Examenvragen biotechnologie
1) Vraag 1 op 15 punten
a. Wat is biotechnologie en wat is het verschil met genetische modificatie?
Biotechnologie = de toepassing van wetenschap en technologie op levende organismen of delen
ervan, op producten en op modellen van levende organismen, met als doel om levend of niet-levend
materiaal te veranderen van de productie van kennis, goederen en diensten (klassiek vs modern)
Genetische modificatie = het gericht wijzigen van genetische informatie in een organisme. Dit is
slechts een onderdeel van biotechnologie en wordt geplaatst onder ‘moderne biotechnologie’.
b. Geef 4 voorbeelden van biotechnologie in de voedingsindustrie.
- Gefermenteerd voedsel: bier, kaas, yoghurt (klassiek)
- Aanmaak chymosine door genetisch gewijzigde m.o. (modern)
- Planten genetisch modificeren voor herbicidenresistentie (modern)
- Langere houdbaarheid groenten en fruit (modern)
c. Hoe wordt genetische modificatie bij planten toegepast? Leg uit.
2 technieken:
- Gentransfer via agrobacterium tumefaciens: natuurlijke transfer van het DNA van de plant
door inbouwen van een deel van haar plasmide met de gewenste eigenschap.
- Genenkanon: DNA wordt aangebracht op microscopisch kleine gouddeeltjes en afgevuurd op
de plantencel. Het DNA wordt opgenomen in de plantencel.
Nieuwe veredelingsmethoden (nieuwe technieken):
- 1) Geen aanpassing van planten DNA: enten, versnelde veredeling van bomen en struiken
- 2) mutatieveredeling 2.0
o RNA afhankelijke DNA methylatie
o oligonucleotide directed mutagenese
o CRISPR/CAS: mutatie wordt gegenereerd op welbepaalde plaats in planten DNA
zonder dat er sprake is van inbouwen van soortvreemde genen (‘precisie verdeling’)
CAS: crispr associated , CRISPR-CAS= plaats specifieke nuclease
o 2 natuurlijke herstellingsmechanismen:
eindjes van de breuk worden aan elkaar gezet
homologie-gestuurd DNA herstel
-> wordt als GGO beschouwd, niet toegelaten in Europa
- 3) Cis- en intragenese
o Cisgenese= inbouw genetisch materiaal van een plantensoort waarmee gewas wel
kan kruisen
o Intragenese= nieuwe combinaties eigen DNA
- 4) GGO 2.0
-> plaats specifieke nucleasetechnologie met grote DNA fragmenten
2) Wat is enzymatische bruinkleuring, leg uit en hoe voorkomen? + andere soorten
bruinkleuring (“Bespreek de (niet-) enzymatische bruinkleuringsreacties en hoe kan je deze
voorkomen?”)
,Wat is het? Onder enzymatische bruinkleuring verstaat men de kleurafwijkingen die kunnen
optreden in sommige groenten en fruitsoorten als gevolg van enzymatische activiteit. Het enzym dat
hier aan de basis ligt is polyfenoloxidase (PPO). De schadelijke invloed van dit PPO is welbekend bij
de verkleuringen van beschadigde groenten en fruit. In tegenstelling tot de meeste andere enzymen,
kan PPO meestal 2 verschillende reacties katalyseren. Beide reacties hebben een fenolische
verbinding als substraat.
Hoe werkt het?
monofenol (1)-> difenol -> (2) O-quinone -> bruine complexen
- De O2 van de hydroxylatie komt direct van de moleculaire O 2 en is niet afkomstig van water.
PPO fungeert hier als mono-oxidase
- De 2e dehydrogenatiereactie wordt catecholase activiteit genoemd. Het resultaat is de
vorming van dichinon
! Belangrijk voor het mechanisme van beide types is dat PPO een Cu 2+ bevattend enzym is. Het is
vooral de verandering in oxidatietrap van Cu 2+ die mede aan de basis ligt van deze enzymatische
gekatalyseerde reacties
PPO afkomstig van verschillende groenten en fruitsoorten vertonen verschillende
substraatspecificiteit.
