelding.

Bij deze proef wordt de werking van een sifon goed zichtbaar voor de leerlingen. Water heeft allerlei eigenschappen, wat met deze onderzoeksopdracht ook wordt bewezen. Hier wordt het duidelijk dat het niet mogelijk is om geuren doorheen water te verspreiden. Water houdt dus met andere woorden geuren tegen.

Water bezit deze eigenschap omdat het een dichtheid heeft van 999,972 kg/m³ bij kamertemperatuur. Dit is een hoge waarde, waardoor het niet mogelijk is om geuren door water te laten komen. Dit heeft ook als gevolg dat water in zijn vaste toestand (ijs) kan drijven op water in zijn vloeibare toestand.


8 Onderzoeksopdrachten gisting8.1 Onderzoeksopdracht 1: Gist en zout

Materialen 50 gram verse gist 10 gram zout Water 200 gram bloem 2 deegkommen 2 handdoeken

Proefopstelling

Mengsel met enkel gist / Mengsel met gist en zout

Werkwijze 1. Los al de gist op in het water.2. Verdeel de bloem in 2 maal 100 gram in 2

deegkommen.3. Maak in beide bloemhoopjes een kuiltje en verdeel het

gistmengsel over de 2 kuiltjes.4. Voeg in 1 deegkom het zout extra toe.5. Kneed beide mengsels goed.6. Plaats de 2 mengsels op een warmere plaats in de klas

(bijvoorbeeld) op een vensterband en leg een handdoek over beide deegkommen.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 1 Gist is een soort schimmel, dus een levend organisme, dat zich voedt met vocht, zetmeel en suikers. Vanaf het moment dat gist in aanraking komt met vocht zal het beginnen werken, er treedt dan een metabolisch proces op. Net als andere micro-organismen, leeft gist

en zal dit ook ademen. Gist zal bij die ademhaling dezelfde stof vrijgeven als de mens vrijgeeft bij de ademhaling, namelijk koolstofdioxide (CO2). Het gas is afkomstig van de gist, die dit gas uitstoot tijdens het metabolisch proces. Het probleem is dat het gas niet kan ontsnappen omdat het deeg/beslag waarin de gist in verwerkt is, dit gas opvangt. Doordat het deeg/beslag dit gas opvangt en niet loslaat zal het in volume toenemen. Dit toenemen in volume noemt men rijzen. Een voorbeeld hiervan is het rijzen van brood.

Als gist echter in aanraking komt met zout wordt dit rijsproces bemoeilijkt. Het zout zorgt ervoor dat de gist gaat uitdrogen. Op deze manier kan de gist niet optimaal functioneren en ook geen koolstofdioxide (CO2) aanmaken om vrij te geven. Het deeg/beslag kan bijgevolg niet of heel weinig rijzen.

Naast het gas koolstofdioxide (CO2) wordt er ook alcohol gevormd door de gist. Deze stof is essentieel als men bijvoorbeeld bier wil bereiden. In brood, pistolets, gistwafels, … zit geen alcohol hoewel het met gist wordt gemaakt. Dit komt omdat deze gisting over een korte periode plaats vindt. De minimale hoeveelheid die er dan toch gevormd kan worden, verdampt door de hoge baktemperatuur.


Linker afbeelding: Verse en droge gist

Rechter afbeelding: Microscopische foto van gistcellen

De volgende 5 onderzoeksopdrachten gelijken sterk op elkaar. Het is de bedoeling om de leerlingen te laten zien en begrijpen wat gist doet in verschillende omstandigheden en hoe dit komt. De gist zal in elke situatie een bepaalde reactie vertonen die steeds samenhangt met de omgeving waarin de gist wordt gebracht.

8.2 Onderzoeksopdracht 2: Gist 1

Materialen Leeg plastic flesje Droge gist Koud water

Proefopstelling

Werkwijze 1. Doe de gist en het water in het flesje.2. Trek de ballon over de flesopening.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 2 De gist produceert bij deze onderzoeksopdracht een beetje koolstofdioxide (CO2), waardoor de ballon een beetje wordt opgeblazen. Dit gas ontstaat doordat gist wordt vrijgesteld aan vocht. Doordat de gist enkel met vocht in aanraking komt, zal de gasvorming minimaal zijn. De micro-organismen hebben naast vocht ook warmte en andere voedingsstoffen nodig om optimaal te werken. Hoe meer er aan de ‘noden’ van de organismen in de gist zal voldaan worden hoe beter deze organismen gaan werken. Een gevolg van een goede werking van de gist is een grote vorming van koolstofdioxide.



Materialen Leeg plastic flesje Droge gist Warm water

Proefopstelling

Werkwijze 1. Doe de gist en het water in het flesje.2. Trek de ballon over de flesopening.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 3 De ballon blaast meer op dan tijdens onderzoeksopdracht 2. Dit komt omdat de gist tijdens deze onderzoeksopdracht niet enkel aan water wordt blootgesteld, maar ook aan warmte. Doordat er warmte wordt toegevoegd aan het proces wordt de gist ook gestimuleerd om te werken, waardoor het meer koolstofdioxide zal afgeven.

Dit toont ook aan dat producten die moeten rijzen steeds op een warme plaats moeten bewaard worden. De ideale temperatuur hiervoor varieert tussen 25°C en 35°C. Als het gistproduct wordt gebakken zal deze temperatuur uiteraard stijgen in de oven. Dit heeft als gevolg dat de gisten gaan afsterven. Het product rijst echter nog wel door de CO2–bellen die in grootte toenemen onder de hogere temperatuur van de oven. De gaten die in het brood te zien zijn, zijn dus geen luchtbellen maar CO2–bellen.



Materialen Leeg plastic flesje Droge gist Warm water Koffielepel suiker

Proefopstelling

Werkwijze 1. Doe de gist, het water en de suiker in het flesje.2. Trek de ballon over de flesopening.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 4 Tijdens deze onderzoeksopdracht zal de ballon het grootste worden van al de proefopstellingen. Dit vindt zijn gevolg in het feit dat de gist in de ideale omstandigheden wordt geplaatst. Allereerst wordt de gist vrijgesteld aan water, wat essentieel is voor de werking van de gist. Zonder vocht zal de gist geen reacties vertonen. Dit water is warm, waardoor de werking van de gist wordt gestimuleerd. Daarnaast wordt er ook suiker aan de reactie toegevoegd. Suiker is een belangrijke voedingsstof voor de gist.

De gist krijgt tijdens deze onderzoeksopdracht water, warmte en voedingsstoffen. Dit is alles wat een organisme nodig heeft om optimaal te kunnen functioneren. Tijdens de onderzoeksopdracht zal het dan ook een grote hoeveelheid koolstofdioxide vrijgeven, wat ervoor zorgt dat de ballon wordt opgeblazen.

Het aantal voedingsstoffen dat gist krijgt, is ook waar te nemen in de verschillende broodsoorten die er te verkrijgen zijn. Zo is er duidelijk verschil merkbaar tussen roggebrood en wit brood. Het verschil is dat roggebrood minder hard rijst dan wit brood tijdens het bereidingsproces. Dit komt omdat er in roggebrood meer vezels aanwezig zijn, wat het rijsproces niet ten goede komt. Wit brood bevat veel minder vezels, waardoor dit veel beter zal rijzen.In bruin brood zit ook meer zetmeel dan in wit brood. Zetmeel zijn suikers en hebben dus een invloed op de werking van de gist. Tevens zorgt zetmeel ervoor dat gluten minder goed werken. Gluten zijn een soort eiwit die samen met de vezels in het brood het rijsproces bemoeilijken.



Materialen Leeg plastic flesje Droge gist Warm water 7 eetlepels suiker

Proefopstelling

Werkwijze 1. Doe de gist, het water en de suiker in het flesje.2. Trek de ballon over de flesopening.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 5 Hoewel de gist ook tijdens deze proef wordt blootgesteld aan warm water en suiker zal er niets gebeuren. Het is aan te nemen dat ook tijdens onderzoeksopdracht 5 het organisme in de ideale omstandigheden zit, toch zal de ballon niet worden opgeblazen.

Dit vindt zijn oorzaak in de hoeveelheid suiker die er wordt toegevoegd. Doordat er een overvloed aan suiker aanwezig is in de reactie zal het organisme verzadigd raken en uiteindelijk niets meer doen. Dit is ook een voorbeeld van een conserveertechniek. Het product wordt verzadigd met bijvoorbeeld suiker, waardoor de micro-organismen hun werking niet meer kunnen verderzetten en het product ook geen schade meer kunnen toebrengen. Conserveertechnieken worden verder in de bundel nader besproken.



