Süße ist das Ergebnis eines langen Prozesses harter Arbeit: Wie hart sind die Menschen bereit, für einen süßen Geschmack zu arbeiten?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Xiao Bai (Institut für Botanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Gutachter: Chen Wenli (Institut für Botanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Seit Jahrtausenden ist Süße einer der schönsten und wertvollsten Geschmacksrichtungen der menschlichen Esskultur. Ob es zur Befriedigung des Appetits, zum Ausgleich von Säure und Bitterkeit oder als Medizin verwendet wird, es ist der faszinierendste Teil.

Wenn wir es erwähnen, denken wir oft an Zucker. Zucker kommt in der Natur zwar nicht selten vor, die meisten davon liegen jedoch in Form von Polysacchariden wie Stärke vor und können uns nicht direkt Süße bringen. Die Zucker, die Menschen glücklich machen – normalerweise Monosaccharide und Disaccharide – sind in der Natur sehr selten. In der Frühzeit der Menschheitsgeschichte hatten die Menschen meist nur einen flüchtigen Blick auf die Schönheit der Süße von Wildfrüchten und Honig.

Die Struktur von Monosacchariden (Glukose), Disacchariden (Maltose) und Polysacchariden (Stärke)

(Bildquelle: Referenz [1], angepasst)

Zuckerpflanzen: Eine frühe Zuckerquelle

Zucker ist heute nichts mehr wert und es besteht sogar die Gefahr einer Überdosierung. Wenn wir köstliche Süßigkeiten genießen, ein süßes Dessert genießen oder ein mildes Getränk mixen, ist den wenigsten von uns bewusst, dass hinter diesen süßen Leckereien ein uralter und komplexer Prozess steckt.

Wichtige Akteure in diesem Prozess sind die Zuckerpflanzen , die zu Süßungsmitteln raffiniert werden. Sie spielen in der menschlichen Ernährungsgeschichte eine entscheidende Rolle.

Von altem Malz über Zuckerrohr in Asien und Zuckerrüben in Europa bis hin zu Mais in Amerika ist die Vielfalt der zuckerproduzierenden Pflanzen erstaunlich. Sie werden auf unterschiedliche Weise angebaut und verarbeitet, aber sie alle tragen zu einem der beliebtesten Lebensmittel der Welt bei: Zucker.

Diese Pflanzen sorgen nicht nur für einen süßen Geschmack, sondern haben auch tiefgreifende wirtschaftliche, kulturelle und soziale Auswirkungen.

Zucker im Leben

(Bildnachweis: Pexels, Foto von Pavel Danilyuk)

Die chinesische Maltose gilt als der älteste Zucker der Welt. Im Buch der Lieder, Da Ya, findet sich die Zeile „Die Ebene von Zhou ist fruchtbar, und die Veilchen und Zichorien, die dort wachsen, sind süß wie Bonbons“, in der das fruchtbare Land der Zhou-Dynastie und die dort wachsenden Veilchen und Zichorien gepriesen werden, die so süß wie Bonbons sind.

Das „Yi“ bezieht sich hier auf Maltose. Dabei werden stärkehaltige Zutaten mit Malz vermischt und eingeweicht. Die beim Keimen des Weizens entstehende Amylase wird verwendet, um die Stärke teilweise in Maltose und Glucose zu hydrolysieren. Anschließend werden sie gekocht und konzentriert, bis sie einen viskosen Zustand erreichen und „Gelb“ ergeben. Auch heute noch ist Maltose für viele Menschen ein beliebtes Nahrungsmittel.

Maltose

(Bildnachweis: Flickr, Foto von Robin)

Der Aufstieg des Zuckerrohrs

Zuckerrohr (Saccharum officinarum) gilt als eine der ältesten Zuckerquellen. Ihr extrem hoher Ertrag und Saccharosegehalt sind Gründe für die Wahl als Zuckerpflanze, was auch an ihrem ausgeklügelten Photosynthesesystem liegt.

