Kohlenhydrate
Kohlenhydrate sind organische Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff-, Sauerstoff- und Wasserstoff-Atomen bestehen und meistens die allgemeine Summenformel Cn(H2O)m haben (wobei sich die Indices n und m gar nicht oder nur wenig unterscheiden). Das erklärt auch ihren Namen: Kohlenhydrate sind Hydrate des Kohlenstoffs, also Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasser. Mit einem eindrucksvollen Versuch kann man dies sogar "beweisen":
Versuch:
Zucker + konz. Schwefelsäure
Wenn man etwas Haushaltszucker (ein Kohlenhydrat also) in ein großes Reagenzglas gibt und dann etwas konz. Schwefelsäure dazugibt, wird der Zucker zunächst braun, schließlich schwarz und quillt als lange, poröse Wurst aus der Reagenzglasöffnung. Das Saubermachen hinterher ist allerdings eine ziemliche Schweinerei (wegen der vielen Schwefelsäure), daher führe ich diesen Versuch in der Schule nur ungern vor. Jedenfalls zeigt dieser Versuch, dass jede Menge Kohlenstoff in den Kohlenhydraten enthalten ist. Und der Versuch zeigt, dass auch jede Menge Wasser in den Kohlenhydraten enthalten ist, denn die konz. Schwefelsäure ist als stark hygroskopische Verbindung bekannt, also als eine stark wasseranziehende Substanz.
Monosaccharide
Die einfachsten Kohlenhydrate sind die Monosaccharide, zu denen so bekannte Zucker wie Glucose und Fructose gehören. Monosaccharide werden nach der Anzahl ihrer Kohlenstoff-Atome auch als Triosen (3 C-Atome), Tetrosen (4), Pentosen (5), Hexosen (6) oder Heptosen (7) bezeichnet.
Disaccharide
Die Disaccharide sind Kohlenhydrate, deren Moleküle aus zwei Monosaccharid-Bausteinen bestehen. Saccharose-Moleküle zum Beispiel bestehen aus einem Glucose- und einem Fructose-Molekül, Lactose-Moleküle sind aus einem Galactose- und einem Glucose-Molekül zusammengesetzt, und Maltose besteht aus zwei Glucose-Molekülen. Vor allem das Disaccharid Saccharose spielt eine besonders wichtige Rolle in der Ernährung, schließlich handelt es sich hierbei um den bekannten Haushaltszucker.
Polysaccharide
Die Polysaccharide schließlich bestehen aus mehreren Hundert bis mehreren Tausend Monosaccharid-Bausteinen. Zu den bekanntesten Polysacchariden gehören Amylose und Amylopektin, die zusammen als Stärke bezeichnet werden, ferner das Glycogen und schließlich, als global mengenmäßig wichtigstes Polysaccharid, die Cellulose.
Kohlenhydrate sind Produkte der Photosynthese
Alle Kohlenhydrate sind direkt oder indirekt Produkte der pflanzlichen Photosynthese. Das direkte Reaktionsprodukt der Dunkelreaktion ist die Glucose, die aber leicht in Fructose umgewandelt werden kann. Aus Glucose und Fructose baut die Pflanze dann Saccharose auf, und als Speicherstoff dient der Pflanze dann Stärke, die aus vielen Tausend Glucose-Molekülen besteht. Ihre Zellwände baut die Pflanze unter anderem aus Cellulose auf, die ebenfalls aus vielen Tausend Glucose-Molekülen zusammengesetzt ist.
Heterotrophe Lebewesen benötigen Kohlenhydrate
Heterotrophe Lebewesen wie manche Bakterien, Pilze und vor allem die Tiere fressen Pflanzen und verwerten dabei die aufgenommenen Kohlenhydrate für ihren Stoffwechsel. Cellulose kann dabei nur von bestimmten Bakterien verdaut werden, die aber von anderen Lebewesen als Symbionten aufgenommen werden und ihnen dann bei der Cellulose-Verdauung helfen.
Kohlenhydrate finden Anwendung in der Industrie
In der Industrie spielen Kohlenhydrate eine wichtige Rolle, nicht nur in Form von Lebensmitteln wie Stärke und Industriezucker, sondern auch als Rohstoff beispielsweise für die Papiergewinnung. Aus der Verwertung der Cellulosefasern der Baumwolle ist eine ganze Textilindustrie entstanden.
Und wie geht es weiter?
Wenn wir uns ernsthaft mit Kohlenhydraten beschäftigen wollen, müssen wir uns leider mit ein wenig Chemie beschäftigen. Gerade Schüler(innen), die Ernährungslehre als Fach gewählt haben, werden jetzt vielleicht ein bisschen enttäuscht sein, hatten sie sich doch unter Ernährungslehre etwas anderes vorgestellt. Aber ohne Chemie geht es leider nicht. Als erstes werden wir uns mit ein paar chemischen Grundlagen auseinandersetzen, die vom Niveau her aber eigentlich eher in der Sekundarstufe I angesiedelt sind. Wer also guten Chemieunterricht in der Sek. I hatte und dabei auch einigermaßen gut aufgepasst hat, sollte jetzt eigentlich keine Schwierigkeiten haben, den Ausführungen auf den nächsten Seiten zu folgen. Wenn Sie keinen guten Chemieunterricht in der Sek. I hatten, ist das aber auch kein Problem. Ich werde die chemischen Inhalte so langsam und ausführlich erklären, dass eigentlich jede(r) mitkommen sollte. Wer sich schon gut mit Chemie auskennt, kann ja die nächsten Seiten auch einfach überspringen.
Das erste chemische Thema werden die ein- und mehrwertigen Alkohole sein.
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