Materialen Leeg plastic flesje Droge gist Warm water 4 eetlepels zout

Proefopstelling

Werkwijze 3. Doe de gist, het water en het zout in het flesje.4. Trek de ballon over de flesopening.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 6 Net als bij onderzoeksopdracht 5 gebeurt ook hier niets met de ballon, waardoor je kunt besluiten dat er geen koolstofdioxide wordt geproduceerd door de gist. Hoewel er wel water en warmte aan de reactie wordt toegevoegd, wordt alles geremd door het zout. Zout heeft als eigenschap dat het gist gaat uitdrogen. Dit komt door een osmotische reactie tussen de gist en het zout.

Het is daarom essentieel om eerst de gist in een deeg/beslag te verwerken en pas daarna het zout eraan toe te voegen. Op deze manier komt de gist niet rechtstreeks in contact met het zout en kan het toch optimaal werken. Dit is belangrijk om te weten als je brood, pistolets, gistwafels, … gaat maken. Dit principe is uiteraard belangrijk bij bakkers die hun producten mooi willen zien rijzen en er toch ook een zoutsmaak aan willen toevoegen.

Het is ook nuttig om te weten dat je gist niet onmiddellijk in aanraking mag laten komen met een vetstof. Deze gaat namelijk een laagje rond de gistcellen leggen, waardoor de cellen niets meer kunnen opnemen aan vocht en voedingsstoffen en bijgevolg ook niet meer kunnen functioneren.


9 Onderzoeksopdrachten conserveren9.1 Onderzoeksopdracht 1: bewaartechniek op erwten

Materialen 4 proefbuizen Water Erwten Suiker Azijn Pure alcohol (90°)

Proefopstelling

Werkwijze 1. Vul de proefbuizen als volgt:Proefbuis 1: Water + 2 erwtenProefbuis 2: Suikerwater + 2 erwtenProefbuis 3: Azijn + 2 erwtenProefbuis 4: Alcohol + 2 erwten

2. Laat de proefopstelling 2 weken staan.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 1 Conservering wordt gedefinieerd als: “Het verduurzamen van levensmiddelen, geneesmiddelen of andere bederfelijke waar door het voorkomen van aantasting door micro-organismen.” Concreet wil dit zeggen dat men bepaalde middelen die kunnen bederven door de inwerking van micro-organismen gaat behandelen. Hierdoor kunnen er geen of minder organismen aan het product, waardoor het product in houdbaarheid zal toenemen.

Het is mogelijk om conserveermiddelen toe te voegen aan het product, deze middelen zijn meestal in de vorm van E-nummers terug te vinden op een voedseletiket. Conserveringsmiddelen zorgen ervoor dat het product langer houdbaar blijft dan dit normaal het geval zou zijn. De middelen gaan de groei van micro-organismen in producten tegen. De organismen kunnen zich hierdoor niet meer voortplanten en sterven. Dit verkrijgt men door de omgeving van het product aan te passen. Zo zal het conserveermiddel bijvoorbeeld meer zuurstof verbruiken als het gehalte hiervan te hoog is en de producthoudbaarheid bedreigt. Een conserveermiddel speelt dus niet rechtstreeks in op de micro-organismen, maar past de omgeving aan zodat het onleefbaar wordt voor bedreigende organismen. Deze middelen zijn uiteraard niet schadelijk voor de mens.

In onderzoeksopdracht 1 zullen de erwten in azijn en alcohol het best bewaren. De azijn zorgt ervoor dat de zuurtegraad van erwten wordt verlaagd. Micro-organismen kunnen niet leven in een zuur milieu, waardoor de erwten niet onderhevig zijn aan deze organismen en hun werking.Alcohol voegt antimicrobiële stoffen toe aan de erwten. De erwten krijgen te maken met een stof die micro-organismen doodt.


Suikerwater toevoegen aan producten is ook bekend als conserveermethode. Suikerwater zorgt ervoor dat de wateractiviteit in het product wordt verlaagd. Doordat deze activiteit wordt verlaagd, kunnen de micro-organismen niet meer optimaal functioneren en zal dit ook een invloed hebben op hun werking. Dit kan als conserveermethode gezien worden, maar zo effectief als azijn en alcohol is deze methode niet. Het is wel beter om de producten in suikerwater te bewaren dan in gewoon water. In gewoon water worden de micro-organismen namelijk helemaal niet geremd in hun werking, waar dit in suikerwater toch een beetje het geval is.

