Kohlenhydrate

Kohlenhydrate sind eine große Stoffgruppe, zu der neben süß schmeckenden Zuckern auch Stärke und Cellulose gehören. Chemisch bestehen sie aus Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoff-Atomen, wobei das Verhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff meist wie im Wasser 2:1 ist. Der bekannteste Vertreter ist Glucose, auch Traubenzucker genannt, mit der Summenformel C6H12O6.

In wässriger Lösung liegt Glucose überwiegend in einer ringförmigen Struktur vor, mit mehreren Hydroxidgruppen am Ring. Diese Hydroxidgruppen machen Glucose gut wasserlöslich und ermöglichen es, dass sich mehrere Zuckermoleküle unter Wasserabspaltung zu größeren Molekülen verbinden. Genau dieser Vorgang, die Kondensation, ist der Schlüssel, um die Vielfalt der Kohlenhydrate zu verstehen.

Kohlenhydrate erfüllen im Körper vor allem zwei Aufgaben: Sie dienen als schnell verfügbarer Energielieferant, etwa Traubenzucker im Blut, und als Baustoff oder Energiespeicher, etwa Stärke in Kartoffeln oder Cellulose in Pflanzenzellwänden. Welche Rolle ein Kohlenhydrat übernimmt, hängt entscheidend davon ab, wie viele Zuckerbausteine miteinander verknüpft sind und wie diese Verknüpfung genau aussieht.

Kohlenhydrate werden nach der Anzahl ihrer verknüpften Zuckerbausteine eingeteilt. Monosaccharide, also Einfachzucker, bestehen aus nur einem Zuckerring, wie Glucose oder Fructose (Fruchtzucker). Sie sind die kleinsten Bausteine und können vom Körper direkt ohne Verdauungsschritt aufgenommen werden.

Disaccharide, also Zweifachzucker, entstehen, wenn sich zwei Monosaccharide unter Abspaltung eines Wassermoleküls verbinden. Der bekannteste Vertreter ist Saccharose, der gewöhnliche Haushaltszucker, der aus einem Glucose- und einem Fructose-Baustein besteht. Auch Milchzucker (Lactose) gehört zu den Disacchariden.

Polysaccharide, also Vielfachzucker, bestehen aus tausenden verknüpften Zuckerbausteinen und bilden lange Molekülketten oder verzweigte Strukturen. Stärke, die Speicherform der Glucose in Pflanzen, und Cellulose, der Baustoff pflanzlicher Zellwände, sind beides Polysaccharide aus Glucose-Einheiten, unterscheiden sich aber in der Art der Verknüpfung – deshalb kann der Mensch Stärke verdauen, Cellulose aber nicht.

Ein häufiger Fehler ist, Haushaltszucker und Traubenzucker chemisch gleichzusetzen. Haushaltszucker (Saccharose) ist ein Disaccharid aus Glucose und Fructose, Traubenzucker (Glucose) dagegen ein einzelnes Monosaccharid. Erst die Verdauung spaltet Saccharose in ihre beiden Bausteine, bevor der Körper sie einzeln aufnehmen kann.

Ein zweiter Fehler ist, Stärke und Cellulose für denselben Stoff zu halten, weil beide nur aus Glucose bestehen. Der Unterschied liegt in der räumlichen Verknüpfung der einzelnen Glucose-Bausteine: Beim Menschen fehlt das passende Enzym, um Cellulose-Bindungen zu spalten, deshalb ist Cellulose für uns unverdaulich, während wir Stärke problemlos aufspalten können.

Ein dritter Fehler ist, Kondensation und Hydrolyse zu verwechseln. Bei der Kondensation werden zwei Bausteine unter Abspaltung von Wasser verknüpft, beim Aufbau einer Kette. Bei der Hydrolyse dagegen wird eine Kette durch Aufnahme von Wasser wieder in ihre Bausteine gespalten, wie bei der Verdauung. Beide Reaktionen sind zueinander die genaue Umkehrung.

Kohlenhydrate sind ein zentraler Bestandteil der täglichen Ernährung. Nudeln, Brot, Reis und Kartoffeln bestehen größtenteils aus Stärke, die der Körper im Verdauungstrakt Schritt für Schritt in Traubenzucker aufspaltet und über das Blut zu den Zellen transportiert. Traubenzucker liefert dort schnell verfügbare Energie, etwa für die Muskelarbeit oder das Gehirn, das fast ausschließlich auf Glucose als Energiequelle angewiesen ist.

Vollkornprodukte enthalten neben Stärke auch unverdauliche Ballaststoffe wie Cellulose, die zwar keine Energie liefern, aber die Verdauung anregen und für ein länger anhaltendes Sättigungsgefühl sorgen. Süßigkeiten dagegen bestehen oft überwiegend aus einfachen Zuckern wie Saccharose, die schnell ins Blut übergehen und den Blutzuckerspiegel rasch, aber nur kurz ansteigen lassen.