Die wichtigsten Photosynthesearten bei Pflanzen können in drei Typen unterteilt werden: Kohlenstoff-3-(C3), Kohlenstoff-4-(C4)- und Crassulaceen-Säurestoffwechsel. Etwa 95 % der Pflanzen sind C3-Pflanzen. Die beiden letztgenannten Typen haben sich auf der Grundlage des C3-Signalwegs entwickelt, um sich an die klimatischen Eigenschaften tropischer Regionen anzupassen.

C4-Pflanzen können weniger Wasser verbrauchen und CO2 in der Luft effizienter binden. Dies erfordert zwar zusätzliche Energie, doch das starke Licht in tropischen Regionen gleicht diesen Aufwand aus und die Photosyntheseprodukte sind im Vergleich zu C3-Pflanzen deutlich besser. Zu den gängigen C4-Pflanzen gehören Zuckerrohr, Mais und Sorghum.

Zuckerrohr

(Bildquelle: Referenz [2])

C4 Pflanzenphotosynthese

(Bildquelle: Wiki)

Die Geschichte der Verwendung von Zuckerrohr zur Zuckerherstellung reicht bis ins vierte Jahrhundert v. Chr. zurück, als der Zuckerrohranbau auf dem indischen Subkontinent florierte. Die Methode zur Extraktion von Saccharose aus Zuckerrohrsaft wurde in der alten indischen Literatur erwähnt. Bald darauf verbreitete sich die Methode der Rohrzuckerproduktion nach China, Persien und in den Mittelmeerraum, wo sie sich unabhängig entwickelte und Zucker zu einer wertvollen Ressource wurde.

Die in Tiangong Kaiwu aufgezeichnete Methode zur Zuckerklärung mit gelbem Schlammwasser

(Bildquelle: Referenz [3])

Lange Zeit war Zucker ein Luxusgut der Mächtigen und Wohlhabenden. Der Herstellungsprozess ist recht langwierig: Der Saft muss aus Zuckerrohr extrahiert werden, das anschließend gekocht, kristallisiert und mehrere Male getrocknet wird. Daher war der Zuckerpreis in dieser Zeit extrem hoch und nur wenige Menschen konnten in den Genuss von Zucker kommen.

Die Reisen europäischer Entdecker führten zur Verbreitung des Zuckerrohranbaus in der Neuen Welt. In Amerika, insbesondere in der Karibik, wurde die Zuckerproduktion zu einem Schlüsselelement des Sklavenhandels. Sklaven wurden gezwungen, die harte Arbeit des Zuckerrohranbaus und der Zuckerraffination auf den Kolonialplantagen zu verrichten und Europa mit großen Mengen Zucker zu versorgen.

In dieser Zeit wurde die Route von Europa über Afrika nach Amerika und schließlich wieder zurück nach Europa als „Dreieckshandel“ bezeichnet, wobei europäische Industriegüter, Sklaven und Zucker drei wichtige Handelselemente darstellten .

Schwarze Sklaven und Zuckerrohranbau

(Bildquelle: Wiki, Foto von Henri Georgi)

Dreieckshandel

(Bildquelle: vom Autor gezeichnet)

Im 18. Jahrhundert wurde die Zuckerproduktion mit dem Aufkommen der industriellen Revolution moderner und effizienter. Die Entwicklung mechanischer Verfahren zum Auspressen von Zuckerrohrsaft und chemischer Zuckerherstellungstechnologien senkte die Produktionskosten für Zucker, führte zu einem allmählichen Aufstieg der Zuckerindustrie und führte dazu, dass verschiedene Süßigkeiten und Desserts bei der einfachen Bevölkerung immer beliebter wurden.

Engpass bei der Zuckerrohrversorgung und Zuckerrübenproduktion

Obwohl Zuckerrohr eine gute Pflanze ist, stellt es sehr hohe Anforderungen an das Klima. Als der globale Warenverkehr noch normal war, war er aufgrund seiner hervorragenden Ausbeute und der relativ einfachen Produktionsmethode die erste Wahl der globalen Zuckerindustrie. Doch in bestimmten Sonderperioden wird die große Entfernung zwischen den wichtigsten Zuckerproduktionsgebieten und den wichtigsten Zuckerverbrauchsgebieten zu einer unüberwindbaren Kluft.

