3.11. Zucker

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Typische Inhaltsstoffe
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3.11. Zucker
Zucker ist die allgemeine Bezeichnung für alle Mono- und Di- sowie die meisten Oligound Polysaccharide.
Unter Zucker versteht man organische Verbindungen mit einer halbacetalbildenden–
Carbonyl- und mehreren Hydroxy-Gruppen im Molekül, also Polyhydroxyaldehyde (Aldosen) beziehungsweise -ketone (Ketosen). Bei den Monosacchariden spricht man oft
von einfachen Zuckern. Disaccharide, Trisaccharide und höhere Oligosaccharide (mit
bis zu 10 Monosaccharid-Einheiten) fasst man gelegentlich als zusammengesetzte Zucker zusammen.
Als Pseudo-Zucker bezeichnet man Zucker, bei denen ein Ring-O einer Pyranose
durch eine Methylen-Gruppe ersetzt ist, als Desoxyzucker beziehungsweise Aminozucker solche, bei denen eine CH(OH)–Gruppe durch eine CH2- beziehungsweise
CH(NH2)-Gruppe ersetzt ist.
Die kariogene Wirkung des Zucker ist unbestritten, wobei der Grad der Vergärbarkeit
der einzelnen Zuckerarten eine entscheidende Rolle spielt . Nicht die pro Tag aufgenommene Menge an Zucker, sondern die Verweilzeit in der Mundhöhle und die Häufigkeit des Zuckerverzehrs sind die entscheidenden Aspekte für die Bildung von Karies.
Zu bedenken ist, dass Zucker ein Lebensmittel mit hoher Energiedichte darstellt, das
weder essentielle Nährstoffe noch Ballaststoffe enthält. Zucker hat bei der Entwicklung
von Übergewicht keine spezifische Wirkung, kann aber wie jedes Lebensmittel dazu
beitragen. Übergewicht begünstigt auch die Ausbildung bestimmter Diabetesformen,
an deren Entwicklung Zucker aber nicht ursächlich beteiligt ist.
3.11.1. Monosaccharide
Monosaccharide (Einfachzucker) sind die Grundkörper der Kohlenhydrate. Sie sind in
Wasser mit einem meist süßem Geschmack (Zucker) leicht löslich. Beim Erhitzen tritt
häufig eine Bräunung, dann Zersetzung und Verkohlung ein.
Monosaccharide sind lineare Verbindungen und verfügen meistens über eine Kettenlänge von fünf (Pentosen) oder sechs (Hexosen) Kohlenstoff -Atomen. Monosaccharide mit mehr C-Atomen wie z. B. Heptosen, Octosen etc., oder weniger, wie Tetrosen,
sind relativ selten. Die wichtigsten und am weitest verbreiteten Monosaccharide sind
D-Glucose, D-Galactose, D-Mannose, D-Fructose u. a.
Zum Aufbau:
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Aldosen tragen am endständigen C-Atom (als C1 bezeichnet) eine Aldehydgruppe
(z. B. Glucose), Ketosen haben am zweiten C-Atom eine Ketogruppe (z. B. Fructose).
Monosaccharide werden weiters nach der Zahl der C-Atome in Triosen, Tetrosen, Pentosen, Hexosen und Heptosen eingeteilt. Triosen haben ein asymmetrisches C-Atom,
die längerkettigen Kohlenhydrate entsprechend mehr. Sie sind daher optisch aktiv. Mit
der Zahl der asymmetrischen C-Atome wächst die Zahl der möglichen Isomere. Die Zugehörigkeit zur D- oder L-Reihe bestimmt die Stellung der untersten sekundären
OH-Gruppe.
Für eine Hexose mit vier asymmetrischen C-Atomen ergibt sich eine Zahl von 16 Stereoisomeren. Die Orientierung der OH-Gruppe am höchstnummerierten asymmetrischen C-Atom in der Fischer-Projektion teilt die Monosaccharide in D- und
L-konfigurierte Reihen ein. Bei den natürlich vorkommenden Monosacchariden ist die
D-Konfiguration weitaus häufiger.
Monosaccharide formen intramolekulare Halbacetale, so dass sich ringförmige Strukturen vom Pyran- (Pyranosen) und Furan-Typ (Furanosen) ergeben. Durch die Cyclisierung entsteht ein weiteres asymmetrisches C-Atom, das sogenannte anomere
C-Atom, das die Zahl der möglichen Stereoisomere nochmals verdoppelt. Dies wird
durch die Präfixe a - und b - ausgedrückt. Die Bildung der Halbacetale hängt von verschiedenen Faktoren wie Temperatur, Lösungsmittel, pH-Wert und der gleichen ab.