- bv. PPO van banaan kan enkel (2) katalyseren, PPO van appelen kan zowel (1) als (2)
katalyseren
Hoe voorkomen? Controle van de enzymatische bruinkleuringsreacties -> ingrijpen op O 2 of op
enzym zelf
- Inactivatie enzym door temp verhoging
- Inactivatie door PH variatie
- Inhibitie door SO2 of sulfieten
- Inhibitie door ascorbinezuur
- Onttrekken van zuurstof
Andere soorten bruinkleuring? niet- enzymatische bruinkleuringsreacties
1. Maillardreactie = hele reeks van reacties tussen AZ en reducerende suikers. Kan zowel
positief (bruinkleuring voor bruine kleur korst brood) als negatief (bruinkleuring melk tijdens
appertisatie) zijn. reducerende suikers + AZ amadori verbindingen (3 isomeren)
! belangrijke mogelijkheid: verwijderen van AZ en HMF bekomen
Factoren die Maillardreactie beïnvloeden:
o Temperatuur
o pH
o aard van de suikers
o tijd, aanwezigheid O2, water, aw waarde, aard van AZ
2. Ascorbinezuurbruinkleuring
3. Karamelisatiereactie
3) Hoe kan je kleurafwijkingen die rijk zijn aan chlorofyl verhinderen? Bespreek hierbij de Z-
waarde. Geef meer uitleg over carotenoïden (“Welke kleurveranderingen kunnen optreden
in levensmiddelen rijk aan chlorofyl en wat kan je doen om dit te beperken?”)
, Hoe ontstaan deze kleurafwijkingen? LM die rijk zijn aan chlorofyl kunnen kleurafwijkingen
ondergaan bij de bewerking of bewaring die te wijten zijn aan een progressieve afbraak van chlorofyl.
Chlorofyl a en b zijn beide veresterd met fytol. Wanneer groene bladgroenten verhit worden tijdens
het koken of blancheren verdwijnt in eerste instantie de fytolgroep met vorming van chlorofyline a
en b . Daarna verdwijnt het Mg en dit wordt vervangen door protonen in zuur midden. Hierbij
ontstaan bruine pigmenten, namelijk feoforbide a en b. De omzetting kan ook gebeuren door eerst
Mg eraf te halen ter vorming van feofytine (oranjegeel) en hierna de fytol eraf te halen waardoor er
zich ook langs deze weg feoforbiden vormen.
In fruit gaat de natuurlijke afbraak van chlorofyl trager omdat dit pigment in plantenweefsel
gebonden is aan een lipoproteïne, waardoor dit beschermd wordt tegen het zure milieu van het fruit.
Afbraak voorkomen
- laat het water eerst koken vooraleer je de groenten erin legt
- kook met voldoende water
- kook (de groenten) zonder deksel
Z-waarde= temperatuurstijging nodig om de afdoding met een factor 10 te doen stijgen; dit wil
zeggen de D-waarde met één log-eenheid te verlagen. Deze Z-waarde kan afgeleid worden uit de
helling van een thermische destructiecurve
Voor de thermische afbraak van nutriënten is een grote Z waarde gewenst om verlies te beperken.
Een andere kwaliteitsbepalende factor is het behoud van sensorische eigenschappen (kleur)
- Kleurverandering: Z 24-50 °C (bruinkleuring)
- Chlorofyl (groenten): Z 30 °C (afbraak)
Carotenoïden: zijn geel tot rood afhankelijk van de aanwezigheid van zuurstof. Er zijn 2 grote
groepen:
1. carotenen (koolwaterstoffen)
2. xanthofylen (zuurstofbevattende derivaten)
Tijdens het rijpingsproces van fruit nemen de carotenoïden toe en de concentratie chlorofyl neemt
af. Onder invloed van licht en/of zuurstof kunnen de carotenoïden afgebroken worden tot kleurloze
splitsingsproducten.
4) Wat zorgt voor de kleurverandering van vlees? (10 punten)
Kleur van vlees. De belangrijkste pigmenten die aangetroffen worden in dierlijke weefsels zijn
myogolobine (spierpigment) en hemoglobine (bloedpigment). Myoglobine bestaat uit een
heemgedeelte en een eiwitgedeelte globuline. De kleur van het myoglobinepigment hangt af van:
- De aard van het 6e substituent
- De oxidatietoestand van ijzeratoom
- Toestand van globulinegedeelte
Kleurcyclus van vlees
- Levend dier
o 3 pigmenten: myoglobine, oxy-myoglobine en met-myoglobine
Gaan, in aanwezigheid van zuurstof, in elkaar over
Functie rode bloedpigment = zuurstof transporteren naar longen en weefsels
Rol myoglobine = zuurstof in de spieren opslaan (grotere affiniteit voor
zuurstof)
1) Vraag 1 op 15 punten
a. Wat is biotechnologie en wat is het verschil met genetische modificatie?