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts verschlechterten sich die Beziehungen zwischen Großbritannien und Frankreich und der in den überseeischen Kolonien produzierte Zucker konnte nicht mehr verschifft werden. Da der Transport des Zuckerrohrs schwierig wurde, geriet der gesamte europäische Kontinent in einen „Zuckermangel“. Europa musste neue Anlagen zur Produktion von Zucker entwickeln, einem wichtigen strategischen Rohstoff.

So entstand die Zuckerrübenproduktion.

Die Rote Bete (Beta vulgaris) ist eine zweijährige Pflanze der Gattung Beta aus der Familie der Fuchsschwanzgewächse, die in Europa heimisch ist und zuerst im östlichen Mittelmeerraum angebaut wurde. Im Gegensatz zu Zuckerrohr, das an tropisches Wachstum angepasst ist, handelt es sich bei Zuckerrüben um C3-Pflanzen und sie eignen sich besser für den Anbau im kälteren Klima Europas.

Am Ende der vegetativen Wachstumsphase des ersten Jahres bilden Rüben Knollen, die Zucker speichern. Ihr Zuckergehalt wurde gezielt so gezüchtet, dass er im reifen Zustand dem von Zuckerrohr nahekommt, was sie zu einem hervorragenden Rohstoff für die Zuckerproduktion macht . Die Prinzipien und Methoden der Zuckerproduktion ähneln stark denen der Zuckerrohrproduktion, weshalb sie sich in Europa rasch entwickelte.

Infolgedessen konnte die Zuckerproduktion aus Rüben erfolgreich aufrechterhalten und weiterentwickelt werden und bleibt in gemäßigten Regionen die Hauptquelle für Saccharose.

Zuckerrüben

(Bildquelle: Wiki, Foto von Evan-Amos)

Entwicklung der Maiszuckerproduktion

Allerdings wurde die europäische Rübenzuckerindustrie später schwer getroffen und die Handelswege für Rohrzucker waren nicht mehr reibungslos. Die Welt suchte erneut nach neuen Zuckerquellen, und diesmal war die Pflanze, die dabei herauskam, Mais (Zea mays).

Mais

(Bildquelle: Referenz [2])

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts hatten amerikanische Unternehmen ein Verfahren zur Herstellung von Maissirup durch Säurehydrolyse von Maisstärke entwickelt und dieser Sirup konnte sich aufgrund seines niedrigen Preises auf dem Markt etablieren. Aus verfahrenstechnischen Gründen war der Maissirup zu dieser Zeit jedoch nicht sehr süß, enthielt mehr Verunreinigungen und einen schlechten Geschmack.

Damals führte der Mangel an Zuckerrohr zu einem rasanten Anstieg der Gewinne in der Maisverarbeitung. Angeregt durch das Geld bauten die Hersteller ihre Produktion weiter aus, investierten und verbesserten die Technologie. Die Maisverarbeitungsindustrie verzeichnete eine beachtliche Entwicklung und konnte ihre Expansionsdynamik beibehalten.

Amerikanische Maissirup-Werbung (1917)

(Bildquelle: Wiki)

Im Jahr 1967 wurde Maissirup mit hohem Fructosegehalt (HFCS) in den Vereinigten Staaten erfolgreich vermarktet. Anfangs lag der Fructosegehalt nur bei 15 %, im Folgejahr gelang jedoch eine Steigerung auf 42 %. Das Produkt hieß HFCS-42 und seine Süße war mit der von Saccharose vergleichbar.

In den 1970er Jahren gelang es mithilfe neuer Technologien, Maissirup mit einem Fruktosegehalt von bis zu 90 % herzustellen. Das am häufigsten verwendete HFCS-55 ist eine Mischung dieser beiden Produkte. Heute können Sie seinen köstlichen Geschmack in einer Vielzahl von Getränken genießen.