Meistens liegen Gemische beider anomeren Formen vor, teilweise auch als Gemische
der Furanose- und Pyranose-Formen.
D-Glucose
CH2OH
O
O
C
C
HO
OH
OH
OH
HO
OH
b -D-Glucose
C
C
OH
C
OH
CH2OH
CH2OH
HO
D-Glucose
O
OH
OH
OH
a -D-Glucose
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D-Glucose ist in fast allen süßen Früchten (meist mit D-Fructose zu Saccharose ver-
CHO
H C OH
HO C H
H C OH
Bezeichnung: Dextrose, Traubenzucker
C6H12O6
farb- und geruchlose, süß schmeckende
Kristalle
In Wasser ist D-Glucose sehr leicht löslich.
H C OH
CH2OH
bunden) verbreitet, besonders auch in Weintrauben, woher sich der Name Traubenzucker ableitet. Sie ist auch am Aufbau der Di- und Polysaccharide, wie z. B.
Saccharose, Cellobiose, Trehalose, Dextrine, Holz-Polyosen, Glykogen, Stärke und
Cellulose, beteiligt und kann aus diesen durch Hydrolyse mit Hilfe von Säuren oder Enzymen (z. B. Amylasen) gewonnen werden.
Außerdem ist D-Glucose am Aufbau physiologisch wichtiger Glykolipide (insbesondere
der Ganglioside) und Glykoproteine beteiligt.
Phosphorylierte D-Glucose-Derivate sind wichtige Stoffwechsel-Zwischenprodukte.
Man kann sagen, dass D-Glucose unter Berücksichtigung des Vorkommen in Polysacchariden die meist verbreitete organische Verbindung auf der Erde ist. Durch Mikroorganismen kann D-Glucose zu Ethanol, Essig-, Milch-, Buttersäure vergoren werden.
Mit Aminosäuren geht sie beim Erwärmen eine Reaktion (Maillard-Reaktion) ein, was
z. B. für die Ausbildung der Brotkruste und des Brotaromas von Bedeutung ist.
Das menschliche Blut enthält normalerweise stets etwa 0,08–0,11% D-Glucose (Blutzucker). Vor allem das Gehirn ist auf eine dauernde Zufuhr dieses Brennstoffs über das
Blut angewiesen. Eine Überschreitung dieses Zuckergehalts führt zu Hyperglykämie,
verbunden mit Glucosurie (Auftreten von D-Glucose im Harn), eine Unterschreitung zu
Hypoglykämie. Die Konstanthaltung der Blutzucker-Konzentration wird durch Regelmechanismen ermöglicht, an denen u. a. Insulin, Glucagon, Adrenalin und Kortison beteiligt sind. Bei Störungen dieser Regulation kann es durch ein Unterangebot von
Insulin zu Diabetes (Zuckerkrankheit) kommen. Die etwa vom 45. Lebensjahr an verminderte Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke für D-Glucose wird beim Menschen
für einige der typischen Alterserscheinungen verantwortlich gemacht. Außerdem kann
D-Glucose in nichtenzymatischer Reaktion Proteine zu nicht abbaubaren Produkten
quervernetzen und mag damit am irreversiblen Vorgang des Alterns beteiligt sein .
Transport:
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D-Glucose wird in den meisten Zellen durch erleichterte Diffusion (passiver Transport
mit einem Transport-Protein = Glykoprotein), in Niere und Darm jedoch zusätzlich
durch aktiven Transport in die Zellen aufgenommen. Das Hormon Insulin stimuliert den
Transport durch Erhöhung der Anzahl Transportermoleküle in Muskel- und Fettgewebe.
D-Glucose steht im Mittelpunkt des Kohlenhydrat-Stoffwechsels. Durch enzymatische
Spaltung von Di- und Polysacchariden entstandene D-Glucose wird in komplexen Reaktionsketten (Glykolyse) unter Energie-Gewinn zu kleineren Molekülen abgebaut, die
über Acetyl-CoA in den Citrat-Zyklus eingeschleust werden.
Alternativ kann D-Glucose in Leber und Muskel als Reservestoff Glykogen (in Pflanzen:
Stärke) gespeichert werden, der in Zeiten der Kohlenhydrat-Knappheit, angezeigt
durch niedere Blutzuckerspiegel, zur Verfügung steht. Der Abbau des Reservestoffs in
der Leber wird durch Glucagon initiiert, umgekehrt hemmen hohe D-Glucose-Spiegel
die Ausschüttung von Glucagon aus dem Pankreas (Bauchspeicheldrüse).
