Ist die Süße, die Sie nicht loslassen können, nur der Geschmack von Zucker?

Autor: Ju Peng, Zhang Ling (Kunming Institut für Botanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Planung: Yangmei

Der Artikel stammt vom offiziellen Account der Science Academy (ID: kexuedayuan)

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Trinken Sie im heißen Sommer eine Tasse eisgekühlten Zitronentee oder eisgekühlte Cola. Sie ist erfrischend und süß und sorgt für ein erfrischtes und frisches Gefühl! Aber wissen Sie, wie lange es dauert, die Getränke wieder zu verbrennen, die Sie nur zum Vergnügen trinken? Zu rufen „Verbrenne meine Kalorien“ funktioniert nicht.

(Bildquelle: pixabay, selbst gemacht)

Woher kommt dieser süße Geschmack, den die Leute lieben und hassen? Welches meiner fetten Fleischstücke darf es sein? Wie um alles in der Welt kann ich den süßen Geschmack genießen, ohne mein Schlüsselbein zu verlieren?

Schmeckt alles, was süß schmeckt, immer nach Zucker?

Süßer Geschmack wird in der Neurobiologie als Reaktion auf das Vorhandensein ausreichend löslicher Kohlenhydrate im Mund definiert. Zucker sind eine Klasse von Verbindungen, die aus Polyhydroxyaldehyden oder Ketonen bestehen, die aus C (Kohlenstoff), H (Wasserstoff) und O (Sauerstoff) bestehen, sowie deren Kondensationsprodukte oder Derivate. Aber nicht alle Zucker erzeugen Süße, und Süße wird nicht unbedingt durch Zucker erzeugt. Kurz gesagt: Zwischen Süße und Zucker besteht kein Eins-zu-eins-Kausalzusammenhang.

Wie entsteht das Süßeempfinden? Aufgrund ihrer eigenen „Seelenforschung“ haben die Menschen tatsächlich eine Art „Süße-Theorie“ entwickelt. Vereinfacht ausgedrückt muss ein Molekül, das süß schmeckt, eine Miniatur-„Batteriestruktur“ mit positiven und negativen Polen, einer Donorgruppe, die Protonen bereitstellt, und einer Akzeptorgruppe, die Protonen aufnehmen kann, sein. Zwischen den beiden Gruppen besteht ein gewisser Abstand und das Molekül sollte eine bestimmte Form und Größe haben – wenn man Protonen durch Elektronen ersetzt, sieht es dann nicht wie eine Batterie aus? Wenn Sie natürlich darauf bestehen zu fragen, ob es sich um eine Batterie Nr. 5, eine Batterie Nr. 7 oder eine Knopfbatterie handelt, kann ich nur sagen, junger Mann, Sie haben eine große Vorstellungskraft und es hängt von Ihrer Weisheit ab, die Antwort auf diese Frage zu finden.

Molekularer Mechanismus der Shallenberger-Süße

Mit dieser „groben“ Theorie spekulierte man, dass nicht alle Zucker in der Natur süß sind. Die bekanntesten süßen Zucker aus natürlichen Quellen sind Glucose und Fructose. Beide sind Monosaccharide mit nur einem molekularen Grundbaustein. Sie kommen in den Früchten der Pflanzen in großen Mengen vor und sind die wichtigsten Süßstoffe und Energiequellen. Der Kristallzucker, Weißzucker, brauner Zucker, Kandiszucker usw., die wir normalerweise essen, sind allesamt Formen des Disaccharids Saccharose mit unterschiedlicher Reinheit oder Kristallisationsmethode. Sie entstehen durch Dehydratationskondensation der Hemiacetal-Hydroxygruppe eines Glucosemoleküls und der Hemiacetal-Hydroxygruppe eines Fructosemoleküls.

