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Zucker als nachwachsender Rohstoff Biomasse besteht hauptsächlich aus Zucker oder Zuckerpolymeren Daher hat eine große B

Zucker als nachwachsender Rohstoff

Biomasse besteht hauptsächlich aus Zucker oder Zuckerpolymeren. Daher hat Zucker als nachwachsender Rohstoff eine große Bedeutung. Er wird vor allem als Disaccharid Saccharose aus Zuckerrohr oder Zuckerrüben gewonnen. Das Zuckerpolymer Stärke (ein Polysaccharid) besteht aus dem Monomer Glucose (ein Monosaccharid) und wird beispielsweise aus Getreide, Mais und Stärkekartoffeln gewonnen. Ein weiteres häufig vorkommendes Glucosepolymer ist Cellulose, die vor allem aus Holz gewonnen wird. Eine wichtige Verwendung ist die energetische Verwertung, wie die Herstellung von Bioethanol und anderen Biokraftstoffen aus Zucker oder Stärke oder die thermische Verwendung von Cellulose als Bestandteil von Brennholz.

Der häufigste Zucker: Glucose (hier als α-D-Glucopyranose, in der Halbacetal-Form)
Glucose in der linearen Form (D-Glucose)

Eine zunehmende Bedeutung hat Zucker als Rohstoff der chemischen Industrie (Industriezucker). Zum einen dienen sie in der Biotechnologie als Energie- und Kohlenstoffquelle in Fermentationsansätzen zur Herstellung von organischen Lösungsmitteln, verschiedenen Rohstoffen (z. B. zur Herstellung von Bioplastik) und anderem. In chemischen Verfahren werden Zucker als Rohstoff zur Herstellung von Tensiden, Polyolen und anderen Produkten eingesetzt.

Chemie und Herstellung Bearbeiten

Hydroxymethylfurfural
Von Glucose abgeleitete Zuckersäure Gluconsäure, die Carbonylgruppe ist zu einer Carboxygruppe oxidiert.
Von Glucose abgeleitetes Polyol Sorbitol, die Carbonylgruppe wurde zu einer Hydroxygruppe reduziert.
Polymethylmeth-acrylat
Vor allem in Brasilien wird aus Zuckerrohr Saccharose (Haushaltszucker) gewonnen.
In Europa wird Saccharose vor allem aus Zuckerrüben gewonnen.
Beispiel eines Alkylpolyglycosids auf Glucose basierend (m = 1 bis 5 und n = 11 bis 15)

Zucker bestehen aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff und werden auch als Kohlenhydrate bezeichnet. 3 bis 7 Kohlenstoffatome bilden das Rückgrat eines Einfachzuckers (Triose, Tetrose, Pentose, Hexose, Heptose). Im linearen Zuckermolekül tragen alle Kohlenstoffatome bis auf eines eine Hydroxygruppe (-OH) und mindestens ein Wasserstoffatom. Das verbleibende Kohlenstoffatom trägt mit einer Carbonylgruppe eine oxidierte Hydroxygruppe. Über diese funktionelle Gruppe kann bei größeren Zuckermolekülen (ab Pentose) die Bildung der typischen Ringstruktur (Halbacetal-Struktur) stattfinden.

Die Einfachzucker wiederum können über unterschiedliche glycosidische Bindungen (α oder β) zwischen verschiedenen Kohlenstoffatomen eines Zuckers (in Stärke z. B. zwischen C-Atom 1 und 4) auf vielfältige Weise miteinander verknüpft werden.

Somit sind zahlreiche verschiedene Einfach- und Vielfachzucker denkbar. In der Natur kommen die meisten nur selten, einige wenige dagegen häufig vor. Darüber hinaus ist die Gewinnung von Zuckergemischen durch den Formose-Prozess auch auf Basis fossiler Rohstoffe möglich.

Zucker kann biotechnologisch und chemisch zu einer großen Vielfalt von Produkten umgesetzt werden. Die dabei eingesetzten chemische Reaktionen sind unter anderem Hydrolyse, Dehydratisierung, Isomerisierung, Aldolkondensation, Hydrierung und Oxidation. Häufiges Ziel ist zum einen die Reduktion der Funktionalität der Zucker, um diese besser in industriellen Folgeprozessen einsetzen zu können, etwa als Polyol. Eine weitere Zielrichtung sind Folgeprodukte, die einen geringeren Oxidationsgrad und damit einen höheren Energiegehalt als Zucker aufweisen. Diese Produkte können gegebenenfalls als Treibstoffe, aber auch als Grund- oder Zwischenprodukte der Chemischen Industrie eingesetzt werden. Es wird auch versucht, chirale Zucker für den Einsatz als Chiral-pool-Komponente zu erschließen.

Der Aufbau der häufigsten bzw. als nachwachsender Rohstoff bedeutendsten Zucker, ihre Herkunft und ihre Verwendung sind im Folgenden erläutert.

Einfachzucker Bearbeiten

Zucker liegen in der Natur selten als Monomer vor. Daher erfolgt die Gewinnung der Einfachzucker meist aus Di- oder Polysacchariden.

Glucose Bearbeiten

Der häufigste Zucker ist Glucose (C6H12O6, auch Traubenzucker oder Dextrose). Die wichtigsten höheren Saccharide bestehen aus Glucose (die Polysaccharide Stärke, Cellulose) bzw. enthalten Glucose (das Disaccharid Saccharose aus Glucose und Fructose). Die Gewinnung kann aus Stärke erfolgen, die ein Polymer aus Glucose darstellt.

Produkte aus verschiedenen Einfachzuckern Bearbeiten

Einige Produkte aus Einfachzuckern basieren auf chemischen Veränderungen, die theoretisch in analoger Form bei allen Einfachzuckern möglich sind. Meist wird jedoch wegen der guten Verfügbarkeit Glucose eingesetzt.

Zweifach- und Mehrfachzucker Bearbeiten

Durch glycosidische Verknüpfung von zwei gleichen oder unterschiedlichen Monosacchariden erhält man ein Disaccharid.

Saccharose Bearbeiten

Das häufigste Disaccharid ist die Saccharose (Haushaltszucker). Sie besteht aus Glucose und Fructose. Die Gewinnung erfolgt aus Zuckerrohr oder Zuckerrüben.

Die Vergärung von Saccharose aus Zuckerrohr zu Ethanol hat in Brasilien eine große Bedeutung für die heimische Kraftstoffversorgung. In Europa wird auch Saccharose aus Zuckerrüben für die Herstellung von Bioethanol verwendet.

Produkte aus verschiedenen Zwei- und Mehrfachzuckern Bearbeiten

Für manche Anwendungen werden Di- oder Oligosaccharide benötigt.

Vielfachzucker Bearbeiten

Verschiedene Polysaccharide kommen in der Natur häufig vor und dienen beispielsweise als Energiespeicher (Stärke) oder verleihen Pflanzen ihre Struktur (Cellulose in Pflanzenfasern oder Holz).

Stärke Bearbeiten

Stärke besteht aus Amylose und Amylopektin, die unteren 3 Glucosemoleküle sind α-1,4-glykosidisch verknüpft, die Bindung zum oberen Glucosemolekül wird als α-1,6-glykosidisch bezeichnet.

Die Stärke ist ein Polymer aus Glucose. Sie besteht aus Amylose, bei der zahlreiche Glucosemoleküle ausschließlich α-1,4-glykosidisch verknüpft ist. Ein weiter Bestandteil ist Amylopektin, das weitgehend wie Amylose aufgebaut ist, jedoch zusätzlich eine geringe Zahl von α-1,6-glykosidische Bindungen zu anderen Amylose- oder Amylopektin-Molekülen enthält. Die Amylase hat eine lineare, spiralige Form, das Amylopektin ist zudem verzweigt. Daher liegt die Stärke nicht, wie z. B. Cellulose, als hochgeordnete Struktur vor und ist daher gut für Enzyme (Amylasen) zugänglich. Daher dient Stärke in Pflanzen als leicht mobilisierbare Energiereserve und liegt in den Zellen körnchenförmig vor. Auch in biotechnologischen Anwendungen kommen Amylasen zum Einsatz, um Stärke in Mono- und Oligomere zu zerlegen und so z. B. zunächst wasserlöslich zu machen.

Bioethanol
Stärke aus verschiedensten Pflanzen kann als Rohstoff für die Herstellung von Bioethanol dienen. Für diese Anwendung ist keine Isolierung Stärke notwendig, da durch Destillation der vergorenen Rohstoffe reiner Alkohol gewonnen werden kann.
Glucose: Stärke ist ein Homopolymer aus Glucose. Mit Amylasen ist eine Zerlegung in dieses Monomer möglich.
Stärke: Wird Stärke in reiner Form benötigt, kann sie z. B. aus Getreide- und Maiskorn sowie Kartoffeln (Stärke- oder Wirtschaftskartoffeln) gewonnen werden. Sie wird unter anderem bei der Textil-, Klebstoff- und Papierherstellung (Papierstärke) benötigt. Auch Polymere können aus Stärke hergestellt werden (Stärkepolymer).

Cellulose Bearbeiten

Cellulose besteht aus β-1,4-glykosidisch verknüpften Glucosemolekülen.

Die Cellulose ist ein Polymer aus Glucose. Durch die β-1,4-glykosidische Verknüpfung bedingt, ist die Cellulose linear. Durch die parallele Anordnung zahlreicher Cellulosemoleküle entstehen Fibrillen mit teilweise kristallinen Bereichen. Diese besondere Struktur findet sich beispielsweise in Pflanzenfasern und verleiht ihnen eine hohe Reißfestigkeit. Holz besteht zu einem großen Teil aus Cellulose, die zusätzlich mit Lignin inkrustiert ist (Lignocellulose).

Zellstoff: Eine wichtige stoffliche Anwendung ist die Gewinnung von Zellstoff, der hauptsächlich aus Cellulose besteht. Dieser wird durch Entfernen des Lignins aus Holz gewonnen und als Hauptrohstoff der Papierherstellung eingesetzt.
Cellulose-Ethanol: Für die Herstellung von Cellulose-Ethanol als Biokraftstoff der zweiten Generation sollen künftig auch Pflanzenanteile erschlossen werden, die bisher nicht vergoren werden können. Durch die geordnete Struktur der Cellulose in Pflanzenfasern und durch den Ligninanteile im Holz ist die Zerlegung in Mono- oder Oligosaccharide bisher nicht wirtschaftlich möglich. Die Zerlegung ist notwendig, um die Ethanolgärung mit Hefen durchführen zu können.

Zucker als Bestandteil von Biomasse Bearbeiten

Zucker macht meist den größten Anteil von Biomasse aus. Beispielsweise bestehen Pflanzenfasern vor allem aus Cellulose, und auch Holz besteht zu 70 bis 80 % aus den Polysacchariden Cellulose und Hemicellulose. Bei der stofflichen Nutzung von Pflanzenfasern und Nutzholz oder bei der energetischen Nutzung von Stroh, Holz etc. durch Verbrennung werden somit vor allem Zucker eingesetzt.

Siehe auch Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

  • Lubert Stryer: Biochemie. 7. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg/ Berlin/ Oxford u. a. 2007, ISBN 978-3-8274-2988-9.

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Nachwachsende Rohstoffe: Zucker in den Tank – spektrumdirekt. www.wissenschaft-online.de, abgerufen am 25. Oktober 2009.
  2. Wolfgang Heer: Industriezucker – Anforderungsprofil und Märkte, Mitteilung der Südzucker AG 2016, abgerufen am 31. Dez. 2022
  3. (Nicht mehr online verfügbar.) www.profil.iva.de, archiviert vom Original am 16. Mai 2021; abgerufen am 24. Oktober 2009.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.profil.iva.de
  4. Alternative Energien: Neuer Sprit aus Stärke und Zellulose – Nachrichten Wissenschaft – WELT ONLINE. www.welt.de, abgerufen am 25. Oktober 2009.
  5. Garabed Antranikian (Hrsg.): Angewandte Mikrobiologie. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2006, ISBN 3-540-24083-7.
  6. Archiv - Veröffentlichungen - BMEL-Forschung. In: bmel-forschung.de. Abgerufen am 23. Januar 2017. FoRep 1/2009: Pflanzen als Nachwachsende Rohstoffe, Seiten 23–25
  7. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.: Zucker als Rohstoff für die Polyurethan-Herstellung. Informationsdienst Wissenschaft, 21. November 2005, abgerufen am 25. Oktober 2009.
  8. Acrylglas aus Zucker: Forscher entwickeln neue umweltfreundliche Methode zur Acrylglas-Herstellung. www.scinexx.de, abgerufen am 24. Oktober 2009.
  9. Fats and oils as oleochemical raw materials, von Karlheinz Hill. (PDF; 60 kB) (Nicht mehr online verfügbar.) surfactantspectator.com, ehemals im Original; abgerufen am 25. Oktober 2009.@1@2Vorlage:Toter Link/surfactantspectator.com (Seite nicht mehr abrufbar. Suche in Webarchiven.)
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Biomasse besteht hauptsachlich aus Zucker oder Zuckerpolymeren Daher hat Zucker als nachwachsender Rohstoff eine grosse Bedeutung Er wird vor allem als Disaccharid Saccharose aus Zuckerrohr oder Zuckerruben gewonnen Das Zuckerpolymer Starke ein Polysaccharid besteht aus dem Monomer Glucose ein Monosaccharid und wird beispielsweise aus Getreide Mais und Starkekartoffeln gewonnen Ein weiteres haufig vorkommendes Glucosepolymer ist Cellulose die vor allem aus Holz gewonnen wird Eine wichtige Verwendung ist die energetische Verwertung wie die Herstellung von Bioethanol und anderen Biokraftstoffen aus Zucker oder Starke 1 oder die thermische Verwendung von Cellulose als Bestandteil von Brennholz Der haufigste Zucker Glucose hier als a D Glucopyranose in der Halbacetal Form Glucose in der linearen Form D Glucose Eine zunehmende Bedeutung hat Zucker als Rohstoff der chemischen Industrie Industriezucker 2 Zum einen dienen sie in der Biotechnologie als Energie und Kohlenstoffquelle in Fermentationsansatzen zur Herstellung von organischen Losungsmitteln verschiedenen Rohstoffen z B zur Herstellung von Bioplastik und anderem In chemischen Verfahren werden Zucker als Rohstoff zur Herstellung von Tensiden 3 Polyolen und anderen Produkten eingesetzt Inhaltsverzeichnis 1 Chemie und Herstellung 1 1 Einfachzucker 1 1 1 Glucose 1 1 2 Produkte aus verschiedenen Einfachzuckern 1 2 Zweifach und Mehrfachzucker 1 2 1 Saccharose 1 2 2 Produkte aus verschiedenen Zwei und Mehrfachzuckern 1 3 Vielfachzucker 1 3 1 Starke 1 3 2 Cellulose 1 4 Zucker als Bestandteil von Biomasse 2 Siehe auch 3 Literatur 4 Weblinks 5 EinzelnachweiseChemie und Herstellung Bearbeiten nbsp Hydroxymethylfurfural nbsp Von Glucose abgeleitete Zuckersaure Gluconsaure die Carbonylgruppe ist zu einer Carboxygruppe oxidiert nbsp Von Glucose abgeleitetes Polyol Sorbitol die Carbonylgruppe wurde zu einer Hydroxygruppe reduziert nbsp Polymethylmeth acrylat nbsp Vor allem in Brasilien wird aus Zuckerrohr Saccharose Haushaltszucker gewonnen nbsp In Europa wird Saccharose vor allem aus Zuckerruben gewonnen nbsp Beispiel eines Alkylpolyglycosids auf Glucose basierend m 1 bis 5 und n 11 bis 15 Hauptartikel Kohlenhydrate Zucker und Zuckerherstellung Zucker bestehen aus Kohlenstoff Sauerstoff und Wasserstoff und werden auch als Kohlenhydrate bezeichnet 3 bis 7 Kohlenstoffatome bilden das Ruckgrat eines