Auch Brenztraubensäure kann zum Aufbau von (Blut-)Glucose dienen (Gluconeogenese).
Verwendung:
D-Glucose kommt in reinem, kristallischen Zustand als sogenannte Dextrose sowie in
5–50%iger Lösung als Glucose-Präparat in Ampullen in den Handel. Intravenöse Einspritzungen werden zum Beispiel bei Herzmuskelentzündungen, Erschöpfungserscheinungen, Verdauungsbeschwerden, zur parenteralen Ernährung und der gleichen
angewendet, wobei häufig auch Invertzucker-Lösungen (Gemisch aus Glucose und
Fructose wie in Honig) benutzt werden. D-Glucose kann auch Bakterienwachstum
hemmen. Daher setzt man sie verschiedenen Wundsalben zu. Größere Mengen von
D-Glucose werden für chemische Synthesen, wie z. B. von Sorbit, Gluconsäure, Ascorbinsäure, Glutaminsäure und Glutamat gebraucht. Ein erheblicher Teil wird in Form von
Glucose-Sirup bei der Herstellung von Süßwaren, insbesondere von Zuckerwaren,
und Getränken verwendet.
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D-Fructose
CH2OH
C O
HO C H
H C OH
Bezeichnung: D-arabino-2-Hexulose, Lävulose, Fruchtzucker (C6H12O6)
farb- und geruchlose, sehr süß schmeckende
Prismen oder Nadeln
in Wasser sehr leicht, in Alkohol mäßig löslich.
H C OH
CH2OH
D-Fructose kommt im Pflanzenreich in freier Form (neben D-Glucose in Honig, Äpfeln,
Pflaumen) und gebunden in Di-, Oligo- und Polysacchariden vor. Wichtigste Quellen
sind Saccharose und Inulin.
Im menschlichen Organismus findet sich D-Fructose nur spurenweise im Blut, im Sperma und im Fruchtwasser. Zur Gewinnung von D-Fructose geht man von Inulin aus, das
durch Säuren oder Enzyme gespalten wird, wobei hauptsächlich D-Fructose anfällt.
Die Herstellung aus Saccharose, die durch Invertase zu Invertzucker gespalten wird, ist
wegen der aufwendigen Abtrennung der D-Glucose ein weniger günstiger Weg, wenn
nicht deren enzymatischer Abbau beziehungsweise enzymatische Umwandlung (mit
einer Isomerase) angewendet wird.
Wirtschaftlich attraktiv ist dagegen die D-Fructose -Gewinnung aus Stärke, die enzymatisch in Glucose-Sirup (Stärkesirup) umgewandelt wird. Dieser liefert unter Einwirkung der Isomerase reichlich D-Fructose („Isoglucose“) in Form des sogenannten
Isosirups, der heute schon viele Aufgaben als Süßungsmittel übernimmt, die früher
dem Zucker vorbehalten waren. In reiner Form besitzt D-Fructose technisch keine Bedeutung. Dagegen findet sie als Zuckeraustauschstoff in Pharmazie und Diätetik, besonders bei Diabetes, Verwendung.
Durch Fructokinase oder Hexokinase zu D-Fructose-6-phosphat beziehungsweise
durch Ketohexokinase zu D-Fructose-1-phosphat phosphoryliert findet es Eingang in
die Glykolyse und wird so dem Stoffwechsel (für Diabetiker wichtig!) nutzbar gemacht.
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D-Galactose
CHO
H C OH
HO C H
C6H12O6
leicht löslich in heißem Wasser, schwer
löslich in Alkohol
HO C H
H C OH
CH2OH
Galactose kommt in der Natur meist in der D-Form vor. In der Agarose kommen neben
D- Galactose auch Derivate der L- Galactose vor. D- Galactose wird von Hefen meist
nur langsam vergoren. Sie lässt sich durch enzymatische Analyse (mit Hilfe von Galactosedehydrogenase) bestimmen.
D-Galactose ist Bestandteil des Disaccharids Lactose (Milchzucker), verschiedener
Oligo- und Polysaccharide, Glykoproteine und -lipide. Aus Milchzucker kann sie durch
saure Hydrolyse oder enzymatische Spaltung mittels Galactosidasen gewonnen werden. Weiters ist sie ein Bestandteil von Raffinose, Melibiose, Stachyose, Galactanen,
Guar-Mehl, Gummi arabicum und Pektinstoffen. D-Galactose findet sich in Verbindung
mit D-Glucosamin in fast allen Glykoproteinen. Im Großhirn enthalten die wichtigen Cerebroside und Ganglioside chemisch gebundene D-Galactose.
