EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

258 258 Stärke – Amylose – Amylopektin Polysaccaride Polysaccharide sind nach demselben Prinzip aufgebaut wie Disaccharide. Statt 2 Monosaccharideinheiten sind aber viele (hundert bis zigtausend) glycosidisch verknüpft. Die wichtigsten Polysaccharide sind Stärke , die pflanzliche Reserve- substanz, und Cellulose , die Gerüst- und Fasersubstanz der Pflanzen. Beide be- stehen aus Glucoseeinheiten. Die Summenformel dieser Polysaccharide ist daher (C 6 H 10 O 5 ) n . Durch Photosynthese baut die Pflanze aus Wasser und Kohlenstoffdioxid Glucose auf. Für die endergone Reaktion ist Licht als Energiequelle notwendig. Sauerstoff wird dabei abgegeben. Die lösliche Glucose würde bald zu einer zu konzentrier- ten Lösung in den Pflanzenzellen mit riesigem osmotischen Druck führen. Die Glucoseeinheiten werden daher zu Polysacchariden verknüpft. Stärke Im Falle der Stärke dienen sie dann als Nährstoffreserve in den Blättern. In Zeiten ohne Licht greift die Pflanze auf diese Reserve zurück und gewinnt ihre notwen- dige Energie durch Atmung. In der Nacht verbrauchen Pflanzen einen Teil des Sauerstoffes, den sie am Tag gebildet haben. In Wurzelknollen dient Stärke als Reserve für Dürre- oder Kälteperioden, und auch die Pflanzensamen enthalten Stärke als Nährstoff- und Wachstumsreserve für den Keimling, bis dieser seinen Energiebedarf durch Photosynthese selbst decken kann. Aufbau aus Amylose und Amylopektin Stärke ist ein Gemisch zweier verschiedener Substanzen, der Amylose (20 – 30 %) und des Amylopektins (70 – 80 %). Amylose besteht aus D-Glucoseeinheiten mit α -(1,4)-Verknüpfung wie in Maltose. Die Zahl der Glucoseeinheiten im Makromolekül beträgt mehrere hundert. Das fadenförmige Makromolekül ist zu einer Schraube gewunden, die durch Wasser- stoffbrücken zwischen den Glucoseeinheiten stabilisiert ist (Abb. 258–2). Amylopektin besteht aus denselben Ketten wie Amylose, nur existieren hier zusätzlich Verzweigungen. Sie sind α -(1,6)-glycosidische Verknüpfungen mit D- Glucose. Nach der Verzweigung setzt sich die Kette wieder α -(1,4)-glycosidisch fort. Im Durchschnitt tritt etwa bei jeder 25. Glucoseeinheit eine Verzweigung auf. Amylopektin besteht aus 1500 – 12000 Glucoseeinheiten (Abb. 258–3). Löslichkeit der Stärke Stärke ist in kaltem Wasser unlöslich, in heißem Wasser ist sie als Makromolekül kolloidal löslich. Dabei werden viele Wasser-Moleküle an der Stärke durch Was- serstoffbrücken gebunden. Dadurch entsteht beim Abkühlen ein Stärkekleister. Diesen Stärkekleister benutzt man beim Kochen zum Andicken und Binden von Saucen („Einbrenn“). Nachweis der Stärke Als Nachweis für Stärke dient elementares Iod (und umgekehrt). Mit kolloid gelös- ter Stärke bilden bereits Spuren von Iod einen tiefblauen Komplex. Dieser ent- steht, wenn sich die Iod-Moleküle in die Schraubenstruktur der Amylose legen. (Abb. 028–2) Beim Erhitzen wird der Komplex wieder zerstört. Als Polysaccharid ist Stärke nicht reduzierend, da nur ein Glucosering am Mo- lekülende eine offenkettige Form bilden kann, was bei der Größe des Moleküls kaum ins Gewicht fällt. Behandelt man Stärke mit Säuren oder mit Verdauungs- enzymen, so wird sie rasch zu Maltose und Glucose abgebaut. Stärke bei der Ernährung Ein Abbauprodukt der Stärke, das noch höhermolekular ist, nennt man Dextrin . Beim Brotbacken entsteht Dextrin durch Hitzeeinwirkung in der Brotrinde. Stärke ist die wichtigste Kohlenhydratquelle für die Ernährung. Kohlenhydrate sollten großteils als Stärke konsumiert werden. Die wichtigsten Stärkequellen sind die Getreidesorten und die Kartoffel. Bei der Verdauung wird Stärke durch Enzyme, die α -glycosidische Bindungen spalten, rasch abgebaut und als Glucose vom Organismus aufgenommen und verwertet. O O O O O O O CH 2 O H CH 2 O H CH 2 O H O O CH 2 O H Abb. 258–2: Schraubenform der Amylose O H O H 2 C O O CH 2 O H O CH 2 O H O H O H 2 C O O O O O O O CH 2 O H CH 2 O H H O H 2 C O O O H O H 2 C O CH 2 O H O CH 2 O H O H O H 2 C O O O O O O O CH 2 O H CH 2 O H H O H 2 C O O O H O H 2 C O H O H 2 C O O O H O H 2 C O O CH 2 O H O CH 2 O H O H O H 2 C O O O O O O O CH 2 O H CH 2 O H H O H 2 C O O O H O H 2 C O H O H 2 C O O Abb. 258–3: Formel (Ausschnitt) von Amylo- pektin O O O O O O O CH 2 O H H 2 C CH 2 O H O CH 2 O H O O O H O H 2 C Abb. 258–1: Strukturformel (Ausschnitt) der Amylose Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv