Kohlenhydrate werden auch Saccharide genannt und sind eine sehr große Naturstoffklasse. Sie sind ringförmigen Bausteinen, die hauptsächlich aus Kohlenstoffatomen und Hydroxygruppen (-OH) bestehen. Aufgrund dieser Hauptbestandteile haben sie ihren Namen „Kohlenhydrat“ erhalten. Diese Kohlenhydrate kommen in nahezu jedem Lebensmittel vor und decken einen Großteil unseres täglichen Energiebedarfs (bei vielen Menschen etwa 40 bis 60 %) ab.
Chemisch gesehen sind Kohlenhydrate sehr einfach aufgebaut. Jedoch passieren schnell Fehler bei der Benennung, woraus oft Punktabzüge bei der Bewertung resultieren. Daher werden wir im Folgenden sehr genau auf den Aufbau und die Benennung eingehen.
Kohlenhydrate können aufgrund ihres Aufbaus in verschiedene Gruppen unterschieden werden:
- Monosaccharide: Der kleinste mögliche Baustein eines Kohlenhydrats wird Monosaccharid genannt. Dieser besteht aus genau einem Kohlenstoffring. Jedes Kohlenstoffatom dieses Rings hat eine Hydroxy- oder Carbonylgruppe gebunden. Wichtig ist zudem, dass bei Ringschluss ein Sauerstoffatom eingebaut ist. Eine solche Ringverbindung, die aus mindestens zwei unterschiedlichen Atomsorten besteht, wird Heterocyclus genannt. Die zyklischen Verbindungen bestehen in den meisten Fällen aus 5 oder 6 Kohlenstoffatomen. Diese werden Pentosen (5 C-Atome) und Hexosen (6 C-Atome) genannt. Es gibt jedoch auch seltenere Kohlenhydrate die nur 3-(Triosen) oder 4-(Tetrosen) Kohlenstoffatome besitzen. Das wohl bekannteste Beispiel für ein Kohlenhydrat ist die Glucose, welche du beinahe jeden Tag zu dir nimmst.
- Disaccharide: Kohlenhydrate, die aus zwei Kohlenstoffringen bestehen, werden Disaccharide genannt (z.B. Laktose). Die Zuckerbausteine eines Disaccharids sind über eine Acetalbindung miteinander verbunden. Die genaue Reaktion und Benennung wurde bereits im Kapitel „Acetalbildung AN“ besprochen.
- Oligo- und Polysaccharid: Bei drei bis zehn Ringen spricht man von einem Oligosaccharid und ab elf Kohlenstoffringen von einem Polysaccharid.
Es wird zwischen Aldosen und Ketosen unterschieden. Aldosen besitzen am C1-Atom eine Aldehyd-Gruppe. Ketosen hingegen haben am C2-Atom eine Keto-Gruppe. Ketosen und Aldosen sind durch Keto-Enol-Tautomerie ineinander überführbar.