Einfachzuckers Triose Tetrose Pentose Hexose Heptose Im linearen Zuckermolekul tragen alle Kohlenstoffatome bis auf eines eine Hydroxygruppe OH und mindestens ein Wasserstoffatom Das verbleibende Kohlenstoffatom tragt mit einer Carbonylgruppe eine oxidierte Hydroxygruppe Uber diese funktionelle Gruppe kann bei grosseren Zuckermolekulen ab Pentose die Bildung der typischen Ringstruktur Halbacetal Struktur stattfinden Die Einfachzucker wiederum konnen uber unterschiedliche glycosidische Bindungen a oder b zwischen verschiedenen Kohlenstoffatomen eines Zuckers in Starke z B zwischen C Atom 1 und 4 auf vielfaltige Weise miteinander verknupft werden Somit sind zahlreiche verschiedene Einfach und Vielfachzucker denkbar In der Natur kommen die meisten nur selten einige wenige dagegen haufig vor Daruber hinaus ist die Gewinnung von Zuckergemischen durch den Formose Prozess auch auf Basis fossiler Rohstoffe moglich Zucker kann biotechnologisch und chemisch zu einer grossen Vielfalt von Produkten umgesetzt werden Die dabei eingesetzten chemische Reaktionen sind unter anderem Hydrolyse Dehydratisierung Isomerisierung Aldolkondensation Hydrierung und Oxidation Haufiges Ziel ist zum einen die Reduktion der Funktionalitat der Zucker um diese besser in industriellen Folgeprozessen einsetzen zu konnen etwa als Polyol Eine weitere Zielrichtung sind Folgeprodukte die einen geringeren Oxidationsgrad und damit einen hoheren Energiegehalt als Zucker aufweisen Diese Produkte konnen gegebenenfalls als Treibstoffe aber auch als Grund oder Zwischenprodukte der Chemischen Industrie eingesetzt werden Es wird auch versucht chirale Zucker fur den Einsatz als Chiral pool Komponente zu erschliessen Der Aufbau der haufigsten bzw als nachwachsender Rohstoff bedeutendsten Zucker ihre Herkunft und ihre Verwendung sind im Folgenden erlautert Einfachzucker Bearbeiten Hauptartikel Monosaccharide Zucker liegen in der Natur selten als Monomer vor Daher erfolgt die Gewinnung der Einfachzucker meist aus Di oder Polysacchariden Glucose Bearbeiten Hauptartikel Glucose Der haufigste Zucker ist Glucose C6H12O6 auch Traubenzucker oder Dextrose Die wichtigsten hoheren Saccharide bestehen aus Glucose die Polysaccharide Starke Cellulose bzw enthalten Glucose das Disaccharid Saccharose aus Glucose und Fructose Die Gewinnung kann aus Starke erfolgen die ein Polymer aus Glucose darstellt Verwendung dd Hauptartikel Hydroxymethylfurfural und 2 5 DimethylfuranHydroxymethylfurfural kann gunstig aus Glucose oder Cellulose hergestellt werden Die Reaktion wird in einem Ionischen Losungsmittel mit Chrom III chlorid als Katalysator durchgefuhrt Bei relativ milden Reaktionsbedingungen werden Ausbeuten bis zu 70 an Hydroxymethylfurfural erzielt Hydroxymethylfurfural kann in einem weiteren Schritt zu 2 5 Dimethylfuran weiterverarbeitet werden Dieses lasst sich auch als Kraftstoff einsetzen 4 Biotechnologische Produkte dd In den meisten Organismen stellt Glucose ein zentrales Intermediat des Stoffwechsels dar aus dem viele Verbindungen abgeleitet werden konnen In biotechnologischen Anwendung wird daher haufig Glucose als Substrat fur Fermentationen eingesetzt in den Verbindungen wie Ethanol Bioethanol organische Sauren Aminosauren Antibiotika hergestellt werden Die mengenmassig bedeutendste Anwendung ist die Herstellung von Ethanol vor allem zur Verwendung als Biokraftstoff mit Hilfe von Hefen Das Verfahren gleicht der Herstellung von Spirituosen in einer Brennerei Ausgangsrohstoff ist in diesem Fall haufig Starke Getreide Mais Kartoffeln etc die enzymatisch in Glucose zerlegt wird Eine wachsende Bedeutung hat die fermentative Bereitstellung von Rohstoffen zur Herstellung von Kunststoffen wie beispielsweise Polyhydroxyalkanoate oder Polylactide 5 Fur diese Anwendungen konnen statt Glucose haufig auch andere Zucker Saccharose oft in Form von Melasse oder andere organische Verbindungen Glycerin etc verwendet werden Produkte aus verschiedenen Einfachzuckern Bearbeiten Einige Produkte aus Einfachzuckern basieren auf chemischen