Doordat de mens zijn producten graag langer bruikbaar houdt dan de natuur eigenlijk voorschrijft, moeten we de micro-organismen in het product beïnvloeden. Er zijn talrijke manieren om dit te doen en de ene manier zal beter werken als de ander.


9.2 Onderzoeksopdracht 2: bederfbaarheid van appels

Materialen 2 appels 2 glazen bokalen 3 bordjes Luchtledige zak Vacuümmachine Een koelkast

Proefopstelling

Werkwijze 1. Schil 1 appel en snijd deze in 5 even grote delen.2. Leg de appeldeeltjes op de volgende plaatsen:

1 deel op een bord op een veilige plaats in de klas1 deel in een glazen bokaal op diezelfde plaats1 deel op een bord in een koelkast1 deel in een glazen bokaal in de koelkastHet laatste deel in een luchtledige zak, die je luchtledig trekt

3. Leg de ongeschilde appel op een bord op een veilige plaats in het lokaal.

4. Laat deze opstelling gedurende 2 weken staan.

Waarneming

Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 2


Organismen hebben drie elementen nodig om te leven en te werken. Ze hebben vocht, voedingsstoffen en lucht nodig. Als ze deze drie elementen hebben dan kunnen ze werken en beginnen ze ook warmte te produceren. Als er één van deze drie wegvalt dan kunnen (micro-)organismen niet optimaal functioneren.

In een luchtledige of vacuümzak wordt ervoor gezorgd dat het product geen lucht krijgt. De micro-organismen op dat product krijgen bijgevolg ook geen lucht en sterven af. Een product luchtledig verpakken is dus de beste bewaarmethode in onderzoeksopdracht 2.Het deel van de appel dat op een willekeurige plaats in de klas is gelegd zal het snelste bederven. De micro-

organismen kunnen in goede omstandigheden leven, namelijk op voedsel en in een aangename temperatuur. De gehele appel die op dezelfde plaats wordt gelegd zal minder onderhevig zijn aan de micro-organismen. Doordat de appel nog een beschermlaag, namelijk zijn schil, bezit zal deze minder snel bederven dan het stukje appel dat deze schil niet meer bezit.

De koelkast gaat het bedervingsproces tegen door de aangename omgevingswarmte te verlagen naar ongeveer 4°C. Deze temperatuur zorgt ervoor dat micro-organismen geremd worden in hun activiteiten. Belangrijk om hier te weten is dat de micro-organismen niet sterven of worden stilgelegd in een koelkast, maar dat hun werking gewoon trager gebeurt bij deze temperaturen.

Als de koelkast door omstandigheden niet meer aan zijn elektriciteit raakt, dan zal de temperatuur hiervan stijgen. Als de temperatuur boven de 7°C komt is het aan te raden de producten in de koelkast onmiddellijk te verbruiken. Als de temperatuur boven de 15°C komt, dan is het aan te raden de producten in de koelkast weg te gooien. Als de temperatuur te hoog wordt, beginnen de micro-organismen op het voedsel terug te werken en de voeding aan te tasten. Daarom is het noodzakelijk om voorzichtig om te springen met voeding en hun bewaarmethodes.


9.3 Onderzoeksopdracht 3: invriezen

Materialen Diepvries 2 bananen 1 bord

Proefopstelling

Werkwijze 1. Schil beide bananen.2. Leg 1 banaan op een bord en zet dit bord ergens veilig

in het klaslokaal (of in het leraarslokaal) en de andere banaan in een diepvries gedurende 2 weken.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 3 Het product kan ook worden bewaard op een zodanig koele plaats dat de micro-organismen stilvallen en het product op deze manier ook niet meer aantasten. Dergelijke plaatsen zijn bijvoorbeeld diepvriezers, in huishoudelijke kring, of stikstofvaten in industriële en medische toepassingen. Diepvriezers en stikstofvaten hebben als gemeenschappelijke eigenschap producten diep te vriezen. De producten worden dus in een ruimte gelegd van -18°C of lager. De temperatuur verhindert de groei en de werking van de micro-organismen. De organismen worden in een soort comateuze toestand gebracht. Hierdoor stoppen deze volledig met werken. Het diep gevroren product wordt onder deze temperatuur niet aangetast door de organismen. Belangrijk om te weten is dat de organismen niet sterven in een diepvries, eens ze uit de koele temperatuur worden gehaald en terug ontdooien, beginnen de organismen terug te werken. Dit is ook de reden waarom producten nooit meermaals mogen ingevroren worden. Telkens als het product ontdooid zou worden, komen er steeds meer en meer micro-organismen op het product die het product aantasten.

