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Textversion des Videos

Transkript Stärke und Cellulose

Guten Tag und herzlich willkommen. 

Dieses Video heißt: Stärke und Cellulose. Der Film gehört zur Reihe Kohlenhydrate. Als Vorkenntnisse solltest du über die Begriffe Kohlenhydrate, Monosaccharide, Disaccharide, Polysaccharide und Glucose gut Bescheid wissen. Ziel des Videos ist es, Stärke und Cellulose im Vergleich darzustellen. 

Der Film ist wie folgt untergliedert:

  1. Strukturelle Zuordnung
  2. Was ist der Unterschied?
  3. Eigenschaften
  4. Biologischer Abbau
  5. Vorkommen
  6. Verwendung
  7. Nachweis
  8. Zusammenfassung

  9. Strukturelle Zuordnung 

Sowohl bei Stärke als auch bei Cellulose, handelt es sich um Biopolymere. Es sind Kohlenhydrate. Als Polymere sind sie Polysaccharide, das bedeutet, es handelt sich um Vielfachzucker. Ihr Baustein ist jeweils die Glucose.

  1. Was ist der Unterschied zwischen Stärke und Cellulose?

Hier seht ihr ein Modell der D-Glucose. Von Bedeutung ist dieses Kohlenstoff-Atom, man nennt es das anomere Kohlenstoffatom. Die Hydroxylgruppe, hier kaum zu sehen, unten rechts etwas, zeigt nach unten. Bei dieser Struktur handelt es sich um Alpha-D-Glucose. Alpha-D-Glucose ist der Stärkebaustein. Und noch mal ein Molekül der D-Glucose. Wieder betrachten wir das anomere Kohlenstoffatom, die Hydroxylgruppe zeigt diesmal nach oben. Es ist das Molekül der Beta-D-Glucose.

Schauen wir uns die beiden Anomere Alpha und Beta in Haworth Schreibweise an. Wichtig ist die Stellung der Hydroxygruppe am anomeren Kohlenstoffatom, sie zeigt nach unten. Es ist das Alpha-Anomer. Zeigt die Hydroxygruppe am anomeren Kohlenstoffatom nach oben, so ist es das Beta Anomer. In beiden Fällen handelt es sich um Glucose. Aus Alpha-D-Glucose wird Stärke gebildet. Beta-D-Glucose ist der Baustein des Cellulosemoleküls.

Es gibt noch einen 2. Unterschied. Stärke besteht aus den Stoffen Amylose und Amylopektin. Amylose ist zu 20-30 % enthalten, Amylopektin zu 70-80 %. 

Cellulose besteht nur aus unverzweigten Molekülen.

Noch einmal: D-Glucose ist der Baustein sowohl von Stärke als auch von Cellulose. Stärke besteht aus Molekülen von Alpha-D-Glucose. Cellulose ist aus Beta-D-Glucose Molekülen aufgebaut. Stärke besteht aus 2 Stoffen, aus Amylose, mit unverzweigten Ketten und aus Amylopektin, das man kann sagen, eine Tannenbaumstruktur besitzt. Cellulose besteht nur aus unverzweigten Polymermolekülen.   3. Eigenschaften

Betrachten wir einige wichtige Eigenschaften von Stärke und Cellulose. Es handelt sich in jedem Fall um weiße, geruchlose Pulver. Stärke ist etwas löslich in Wasser, 50g/l Wasser, allerdings erst bei 90°C. Cellulose ist nicht löslich in Wasser und in den herkömmlichen organischen Lösungsmitteln. Die Dichten beider Ploysaccharide liegen bei etwa 1,5g/cm3. Hydrolyse sowohl von Stärke als auch von Cellulose führt zu Glucose.

  1. Biologischer Abbau

Bei Stärke erfolgt durch körpereigene Enzyme des Menschen der Abbau bis hin zur Glucose. Solche Enzyme nennt man Amylase. 

Dem Menschen fehlen Enzyme um Cellulose abzubauen, der Abbau geschieht jedoch im Wiederkäuermagen. Das Enzym, die Cellulase, wird jedoch von der Wiederkäuern nicht produziert. Cellulase produzieren Wimperntierchen. Auch Flagellaten können das. Genauso können Pilze und Bakterien Cellulase produzieren. 

  1. Vorkommen

Stärke findet man häufig in Pflanzen, die für die Ernährung vorgesehen sind.

Reis, er enthält 89% Stärke.

Die Kartoffel 82%, Maniok 77%, Gerste 74% Stärke, Weizen 75% Stärke, Roggen 72 % und Mais 71%.

Cellulose findet man vorzugsweise in Holz, Baumwolle, Jute und Flachs.   6. Verwendung

An Stärke werden in Deutschland jährlich etwa 2 Millionen Tonnen verbraucht. Man verwendet sie in der Lebensmittelindustrie und als nachwachsende Rohstoffe. Die Anteile betragen 55% und 45%.

Stärke wird heute hauptsächlich aus Kartoffeln und Getreide gewonnen. In der Nahrungsmittelindustrie verwendet man Stärke hauptsächlich für folgende Dinge: Süßwaren, Backwaren, Milchprodukte, Glucosesirup und zur Herstellung von Dextrose.

Stärke dient zur Erzeugung von Wellpappe und Papier. Weitere Anwendungen sind: Beizen von Baumwolle, Biokunststoff als Verpackung, als Einweggeschirr, als Bindemittel oder als Pudergrundlage und modifiziert als Sprengstoff. 

Cellulose verwendet man für die Herstellung von Papier. Sie ist ein wichtiges Futtermittel. Cellulose ist Brennstoff. Celluphan, ist modifizierte Glucose, ein Verpackungsmaterial.

  1. Nachweis

Stärke wird durch ein klassisches Reagenz nachgewiesen, Iod-Kaliumiodid-Lösung, die Lugolsche Lösung. Mit Stärke entsteht ein violetter Komplex. 

Zur quantitativen Erfassung von Stärke wird diese zur Glucose hydrolysiert. Man führt eine Enttrübung durch. Das geschieht mit den Salzen Carrez 1 und Carrez 2. Die klaren Lösungen werden mit Polarimetrie untersucht. Da Glucose optisch aktiv ist, kann man den Gehalt an Stärke bestimmen.  

  1. Zusammenfassung

Stärke und Cellulose haben als nachwachsende Rohstoffe eine grundsätzliche Bedeutung für die Menschheit.

Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute, auf Wiedersehen.          

Informationen zum Video