Stärke

Für folgende Versuche wird zunächst eine Stärkelösung hergestellt, indem 3 g Stärke unter Rühren in 100 mL Wasser gelöst werden. Zum vollständigen Lösen muss die Lösung bis zum Sieden erhitzt werden. Anschließend kühlt man die Lösung wieder ab.

Versuch 1:
In einem Reagenzglas werden zu einigen mL der Lösung 2 - 3 Tropfen Kaliumiodid-Iod-Lösung gegeben. Die Lösung wird erwärmt und anschließend wieder abgekühlt.

Versuch 2:
In einem Reagenzglas werden zu einigen mL der Lösung gleiche Teile Fehlingsche Lösung I und II gegeben. Die Lösung wird erwärmt.

Versuch 3:
In einem kleinen Becherglas werden 20 mL der Lösung mit 5 mL verdünnter
Salzsäure (10 %) versetzt. Diese Lösung wird 15 Minuten bei der Siedetemperatur erhitzt. Verdampftes Wasser wird durch demineralisiertes Wasser ersetzt. Nach dem Abkühlen wird die Lösung durch tropfenweise Zugabe von Natronlauge (10 %) neutralisiert. Mit dieser Lösung werden nun folgende Untersuchungen durchgeführt:
- Versetzen mit Kaliumiodid-Iod-Lösung
- Fehlingsche Probe
- Probe mit einem Glucoteststreifen

Versuch 4:
In einem kleinen Becherglas werden 20 mL der Lösung mit 20 mg Diastase oder Amylase versetzt. Die Lösung wird anschließend 15 Minuten bei maximal 50 oC erwärmt. Nach dem Abkühlen werden folgende Untersuchungen durchgeführt:
- Versetzen mit Kaliumiodid-Iod-Lösung
- Fehlingsche Probe
- Probe mit einem Glucoteststreifen

Aufgaben:
1.	Erklären Sie alle Versuche.
2.	Informieren Sie sich über das Vorkommen und die Gewinnung von Stärke.
3.	Welche Bedeutung hat Stärke in der Natur und wo findet Stärke Anwendungen?
4.	Welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede bestehen zwischen Stärke und Cellulose?

Hinweise für den Lehrer:
Iodlösung bildet mit Stärke eine blaue Einschlussverbindung, die nicht hitzebeständig ist (Versuch 1).
Durch Säuren bzw. Enzyme wird Stärke über Zwischenstufen bis zur Glucose abgebaut (Versuche 3 und 4). Die üblichen Nachweise für Glucose (z.B. Fehlingsche Probe) sind dabei im Unterschied zur reinen Stärkelösung (Versuch 2) positiv. Mit Iodlösung sollte keine Blaufärbung mehr zu beobachten sein.

Stärke ist eine übliche Bezeichnung für ein komplex aufgebautes Kohlenhydrat mit der allgemeinen chemischen Formel (C6H10O5)n. In reinem Zustand ist Stärke eine weiße, körnige oder pulverige, geruch- und geschmacklose Substanz. Sie kommt als pflanzlicher Reservestoff u. a. in den Samen von Getreidepflanzen sowie in Pflanzenknollen und -zwiebeln vor. Stärkemoleküle enthalten Hunderte oder Tausende von Atomen, d. h. die Zahl n in der obigen Formel liegt zwischen 50 und vielen tausend.
Stärke kommt in zwei Molekülformen vor. Die Amylose macht etwa 20 Prozent der gewöhnlichen Stärke aus. In ihr sind die Glucosemoleküle (C6H10O5-Gruppen) zu einer überwiegend unverzweigten Kette miteinander verbunden. Diese Kette bildet eine spiralförmige Helix. Bei der anderen Form, dem Amylopectin, sind zahlreiche, buschartige Kettenverzweigungen vorhanden. Hier sind die Ketten kürzer und enthalten nur 20 bis 25 Glucoseeinheiten, die Molekülmasse des Amylopektins ist insgesamt aber größer als die der Amylose.
Stärke entsteht in den Grünpflanzen durch Photosynthese und bildet in den Pflanzen einen Teil der Zellwände  und auch der steifen Fasern. Ferner dient sie den Pflanzen als eine Art Energiespeicher, da ihre Oxidation zu Kohlendioxid und Wasser erhebliche Energiemengen freisetzt. Die Form und Größe der Stärkekörnchen sind charakteristisch für die Pflanze, in der die betreffende Stärke entstand.
Stärke ist in kaltem Wasser und in Alkohol fast unlöslich. In kochendem Wasser bildet sich Stärkekleister, der beim Abkühlen zu einer Gallerte werden kann. In heißem Wasser geht die Amylose kolloidal in Lösung. Sie lässt sich aus dem Filtrat mit Alkohol als lösliche Stärke isolieren. Durch Kochen mit verdünnter Säure wandelt sich die Stärke allmählich in Dextrine um, die aus kleineren Molekülen bestehen. Diese Reaktion ist ein Beispiel für eine Hydrolyse wird beispielsweise auch durch einige Enzyme katalysiert. Dextrine werden u. a. als Klebstoffe und Appreturmittel verwendet. Der gezielte Abbau von Stärke ist auf enzymatischem Weg möglich. Letztlich entsteht dabei das Disaccharid Maltose (Malzzucker, C12H22O11) und das Monosaccharid Glucose (Traubenzucker, C6H 12O6). 
Bei der Verdauung der Stärke im menschlichen Körper beginnt die Hydrolyse bereits im Mund durch die Einwirkung des Ptyalins im Speichel. Der Körper verbraucht nicht sofort die gesamte bei der Stärkeverdauung entstandene Menge an Glucose, sondern wandelt den größten Teil in Glycogen um, das in der Leber gespeichert wird. Glycogen, auch tierische Stärke genannt, hat eine Struktur, die mit der des Amylopectins nahezu identisch ist. Wenn der Körper später Glucose benötigt, dann wird Glycogen hydrolysiert und dem Blutstrom zugeführt. Somit stellt das Glycogen bei Mensch und Tier eine Energiereserve dar, ähnlich wie die Stärke bei den Pflanzen.