Producten invriezen om ze langer te bewaren en om zo weinig mogelijk van de productkwaliteit te laten verloren gaan is een goed idee. De kwaliteit waarmee een product uit een diepvriezer komt, hangt samen met de kwaliteit die het product bezat voor het diep gevroren werd. Dit is ook de reden waarom sommige producten worden geblancheerd vooraleer ze worden diep gevroren. Blancheren is het kortstondig koken van groenten en fruit, waarna deze worden afgekoeld door koud water. Deze techniek wordt toegepast om zoveel mogelijk micro-organismen op het product te doden alvorens het wordt ingevroren. Het product moet na de ontdooiing ook zo snel mogelijk verbruikt worden om zo min mogelijk micro-organismen de kans te geven om het product te schaden.


Een stikstofvat

9.4 Onderzoeksopdracht 4: Bedorven vruchten samenvoegen

Materialen 2 rijpe appels 1 bedorven appel 2 zakken

Proefopstelling

Zak met 1 rijpe appel / Zak met 1 rijpe en 1 bedorven appel

Werkwijze 1. Zet 1 goede appel in 1 zak en sluit deze goed af, zet de andere goede appel met de bedorven appel in een andere zak.

2. Laat deze opstelling 2 weken staan.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 4

De meeste groenten en fruitsoorten scheiden het plantenhormoon ethyleen af. Hoe ouder de plant wordt, hoe meer ethyleen deze gaat afstoten. Ethyleen versnelt de rijping, de vruchtkleuring en de bladval. Ethyleen wordt daarom beschouwd als een verouderingshormoon.

De werking van deze stof wordt ook duidelijk in onderzoeksopdracht 4. Hier is waar te nemen dat de verse appel die samen met een bedorven appel in één zak geplaatst wordt na een tijd verder in het bedervingsproces zal zitten dan de appel die alleen in een zak zit. Dit komt omdat de grote hoeveelheid ethyleen die de bedorven appel afstoot een effect zal hebben op de verse appel.

Als vruchten in een open omgeving naast elkaar worden gelegd zullen deze minder hinder ondervinden van elkaars ethyleen. Het meest verse fruit of groente zal nog steeds gedeeltelijk onderhevig zijn aan het gas, maar dit zal veel minder zijn dan wanneer vruchten in een gesloten omgeving bij elkaar zouden zitten. In een gesloten omgeving kan het gas niet, of moeilijk, ontsnappen waardoor het rond de vruchten blijft hangen.


Chemische formule

van ethyleen

9.5 Onderzoeksopdracht 5: gekookte of ongekookte groenten

Materialen Gekookte selderstengels Ongekookte selderstengels

Proefopstelling

Gekookte selderstengels / Ongekookte selderstengels

Werkwijze 1. Leg beide selders in het klaslokaal en bekijk deze na 2 weken.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 5 Rauwe groenten en fruit hebben van zichzelf verschillende verdedigingsmechanismes tegen micro-organismen. Dit zijn onder andere de schil of buitenkant en de harde celstructuur binnenin de vrucht. Als deze natuurlijke verdedigingsmechanismen worden beschadigd dan is het ook gemakkelijker voor micro-organismen om het product aan te vallen. Dit resulteert dan in het feit dat het product sneller zal bederven dan producten waarvan de natuurlijke afweermechanismen nog niet zijn aangetast.

Dit fenomeen wordt in onderzoeksopdracht 5 nader bekeken. De selderstengels die gekookt worden, zullen beschadigd worden aan hun natuurlijke afweermechanismen. Op deze manier kan de mens de groente beter verteren, maar is het product ook veel vatbaarder voor micro-organismen. Zo zullen de gekookte selderstengels sneller micro-organismen aantrekken en bederven dan rauwe selderstengels.


9.6 Onderzoeksopdracht 6: Directe en indirecte UHT-melk

Materialen 1 blinddoek 2 glazen AA-melk (melk dat een directe UHT-behandeling heeft

ondergaan) Gewone melk (melk dat een indirecte UHT-behandeling

heeft ondergaan)

Proefopstelling

Glas met AA-melk / Glas met gewone melk

Werkwijze 1. Blinddoek de leerling.2. Laat de leerling van elke glas proeven.3. Bevraag de leerling over de smaak van de melk.