Biotechnologie = de toepassing van wetenschap en technologie op levende organismen of delen
ervan, op producten en op modellen van levende organismen, met als doel om levend of niet-levend
materiaal te veranderen van de productie van kennis, goederen en diensten (klassiek vs modern)
Genetische modificatie = het gericht wijzigen van genetische informatie in een organisme. Dit is
slechts een onderdeel van biotechnologie en wordt geplaatst onder ‘moderne biotechnologie’.
b. Geef 4 voorbeelden van biotechnologie in de voedingsindustrie.
- Gefermenteerd voedsel: bier, kaas, yoghurt (klassiek)
- Aanmaak chymosine door genetisch gewijzigde m.o. (modern)
- Planten genetisch modificeren voor herbicidenresistentie (modern)
- Langere houdbaarheid groenten en fruit (modern)
c. Hoe wordt genetische modificatie bij planten toegepast? Leg uit.
2 technieken:
- Gentransfer via agrobacterium tumefaciens: natuurlijke transfer van het DNA van de plant
door inbouwen van een deel van haar plasmide met de gewenste eigenschap.
- Genenkanon: DNA wordt aangebracht op microscopisch kleine gouddeeltjes en afgevuurd op
de plantencel. Het DNA wordt opgenomen in de plantencel.
Nieuwe veredelingsmethoden (nieuwe technieken):
- 1) Geen aanpassing van planten DNA: enten, versnelde veredeling van bomen en struiken
- 2) mutatieveredeling 2.0
o RNA afhankelijke DNA methylatie
o oligonucleotide directed mutagenese
o CRISPR/CAS: mutatie wordt gegenereerd op welbepaalde plaats in planten DNA
zonder dat er sprake is van inbouwen van soortvreemde genen (‘precisie verdeling’)
CAS: crispr associated , CRISPR-CAS= plaats specifieke nuclease
o 2 natuurlijke herstellingsmechanismen:
eindjes van de breuk worden aan elkaar gezet
homologie-gestuurd DNA herstel
-> wordt als GGO beschouwd, niet toegelaten in Europa
- 3) Cis- en intragenese
o Cisgenese= inbouw genetisch materiaal van een plantensoort waarmee gewas wel
kan kruisen
o Intragenese= nieuwe combinaties eigen DNA
- 4) GGO 2.0
-> plaats specifieke nucleasetechnologie met grote DNA fragmenten
2) Wat is enzymatische bruinkleuring, leg uit en hoe voorkomen? + andere soorten
bruinkleuring (“Bespreek de (niet-) enzymatische bruinkleuringsreacties en hoe kan je deze
voorkomen?”)
,Wat is het? Onder enzymatische bruinkleuring verstaat men de kleurafwijkingen die kunnen
optreden in sommige groenten en fruitsoorten als gevolg van enzymatische activiteit. Het enzym dat
hier aan de basis ligt is polyfenoloxidase (PPO). De schadelijke invloed van dit PPO is welbekend bij
de verkleuringen van beschadigde groenten en fruit. In tegenstelling tot de meeste andere enzymen,
kan PPO meestal 2 verschillende reacties katalyseren. Beide reacties hebben een fenolische
verbinding als substraat.
Hoe werkt het?
monofenol (1)-> difenol -> (2) O-quinone -> bruine complexen
- De O2 van de hydroxylatie komt direct van de moleculaire O 2 en is niet afkomstig van water.
PPO fungeert hier als mono-oxidase
- De 2e dehydrogenatiereactie wordt catecholase activiteit genoemd. Het resultaat is de
vorming van dichinon
! Belangrijk voor het mechanisme van beide types is dat PPO een Cu 2+ bevattend enzym is. Het is
vooral de verandering in oxidatietrap van Cu 2+ die mede aan de basis ligt van deze enzymatische
gekatalyseerde reacties
PPO afkomstig van verschillende groenten en fruitsoorten vertonen verschillende
substraatspecificiteit.