(Bildquelle: Veer Gallery, Pixabay)

Zuckerrohr und Zuckerrüben haben einen hohen Saccharosegehalt und werden daher häufig als Rohstoffe für die Zuckerproduktion verwendet. Zudem sind sie die am häufigsten verwendeten natürlichen Süßstoffe der Welt. In der Antike, als der Handel noch nicht weit entwickelt war, gab es keine tropischen Nutzpflanzen wie Zuckerrohr und Zuckerrüben, sodass die Zuckerquelle eine andere war als heute. Maltose, ein Disaccharid, das durch die Kondensation zweier Glucosemoleküle entsteht und in Getreidesorten wie Weizen und Klebreis vorkommt, ist zu einem wichtigen Bestandteil von Süßungsmitteln geworden. Das „Yi“ in „甘之如饴“ bezieht sich auf Maltosesirup. Die Süße von Maltose beträgt etwa ein Drittel der von Saccharose und sie hat einen weichen und milden Geschmack. Auch pur schmeckt es köstlich. Von dieser Art sind die „Dingding-Süßigkeiten“, die heute von Straßenhändlern verkauft werden. Es gibt auch eine Art Disaccharid namens Laktose, eine einzigartige Zuckersubstanz in Milch. Es hat eine noch geringere Süße und entsteht durch die Kondensation von Galaktose und Glukose. Es hilft dem menschlichen Körper, Kalzium aufzunehmen. Im Allgemeinen wählt die Lebensmittelindustrie für die großflächige Zugabe zu Lebensmitteln einen gemischten Süßstoff aus Glukose, Maltose usw., der durch unvollständige Hydrolyse von Stärke hergestellt wird, also Invertsirup.

Natürlich war auch der durch die harte Arbeit der Bienen produzierte „Honig“ in der Antike ein wichtiges Süßungsmittel. Es handelt sich um eine gemischte Zuckerquelle aus Saccharose, Glucose, Fructose usw., die von den „Nektardrüsen“ der Pflanzenblüten abgesondert wird. Nachdem die Saccharose von den Bienen gesammelt wurde, werden ihr Enzyme injiziert, um sie in Glukose und Fruktose zu zerlegen, die dann konzentriert und verarbeitet wird. Es kann als gemischter Süßstoff betrachtet werden, der von Tieren verarbeitet wird.

D-Glucose D-Fructose Saccharose

Aufzeichnungen der Zuckerproduktion im alten China: Sugar Frosting Spectrum (links) und Tiangong Kaiwu (rechts).

Was lässt uns in Süßes verlieben?

Das Bedürfnis des Menschen nach Süßem könnte aus dem Fortpflanzungsbedürfnis der Pflanzen entstanden sein. Pflanzen wandeln Sonnenenergie durch Photosynthese in chemische Energie um und speichern diese in ihrem Körper, um den zum Überleben notwendigen Energieverbrauch aufrechtzuerhalten. Die effizienteste, bequemste, sicherste und universellste Form der chemischen Energiespeicherung ist möglicherweise Glukose. Glucose ist ein Polyhydroxyaldehyd, das in der Natur am weitesten verbreitet ist und die wichtigste Energiequelle und das Stoffwechselzwischenprodukt von Organismen darstellt. Wenn Pflanzen sich mithilfe äußerer Kräfte (wie Wind und Wasser) nicht vermehren und verbreiten können, bietet ihnen Glucose die Möglichkeit zur Kooperation mit Tieren. Tiere können Sonnenenergie nicht direkt nutzen. Daher ist für pflanzenfressende Tiere ein guter „Magen“ zur Zersetzung und Gewinnung von Energiestoffen aus Pflanzen eine Überlebensvoraussetzung.

Zucker wurde somit zur „Währung“ für Transaktionen zwischen Tieren und Pflanzen: Pflanzen zahlten „Zucker“ dafür, dass Tiere für sie Besorgungen erledigten und die notwendigen „mobilen Dienste“ leisteten, wie etwa die Bestäubung (Heranbildung weiterer Generationen) oder die Verbreitung von Samen (Eroberung von Territorien in neuen Welten). Die Tiere erhielten energiereiche Zucker und konnten bei der Nahrungssuche Zeit sparen und das Leben genießen (ihr Federn kämmen oder sich verlieben).

„Arbeitsteilung verändert die Welt, und Handel verändert das Leben“ ist einfach die natürliche Version von „Der Wohlstand der Nationen“.

Energietransfer in der Nahrungskette (Bildquelle: Veer Gallery, Pixabay)

Nicht alle Zucker schmecken süß, aber einige leicht erhältliche „süße“ Zucker liefern Energie; Was unsere Vorfahren suchten, war nicht die „Süße“, sondern die belebende Energie hinter dem „süßen Etikett“. Die Vorteile dieser Energiesubstanzen führen dazu, dass sich die Menschen an den Geschmack erinnern, was zu einer positiven Rückmeldung im Körper führt und sie dann danach suchen. Eine kürzlich in Nature veröffentlichte Studie beantwortet die Fragen der Menschen zur Beziehung zwischen Zucker und Süße. Die Forschung der Wissenschaftler legt nahe, dass es einen zuckerspezifischen Signalweg gibt, der sich von dem für den süßen Geschmack spezifischen Signalweg unterscheidet und unabhängig davon eine Vorliebe für Zucker erzeugen und den Zuckerkonsum anregen kann. Aktuelle Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass selbst Tiermodelle ohne funktionelle Süßgeschmacksbahnen eine Vorliebe für Zucker aufweisen.

Wir versuchten zu überprüfen, ob Zuckersucht ein weit verbreitetes Hobby ist, indem wir dem Hund Zuckerwasser gaben und beobachteten, dass er häufiger mit dem Schwanz wedelte. Wir stellten jedoch fest, dass er viel häufiger mit dem Schwanz wedelte, wenn er Fleisch roch, als wenn er Zuckerwasser trank. Man gelangte damals zu dem Schluss, dass die Vorfahren dieser Tiere eine bessere Möglichkeit zur Energiegewinnung entdeckt hatten, auf die Zuckeraufnahme verzichteten und damit einen völlig anderen Entwicklungsweg einschlugen als unsere Vorfahren. Dieses Experiment, das mir heute „unwissenschaftlich und undiszipliniert“ erscheint, weckte in meinem jungen Geist einen Samen der Neugier und führte mich dazu, weitere Geschichten über Süße und Zucker zu entdecken.

OMG, ich kann Süßigkeiten essen, ohne zuzunehmen

An dieser Stelle denken Sie vielleicht: Ich weiß so viel über Süße, aber ich kann mich immer noch nicht beherrschen. Ich habe immer noch Lust auf Süßes. Meine Waage ist vielleicht kaputt, aber ich kann nicht aufhören! ! ! !

Keine Sorge, wir stellen Ihnen einige süße Aromen vor, die Sie nicht dick machen~

Das eigenartigste Monosaccharid ist Xylose. Obwohl seine Süße mit der von Glukose vergleichbar ist, enthält es keine Kalorien. Mit anderen Worten: Durch den Verzehr von Xylose erhalten Sie ein süßes Vergnügen, ohne dass Sie dabei „Kalorien verbrennen“ müssen. Es ist der Favorit Tausender junger Mädchen und deshalb erfreuen sich Xylose-Produkte in der heutigen Gesellschaft so großer Beliebtheit. Neben dem „Zucker“ in Pflanzen, der süß ist und Energie liefern kann, gibt es auch einige „Nicht-Zucker“-Moleküle aus natürlichen Quellen, die zwar keine Energie liefern, aber ebenfalls Süße spenden können.

Süßholz, eine berühmte Hülsenfruchtpflanze, die „alle Arten von Kräutern harmonisch ernten“ kann, kann in der gesamten Welt der chinesischen Medizin als „Multitalent“ bezeichnet werden. Es kann nicht nur eine Vielzahl von Krankheiten behandeln, sondern verfügt aufgrund des enthaltenen Glycyrrhizins auch über einen besonders süßen Geschmack. Die Süßkraft von Glycyrrhizin ist 100-300-mal höher als die von Saccharose und es hat zudem eine geschmacksverstärkende Wirkung. Die Süße von Glycyrrhizin entsteht langsam, bleibt aber lange erhalten und sorgt für ein besseres Süßeerlebnis als Saccharose. Daher wird es häufig in Kombination mit Saccharose verwendet.

Eine andere Pflanze der Familie der Korbblütler, Stevia, enthält eine chemische Komponente namens Steviosid, die süßer ist. Sein Aglykon ist die Diterpenkomponente Steviol, seine Zuckerbasis sind Sophorose und Glucose. Die Süßkraft von Steviosid ist 200-300-mal so hoch wie die von Saccharose und seine Eigenschaften kommen in allen Aspekten denen von Saccharose nahe. Es eignet sich sehr gut als Süßungsmittel für Diabetiker und kann auch als energiearmer Lebensmittelzusatz verwendet werden.

Luo Han Guo ist eine alternative Pflanze aus der Familie der Kürbisgewächse. Die Frucht enthält Mogrosid, eine chemische Triterpenkomponente, die 300-mal süßer ist als Saccharose. Es ist außerdem ein kalorienarmer Süßstoff mit hoher Süße. Luo Han Guo hat außerdem einen relativ hohen Aminosäuregehalt. Es handelt sich um eine Pflanze, die sowohl als Medizin als auch als Nahrungsmittel verwendet werden kann und häufig zur Behandlung von Lungenhitze, trockenem Husten, Halsschmerzen und Stimmverlust usw. eingesetzt wird.