In den Milchdrüsen (daher der Name von “griechisch = gala, Genitiv galaktos = Milch”)
wird D-Galactose in Form von Uridin-5’-diphosphat(UDP)-D-galactose aus
UDP-D-Glucose gebildet. Durch das Enzym UDP-Glucose-4-epimerase entsteht mit
einem weiteren D-Glucose-Molekül unter Freiwerden von UDP Lactose (Milchzucker).
Gesteigerte D-Galactose -Ausscheidung im Harn (Galactosurie) und im Blut (Galactosämie) zeigt Leberschäden an. Das Auftreten einer Galactosyltransferase wird mit dem
Vorliegen von Krebs-Erkrankungen in Zusammenhang gebracht.
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3.11.2. Disaccharide
Bezeichnung für Kohlenhydrate, die meist die Bruttoformel C12H22O11 haben und aus
zwei einfachen, durch glykosidische Bindung verknüpften Monosacchariden, wie z. B.
D-Glucose, D-Fructose u. a. aufgebaut sind. Disaccharide lassen sich durch Säuren
oder Enzyme (Disaccharidasen wie Galactosidasen, Glucosidasen) in Monosaccharide aufspalten; sie bilden farblose Kristalle oder Pulver, die unterschiedlich süß schmecken und von Wasser leicht, von Alkohol schwer gelöst werden.
Liegt die glykosidische Bindung zwischen den acetalischen Kohlenstoff-Atomen (C1
bei Aldosen beziehungsweise C2 bei Ketosen) beider Monosaccharide, so werden damit beide Ringformen fixiert; die Zucker zeigen keine Mutarotation und wirken nicht
mehr reduzierend (Fehling-negativ: Trehalose- oder Saccharose-Typ).
Verbindet dagegen die glykosidische Bindung das acetalische Kohlenstoff-Atom eines
Monosaccharids mit irgendeinem Kohlenstoffatom des zweiten, so kann dieses noch
die offenkettige Form annehmen, und der Zucker wirkt noch reduzierend (Fehling-positiv: Maltose-Typ).
Die wichtigsten Disaccharide sind: Cellobiose, Maltose (Malzzucker), Lactose (Milchzucker) und Saccharose (Rohrzucker). Weitere Disaccharide sind Gentobiose, Melibiose, Trehalose, Turanose und andere. Disaccharide treten entweder frei auf
(Saccharose), als Bestandteile von Oligo- und Polysacchariden (Cellobiose) oder sie
sind an Pflanzen-Farbstoffe oder andere Inhaltsstoffe (Aglykone wie die Anthocyanidine) glykosidisch gebunden.
Wichtige Zweifachzucker:
Saccharose
Saccharose ist ein aus a-Glucose
und b-Fructose aufgebautes
Disaccharid.
CH2OH
CH2OH
O
OH
O
OH
a-D-glucopyranosid (C12H22O11)
HO
O
HO
Bezeichnung: Rohrzucker, Rübenzucker, b-D-Fructofuranosyl-
OH
CH2OH
farblose, süß schmeckende Prismen
leicht löslich in Wasser wenig löslich
in Ethanol
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Saccharose ist in zahlreichen Pflanzen in kleinen Mengen anzutreffen, zum Beispiel in
Süßmais, Zuckerhirse, Palmsaft (Palmzucker), in Früchten (Dattelzucker), Samen,
Baumsäften (Ahornzucker aus Ahornsaft), Wurzeln u. a. Größere Zuckergehalte finden
sich fast nur im Zuckerrohr und in der Zuckerrübe. Der Rohr-oder Rübenzucker ist gelblich-braun, feucht-klebrig und anfällig gegen bakterielle Zersetzung.
