Polysaccharide
Polysaccharide, auch Vielfachzucker genannt, sind Kohlenhydrate, in denen mindestens elf Monosaccharide miteinander durch glycosidische Bindungen verknüpft sind. Als Schleim-, Reserve- und Nährstoffe spielen sie für Tiere und Pflanzen eine wichtige Rolle und werden in der Industrie vom Menschen für vielseitige Zwecke verwendet. Drei bekannte Polysaccharide sind die Stärke, bestehend aus Amylose und Amylopektin, sowie Glycogen und Cellulose.
Struktur der Polysaccharide
In Polysacchariden können die Monomere (Monosaccharide) nicht nur über eine, sondern auch mehrere glycosidische Bindungen miteinander verbunden sein. Je nach Anzahl dieser Bindungen spricht man bei Homoglycanen etwa von Homodisacchariden (zwei glycosidische Verbindungen) oder Homotrisacchariden
(drei glycosidische Verbindungen). Dadurch entstehen auch verschiedene räumliche Strukturen:
Das Amylose-Molekül der Stärke liegt teilweise in Helix-Struktur vor, während das Amylopektin-Molekül verzweigt ist. Cellulose-Molekülketten wiederum sind linear und unverzweigt (Siehe Abbildungen Stärke und Cellulose).
Stärke
Stärke ist ein Polysaccharid und der wichtigste pflanzliche Reservestoff. Tieren und Menschen, die sich von Pflanzen ernähren, dient sie als wichtiger Nährstoff für den Metabolismus. Durch das Enzym Amylase kann sie zuerst in Maltose zerlegt werden, welche durch das Enzym Maltase wiederum zu Glucose zerlegt wird.
Stärke besteht zu etwa 20% - 30% aus Amylose und zu 70% - 80% aus Amylopektin.
Amylose
Amylose-Moleküle sind lineare Ketten bestehend aus α-D-Glucose-Einheiten, die über eine α-1-4-glycosidische Bindung miteinander verknüpft sind und eine helikale Struktur bilden.
Amylopektin
Amylopektin-Moleküle sind stark verzweigt und bestehen aus α-D-Glucose-Einheiten, die durch α-1,6-glycosidische und α-1,4-glycosidische Bindungen verknüpft sind (ca. 1 α-1,6-glycosidische pro 10 α-1,4-glycosidischen Bindungen).
Cellulose
Cellulose ist ein Polysaccharid, das mit ca. 50% Masseanteil den Hauptteil pflanzlicher Zellwände ausmacht und damit die häufigste organische Verbindung ist. Pflanzen dient sie in Form von reißfesten Fasern der Stabilität, da sie anders als Stärke nicht wieder durch die Pflanze abbaubar ist. Der Mensch nutzt sie als wichtigen Rohstoff, u.a. zur Papierherstellung.
Einsatzgebiete von Stärke
Technische Stärke-Nutzung
- Herstellung von Pappe und Papier aus Stärke als Verpackungsmaterial
- Stärkefolie als biologisch abbaubare Alternative zu Kunststofffolie
- Stärke als Bausubstanz wie z.B. Spritzbeton oder Keramik
Stärke in Lebensmitteln
- Verarbeitung von stärkehaltigem Getreide (Weizen, Mais, Roggen, etc.) zu Nudeln, Brot und Backwaren
- Für Herstellung von stärkebasierten Zuckerstoffen (z.B. Glucosesirup) als Süßungsmittel in Süßwaren
- Zum Verdicken von Saucen oder Suppen
Chemische Anwendungen
- Einsatz in der Fermentation (z.B. für Herstellung von Bioethanol)
- Stärke zum Beizen von Baumwolle
- Als Verdickungsmittel für Farben