Biochemie
Kohlenhydrate
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Stärke ist eine organische Verbindung. Wie ihre Strukturformel aussieht und welche Eigenschaften sie hat, erfährst du in diesem Beitrag. %Hier geht's direkt zu unserem Video!

Was ist Stärke?

Wenn du einen Kuchen backst, verwendest du dafür meistens auch die Zutat Mehl. Mehl wird aus stärkehaltigen Getreidearten wie Weizen hergestellt.

Bei Stärke handelt es sich um einen Vielfachzucker (Polysaccharid). Ein Stärke-Molekül besteht daher aus vielen Zuckermolekülen, die miteinander verknüpft sind. Bei dem Zucker handelt es sich um Glucose. Da Stärke aus vielen Monomeren (Glucosemoleküle) aufgebaut ist, kannst du sie als Polymer bezeichnen. Das Polymer besteht im Grunde aus zwei Molekülen: Amylose und Amylopektin. Die Summenformel der Stärke lautet (C6H10O5)n.

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Stärke Strukturformel

 

Das Polysaccharid kommt in vielen unserer Lebensmittel vor (z.B. Kartoffeln, Maisstärke) und zählt daher zu den wichtigsten Kohlenhydraten. Sie dient aber auch den pflanzlichen Zellen als Reservestoff (Speicherstoff).

Stärke Definition

Stärke ist ein Polysaccharid, das aus vielen tausenden, speziell miteinander verknüpften Glucosemolekülen besteht.

Stärke Strukturformel

Schauen wir uns den Aufbau von Stärke genauer an. Sie ist eine organische Verbindung, genauer gesagt, ein Polysaccharid. Das bedeutet, dass ein Stärke-Molekül aus vielen Glucosemolekülen besteht. Die einzelnen Glucose-Einheiten sind dabei immer über eine bestimmte funktionelle Gruppe verknüpft. Die Bindung, die dann entsteht, nennst du eine glykosidische Bindung . Du kannst, je nach Art der glycosidischen Verknüpfung, nochmal zwischen zwei Molekülen unterscheiden. Denn Stärke ist meist zu 20-30% aus Amylose und zu 70-80% aus Amylopektin aufgebaut. 

Amylose ist ein lineares Molekül, bei der die Glucosemoleküle über α-1,4-glykosidische Bindungen verknüpft sind. Das bedeutet, dass immer das erste Kohlenstoffatom des einen Glucosemoleküls über die Hydroxygruppe (OH) am vierten C-Atom des nächsten Glucosemoleküls verbunden ist. 

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Amylose

 

Amylopektin hingegen ist ein verzweigtes Molekül. Hier findest du neben den α-1,4-glykosidische Bindungen auch noch α-1,6-glykosidische Verknüpfungen. Das heißt, dass sich immer das erste C-Atom einer Glucose-Einheit mit der OH-Gruppe des sechsten C-Atoms einer anderen Glucose-Einheit verbindet. Dadurch ist Amylopektin kein lineares Molekül, wie die Amylose, sondern hat viele Verzweigungen. 

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Amylopektin

Stärkespaltung

Das Polysaccharid kann durch Enzyme in Disaccharide (Zweifachzucker) wie Maltose gespalten werden.  

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Stärke-Spaltung

 

Da das Polymer den Pflanzenzellen als Reservestoff dient, wird auch dort Stärke gespalten. Auf die Weise erhalten die Pflanzen beispielsweise wichtiges Material für den Aufbau ihrer Zellwand

Auch Tiere und wir Menschen können durch Stärkeabbau Energie aus dem Molekül gewinnen. Allerdings können unsere Verdauungsenzyme nur modifizierte Stärke spalten. Unter modifizierter Stärke verstehst du Stärke, die etwas andere Eigenschaften als natürliche Stärke hat. Das liegt daran, dass sie durch chemische Verfahren verändert wird. Die resistente Stärke hingegen ist wie die natürliche Stärke aufgebaut. Wir können sie aber nicht weiter verwerten, weswegen sie für uns ein Ballaststoff ist.

Stärkenachweis

Um herauszufinden, ob in einem Stoff Stärke enthalten ist, kannst du eine Nachweisreaktion (Iod Stärke Reaktion) durchführen. Genauer gesagt weist du so die in der Stärke enthaltenen Amylose nach. Dafür verwendest du das chemische Element Iod. Wenn in dem zu untersuchenden Stoff Amylose enthalten ist, erkennst du das an einer charakteristischen Blaufärbung. Die Färbung entsteht, weil sich Iod in die Amylose einlagert. 

Stärke Eigenschaften

Werfen wir jetzt einen Blick auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Stärke:

  • Ihr Aggregatszustand ist fest.
  • Sie ist in kaltem Wasser unlöslich
  • Beim Erhitzen kann sie an Wasser binden. Dadurch quillt sie auf und es entsteht Stärkekleister (Verkleisterung).
  • Sie kommt als farbloses, geruchsloses Stärkepulver vor.
  • Sie kann durch Enzyme gespalten werden.

Stärke Bedeutung

Das Polymer findet in vielen unterschiedlichen Bereichen seine Anwendung. Wir haben hier ein paar Beispiele für dich aufgelistet:

  • Nachwachsender Rohstoff: Stärke gehört neben Holz und Zucker zu den wichtigsten nachwachsenden Rohstoffen, vor allem in Form von Kartoffelstärke, Weizenstärke und Maisstärke (Speisestärke). Sie wird dann z.B. für die Papierherstellung, Herstellung von Biokraftstoff oder sogar als bio-basierter Kunststoff verwendet.
  • Medizin: Ungekochte Maisstärke (also ungekochte Speisestärke) wird bei Stoffwechselerkrankungen eingesetzt.
  • Nahrungsmittelindustrie: Stärke wird hier in unterschiedlichen Formen, beispielsweise als Verdickungsmittel oder Süßungsmittel, eingesetzt. 

Stärkehaltige Lebensmittel

Um uns mit Kohlenhydraten (Zucker) zu versorgen, benötigen wir stärkehaltige Pflanzen, wie Kartoffeln, Weizen und Mais. Weizen und Mais können auch weiter zu Mehl verarbeitet werden. So verwenden wir Stärke zum backen eines leckeren Kuchens. Mehl benötigst du aber auch, um beispielsweise Nudeln oder Brot herzustellen. Auch in vielen Fertiggerichten wird das Polysaccharid als Verdickungsmittel eingesetzt. 

Wenn du im Sommer eine kalte Limonade genießt, kannst du dir sicher sein, dass sie mit Stärke gesüßt wurde. Das Polymer ist also für uns als Energieträger essenziell und kommt in vielen unserer Grundnahrungsmittel vor, die wir täglich zu uns nehmen. Ein weiteres wichtiges Molekül, das wir täglich zu uns nehmen, ist die Saccharose. Schau dir jetzt unser Video dazu an, um herauszufinden, in welcher Form du sie jeden Tag benutzt!

Zum Video: Saccharose
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