Beim Raffinationsprozess wird die Saccharose ausgewaschen (Affinier-Verfahren)
und/oder wieder aufgelöst, filtriert (durch Knochenkohle, Aktivkohle oder Kieselgur)
und rekristallisiert (Raffinier-Verfahren). Die entsprechend als Affinade beziehungsweise Raffinade bezeichneten Sorten sind in vielen Handelsformen bekannt, wie zum Beispiel Farin, Kandis-, Hut-, Würfel-, Kristall-, Mehl-, Platten-, Einmach-, Gelier- (mit
Apfel-Pektin), Hagel-, Puder- und Vanillezucker (mit Vanille aromatisiert). Flüssiger Zucker ist reine, ca. 65%ige Saccharose-Lösung. Sie ermöglicht bessere Lagerung,
leichteren Transport und leichte Dosierung durch Umpumpen und wird zum Beispiel in
der Getränke-, Spirituosen-, Backwaren- und Marmeladen-Industrie verwendet. In den
USA werden heute bereits 50 % des Zuckersirups zur Süßung von Limonaden durch einen Fructose-reichen Sirup ersetzt, der enzymatischen aus Maisstärke gewonnen
wird. Er enthält 42 % Glucose, 55 % Fructose und höhere Saccharide.
Saccharose ist die volkswirtschaftlich bedeutendste Zuckerart und wird in großen Mengen zur weiteren Verwendung als industrieller Rohstoff erzeugt. Neben ihrer hauptsächlichen Verwendung zu Speisezwecken und zur Konservierung von Marmelade etc.
kann man Saccharose auch für Kunststoffe, Firnisse, ferner Eiweiß, Aminosäuren,
Hefe, Enzyme, Antibiotika, Steroide, Fette, Ethanol, Ethylen, Glycerin, Sorbit, Zuckersäure, Sprengstoffe (Zuckernitrate), Weinsäure, Weichmacher, Saccharoseester für
Tenside und andere Zwecke verwenden. Durch Hydrierung von Palatinose (Isomaltulose), einem enzymatisch gewonnenen Isomerisierungsprodukt der Saccharose, erhält
man ein Gemisch von a-D-Glucopyranosyl-1,6-mannit und -1,6-sorbit, das als
nicht-kariogenes, schwer resorbierbares Süßungsmittel Palatinit® (Isomaltit) für diätetische Nahrungsmittel verwendbar ist.
An der Entstehung von Fettsucht und Herzinfarkt ist wohl weniger der Zuckerkonsum
als allgemeine Überernährung maßgeblich beteiligt. Im Kampf gegen die Folgen von
Saccharose-Fehlernährung kommt den Zuckeraustauschstoffen (Fructose, Sorbit, Xylit) und den Süßstoffen besondere Bedeutung zu. Als unabdingbar erweist sich deren
Verwendung bei Krankheiten, in denen wie bei Hyperglykämie und beim Diabetes die
Saccharose beziehungsweise der Traubenzucker (Glucose) infolge Insulin-Mangels
schlecht verwertet werden kann.
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Lactose
HO
Lactose ist ein Disaccharid aus D-Galactose und
D-Glucose, das in der Milch vorkommt.
CH2OH
OH
CH2OH
O
O
OH
OH
O
OH
Bezeichnung : Milchzucker, Lactobiose,
4-O-b-D-Galactopyranosyl-D-glucose
H, OH C12H22O11
schwach süß schmeckende, farblose Kristalle
Lactose ist in Wasser gut, in Alkohol wenig löslich
In der Milchdrüse der Säugetiere entsteht Lactose, indem Uridindiphosphat-D-Galactose unter dem katalytischen Einfluss von Lactosesynthase mit
D-Glucose zusammentritt und unter Abspaltung von Uridin-5’-diphosphat mit dieser
b -glykosidisch verknüpft wird. Dabei bilden sich a -Lactose und b -Lactose im Verhältnis
2:3; aus wässriger Lösung kristallisiert die a -Form bei Temperaturen unterhalb, die
b -Form oberhalb von 93° C aus.
Lactose kommt in verschiedenen Milchprodukten wie zum Beispiel in Butter vor. Sie
wird bei der Herstellung von Käse, Kumys, Kefir, Sauermilch und dergleichen vergoren.
Lactose wirkt schwach abführend, hat etwa den gleichen Nährwert wie Saccharose und
ist durch Mineralsäuren und Enzyme (b -Galactosidase, früher Lactase genannt) hydrolytisch spaltbar, was man auch als Nachweis-Reaktion ausnutzen kann. Die physiologische Verdauung der Lactose findet ebenfalls durch dieses Enzym statt, das im
Säuglings- und Kleinkindalter reichlich gebildet wird. Beim Erwachsenen ist b -Galactosidase oft aber nur noch ungenügend (Europäer) oder kaum (Asiaten, Afrikaner) vorhanden, so dass es nach unkontrolliertem Genuss von Milch zu Verdauungsstörungen
(Krämpfe, Diarrhöe) kommen kann.
Technisch wird Lactose aus Molke durch Eindampfen und Umkristallisieren gewonnen.