- bv. PPO van banaan kan enkel (2) katalyseren, PPO van appelen kan zowel (1) als (2)
katalyseren
Hoe voorkomen? Controle van de enzymatische bruinkleuringsreacties -> ingrijpen op O 2 of op
enzym zelf
- Inactivatie enzym door temp verhoging
- Inactivatie door PH variatie
- Inhibitie door SO2 of sulfieten
- Inhibitie door ascorbinezuur
- Onttrekken van zuurstof
Andere soorten bruinkleuring? niet- enzymatische bruinkleuringsreacties
1. Maillardreactie = hele reeks van reacties tussen AZ en reducerende suikers. Kan zowel
positief (bruinkleuring voor bruine kleur korst brood) als negatief (bruinkleuring melk tijdens
appertisatie) zijn. reducerende suikers + AZ amadori verbindingen (3 isomeren)
! belangrijke mogelijkheid: verwijderen van AZ en HMF bekomen
Factoren die Maillardreactie beïnvloeden:
o Temperatuur
o pH
o aard van de suikers
o tijd, aanwezigheid O2, water, aw waarde, aard van AZ
2. Ascorbinezuurbruinkleuring
3. Karamelisatiereactie
3) Hoe kan je kleurafwijkingen die rijk zijn aan chlorofyl verhinderen? Bespreek hierbij de Z-
waarde. Geef meer uitleg over carotenoïden (“Welke kleurveranderingen kunnen optreden
in levensmiddelen rijk aan chlorofyl en wat kan je doen om dit te beperken?”)
, Hoe ontstaan deze kleurafwijkingen? LM die rijk zijn aan chlorofyl kunnen kleurafwijkingen
ondergaan bij de bewerking of bewaring die te wijten zijn aan een progressieve afbraak van chlorofyl.
Chlorofyl a en b zijn beide veresterd met fytol. Wanneer groene bladgroenten verhit worden tijdens
het koken of blancheren verdwijnt in eerste instantie de fytolgroep met vorming van chlorofyline a
en b . Daarna verdwijnt het Mg en dit wordt vervangen door protonen in zuur midden. Hierbij
ontstaan bruine pigmenten, namelijk feoforbide a en b. De omzetting kan ook gebeuren door eerst
Mg eraf te halen ter vorming van feofytine (oranjegeel) en hierna de fytol eraf te halen waardoor er
zich ook langs deze weg feoforbiden vormen.
In fruit gaat de natuurlijke afbraak van chlorofyl trager omdat dit pigment in plantenweefsel
gebonden is aan een lipoproteïne, waardoor dit beschermd wordt tegen het zure milieu van het fruit.
Afbraak voorkomen
- laat het water eerst koken vooraleer je de groenten erin legt
- kook met voldoende water
- kook (de groenten) zonder deksel
Z-waarde= temperatuurstijging nodig om de afdoding met een factor 10 te doen stijgen; dit wil
zeggen de D-waarde met één log-eenheid te verlagen. Deze Z-waarde kan afgeleid worden uit de
helling van een thermische destructiecurve
Voor de thermische afbraak van nutriënten is een grote Z waarde gewenst om verlies te beperken.
Een andere kwaliteitsbepalende factor is het behoud van sensorische eigenschappen (kleur)
- Kleurverandering: Z 24-50 °C (bruinkleuring)
- Chlorofyl (groenten): Z 30 °C (afbraak)
Carotenoïden: zijn geel tot rood afhankelijk van de aanwezigheid van zuurstof. Er zijn 2 grote
groepen:
1. carotenen (koolwaterstoffen)
2. xanthofylen (zuurstofbevattende derivaten)
Tijdens het rijpingsproces van fruit nemen de carotenoïden toe en de concentratie chlorofyl neemt
af. Onder invloed van licht en/of zuurstof kunnen de carotenoïden afgebroken worden tot kleurloze
splitsingsproducten.
4) Wat zorgt voor de kleurverandering van vlees? (10 punten)
Kleur van vlees. De belangrijkste pigmenten die aangetroffen worden in dierlijke weefsels zijn
myogolobine (spierpigment) en hemoglobine (bloedpigment). Myoglobine bestaat uit een
heemgedeelte en een eiwitgedeelte globuline. De kleur van het myoglobinepigment hangt af van:
- De aard van het 6e substituent
- De oxidatietoestand van ijzeratoom
- Toestand van globulinegedeelte
Kleurcyclus van vlees
- Levend dier
o 3 pigmenten: myoglobine, oxy-myoglobine en met-myoglobine
Gaan, in aanwezigheid van zuurstof, in elkaar over
Functie rode bloedpigment = zuurstof transporteren naar longen en weefsels
Rol myoglobine = zuurstof in de spieren opslaan (grotere affiniteit voor
zuurstof)