Veranderungen die theoretisch in analoger Form bei allen Einfachzuckern moglich sind Meist wird jedoch wegen der guten Verfugbarkeit Glucose eingesetzt Verwendung dd Hauptartikel ZuckersaurenZuckersauren werden vielfaltig fur industrielle Anwendungen genutzt wie beispielsweise in der Lebensmittelindustrie als Saurekomponente aber auch fur technische Anwendungen Der wichtigste Vertreter ist die Gluconsaure die aus Glucose gewonnen wird Die Herstellung erfolgt meist in einem biochemischen Prozess der durch die notwendigen Reinigungsschritte und die Menge der anfallenden Nebenprodukte relativ unwirtschaftlich ist Neuere Entwicklungen basieren auf der Verwendung von chemischen Katalysatoren 6 Hauptartikel Polyole Durch katalytische Reduktion lassen sich Zucker in kurzkettige Polyole umsetzen Als Katalysatoren wird zum Beispiel Ruthenium eingesetzt als Losungsmittel wird Wasser verwendet Die entstehenden Polyole konnen mit Isocyanaten zu Polyurethanen umgesetzt werden und finden Anwendung als Lacke 7 Hauptartikel Polymethylmethacrylat Zucker konnen auch zur Herstellung von Polymethylmethacrylat oder Acrylglas dienen Dabei wird enzymatisch 2 Hydroxyisobutyrat aus Zucker hergestellt Dieses ist ein Vorlaufer des Monomers Methylmethacrylats welches schliesslich zu Polymethylmethacrylat polymerisiert werden kann Das Verfahren befindet sich noch im Entwicklungsstadium 8 Zweifach und Mehrfachzucker Bearbeiten Durch glycosidische Verknupfung von zwei gleichen oder unterschiedlichen Monosacchariden erhalt man ein Disaccharid Saccharose Bearbeiten Hauptartikel Saccharose Das haufigste Disaccharid ist die Saccharose Haushaltszucker Sie besteht aus Glucose und Fructose Die Gewinnung erfolgt aus Zuckerrohr oder Zuckerruben Verwendung Hauptartikel Ethanol dd Die Vergarung von Saccharose aus Zuckerrohr zu Ethanol hat in Brasilien eine grosse Bedeutung fur die heimische Kraftstoffversorgung In Europa wird auch Saccharose aus Zuckerruben fur die Herstellung von Bioethanol verwendet Produkte aus verschiedenen Zwei und Mehrfachzuckern Bearbeiten Fur manche Anwendungen werden Di oder Oligosaccharide benotigt Verwendung dd Hauptartikel AlkylpolyglycosideAlkylpolyglycoside sind Ester aus Fettsaure und Zucker Der Zucker Mono bis Oligosaccharide dient dabei als hydrophiles Segment die Kohlenstoffkette der Fettsaure als hydrophober Part dieses nicht ionischen biologisch abbaubaren Tensids Alkylpolyglycoside werden mittlerweile im grosstechnischen Massstab hergestellt und eingesetzt 9 Vielfachzucker Bearbeiten Verschiedene Polysaccharide kommen in der Natur haufig vor und dienen beispielsweise als Energiespeicher Starke oder verleihen Pflanzen ihre Struktur Cellulose in Pflanzenfasern oder Holz Starke Bearbeiten nbsp Starke besteht aus Amylose und Amylopektin die unteren 3 Glucosemolekule sind a 1 4 glykosidisch verknupft die Bindung zum oberen Glucosemolekul wird als a 1 6 glykosidisch bezeichnet Hauptartikel Starke und Starke als nachwachsender Rohstoff Die Starke ist ein Polymer aus Glucose Sie besteht aus Amylose bei der zahlreiche Glucosemolekule ausschliesslich a 1 4 glykosidisch verknupft ist Ein weiter Bestandteil ist Amylopektin das weitgehend wie Amylose aufgebaut ist jedoch zusatzlich eine geringe Zahl von a 1 6 glykosidische Bindungen zu anderen Amylose oder Amylopektin Molekulen enthalt Die Amylase hat eine lineare spiralige Form das Amylopektin ist zudem verzweigt Daher liegt die Starke nicht wie z B Cellulose als hochgeordnete Struktur vor und ist daher gut fur Enzyme Amylasen zuganglich Daher dient Starke in Pflanzen als leicht mobilisierbare Energiereserve und liegt in den Zellen kornchenformig vor Auch in biotechnologischen Anwendungen kommen Amylasen zum Einsatz um Starke in Mono und Oligomere zu zerlegen und so z B zunachst wasserloslich zu machen Verwendung dd Bioethanol Starke aus verschiedensten Pflanzen kann als Rohstoff fur die Herstellung von Bioethanol dienen Fur diese Anwendung ist keine Isolierung Starke notwendig da durch Destillation der vergorenen Rohstoffe