Es gibt bekanntlich zwei Formen von Stärke:

Amylose, die so genannte „lösliche“ Stärke, ist in heißem Wasser in kleinen Mengen löslich. Man kann natürlich noch darauf eingehen, dass lösliche Stärke in der Lösung molekulardispers verteilt vorliegt, wobei sich aufgrund der Molekülgröße Kolloide bilden.

Amylopektin ist nicht löslich, sondern quillt nur auf und ist verantwortlich für die Kleistereigenschaft von natürlicher Stärke.

Um Schülern eine Vorstellung zu geben, wie groß ein durchschnittliches Amylose-Molekül ist, reicht es aus, unabhängig von der Art von etwa 3.000 Glucoseresten auszugehen. Amylopektin kommt schon auf einige Hunderttausend bis Millionen Glucosereste.

Wenn man Schülern jedoch genauere Angaben über
- Anzahl von Glucose-Einheiten (Polymerisationsgrad)
- Molmasse
- Molekülgröße
machen möchte, steht man vor dem Dilemma, dass man überall andere, z. T. stark voneinander abweichende Angaben findet. Wieso das so ist, wollen wir zunächst am Beispiel der Stärke verdeutlichen.

Der Hauptgrund für die z. T. stark differierenden Angaben ist, dass es viele artspezifische Stärketypen gibt. So verhält sich Stärke aus Kartoffel anders als die aus Mais. Hinzu kommt, dass man auch an die statistische Verteilung der Molekülgrößen in den Zellen einer Pflanzenart denken muss. Trägt man die Konzentrationen gegen die Molekülgröße auf, so erhält man eine typische Gaußsche Verteilungskurve, bekannt auch als „Glockenkurve“. Deren Maximum ist - wie schon gesagt - artspezifisch.

So liegt der Polymerisationsgrad von Weizen-Amylose z. B. zwischen 500 und 6.000, der von Kartoffel bis zu 4.500 Glucoseresten.

Zur Berechnung der Molmassen der Stärkemoleküle benötigt man die Molmasse eines Glucoserests: 114 u.

Die soeben angegebenen Stärke-Polymerisationsgrade entsprechen somit Molmassen von 1,5 x 10⁵ bis 4,5 x 10⁵ u. Daraus resultieren Molekülgrößen von ca. 100-1.000 Ångström. Beim Lösen von Stoffen dieser Größenordnung entstehen die für Amylose typischen kolloidalen Lösungen.

Amylopektin besteht aus 300.000 bis 3 Mio. Glucoseresten, was einer Molmassenbreite von etwa 3,5 x 10⁷ bis 3,5 x 10⁸ entspricht.

Cellulose besteht - artspezifisch - aus 1.000 bis 14.000 Glucoseresten. Die Molmassen reichen somit bis zu 1,6 x 10⁶.

Glykogen, das Speicherpolysaccharid des tierischen Organismus, weist Molmassen von 5 x 10⁶ bis 10⁷ auf. Es besteht aus 45.000 bis 100.000 Glucoseresten.

Inulin, das Speicherpolysaccharid vieler Pflanzen (Zichorie, Dahlie, Inula, Topinambur), hat eine durchschnittliche Molmasse von 5.000 u. Es besteht somit aus etwa 40-50 Fructoseresten (Molmasse des Rests 114 u).

Pektin ist in vor allem unreifen Früchten enthalten. Es hat ein hohes Wasserbindungsvermögen und neigt zur Gelbildung. Die Molmassen reichen bis 50.000 u. Das Monomer ist D-Galacturonsäure; die Molmasse des Rests beträgt 124 u. Somit ist der Polymerisationsgrad etwa 400.

Literatur:
Belitz, Grosch, Schieberle: Lehrbuch der Lebensmittelchemie, Springer-Verlag, 2006.

Weitere Texte zum Thema „Kohlenhydrate“