Waarneming


Theoretische toelichting bij UHT UHT of het kortstondig verhitten onder Ultra Hoge Temperatuur is bedoeld om micro-organismen in producten te doden. Het product wordt gedurende een hele korte tijdsduur (1 à 2 seconden) onder een hoge temperatuur (minimaal 135°C) gebracht. De hitte staat in direct contact met het product, en wordt niet doorgegeven door bijvoorbeeld een plaat waar het product op ligt. UHT heeft als voordeel dat de smaak en kwaliteit van het product zo goed mogelijk behouden blijven.

De meeste UHT-behandelingen komen voor bij melk. Doordat melk slechts kortstondig mag verhit worden, is dit de ideale oplossing. Als melk gedurende een langere tijd verhit zou worden, treedt de Maillard reactie op. Dit is een chemische reactie tussen eiwitten en suikers onder invloed van warmte, waardoor het product bruin zal kleuren. Deze reactie brengt een verandering in smaak, geur en voedingswaarde met zich mee. Het is dus aan te raden dit te vermijden.

Nadelen aan directe UHT-behandelingen bij melk zijn ten eerste het coaguleren (samenklonteren) van de melkeiwitten onder de hoge temperatuur. Ten tweede is er een verhoogd risico op het karamelliseren van het product door de hoge temperatuur.


Installatie om UHT-behandelingen uit te voeren

Melk met AA-label, is melk dat een directe UHT-behandeling heeft gehad. Als dit label niet te vinden is op de verpakking van de melk, dan heeft deze een indirecte UHT-behandeling ondergaan.

Het verschil tussen beide UHT-behandelingen bestaat erin dat indirecte UHT een langere tijd nodig heeft om het product te behandelen en dat dit proces ook op een lagere temperatuur gebeurt. Beide verschillen komen de kwaliteit van de behandelde producten niet ten goede. Bij indirecte UHT wordt de warmte ook niet rechtstreeks doorgegeven aan het product. De warmte wordt door bijvoorbeeld een plaat aan het product door gegeven.

Op onderstaande grafiek is het verschil tussen directe UHT (blauwe lijn) en indirecte UHT (groene lijn) weergegeven. De rode vlakken duiden op de plaatsen waar het product het meeste van haar kwaliteit verliest. Deze kwaliteit is vooral te merken aan de verschillende smaken die de melk die na de behandelingen krijgen.

Positief aan indirecte UHT-behandelingen is dat de machines minder plaats innemen, wat belangrijk is in een fabriek. Inspectie op de temperatuur van de behandeling is ook gemakkelijker dan bij directe UHT-behandelingen.


Een derde bewaartechniek die met warmte te maken heeft is pasteurisatie. Bij pasteurisatie gaat men niet alle micro-organismen doden in het product zoals bij directe en indirecte UHT-behandelingen. Het micro-organisme-gehalte wordt terug gebracht naar een ‘veilig’ niveau. Dit is een niveau waarin de kans minimaal is dat de aanwezige micro-organismen ziektes gaan veroorzaken bij consumptie van het product. Hierdoor zijn gepasteuriseerde producten niet zo lang houdbaar dan producten die een UHT-behandeling hebben ondergaan. Pasteurisatie gebeurt bij een temperatuur rond 72°C. Het product wordt dan ongeveer 15 seconden bloot gesteld aan deze temperatuur.

Weetje: In Amerika verkoopt men bijna enkel gepasteuriseerde melk. Zo is er in Amerikaanse films vaak te zien hoe de mensen steeds op het laatste moment nog een fles of brik melk gaan halen.

In onderstaande grafiek is een vergelijking gemaakt tussen directe UHT, indirecte UHT en pasteurisatie.


10 Onderzoeksopdrachten hygiëne

10.1 Onderzoeksopdracht 1: Handen wassen

Materialen Gootsteen met water Zeep Handdoek Alcoholgel Blacklight

Proefopstelling

Werkwijze 1. Was de handen zeer goed met water en zeep.2. Droog de handen goed af met de handdoek en wrijf de

handen daarna in met de alcoholgel.3. Houd de handen onder blacklight.