Sie findet hauptsächlich bei der Herstellung von diätetischen Nahrungsmitteln, homöopathischen und anderen pharmazeutischen Präparaten als Binde-, Füll- und Adsorptionsmittel Verwendung.
Im Laboratorium kann Lactose als Ausgangsmaterial zur Synthese von Heterocyclen,
in der Technik zur Herstellung von Tensiden dienen.
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Cellobiose
Bezeichnung: 4-O-b-D-Glucopyranosyl-D-glucose (C12H22O11)
Gut kristallisierter farbloser, geschmackloser Zucker
in Wasser leicht, in Alkohol wenig löslich
Das Disaccharid Cellobiose ist ein Stereoisomeres der Maltose, hydrolysiert in saurer
Lösung oder unter Einwirkung von b -Glucosidasen wie Cellobiase (Enzym, das z. B. in
Malz und keimendem Spinatsamen enthalten ist) unter Bildung von D-Glucose. Cellobiose ist durch Aufspaltung von Cellulose mit Essigsäureanhydrid und konzentrierter
Schwefelsäure erhältlich.
In der Natur findet man Cellobiose nicht frei, sondern nur als Baustein von Cellulose
vor. Verwendung findet Cellobiose z. B. in der Bakteriologie.
3.11.3. Polysaccharide
Polysaccharide (Glykane) ist die Sammelbezeichnung für makromolekulare Kohlenhydrate, deren Moleküle aus einer großen Zahl (mindestens >10, gewöhnlich jedoch
erheblich mehr) glykosidisch miteinander verknüpfter Monosaccharid-Molekülen (Glykose) bestehen. Die Ketten können geradlinig oder verzweigt sein.
Polysaccharide werden nach ihrer Funktion in Struktur- (z. B. in Zellulose und Chitin),
wasserbindende (z. B. Agarose und Glykosaminoglykane) und Reservepolysaccharide
(z. B. Inulin, Stärke und Glykogen) eingeteilt. Polysaccharide sind Zuckerarten, die gering süß schmecken und im Darm zu Einfachzucker aufgespalten werden, damit das
Blut sie in die Körperzellen transportieren kann, wo sie zur Energiegewinnung verbrannt werden. Der Körper kann seinen Energiebedarf also problemlos aus nicht süßen
Lebensmitteln wie Getreide und Gemüse decken.
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Zu den Polysacchariden gehören vor allem die als Reservestoffe wichtigen Biopolymeren Stärke und Glykogen sowie Cellulose. Während diese Polysaccharide jeweils nur
eine Art von Bausteinen – wenn auch gegebenenfalls in wechselnder glykosidischer
Verknüpfung – enthalten und darum Homo-Polysaccharide (Homoglykane) genannt
werden, bestehen die vor allem in Pflanzengummen, Körperschleimen und Bindegewebe vorkommenden Hetero-Polysaccharide oder Heteroglykane aus verschiedenartigen
Monomer-Einheiten. Bekannte Heteroglykane sind: Pektine, Chondroitinsulfate, Heparin und Hyaluronsäure.
In vielen Polysacchariden tragen die Monomer-Einheiten Carboxy- und/oder Sulfonyl-Gruppen, was ihnen Polyelektrolyt-Charakter verleiht. Polysaccharide-haltige
Konjugate sind z. B.: Glykoproteine, Glykolipide und die Lipopolysaccharide.
Polysaccharide liegen außerdem oft in geordneten räumlichen Strukturen vor, indem
sie bestimmte Sekundär-Strukturen wie zum Beispiel Bänder oder Helices ausbilden.
Als Rohstoff- und Energielieferanten spielen Polysaccharide in der Ernährung eine
zentrale Rolle. Manche Polysaccharide finden - dank ihrer Gelbildenden, pseudoplastischen Eigenschaft - als sogenannte Hydrokolloide technische Verwendung (z. B. Verdickungsmittel und Emulsionsstabilisatoren in der Lebensmittel-, Pharma- und
Kosmetik-Industrie). Einige dieser Polysaccharide werden auf biotechnologischem
Weg mit Hilfe von Bakterien hergestellt, wie z. B. Dextran, Xanthan- und Gellan-Gummi.
3.11.4. Der Zuckerstoffwechsel im Körper
Einfachzucker wie Traubenzucker (Glucose), Fruchtzucker (Fructose) und Lactose
sind schnell verfügbare “Treibstoffe” für energieverbrauchende Prozesse. Diese Einfachzucker entstehen aus den Zwei- und Mehrfachzuckern. Während des Verdauungsprozesses werden die Kohlenhydrate nach und nach in einfache Zuckerstoffe zerlegt.
