2. Leseprobe - STARK Verlag

Berufliche Gymnasien (Baden-Württemberg): Abiturprüfung 2016
Profilfach Ernährung und Chemie: Aufgabe 2
BE
2.1
Stärke ist ein wichtiger Energielieferant und in vielen Grundnahrungsmitteln enthalten.
2.1.1 Kartoffelstärke wird erst durch Erhitzen für den Körper verdaulich.
Erläutern Sie in diesem Zusammenhang die Begriffe „Quellung“ und „Verkleisterung“.
4
2.1.2 Beschreiben Sie ausführlich die Vorgänge, die bei der Verdauung der Stärke im
Körper ablaufen.
4,5
2.2
Glucose wird in den Zellen zur Energiegewinnung genutzt.
Gegeben sind die folgenden Metaboliten a) bis g):
a) Brenztraubensäure
d) Oxalessigsäure
b) Glycerinaldehyd-3phosphat
c) Fructose-6phosphat
e) Acetyl-CoA
f) α-Ketoglutarsäure (2-Ketopentandisäure)
g)
HO
O
C
C
O~ P
CH2
Erstellen Sie ein Schema des aeroben Glucoseabbaus unter Verwendung der angegebenen Zwischenprodukte und ergänzen Sie dabei die Namen aller Stoffwechselwege.
Geben Sie zusätzlich die Strukturformeln von b), d) und e) an.
2.3
7,5
Das Tetrasaccharid Stachyose kommt neben anderen Kohlenhydraten in Erbsen vor. Das nebenstehende Schema zeigt den chemischen Aufbau von Stachyose.
2.3.1 Zeichnen Sie die Strukturformel der Stachyose.
4
2.3.2 Begründen Sie, ob Stachyose:
a) Mutarotation zeigt
b) als Ballaststoff wirkt
c) wasserlöslich ist.
4
2.3.3 Im Schülerpraktikum wird Stachyose vollständig hydrolytisch gespalten. Geben Sie zwei
Nachweismethoden für Glucose an und beschreiben Sie jeweils die Versuchsbeobachtungen.
2
2.3.4 Geben Sie für eine der Nachweisreaktionen die
Redoxgleichung unter Angabe der Oxidationszahlen und Elektronenübergänge an.
2016-5
4
30
Lösungsvorschlag
2.1.1 Quellung: Bei Lebensmitteln spricht man von Quellung, wenn ein Stoff Wasser aufnimmt und bindet. Dies bewirkt eine Volumenvergrößerung des Stoffs.
Stärke besteht aus Amylose und Amylopektin. Beide Komponenten sind ausschließlich
aus α-D-Glucose-Molekülen aufgebaut. Wassermoleküle lagern sich an die polaren Hydroxylgruppen der Stärkemoleküle an und bilden Wasserstoffbrücken aus. Das Volumen nimmt zu.
Verkleisterung: Beim Erhitzen mit Wasser über 60 °C platzen die Stärkekörner auf,
die Wasserstoffbrücken zwischen den Amylopektinketten werden aufgebrochen. Amylose löst sich kolloidal. Beim Abkühlen vernetzt Amylopektin, und Wasser lagert sich
in die Zwischenräume des Netzwerks aus Amylose und Amylopektin ein.
Erst durch die Verkleisterung wird die Struktur der Stärkemoleküle so aufgelockert,
dass die Verdauungsenzyme angreifen können.
2.1.2 Im Mund spaltet das im Speichel enthaltene Enzym α-Amylase die Stärkemoleküle hydrolytisch vorwiegend zu Dextrinen.
Der Bauchspeichelsaft aus der Bauchspeicheldrüse wird in den Zwölffingerdarm abgegeben und neutralisiert dort den sauren Speisebrei aus dem Magen. Er enthält außerdem
α-Amylase, die die Dextrine weiter zu Maltose und Isomaltose spaltet.
An der Darmmucosa werden diese Disaccharide durch die Enzyme Maltase und Isomaltase zu Glucose gespalten.
2.2
Beim aeroben Glucoseabbau wird die Glucose vollständig zu H2O und CO2 abgebaut.
2016-6
Strukturformeln
der Stoffe:
b) Glycerinaldehyd-3-Phosphat
H
O
C
HC
d) Oxalessigsäure
HO
O
C
OH
H2C
P
O
H3C
O
C
O
e) Acetyl-CoA
C~SCoA
CH2
C
HO
2.3.1 Strukturformel der
Stachyose:
H2C
O
OH
O
OH
H
OH
H
H
OH
H
H
O
CH2
OH
O
H
H
OH
H
H
OH
H
O
CH2
O
H
H
H
OH
H
H
OH
OH
HO
CH2
H
O
HO C
H
OH
O
H
CH2
OH
2.3.2 a) Mutarotation (Drehwinkeländerung) findet nicht statt, da Stachyose keine freien
halbacetalischen Hydroxylgruppen enthält. Folglich sind keine Ringöffnungen möglich und damit keine Umlagerungen zwischen α- und β-Form.
r
r
r
Als Mutarotation bezeichnet man die spontane Änderung des Drehwinkels einer Lösung eines optisch aktiven Stoffs vom Zeitpunkt des Ansetzens der Lösung bis zum
Erreichen eines festen Werts.
b) Stachyose wirkt als Ballaststoff, da es im Körper keine Verdauungsenzyme gibt, die
dieses Tetrasaccharid spalten können. Folglich gelangt es unverdaut in den Dickdarm.
c) Stachyose ist gut wasserlöslich, da sie viele polare Hydroxylgruppen enthält, die
Wasserstoffbrücken zu Wassermolekülen ausbilden können.
2016-7