Waarneming


Theoretische toelichting bij onderzoeksopdracht 1 De meeste micro-organismen op ons lichaam zijn terug te vinden op onze handen. Het merendeel van deze organismen zijn onschadelijk en zelfs nuttig. Toch komen we dagelijks in aanraking met schadelijke micro-organismen, bijvoorbeeld bij aanraking van rauw vlees, dieren, bij een toiletbezoek, …

Niet enkel een slechte handhygiëne, maar een slechte hygiëne in het algemeen kan leiden tot de verspreiding en inname van schadelijke micro-organismen. Deze besmetting kan ziekten tot gevolg hebben. Als wij de drager geworden zijn van schadelijke organismen is de kans ook groter dat wij andere personen onvrijwillig gaan besmetten. Om de huid vochtig te houden en te beschermen scheidt ons lichaam natuurlijke stoffen af. Het daarom ook niet aan te raden om dagelijks een douche of een bad te nemen, op deze manier was je namelijk de beschermende stoffen van je lichaam. Een keerzijde van deze natuurlijke stoffen is dat micro-organismen gemakkelijker aan de huid kunnen blijven hangen, daar kunnen groeien en zich vermenigvuldigen. Onze handen zijn dus ook van nature bedekt met nuttige microben, maar ook schadelijke microben kunnen hierop terecht komen.

Hierdoor is het belangrijk ons lichaam zorgvuldig en op meerdere tijdstippen te wassen. Zoals eerder vermeld is het natuurlijk niet nodig, en zelfs af te raden, om ons volledige lichaam dagelijks een wasbeurt te geven. Onze natuurlijke beschermlaag kan op deze manier worden aangetast waardoor lichamelijke irritaties kunnen ontstaan. Naarmate er tijdens een wasbeurt meer of minder zeep wordt gebruikt, zal er op termijn ook meer of minder irritatie te ondervinden zijn.Daarbij moet natuurlijk wel gezegd worden dat het belangrijk is om drie à vier keer per week een douche of een bad te nemen. Dit om een optimale lichaamshygiëne te garanderen.


Het is niet enkel nodig ons lichaam tijdig te wassen, maar ook de voedingsmiddelen waar wij mee in contact komen. Zij dragen immers ook verschillende schadelijke micro-organismen mee die ons kunnen besmetten. Dit is de reden waarom het belangrijk is voedingsmiddelen eerst te spoelen alvorens deze te gebruiken. Het is belangrijk aan de leerlingen mee te geven dat deze besmetting van micro-organismen door voedingsmiddelen nog verder gaat onder de vorm van kruisbesmetting. Bij kruisbesmetting komen schadelijke micro-organismen van het ene product op het andere product terecht. Dit kan doordat ze rechtstreeks of onrechtstreeks met elkaar in aanraking zijn gekomen. Met een onrechtstreekse aanraking wordt bijvoorbeeld bedoeld dat er besmet voedsel op een snijplank wordt gesneden waarna een tweede, onbesmet, product op dezelfde snijplank wordt behandeld. Op deze manier neemt het tweede product de micro-organismen van het eerste product over.

Als de leerlingen de onderzoeksopdracht correct hebben uitgevoerd, dan zijn er witte stippen of vlekken op hun handen te zien, als ze deze onder een blacklight houden, zoals op onderstaande afbeelding. Op die plaatsen zijn dus geen bacteriën meer aanwezig en hebben ze hun handen erg goed gewassen.


Gewassen handen onder een blachlight

De vraag is gemakkelijk te stellen of ook onderwerpen zoals ‘hygiëne’ binnen biochemie thuis horen. Er zijn namelijk geen reacties met micro-organismen te bespeuren. In tegendeel, we gaan ervoor zorgen dat er geen levende micro-organismen op bijvoorbeeld onze handen komen te zitten. Toch valt deze materie onder biochemie omdat er verder kan ingegaan worden op ziektes die voortkomen uit slechte handhygiëne. Daarnaast is het ook minder belangrijk om leerlingen het belang aan te tonen van een alcoholgel, maar wel de juiste techniek om de leerlingen hun handen te leren wassen. Hiervoor is het mogelijk om de afbeelding op de volgende pagina te gebruiken.

Op onderstaande afbeelding is te zien welke plaatsen het meeste worden overgeslagen bij het wassen van de handen. Als de handen niet goed worden gewassen heeft het weinig zin om deze dan ook daadwerkelijk te wassen. De micro-organismen van de plaatsen die niet goed gewassen zijn, zitten in een mum van tijd weer verspreid over de hele oppervlakte van de handen. Daarom is het belangrijk om leerlingen het nut van een goede techniek te voorzien om hun handen te wassen. 5

Niet enkel micro-organismen mogen hier aan bod komen, ook de werking van een blacklight kan in deze lessen besproken worden. Op deze manier hebben de leerlingen een afwisseling in de onderwerpen die gegeven worden.

