Zucker

Würfelzucker
Zuckerkristalle unter dem Polarisationsmikroskop

Zucker ist ein süß schmeckendes, kristallines Lebensmittel. Er wird aus Pflanzen gewonnen und besteht hauptsächlich aus Saccharose.

Das Wort „Zucker“ stammt aus dem Sanskrit-Wort शर्करा (śarkarā) für „süß“, das als sukkar (‏سكر‎, verb: sakkara) ins Arabische entlehnt wurde und von dort in den europäischen Sprachraum gelangte.

Der Jahresverbrauch von Zucker lag 2012/2013 in Deutschland bei 32,1 kg pro Person.

Sein physiologischer Brennwert beträgt 16,8 kJ oder 4,0 kcal pro Gramm (zum Vergleich: Alkohol liefert 29,8 kJ pro Gramm, Fette etwa 39 kJ pro Gramm), mit einer Dichte von 1,6 g/cm³ ist er schwerer als Wasser (1 g/cm³). Bei 20 °C sind 203,9 g Zucker in 100 ml Wasser löslich, bei 100 °C 487,2 g in 100 ml.

Erzeugung der Rohstoffe

Zuckerrohr
Zuckerrüben

Hauptquellen sind Zuckerrohr (Anbau in den Tropen) und Zuckerrübe (Anbau in gemäßigten Breiten, z.B. Mitteleuropa) und die transgene Zuckerrübe H7-1 (USA). 2012 wurden weltweit knapp 270 Mio. Tonnen Zuckerrüben und 1,7 Mrd. Tonnen Zuckerrohr produziert.

Beginn der industriellen Herstellung von Zucker aus Rüben – Zuckerindustrie

Andreas Sigismund Marggraf hatte 1747 nachgewiesen, dass im Rübensaft Zucker enthalten ist. Die Fabrikationsverfahren, die sein Schüler Franz Karl Achard um 1800 entwickelte, führten 1825 zur Entstehung der Rübenzuckerindustrie, die bereits Ende des 19. Jahrhunderts im Weltmaßstab ebenso viel Zucker erzeugte wie die traditionelle Rohrzuckerindustrie.

Der Landwirtschaft war es gelungen, Rüben mit hohem Zuckergehalt zu züchten. Ganze Landstriche, wie die Magdeburger Börde, stellten sich auf den Anbau von Rüben ein. Diese Monokulturen, die viel Dünger benötigten, stimulierten ihrerseits die Entwicklung der Düngemittelindustrie.

Viele Chemiker und Techniker machten, mit Rationalisierung und Automatisierung, trotz der saisonbedingten relativ geringen Auslastung der Fabriken (der sogenannten Kampagne) die Rübenzuckerindustrie rentabel. Zu den Pionieren der Rübenzuckerindustrie gehört auch Adolph Frank, der 1858 ein Patent zur Scheidung und Reinigung von Rübensäften erhielt.

Zuckererzeugung

Die Zuckerrüben werden nach der Ernte gereinigt und zerkleinert. Die entstehenden Zuckerrübenschnitzel werden in Extraktionstürmen mit heißem Wasser versetzt. Der enthaltene Zucker wird herausgelöst (Rohsaft). Mit Kalkmilch werden Nichtzuckerstoffe im Saft gebunden. Der so geklärte Dünnsaft enthält etwa 16 % Saccharose und ist hellgelb. Durch Verdampfungsapparate wird so lange Wasser entzogen, bis der Zuckergehalt im nun goldbraunen zähflüssigen Dicksaft ungefähr 75 % beträgt. Die weitere Eindickung geschieht mit so viel Unterdruck, dass das Wasser bereits bei 65–80 °C verdampft und der Zucker noch nicht karamellisiert. Nach Zusatz von Impfkristallen beginnt die Kristallisation, die bis zur gewünschten Kristallgröße läuft. In Zentrifugen wird der anhaftende Sirup (Melasse) von den Kristallen getrennt. Der weiße Zucker wird nun nochmals in Wasser gelöst und danach kristallisiert. Dadurch erhält man einen besonders reinen und weißen Zucker (Raffinade).

Hauptartikel: zu den Zuckerarten und chemischen Eigenschaften im Artikel Kohlenhydrate

Die bedeutendsten zuckerproduzierenden Nationen

Die drei weltweit bedeutendsten Zuckerproduzenten sind Brasilien, Indien und China, die wichtigsten Herstellerländer in Europa sind Frankreich, Deutschland und Polen. Im Jahr 2012 wurden weltweit etwa 175 Millionen Tonnen Zucker hergestellt. Indien weist den höchsten Pro-Kopf-Verbrauch an Zucker auf, China steht an 2. Stelle, gefolgt von Brasilien, allerdings wird hier mehr als die Hälfte (52 Prozent) des Zuckers in Form von Bioethanol als Treibstoff verbraucht, mit steigender Tendenz.

Die größten Zuckerproduzenten (2012)
Rang Land Produktion
(in Mio. t)
01 Brasilien Brasilien 38,6
02 Indien Indien 27,4
03 Volksrepublik China Volksrepublik China 14,0
04 ThailandThailand Thailand 9,9
05 Vereinigte StaatenVereinigte Staaten Vereinigte Staaten 8,2
06 MexikoMexiko Mexiko 6,6
07 Russland Russland 5,0
08 Pakistan Pakistan 4,7
09 Australien Australien 4,2
010 EU-27 15,6

Zuckerpreis

Zuckerpreis auf dem Weltmarkt und Importpreis EU seit 1991

In der Europäischen Union wird der Zuckerpreis möglichst konstant gehalten.

Die EU veröffentlicht regelmäßig einen Zuckerpreis-Report. Der Preis lag von 2006 bis 2009 um 600 Euro pro Tonne, fiel dann 2010 auf unter 500 Euro und stieg zwischen Herbst 2011 und Herbst 2013 auf über 700 Euro. Die Erntemengen in der EU und in anderen Staaten, speziell in denen der AKP-Gruppe aufgrund deren Importprivileg, beeinflussen den Zuckerpreis.

Der Weltmarktpreis liegt normalerweise deutlich unter dem EU-Preis. Nur im Jahr 2011 lag der Weltmarktpreis kurzzeitig darüber.

Zuckerbezeichnungen

Zucker wird in vielen verschiedenen Darreichungsformen angeboten. Diese unterscheiden sich je nach verwendetem Rohstoff, äußerer Form, Zusammensetzung und Art der Verarbeitung. Außerdem gibt es Zuckerprodukte mit verschiedenen Zusätzen. Einige Zuckerbezeichnungen sind in Deutschland durch Verordnung geschützt.

Rohstoff

Form und Körnung

Zusammensetzung

Gebrauch und Zusatz

Echter Vanillezucker (Raffinade mit dem Mark von sechs geöffneten Vanillekapseln)

Weitere Zuckerprodukte

Andere Zuckerarten

Neben dem Zucker aus Saccharose, gibt es weitere Zuckerarten, die aus anderen Sacchariden bestehen.

Gesundheitliche Auswirkungen

„An Zucker sparen, grundverkehrt! Der Körper braucht ihn, Zucker nährt!“ (Zuckerreklame einer Zuckerfabrik in Brühl (Rheinland))

Der jährliche Zuckerkonsum lag 1997 in Österreich bei 40,4 Kilogramm pro Person und hat sich damit innerhalb der letzten 150 Jahre auf das Zwanzigfache gesteigert, was eine bedeutende Rolle als Ursache vermehrter Adipositas spielen dürfte. Leichtverdauliche Kohlenhydrate wie Zucker haben zudem größere Schwankungen des Insulinspiegels zur Folge, man spricht von einer höheren glykämischen Last, was sich diesbezüglich ebenfalls negativ auswirkt.

Ernährungsphysiologisch bedenklich ist der Konsum zuckerhaltiger Getränke bereits im Kindesalter. Mischgetränke wie Cola oder Limonade, aber auch natürliche Fruchtsäfte enthalten bis zu 120 Gramm Zucker pro Liter, was 40 Stück Würfelzucker und mit ca. 2 MJ einem Viertel des täglichen Energiegrundumsatzes eines 70 Kilogramm schweren Mannes entspricht.

Die ursächliche Mitwirkung von Zucker bei der Entstehung von Zahnkaries ist heute unumstritten. Die bedeutendste Bakterienart ist Streptococcus mutans. Nahrungszucker gelangen durch Diffusion in die bakteriellen Zahnbeläge, wo sie zu intermediären Säuren abgebaut werden, welche unter einer hinreichend dicken Plaque lokal zur Entkalkung des Zahnschmelzes und dadurch zu Karies führen. Ebenfalls von Bedeutung sind Speichelzusammensetzung (Pufferkapazität, Lysozym-Gehalt), Zahnschmelzlöslichkeit (Fluoridierungsgrad) und Mundhygiene. Ob Zucker in Form von Haushaltszucker, Honig, leicht verdaulicher Stärke o.ä. aufgenommen wird, ist dabei bedeutungslos.

Im Jahr 2003 erstellte ein Gremium internationaler Experten im Auftrag der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation (FAO) einen Report. Er konstatierte, dass wer sich gesund ernähren wolle, nicht mehr als 10 % seiner Nährstoffe aus Zucker beziehen sollte (entspricht etwa 40–50 g Zucker pro Tag). Im Jahr 2009 gab die American Heart Association die Empfehlung heraus, dass die tägliche Aufnahme von Zucker bei maximal 45 g pro Tag (Männer) bzw. 30 g pro Tag (Frauen) liegen sollte. Im Jahr 2015 reduziert die Weltgesundheitsorganisation (WHO) ihre Empfehlung um die Hälfte auf 25 Gramm pro Tag. Die neue Richtlinie der WHO hat Besorgnis bei den allgemeinen Ortskrankenkassen (AOK) ausgelöst. Kai Kolpatzik, Präventionsexperte des AOK-Bundesverbands, fordert nun die Bundesregierung dazu auf, ähnlich wie auch für Alkohol und Nikotin, Maßnahmen gegen den erhöhten Zuckerkonsum der Deutschen zu treffen.