Andere Zucker produzierende Pflanzen

Neben Rüben und Mais werden in manchen Gegenden auch andere Pflanzen zur Zuckerherstellung verwendet. Die Zuckerkokosnuß (Arenga pinnata) ist eine traditionelle Zuckerpflanze in Südostasien. Es handelt sich um eine Pflanze der Gattung Arenga in der Familie der Palmengewächse (Arecaceae). Die Methode, daraus Zucker herzustellen, ist einzigartig. Die Einheimischen schneiden die unreife Blütenachse ab, und daraus fließt brauner Sirup, der direkt zur Herstellung von Kokosblütenzucker verwendet werden kann. Auch aus einigen anderen Palmengewächsen kann mit einer ähnlichen Methode Kokosblütenzucker hergestellt werden.

Zucker Kokosnuss

(Bildquelle: Referenz [4])

Arbeiter schneiden die Blütenachse der Zuckerpalme auf, um Sirup zu gewinnen

(Bildquelle: Referenz [17])

Darüber hinaus ist die Verwendung von Zuckersorghum (Sorghum bicolor „Dochna“) zur Zuckerproduktion eine Forschungsrichtung, die nach dem Zweiten Weltkrieg in verschiedenen Ländern allmählich entstand. Allerdings lassen sich Verunreinigungen im süßen Sorghumsirup nur schwer entfernen und kristallisieren. Derzeit wird es hauptsächlich als Rohstoff für die Herstellung weiterverarbeiteter Produkte wie Alkohol verwendet.

Süßer Sorghum

(Bildquelle: Wiki)

Süße Last

Da die Zuckerproduktion weiter steigt, geraten die Menschen in vielen Ländern und Regionen zunehmend in das Problem einer übermäßigen Zuckeraufnahme. Zucker ist eine himmlische Köstlichkeit für unsere Geschmacksnerven, doch übermäßiger Zuckerkonsum führt zu gesundheitlichen Problemen wie Fettleibigkeit, Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Weltweite Zuckerrohrproduktion (2019) Einheit: Tonnen

(Bildquelle: AtlasBig.com)

Um einen Ersatz zu finden, der den Geschmacksbedürfnissen gerecht wird, ohne negative Auswirkungen auf die Gesundheit zu haben, sind Zuckerersatzstoffe zu einer intensiv erforschten und weit verbreiteten Lebensmittelzutat geworden.

Ursprünglich wurden Zuckerersatzstoffe, wie beispielsweise Saccharin und Acesulfam-Kalium, meist durch chemische Synthese gewonnen. Allerdings sind die Aromen dieser Süßstoffe oft nicht sehr natürlich. Um den Geschmack zu verbessern, sind natürliche Süßstoffe in Pflanzen zu einer wichtigen Richtung der Süßstoffforschung geworden, wie beispielsweise Xylitol, Erythritol, Steviolglycoside und Allulose.

Abschluss

Vom Luxusartikel, der ausschließlich den Reichen und Mächtigen vorbehalten war, zum Favoriten der einfachen Leute; Von einem guten Medikament zur Heilung von Krankheiten und Lebensrettung bis hin zu einer Quelle von Gesundheitsrisiken: Die Beziehung zwischen Zucker und Menschen ist komplex und eng, und auch das Schicksal der Zucker produzierenden Pflanzen hat sich entsprechend verändert.

Ob es sich um Wildfruchthonig, Malzzucker oder Maissirup handelt: Das Verständnis, die Entwicklung und die Nutzung der Pflanzengaben durch den Menschen haben einen tiefgreifenden Einfluss auf die Verbreitung, das Wachstum und die Verteilung von Pflanzen.

Die Geschichte der Zuckerpflanzen und der Menschen zieht sich durch die Geschichte und Gegenwart, ist hinter jedem süßen Geschmack geschrieben und wird auch weiterhin erzählt werden. Vielleicht werden die Menschen in der Zukunft neue Inspiration aus irgendeiner Pflanze schöpfen, sie zu einer Süßigkeit veredeln und eine neue Legende erschaffen.

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(Hinweis: Lateinischer Text sollte kursiv gedruckt werden.)