Eine kontinuierliche und ausreichende Versorgung mit Glucose ist insbesondere für die
Funktion des zentralen Nervensystems von großer Bedeutung. Auch bei Muskelarbeit
wird Zucker als Brennstoff benötigt. Der Körper verfügt aus diesem Grund über ein
wirksames System zur Steuerung des Blutzuckers. An diesem System sind mehrere
kontrollierende Hormone beteiligt. Das wichtigste Hormon ist Insulin, das in den Inselzellen der Bauchspeicheldrüse gebildet wird.
An der Blutzuckerregulation selbst sind folgende Organe beteiligt: Dünndarm, Bauchspeicheldrüse, Nebenniere, Leber sowie das Zwischenhirn (Hypothalamus) und die
Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) als Kontrollorgane. In der Leber und in der Muskulatur
wird Glucose in Form von Glykogen gespeichert und bei Bedarf mobilisiert. Wenn der
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Glykogenvorrat der Leber aufgebraucht ist (etwa nach zwölf Stunden) kann Traubenzucker auch aus Eiweiß (Protein) hergestellt werden (Glykoneogenese).
Wenn der Körper den normalerweise erforderlichen Zuckergehalt des Blutes bei unterschiedlichen Belastungszuständen nicht mehr regulieren kann, spricht man von einer
gestörten Glucose-Toleranz. Es kann dann zu Zustände mit zu hohen Blutzuckerwerten (Hyperglykämie) oder verminderten Blutzuckerwerten (Hypoglykämie) kommen beide Zustände sind gefährlich, sollten erkannt und behandelt werden.
3.11.5. Zucker und seine Gefahren
Enormer Zuckerverbrauch
In unserem Alltag finden sich reichlich Gelegenheiten, Zucker zu sich zu nehmen. Die
Tatsache, dass der durchschnittliche Verbraucher im Jahr 45 kg raffinierten Zucker zu
sich nimmt, das heißt 125 g = 25 Teelöffel Zucker täglich, ist erschreckend. Das kann
weitreichend gesundheitliche Schäden mit sich bringen!
Kariesbildung
Unsere Zähne sind die ersten, die beim Essen von zuckerhaltigen Speisen mit ihm in
Berührung kommen. Obwohl die Zähne bekanntlich die widerstandsfähigsten Teile unseres Körpers sind, schafft es der Zucker schon in kürzester Zeit, schmerzhafte Löcher
in sie zu graben. Karies ist eine typische Zivilisationskrankheit. Der Zucker spielt eine
zentrale Rolle bei der Bildung von Kariesbakterien. Einen Beweis dafür liefert zum Beispiel die Tatsache, dass nach dem Krieg Getreide statt Zuckerrüben angebaut wurde,
wodurch der Zuckerkonsum und damit der Kariesbefall in der Bevölkerung drastisch
sank.
Wenn Speisereste mit Speichel im Mundraum zusammentreffen, bildet sich die sogenannte Plaque, die sich auf den Zähnen festsetzt. Der Zucker ist für diesen Zahnbelag
der ideale “Kraftstoff”. Die entstehenden Bakterien wandeln bei ihrem Stoffwechsel den
Zucker in Säure um, die den Zahnschmelz angreift und seine Mineralstoffe herauslöst.
Sie weichen so die Härte des Zahnes auf, zerfressen ihn dabei und dringen in den ungeschützten Zahn ein.
Zucker und seine reizende Wirkung
Zuckerlösungen sind starke Reizmittel für die Magenschleimhäute und den Zwölffingerdarm - je konzentrierter die Lösung, desto stärker die Reizung. Säuregrad und Aktivität des Magensaftes steigen an. Die Folge ist ein vermehrtes Hungergefühl, das oft
wieder mit Süßigkeiten befriedigt wird.
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Die Übersäuerung von Magen und Darm hat eine ganze Reihe schädlicher Auswirkungen. Das Säure-Basen-Gleichgewicht im Körper wird gestört, der pH-Wert des Blutes
sinkt. Die heute so weit verbreiteten Magen- und Dickdarmentzündungen und -geschwüre werden dadurch begünstigt. Ähnliche Reizungen der empfindlichen Schleimhäute in Speiseröhre und Magen durch Zuckerkonsum sind höchstwahrscheinlich die
Ursache für Sodbrennen.
