Verschillende soorten zetmeel microscopisch bestuderen

Datum:  Augustus 2012

Principe:

Verschillende soorten zetmeel bestuderen.

Materiaal:

  • Ma´szetmeel (Maizena)
  • Aardappelzetmeel
  • Rijstzetmeel
  • Water
  • Microscoop (uitgerust met polarisatiefilter)
  • Objectglaasjes
  • Dekglaasjes
  • Jodiumtinctuur (voor zetmeel onderzoek)
  • Spatel
  • Reageerbuizen
  • Roerstaaf
  • Pipet 50 μl met pipetpunt
  • Digitale camera met objectief adapter

Uitvoering:

 
  • Maak een suspensie van 1 spatelpunt zetmeel in ca. 10 ml water in een reageerbuis.

Jood test

  • Schud de suspensie voor gebruik goed.
  • Gebruik de roerstaaf om een druppel suspensie op een objectglaasje te brengen
  • Voeg m.b.v. de pipet een druppel joodtinctuur toe.
  • Leg een dekglaasje op de druppel.
  • Bekijk het preparaat onder de microscoop.

 

Microscopisch onderzoek
  • Neem een verst monsters van de zetmeel suspensie.
  • Plaats het monster op een object glaasje en leg er vervolgens een dekglaasje op.
  • Bekijk het monster onder de microscoop.
  • Bestudeer het monster onder normaal licht en onder gepolariseerd licht.

Resultaat:

Jood test  
Aardappel zetmeel  (200 x) Mais zetmeel (200 x)
Rijstzetmeel (200 x)  
In dit eerste experiment kunnen we zien dat de alle zetmeel verkleurd. Deze verkleuring geeft aan dat we inderdaad met zetmeel te maken hebben. Ook kunnen we de grootte verschillen tussen de verschillende zetmeel soorten waarnemen.
Aardappel > Mais > Rijst
   
Optisch onderzoek  
Aardappel zetmeel  (400 x) Aardappel zetmeel  (400 x) - gepolariseerd
 
Referentie aardappelzetmeel (c = kernvlekje)

Korrelgrootte:
70-80 μm

Eivormig

Mais zetmeel  (400 x) Mais zetmeel  (400 x) - gepolariseerd

Referentie ma´s zetmeel korrels

(Maizena)

Korrelgrootte: 10-20 μm

Hoekig van vorm. Meestal in het midden een kleine holle ruimte waarvan verschillende vouwtjes straalvormig uitgaan. Ringen of lagen zijn niet te bespeuren.

 

Rijst zetmeel  (400 x) Rijst zetmeel  (400 x) - gepolariseerd
Polarisatie effecten zijn slecht zeer moeizaam waarneembaar.
Referentie rijst zetmeel korrels

Korrelgrootte: 2-10
μm

Vaak verenigd tot grotere samengestelde korrels. De kleine korreltjes zijn steeds scherpkantig en als zodanig karakteristiek.

Discussie:

Alle planten met uitzondering van de zwammen produceren zetmeel dat gemaakt wordt uit CO2 en water. Het zetmeel kan door enzymen omgezet worden in glucose dat als voedingsstof dient. Zetmeelkorrels zijn vaak karakteristiek voor de plant die ze gevormd heeft, hetgeen het mogelijk maakt om door microscopisch onderzoek de plantaardige oorsprong van een meelsoort te bepalen. Het aantonen van zetmeel gebeurt door het zetmeel bloot te stellen aan een joodoplossing hetgeen resulteert in blauwkleuring.
Zetmeelkorrels vertonen vaak concentrische ringen en andere structuren. De concentrische ringen ontstaan doordat de korrel laagsgewijs van binnen naar buiten groeit. Bij onderzoek in gepolariseerd licht tussen gekruiste nicols vertonen de zetmeelkorrels min of meer kruisvormige interferentiefiguren die een maat zijn voor de drukverschillen binnen de zetmeelkorrel.

Conclusie:

De zetmeelkorrels bestudeerd en originerend van verschillende plantaardige bronnen laten duidelijke verschillen zien.

Opmerkingen:

  • Met jodium geeft zetmeel een blauwe kleur, die bij verhitting verdwijnt, maar bij afkoeling weer terugkeert.
  • Google zoektermen: starch, granules, zetmeel, korrel
  • De jodiumtinctuur oplossing heb ik ooit gekocht bij Brouwland.
  • Voor microscopisch onderzoek van zetmeel kan men Hertwig's vloeistof gebruiken: 1 deel glycerine, 1 deel ethanol, 1 deel ijsazijn. (Brekingsindex (25 ░C) = 1.441).
  • Voor het maken van blijvende preparaten wordt Euparal aanbevolen.

Literatuur:

  • J.W. Storm van Leeuwen; 'Contexten'; Ceedata Chaam; 1996; ISBN 9071947300; p. 41.
  • Dr. A. Schierbeek; 'De wonderwereld van de microscoop'; van Stockum; 1971; 7de druk; p. 60,61.
  • Dr G. J. van Meurs; 'Beginselen der Scheikunde - 2 - Organische Scheikunde'; Nijgh & van Ditmar; 14de druk; 1951; p. 113-115.
  • C. van Duijn Jr; 'Inleiding tot de mikroskopische techniek; Kluwer; 1950; p. 139-147.
  • D. Ingerman; 'Mikroskopie der voornaamste handelswaren'; Centen; 1910.