Die lange diskutierte Vermutung, dass Zucker der Verursacher der Osteoporose sei, hat sich nicht bestätigt, denn Zucker spielt beim Stoffwechsel von Kalzium keine Rolle. Ebenso hat sich die Vermutung nicht bestätigt, dass Zucker ein Vitaminräuber sei. Es werden zwar erhebliche Mengen an Vitamin B1 für die Verdauung von Zucker benötigt, allerdings kann dieser Bedarf durch eine ausgewogene Ernährung abgedeckt werden.

Es wird diskutiert, dass Zucker die Entstehung von Krebs fördert oder eine zuckerfreie Nahrung das Wachstum von Krebs behindern kann. Diese These hat einige Anhänger auch unter Ärzten und es gibt Initiativen für eine Krebsdiät die auf zuckerfreier oder zuckerarmer Ernährung basiert.

Diabetes mellitus und Zuckerkonsum

Anders, als der Name vermuten lassen könnte, wird die Zuckerkrankheit nicht direkt durch Zuckerkonsum verursacht. Sie beruht entweder auf einer Autoimmunreaktion, die die Inselzellen der Bauchspeicheldrüse schädigt (Typ 1), oder auf einer genetischen Disposition zur Insulinresistenz (Typ 2), die besonders durch Übergewicht und Bewegungsmangel zum Tragen kommen kann, und deren Folge ein ständig erhöhter Blutzuckerspiegel ist.

Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt eine ausgewogene, ballaststoffreiche Ernährung, die den Zuckerkonsum berücksichtigen soll. Insbesondere sollte bei Typ 2 eine fettarme, ballaststoffreiche Kost bevorzugt und regelmäßig Sport betrieben werden.

Zuckersucht durch Zuckerkonsum?

Zahlreiche Studien haben den Zusammenhang von Zuckerkonsum und Suchterscheinungen untersucht. Die Übertragbarkeit der meist in Laborexperimenten an Ratten vorgenommenen Ergebnisse ist in der Wissenschaft umstritten.

Hyperaktivität und Zucker

Eine weit verbreitete Annahme – vor allem in den USA – ist, dass Zucker hyperaktives Verhalten fördere, ADHS-Symptome verschlimmere bzw. ADHS verursachen könne, insbesondere bei Kindern. Das National Institute of Mental Health kommt jedoch zu dem Schluss, dass die Mehrzahl der verfügbaren Studien dieser Theorie widersprechen.

So wurden in einer Studie 35 Jungen im Alter von fünf bis sieben Jahren ausgewählt, deren Mütter angaben, dass ihre Söhne "zuckersensitiv" seien. Die Mütter der Jungen wurden zu einer von zwei Gruppen zugeteilt. In der einen Gruppe wurde den Müttern erzählt, dass ihre Söhne eine große Menge Zucker erhalten haben, während der anderen Gruppe (der Kontrollgruppe) erzählt wurde, dass ihre Söhne ein Placebo erhalten haben. Tatsächlich erhielten jedoch alle Kinder das Placebo (Aspartam). Mütter, denen erzählt wurde, dass ihre Kinder Zucker erhielten, schätzten das Verhalten ihrer Söhne signifikant stärker als hyperaktiv ein als die Mütter aus der Kontrollgruppe. Auch wurde bei diesen Müttern ein anderes Verhalten beobachtet. So befanden sich diese Mütter öfter in Nähe ihrer Söhne, kritisierten diese eher, sahen öfter zu ihnen und sprachen mehr zu ihnen, als dass es in der Kontrollgruppe der Fall war.

In zwei anderen Studien wurde der Effekt von Zucker auf das Verhalten und das Lernen hyperaktiver Jungen untersucht. Die Forscher gaben den Kindern Lebensmittel, die entweder Zucker oder ein Placebo (Aspartam) enthielten. Die Kinder, die Zucker erhalten haben, zeigten kein anderes Verhalten oder Lernfähigkeiten als diejenigen, die das Placebo erhalten haben. Eine ähnliche Studie mit höheren Mengen Saccharose und einer zusätzlichen Saccharin-Kontrollgruppe kam zu ähnlichen Ergebnissen.

Zucker als nachwachsender Rohstoff

Zuckerrohranbau in Brasilien.

Zucker hat als nachwachsender Rohstoff (NawaRo) 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. Eine große Bedeutung hat auch die stoffliche Nutzung von Zucker. 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.

Bräunung beim Backen und Rösten

Die Braunfärbung beim Erhitzen (> 140 °C) beruht auf einer nichtenzymatischen chemischen Reaktion, der Karamellisierungsreaktion.

Haushaltszucker schmilzt bei 186 °C. Die Braunfärbung kann daher schon unterhalb des Schmelzpunkts erfolgen, steigert sich aber ab 190 °C rapide. Der Schmelzpunkt des Zuckers eignet sich auch zur einfachen Temperatur-Kalibrierung eines Backofens.

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Basierend auf einem Artikel in Wikipedia.de

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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 10.08. 2018