5 VAN MENSVOORT, Hand Hygiene: Warm Air Dryers increase Bacteria on Hands!, internet, 20/06/2012, (http://www.handresearch.com/news/hand-hygiene-warm-air-dryers-bacteria-hands.htm).


Onderkant hand

Bovenkant hand

5

6

6 SWEETLOVE, P., Actueel, internet, 20/06/2012, (http://www.sweetlove.be/act_griep9.html).


6

11 Bronnen BOSSUYT, H., Mondelinge verklaringen door AZIJN K., Katholieke Hogeschool

Leuven departement lerarenopleiding, 01/07/2011. ED PRODUCTIONS, Plantenhormonen theorie, internet, 20/05/2012,

(http://www.betavak.nl/biologie/plant.htm). FEYAERTS, T., Techniek: Eerste hulp bij biochemie, cursus KHLeuven

(onuitg.). GARDEN-DECO, Het planten van struiken, internet, 20/06/2012,

(http://www.tuin-en-decoratie.be/tuin/planten-struiken-p630-advice.html). HEALTH PROTECTION AGENCY, E-bug, internet, 01/07/2011, (http://www.e-

bug.eu/bg_fl_home.aspx?cc=bg_fl&ss=1&t=Welkom bij e-Bug!). M.C. VAN MENSVOORT, Handen in het nieuws, internet, 27/02/2009,

(http://www.handresearch.com/news/hand-hygiene-heteluchtdrogers-bacterien-handen.htm).

MELSDECO, Decoratieve kunstwerken van natuurlijke materialen. Warm, natuurlijk en gezellig, internet, 21/06/2012, (http://melsdeco.nl/materialen.htm).

MINISTERIE VAN ONDERWIJS, Concordantie naar TV techniek en AV natuurwetenschappen in het gewoon secundair onderwijs, internet, 20/07/2011, (http://www.ond.vlaanderen.be/edulex/database/document/document.asp?docid=14209).

MINISTERIE VAN ONDERWIJS, Doelstellingen project TOS21, internet, 20/07/2011, (http://www.ond.vlaanderen.be/tos21/doelstellingen/).

PAULUSSEN, F., Wat eten we morgen?, internet, 21/06/2012, (http://watetenwemorgen.be/index.php?option=com_content&task=view&id=6&Itemid=8).

RUBIN, J., Food Biochemistry, internet, 01/07/2011, (http://www.juliantrubin.com/fairprojects/food/foodbiochemistry.html).

STICHTING PROEFJES, Luchtig mengsel, internet, 20/07/2011, (http://www.proefjes.nl/proefje/143).

SWEETLOVE, P., Actueel, internet, 20/06/2012, (http://www.sweetlove.be/act_griep9.html).

TEMPEH.INFO, Alcoholische Gisting, internet, 20/06/2012, (http://www.tempeh.info/nl/alcoholische-gisting.php).

VAN MENSVOORT, Hand Hygiene: Warm Air Dryers increase Bacteria on Hands!, internet, 20/06/2012, (http://www.handresearch.com/news/hand-hygiene-warm-air-dryers-bacteria-hands.htm).


VIB, Wat is biotechnologie?, VIB, Brussel, 2010, p.15. VLAAMSE OVERHEID, Best beschikbare techniek voor de zuivelindustrie,

Academia press, Gent, 2007, 317 pagina’s. VLACO VZW, Principes, internet, 21/06/2012,

(http://www.vlaco.be/node/877). VLACO VZW, Thuiscomposteren, internet, 21/06/2012,

(http://www.vlaco.be/kringloop-tuinieren/thuiscomposteren). VLACO VZW, Wat mag er in het compostvat, wat niet, internet, 21/06/2012,

(http://www.tuinclub.be/tuinartikels/composteren%20wat%20mag.htm). VRANCKX, S. & ABDELMALKI, M., Vlug rijp vlug rot, opdracht KHLeuven

(onuitg.). VVKSO, Leerplan A-stroom, VVKSO Brussel, Brussel, 2010, p.28. WIKIPEDIA FOUNDATION INC, History of biochemistery, internet, 20/07/2011,

(http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_biochemistry).


Web viewBiotechnologie is de studie en het gebruik van levende organismen, of delen ervan, om andere...

Documents

Transcript of Web viewBiotechnologie is de studie en het gebruik van levende organismen, of delen ervan, om andere...