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Kohlenhydrate
Nach Schlieper1) sind die Kohlenhydrate oder Saccharide (Zucker) rein mengenmäßig die wichtigsten Nährstoffe für den menschlichen Organismus. Sie werden durch Photosynthese in der Pflanze mit Hilfe von Sonnenenergie und Chlorophyll gebildet.
Photosynthese: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Die Kohlenhydrate sind dann Edukt für die Synthese der Fette und Eiweißstoffe. Damit kann man sagen, dass alles Leben direkt oder indirekt von den Kohlenhydraten abhängt.
Im Folgenden werden Saccharide dargestellt, die im Rahmen der Ernährung und Verdauung auftreten.
Monosaccharide
Betrachtet werden drei Monosaccharide mit der Summenformel C6H12O6. Da diese Moleküle jeweils sechs Kohlenstoffatome enthalten, gehören sie alle zu den Hexosen2)
Glucose
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Vorkommen: in fast allen süßen Früchten (meist als Teil des Disaccharids Saccharose), besonders aber auch in Weintrauben (daher der deutsche Name Traubenzucker), Abbauprodukt der Stärke-Verdauung. Da durch Aneinanderreihung vieler Glucose-Moleküle die Polysaccharide Stärke (Amylose, Amylopektin), Glykogen („tierische“ Stärke) und Cellulose aufgebaut werden, kann man Glucose als die meistverbreitete organische Verbindung auf der Erde betrachten. Lässt sich durch Hefen im Rahmen der alkoholischen Gärung zu Ethanol und Kohlenstoffdioxid abbauen: C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2. |
andere Bezeichnung: Traubenzucker, Dextrose
Fructose
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Vorkommen: Teil der Saccharose, kommt vor in Obst, Honig, Rüben- und Rohrzucker. Lässt sich wie Glucose durch Hefen zu Ethanol und Kohlenstoffdioxid abbauen. |
andere Bezeichnung: Fruchtzucker, Lävulose
Galactose
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Vorkommen: Teil der Lactose, Teil von Polysacchariden wie z.B. Pektin oder Gummi arabicum, nur selten in freier Form. Der Unterschied zur Glucose liegt nur in der Stellung der OH-Gruppen in Bezug auf den Ring („oben“ und „unten“ teilweise vertauscht). |
andere Bezeichnung: GalaktoseDisaccharide
Die drei dargestellten Disaccharide entstehen jeweils durch die Kondensation von zwei Hexosen unter Abspaltung eines Wassermoleküls:
2 C6H12O6 → C12H22O11 + H2O.
Saccharose
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besteht aus: Glucose, Fructose Vorkommen: in Zuckerrüben mit bis zu 20%, im Zuckerrohr mit bis zu 26% und in Früchten. Wird durch Hefen in die Monosaccharide gespalten, die dann vergoren werden. |
andere Bezeichnung: Rübenzucker, Rohrzucker (Haushaltszucker)
Lactose
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besteht aus: Glucose, Galactose Vorkommen: in Milch (menschliche Muttermilch bis zu 7%, Kuhmilch bis zu 5%). Wird durch Milchsäurebakterien in die Monosaccharide gespalten. |
andere Bezeichnung: Milchzucker
Maltose
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besteht aus: Glucose, Glucose Vorkommen: in keimenden Getreidekörnern (vor allem in keimender Gerste), in Malzextrakt und Bier. Bildet sich beim Stärkeabbau im Körper, lässt sich auch durch Hefen spalten und dann vergären. |
andere Bezeichnung: Malzzucker
Polysaccharide
Die aufgeführten Polysaccharide sind alle Polymere aus einer großen Anzahl Glucosemolekülen. Dargestellt ist jeweils nur ein Ausschnitt. Da bei der Verknüpfung von zwei Glucosemolekülen ein Molekül Wasser entsteht, entstehen bei der Vernüpfung von n Glucosemolekülen zu einem dieser Makromoleküle also n-1 Wassermoleküle:
n C6H12O6 → C6H11O6–{C6H10O5}(n-2)–C6H11O5 + (n-1) H2O
Amylose
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besteht aus: 250 - 350 Glucosemolekülen Vorkommen: Im Inneren eines Stärkekorns, z.B. in Kartoffeln oder in Getreide. Amylose bildet unverzweigte, spiralige Ketten. |
andere Bezeichnung: wasserlösliche Stärke
Amylopektin
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besteht aus: 600 bis 6000 Glucosemolekülen Vorkommen: Hauptbestandteil (bis zu 80%) eines Stärkekorns, z.B. in Kartoffeln oder Getreide. Maisstärke besteht ausschließlich aus Amylopektin. Der Unterschied zur Amylose besteht darin, dass es im Amylopektin im Schnitt nach ca. 25 Glucoseresten zur Verzweigung kommt, diese Makromoleküle sind also nicht mehr linear. |
andere Bezeichnung: nicht wasserlösliche Stärke
Cellulose
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besteht aus: 10000 oder mehr Glucosemolekülen Vorkommen: pflanzliche Zellwände (Holz besteht aus bis zu 60% Cellulose, Baumwolle ist fast reine Cellulose). Im Unterschied zur Amylose sind die Glucosemoleküle jeweils um 180° gedreht4) eingebaut. Dadurch können sich verstärkende Wasserstoffbrücken bilden, die die Bildung der Spiralstruktur der Amylose verhindern. |