Relevante websites:

Minder relevante websites:

Achtergrondinformatie:

Chemisch gezien is zetmeel een hoog moleculaire polysaccharide (homopolysaccharide) dat volledig afgebroken kan worden tot de individule glucose moleculen waaruit het is opgeboud door zure hydrolyse ( glucose = mono-saccharideeenheden). Zetmeel is opgebouwd uit 2 verschillende polymeren moleculen die in elkaar genesteld zijn nl. amylose en amylopectine. Amylose heeft een gemiddelde molecuulmassa van 106. Het is een polymeer van duizenden glucose eenheden die aan elkaar gekoppeld via een a 1-4- binding aan elkaar gebonden zijn.
Het amylose heeft een spiraalvormige structuur. Zetmeel is voornamelijk opgebouwd uit amylopectine dat een gecompliceerder, meer vertakte, structuur heeft. Het is niet opgebouwd uit duizenden glucose eenheden maar uit miljoenen glucose eenheden. De Glucose eenheden worden niet alleen maar gekoppeld via de 1-4 C atomen maar ook via het C 6 atoom. Vertakking treden elke 20 - 25 glucose eenheden waardoor het amylopectine een boomachtige structuur heeft.

De structuren van amylose (lineair glucoseketen) en amylopectine (vertakte glucoseketen)
 

Verschillende van deze ketens worden door waterstofbruggen aan elkaar gebonden zodat zij aggregaten (korrels) vormen, de zetmeelkorrels genoemd, die onoplosbaar zijn in H2O.


Schematische opbouw zetmeelkorrel

Als men de oplossing laat afkoelen zonder te roeren vormt zich de gel. Bij afkoelen nemen de zetmeel moleculen weer een vaste vorm aan, de semi-kristallijne structuur die ze hadden voor verwarmen is echter verloren gegaan. Droogt men deze verkregen pap noemt men wordt het achtergebleven zetmeel nu stijfsel genoemd,.

 

Zetmeel

De twee meest belangrijke polysaccharides op zowel biologisch als economisch gebied zijn zetmeel en cellulose. Koolhydraten oftewel sacchariden, vormen een belangrijk bestanddeel in ons dagelijks voedsel en zijn vooral aanwezig in aardappelen, groenten, fruit, brood, melk, biet- en rietsuiker. Sacchariden zijn de belangrijkste bron van energie voor plant en dier. Meer dan de helft van onze dagelijkse opname aan sacchariden is zetmeel. Zetmeel is een reservekoolhydraat in planten en is een syntheseproduct van de fotosynthese. Zetmeel is vooral aanwezig in graangewassen (tarwe, rogge, rijst), vlinderbloemigen (bonen, erwten) en knolgewassen (aardappelen). Het eetbare deel van de aardappelplant is de knol. Die knol zit barstend vol zetmeel. Dit zetmeel is een energierijke verbinding die de plant eigenlijk had willen bewaren. Een plant spreekt zijn voorraad reservevoedsel aan als de fotosynthese niet mogelijk is.

De industrie maakt dankbaar gebruik van zetmeel. Zetmeel is een koolhydraat en bestaat uit glucose eenheden die aan elkaar zijn gekoppeld tot een polymeer. Glucose is een zoetmaker. Daarom kunnen uit zetmeel, met behulp van enzymen (biologische katalysatoren), siropen worden gemaakt. Deze siropen kom je bijvoorbeeld tegen in frisdranken en vruchtensappen, in snoep en in bakkerijproducten.

Het gebruik van stijfsel als plakmiddel berust op het verharden van stijfselpap bij verdamping van water. Het gebruik in linnengoed berust erop dat door de hitte bij het strijken een harde, glanzende laag dextrine ontstaat.

Voor de bereiding van zetmeel gaat men meestal van aardappelen uit, die ongeveer 20% zetmeel bevatten. Ze worden fijngeraspt om de celwanden, die de zetmeelkorrels omsluiten, te verscheuren. De dusdanig verkregen massa wordt daarna met water op een zeef gespoeld, die de zetmeelkorrels doorlaat, maar de celwanden achterhoudt. Het zetmeel zet zich uit het water af en is na uitwassing en droging voor gebruik geschikt.

Bij planten vindt in de mitochondriŰn alleen oxidatie van pyruvaat plaats. Pyruvaat ontstaat door afbraak van zetmeel (planten). Zetmeel worden eerst afgebroken tot glucose, dat vervolgens in de glycolyse wordt omgezet in pyruvaat.

 

Zetmeelkorrels

 

ZETMEEL

Andere naam: Poly-[ alpha ]-D-glucose
Amylose
Molecuulformule: HO-(C6H10O5)n-H
Structuurformule: [ zetmeel ]

25/08/2012