14.7: Polysaccharide

Stärke

Stärke ist die wichtigste Kohlenhydratquelle in der menschlichen Ernährung und macht mehr als 50% unserer Kohlenhydrataufnahme aus. Sie kommt in Pflanzen in Form von Körnern vor und ist besonders reichlich in Samen (vor allem in Getreidekörnern) und Knollen vorhanden, wo sie als Speicherform von Kohlenhydraten dient. Durch den Abbau von Stärke zu Glukose wird die Pflanze in Zeiten geringerer photosynthetischer Aktivität ernährt. Wir denken oft an Kartoffeln als „stärkehaltiges“ Nahrungsmittel, doch andere Pflanzen enthalten einen viel höheren Anteil an Stärke (Kartoffeln 15%, Weizen 55%, Mais 65% und Reis 75%). Handelsübliche Stärke ist ein weißes Pulver.

Stärke ist eine Mischung aus zwei Polymeren: Amylose und Amylopektin. Natürliche Stärken bestehen aus etwa 10-30 % Amylose und 70-90 % Amylopektin. Amylose ist ein lineares Polysaccharid, das vollständig aus D-Glucose-Einheiten besteht, die durch die α-1,4-glykosidischen Bindungen verbunden sind, die wir bei Maltose gesehen haben (Teil (a) der Abbildung \(\PageIndex{1}\)). Experimentelle Beweise deuten darauf hin, dass Amylose keine gerade Kette von Glukoseeinheiten ist, sondern stattdessen wie eine Feder gewickelt ist, mit sechs Glukosemonomeren pro Windung (Teil (b) von Abbildung \(\PageIndex{1}\)). Auf diese Weise aufgerollt, hat Amylose in ihrem Kern gerade genug Platz, um ein Jodmolekül aufzunehmen. Die charakteristische blau-violette Farbe, die entsteht, wenn Stärke mit Jod behandelt wird, ist auf die Bildung des Amylose-Jod-Komplexes zurückzuführen. Dieser Farbtest ist empfindlich genug, um selbst kleinste Mengen von Stärke in Lösung nachzuweisen.

Amylopektin ist ein verzweigtkettiges Polysaccharid, das aus Glukoseeinheiten besteht, die hauptsächlich durch α-1,4-glykosidische Bindungen verbunden sind, aber auch gelegentlich α-1,6-glykosidische Bindungen enthalten, die für die Verzweigung verantwortlich sind. Ein Amylopektinmolekül kann viele tausend Glukoseeinheiten enthalten, wobei die Verzweigungspunkte etwa alle 25-30 Einheiten auftreten (Abbildung \(\PageIndex{2}\)). Die Helixstruktur von Amylopektin wird durch die Verzweigung der Kette unterbrochen, so dass Amylopektin statt der tief blau-violetten Farbe, die Amylose mit Jod ergibt, ein weniger intensives Rotbraun erzeugt.

Dextrine sind Glukosepolysaccharide von mittlerer Größe. Der Glanz und die Steifheit, die der Kleidung durch Stärke verliehen werden, sind auf das Vorhandensein von Dextrinen zurückzuführen, die beim Bügeln der Kleidung gebildet werden. Aufgrund ihrer charakteristischen Klebrigkeit bei Nässe werden Dextrine als Klebstoffe auf Briefmarken, Umschlägen und Etiketten, als Bindemittel zum Zusammenhalten von Pillen und Tabletten und als Pasten verwendet. Dextrine sind leichter verdaulich als Stärke und werden daher in großem Umfang bei der kommerziellen Zubereitung von Säuglingsnahrung verwendet.

Die vollständige Hydrolyse von Stärke liefert in aufeinanderfolgenden Schritten Glukose:

Stärke → Dextrine → Maltose → Glukose

Im menschlichen Körper bauen mehrere Enzyme, die zusammen als Amylasen bekannt sind, die Stärke nacheinander in verwertbare Glukoseeinheiten ab.