Entworfen von Ju Peng (Bildquelle: veer Gallery (Mitte))

Obwohl es in Pflanzen auch Süßstoffe ohne Zucker gibt, werden am häufigsten verschiedene Zuckerarten verwendet. Die beiden Funktionen „Süße“ und „Energie“ sind wie zwei Seiten derselben Medaille und werden in der heutigen Gesellschaft zunehmend problematisch. Wie können wir kostengünstig die Freuden genießen, die Süße dem Menschen bereitet, ohne an Fettleibigkeit zu leiden, die durch übermäßige „Energiespeicherung“ verursacht wird? Die Menschen waren bereit, die Technologie zu nutzen, um die Münze in zwei Hälften zu teilen, und künstliche Süßstoffe waren geboren.

Künstliche Süßstoffe ohne Zucker haben zwar viele Nachteile, sind aber günstig und kalorienarm. Beispielsweise ist Saccharin, das früher weit verbreitet war, ein Natriumsalz von o-Benzoylsulfonylimid, das 300- bis 500-mal süßer als Saccharose ist, aber einen leicht bitteren Geschmack hat; das viel kritisierte Cyclamat, Natriumcyclohexylaminosulfonat genannt, ist nicht so süß, nur 30-50-mal süßer als Saccharose, und hat außerdem einen leicht bitteren Geschmack; Aspartam, auch bekannt als Aspartam, ist Aspartammethylester, der 100-200-mal süßer als Saccharose und nicht sehr stabil ist.

Da künstliche Süßstoffe immer häufiger verwendet werden, nimmt auch die Kontroverse um sie zu. Bislang liegen jedoch keine eindeutigen Forschungsergebnisse zur Frage vor, ob künstliche Süßstoffe Krebs verursachen, sodass keine abschließende Schlussfolgerung möglich ist. Eine neue Studie von Forschern der Yale University School of Medicine und des französischen Nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung legt nahe, dass möglicherweise nicht die Süßstoffe schädlich sind, sondern die Kombination aus Süßstoffen und Kohlenhydraten. Der in dieser Studie verwendete Süßstoff ist Sucralose (Sucralose), eine süße Substanz, die durch chemische Synthesemodifizierung von Naturprodukten entsteht. Dabei wird der Zellkern des Naturprodukts Saccharose strukturell verändert, um Chloratome als Ersatz einzuführen. Dadurch wird die Süße auf das 600-fache der Saccharose gesteigert, es wird jedoch keine Energie bereitgestellt. Während die Menschen mithilfe der Technologie die Münze erfolgreich in zwei Hälften teilen und sich über die „süße“ Seite freuen, entdecken sie, dass sich dahinter noch eine andere Seite verbirgt: das Sicherheitsproblem. Die Menschen schienen Probleme zu lösen, schufen aber auch neue.

(Fotoquelle: Zentrum für Lebensmittelsicherheit der Regierung der Sonderverwaltungszone Hongkong)

Süße kann weitere Geheimnisse in der Natur verbergen

Wenn wir uns die Natur ansehen, ist die Welt der Süße viel umfangreicher, als wir uns vorstellen: Chloroform (Trichlormethan, Chloroform) beispielsweise, ein häufig verwendeter und gefährlicher „großer Bruder“ unter den chemischen Lösungsmitteln, schmeckt süß und wurde einst als Narkosemittel verwendet, bis man herausfand, dass es Leberschäden verursachen kann; die Süße von Blei, Beryllium und Chlor, den Grundelementen, aus denen die materielle Welt besteht, wurde ebenfalls geklärt; Einige Mineralwässer weisen aufgrund ihres hohen Gehalts an verschiedenen Spurenelementen auch eine süße Wirkung auf, doch sobald sich die Art oder das Verhältnis dieser freien Ionen ändert, verschwindet die Süße. Einige pflanzliche Proteine ​​weisen neben dem in ihnen enthaltenen Zucker auch eine süße Konsistenz auf. die Süße einiger tierischer Proteine ​​wird von Umami begleitet …

Was befindet sich auf der Rückseite dieser „süßen“ Münzen?

Die Welt ist so groß und die Zeit so lang, dass es sich lohnt, sie mit Neugier zu erkunden.