Zucker verbraucht wichtige Vitamin- und Mineralstoffreserven
Industriezucker wird genau wie alle anderen Kohlenhydrate im Dünndarm umgewandelt. Damit der Körper den Zucker verwerten kann, muss er ihn mit Hilfe von Enzymen,
Vitaminen und Mineralstoffen zersetzen.
Vollwertige Nahrungsmittel führen die zur Zersetzung nötigen Stoffe mit sich, nicht selten sogar im Überfluss, um eventuelle Mängel auszugleichen. Der isolierte Zucker hat
hingegen keinen der benötigten Stoffe. Der Körper verwendet also Stoffe aus seinen eigenen Reserven, um die Saccharose in Glucose umzuwandeln. Grundsätzlich entziehen isolierte Nahrungsmittel wie Zucker oder auch Auszugsmehl dem Körper
lebenswichtige Vitalstoffe. Dies ist einer der Gründe für ernährungsbedingte Zivilisationskrankheiten.
Neben dem für den Körper sehr wichtigen Vitamin B1 entzieht der Zucker dem Körper
auch noch Mineralien wie Calcium, Phosphor und Magnesium.
Zucker der Hypoglykämie Auslöser
Kommt es zu einer Überversorgung mit Einfachzucker, steigt der Blutzuckerspiegel rapid an. Darauf reagiert der Körper mit der Ausschüttung des Hormons Insulin, das für
die Regelung des Blutzuckerspiegels verantwortlich ist. Dieses Phänomen tritt insbesondere dann auf, wenn zuckerhaltige Produkte gelutscht oder gekaut werden. Da die
Monosaccharide bereits im Mund resorbiert werden, verzeichnen die Chemorezeptoren im Bereich der Halsschlagadern einen drastisch erhöhten Blutzuckerwert, worauf
eine ebenso drastische Insulinausschüttung ausgelöst wird.
Dadurch gerät der Blutzuckerspiegel unter den Normalwert, was dazu führt, dass Muskeln, Organe und das Gehirn unterversorgt werden und ein Leistungsabfall eintritt. Diesen Mangelzustand nennt man Hypoglykämie.
Lediglich bei der kurzfristigen Deckung eines hohen Energiedefizits ist Zucker ein geeigneter Energieträger.
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Diabetes
Jeder zwanzigste leidet an Diabetes mellitus. Bei dieser Krankheit handelt es sich um
eine Erkrankung der Bauchspeicheldrüse. Sie ist nicht mehr in der Lage genug Insulin
zu produzieren, um den Blutzuckerspiegel zu regulieren.
Deshalb ist das erste Gebot für einen Diabetiker der Verzicht auf Zucker und Süßigkeiten. In schweren Fällen muss darüber hinaus täglich Insulin gespritzt werden.
Industriezucker scheint die Hauptursache für Diabetes zu sein. Bei Zuckerrohrarbeitern
in Afrika hat man keinen einzigen Fall von Diabetes gefunden, obwohl sie während der
Arbeit ständig auf einem Stück Zuckerrohr kauten. Bei den Stadtbewohnern, die den
Zucker in raffinierter Form zu sich nahmen, fand sich dagegen wieder eine übliche Rate
von Diabetikern. Ein Grund hierfür könnte sein, dass das Zuckerrohr in hohem Maße
das Spurenelement Chrom enthält, was der Diabetes entgegenwirkt. Der raffinierte Zucker jedoch besitzt dieses Mineral nicht, er entzieht es dem Körper sogar.
Blutfettspiegel und Arteriosklerose
Es ist erwiesen, dass der Körper Zucker rasch in Fett umwandelt und Zucker somit den
Anstieg des Blutfettspiegels bewirkt. Ist in den begrenzten Glykogendepots des Körpers kein Platz mehr, schaltet die Leber auf Fettstoffwechsel um, produziert Fettsäuren
und Triglyceride, die, an Lipoproteine gebunden, in die Blutbahn abgegeben werden.
Lange wurde Cholesterin als Hauptursache der Arteriosklerose betrachtet und so den
verschiedenen tierischen Fetten die Schuld zugeschoben, unter anderem der Butter.
Cholesterin jedoch ist ein wichtiger und lebensnotwendiger Stoff, der für viele Prozesse
im Körper unerlässlich ist.
Zucker hingegen fördert die Blutfettbildung. Ernährungswissenschaftler haben nachgewiesen, dass Saccharose einen Anstieg der Blutfettkonzentration verursacht. Den hohen Zuckerkonsum in den Industrieländern kann man daher mit dem vermehrten
Auftreten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Beziehung bringen
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