reiner Alkohol gewonnen werden kann Glucose Starke ist ein Homopolymer aus Glucose Mit Amylasen ist eine Zerlegung in dieses Monomer moglich Starke Wird Starke in reiner Form benotigt kann sie z B aus Getreide und Maiskorn sowie Kartoffeln Starke oder Wirtschaftskartoffeln gewonnen werden Sie wird unter anderem bei der Textil Klebstoff und Papierherstellung Papierstarke benotigt Auch Polymere konnen aus Starke hergestellt werden Starkepolymer Cellulose Bearbeiten nbsp Cellulose besteht aus b 1 4 glykosidisch verknupften Glucosemolekulen Hauptartikel Cellulose Die Cellulose ist ein Polymer aus Glucose Durch die b 1 4 glykosidische Verknupfung bedingt ist die Cellulose linear Durch die parallele Anordnung zahlreicher Cellulosemolekule entstehen Fibrillen mit teilweise kristallinen Bereichen Diese besondere Struktur findet sich beispielsweise in Pflanzenfasern und verleiht ihnen eine hohe Reissfestigkeit Holz besteht zu einem grossen Teil aus Cellulose die zusatzlich mit Lignin inkrustiert ist Lignocellulose Verwendung dd Zellstoff Eine wichtige stoffliche Anwendung ist die Gewinnung von Zellstoff der hauptsachlich aus Cellulose besteht Dieser wird durch Entfernen des Lignins aus Holz gewonnen und als Hauptrohstoff der Papierherstellung eingesetzt Cellulose Ethanol Fur die Herstellung von Cellulose Ethanol als Biokraftstoff der zweiten Generation sollen kunftig auch Pflanzenanteile erschlossen werden die bisher nicht vergoren werden konnen Durch die geordnete Struktur der Cellulose in Pflanzenfasern und durch den Ligninanteile im Holz ist die Zerlegung in Mono oder Oligosaccharide bisher nicht wirtschaftlich moglich Die Zerlegung ist notwendig um die Ethanolgarung mit Hefen durchfuhren zu konnen Zucker als Bestandteil von Biomasse Bearbeiten Zucker macht meist den grossten Anteil von Biomasse aus Beispielsweise bestehen Pflanzenfasern vor allem aus Cellulose und auch Holz besteht zu 70 bis 80 aus den Polysacchariden Cellulose und Hemicellulose Bei der stofflichen Nutzung von Pflanzenfasern und Nutzholz oder bei der energetischen Nutzung von Stroh Holz etc durch Verbrennung werden somit vor allem Zucker eingesetzt Siehe auch BearbeitenGlycosideLiteratur BearbeitenLubert Stryer Biochemie 7 Auflage Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg Berlin Oxford u a 2007 ISBN 978 3 8274 2988 9 Weblinks BearbeitenUta Bilow Rohol war gestern Zucker ist morgen bei faz net 27 Juni 2007 Einzelnachweise Bearbeiten Nachwachsende Rohstoffe Zucker in den Tank spektrumdirekt www wissenschaft online de abgerufen am 25 Oktober 2009 Wolfgang Heer Industriezucker Anforderungsprofil und Markte Mitteilung der Sudzucker AG 2016 abgerufen am 31 Dez 2022 Zucker ein vielversprechender nachwachsender Rohstoff Nicht mehr online verfugbar www profil iva de archiviert vom Original am 16 Mai 2021 abgerufen am 24 Oktober 2009 nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot www profil iva de Alternative Energien Neuer Sprit aus Starke und Zellulose Nachrichten Wissenschaft WELT ONLINE www welt de abgerufen am 25 Oktober 2009 Garabed Antranikian Hrsg Angewandte Mikrobiologie Springer Verlag Berlin Heidelberg 2006 ISBN 3 540 24083 7 Archiv Veroffentlichungen BMEL Forschung In bmel forschung de Abgerufen am 23 Januar 2017 FoRep 1 2009 Pflanzen als Nachwachsende Rohstoffe Seiten 23 25 Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e V Zucker als Rohstoff fur die Polyurethan Herstellung Informationsdienst Wissenschaft 21 November 2005 abgerufen am 25 Oktober 2009 Acrylglas aus Zucker Forscher entwickeln neue umweltfreundliche Methode zur Acrylglas Herstellung www scinexx de abgerufen am 24 Oktober 2009 Fats and oils as oleochemical raw materials von Karlheinz Hill PDF 60 kB Nicht mehr online verfugbar surfactantspectator com ehemals im Original abgerufen am 25 Oktober 2009 1 2 Vorlage Toter Link surfactantspectator com Seite nicht mehr abrufbar Suche in Webarchiven Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Zucker als nachwachsender Rohstoff amp oldid 237891486