Evaluatie fermentatie van zetmeel in vgl met glucose

We gaan het polysaccharide zetmeel, opgebouwd uit glucosemonomeren, testen als nutriënt-koolstofbron in een fermentatiemetabolisme door bakkersgist (Saccharomyces cervisiae). We vergelijken zetmeel met het suiker glucose, hetgeen goed fermenteerbaar is. De fermentatie wordt gecontroleerd a.d.h.v. gewichtsverlies onder de vorm van CO2 dat wordt gevormd en ontsnapt en a.d.h.v. vorming van ethanol. In deze test wordt er dus nagegaan of er CO2 (massareductie) en ethanol (geur) gevormd worden.

Verslag

Evalueer de fermentatie van zetmeel in vergelijking met de fermentatie van glucose a.d.h.v. de gewichtsafname in erlenmeyers 1 (glucose) en 2 (zetmeel):

Het mengsel werd om de 15 minuten gewogen:

Grafiek: verlies van massa in functie van de tijd
We hebben ongeveer 100g van het YP-medium genomen, 2g gist en 2g glucose/zetmeel. De rest van het gewicht gaat naar het materiaal.

Wat kan je afleiden wanneer je zetmeel vergelijkt met glucose voor wat betreft CO2-productie?

Bij de fermentatie met glucose komt redelijk veel CO2 vrij in vergelijking met zetmeel, waar maar weinig CO2 vrijkomt. We kunnen hieruit dus afleiden dat er zo goed als geen fermentatie gebeurd met zetmeel, maar wel bij glucose.

Verklaar dit resultaat: Waarom heb je meer, minder, of dezelfde fermentatiecapaciteit van zetmeel in vergelijking met glucose?

Zetmeel is opgebouwd uit een lange rij van glucosemoleculen. Omdat net deze glucosemoleculen aan elkaar gebonden zijn zullen ze niet tot moeilijk in de gistcel kunnen doordringen. Hierdoor zal er geen/weinig fermentatie in de gistcellen plaatsvinden die omringt zijn door enkel en alleen zetmeel, maar wel in de gistcellen die door vrije glucosemoleculen omgeven zijn.

Hoe past de geurwaarneming in deze verklaring?

Fermentatie zorgt voor een zoete smaak en een aangename geur. De erlenmeyer waarin de fermentatie het best gebeurd is, zal dan ook het beste ruiken. De geur van het glucosemengsel was veel aangenamer dan dat van het zetmeelmengsel, dit was ook wat we verwacht hadden, aangezien er in het glucosemengsel fermentatie plaatsvond.

De chemische vergelijking voor de omzetting van glucose naar ethanol en CO2.

Bereken de ethanolconcentraties in % (m/V) op basis van de gemeten waarden voor de erlenmeyer met glucose

• Glucose  2 ethanol + 2CO2 + energie
• MM(CH3CH2OH) = 46,07g/mol
• MM(CO2) = 44,01g/mol
• Volume = 100ml
•  ethanol = (46,07 * x CO2 /44,01 ) /100ml
• Dit vormt x CO2 * 0,01047ml  (1-oorspronkelijke massa) * 0,01047 / ml

Niet alle CO2 zal ontsnappen onder de vorm van gas. Wat kan er nog met CO2 gebeuren in de erlenmeyer?

Een deel van de CO2 zal onder de vorm van gas verdwijnen. Een deel zal binden met H20 ter vorming van H2CO3.

Bereken het rendement in % van de ethanolproductie d.m.v. glucosefermentatie.

• 2CH3CH2OH = 2*46,06 = 92,1g/mol
• 2g C6H12O6 * 180,2 g/mol = 0,0111 mol C6H12O6
• Ethanol = (92,1 g/mol * 0,0111 mol)/2g = 0,51
• % ethanol = 0,51 * 100 = 51%

De reactievergelijking voor de omzetting van glucose naar ethanol en CO2 is een sterk vereenvoudigde vergelijking. Geef een reden waarom deze reactievergelijking mogelijk niet de werkelijke situatie weerspiegelt.

In werkelijkheid zal de reactie in meerdere stappen verlopen en er zullen tijdens deze stappen nevenproducten gevormd worden. Hierdoor krijgen we verschillende eindproducten, zoals ethanol, lactaat, CO2, butanol,…

Besluit

De kleinere glucosemoleculen kunnen door de gistcel opgenomen worden en kunnen dus gebruikt worden als koolstofbron voor de gistcel. Zetmeel is opgebouwd uit een lange polysacharideketen en moet eerst door enzymes afgebroken worden om te kunnen fermenteren, dit is dus niet ideaal.