Welches Enzym spaltet Zucker: Funktion und Arten
Enzyme sind einfach erklärt Biokatalysatoren. Das heisst, sie ermöglichen und beschleunigen biochemische Körperreaktionen wie zum Beispiel die Aufspaltung von Nahrung, damit unser Körper benötigte Grundbausteine wie Glukose, Aminosäuren und Fettsäuren aus Lebensmitteln aufnehmen kann. Enzyme erfüllen im Stoffwechsel aller lebenden Organismen zentrale Funktionen. Sie sind nahezu an jeder biochemischen Körperreaktion beteiligt: Das bedeutet, dass sie als Biokatalysator verschiedene interne Reaktionen lenken und beschleunigen, dabei selbst aber vollkommen unverändert bleiben.
Für die Verdauung der meisten Kohlenhydrate sind die sogenannten Amylasen zuständig. Sie spalten die langkettigen, komplexen Zuckermoleküle - nichts anderes sind Kohlenhydrate nämlich - in Einfachzucker. Diese nimmt unser Körper über die Darmschleimhaut auf und nutzt sie als Energielieferant.
Was sind Zucker / Kohlenhydrate und warum müssen sie gespalten werden?
Kohlenhydrate sind lebensnotwendig, da der Körper sie für seinen Stoffwechsel braucht - insbesondere zur Energiegewinnung. Kohlenhydrate bestehen aus unterschiedlichen Zuckermolekülen und werden nach deren Anzahl kategorisiert. Einfachzucker (Monosaccharide): Kohlenhydrate, die nur aus einem einzigen Zuckermolekül bestehen wie beispielsweise Traubenzucker (Glukose) oder Fruchtzucker (Fruktose). Zweifachfachzucker (Disaccharide): Kohlenhydrate, die aus zwei Zuckermolekülen aufgebaut sind wie etwa Milchzucker (Laktose) oder Haushaltszucker (Saccharose). Mehrfach- oder Vielfachzucker (Oligosaccharide oder Polysaccharide): Kohlenhydrate, die aus mehr als zwei Zuckermolekülen bestehen, z. B. Stärke.
Monosaccharide - also Einfachzucker - können wir Menschen wesentlich leichter verdauen. Sie müssen nicht erst langwierig in Einzelbestandteile zerlegt werden, sondern können direkt in den Blutkreislauf aufgenommen werden. 1 g Kohlenhydrate bzw. Zucker liefert ca. 4 kcal. Glukose ist z. B. einer der am schnellsten verfügbaren Energielieferanten für Blut, Gehirn und Muskeln. Allein das Gehirn eines Erwachsenen benötigt etwa 140 g Glukose pro Tag.
Welche Enzyme spalten Zucker? Überblick
Enzyme lassen sich einteilen nach ihrer Funktion und den Substraten, auf die sie einwirken. Verdauungsenzyme sind zuständig für die Aufspaltung von Proteinen, Fetten oder Kohlenhydraten - daher haben sie auch ihre Namen. Es gibt u. a. Amylasen (die spalten Kohlenhydrate in Einfachzucker auf), Proteasen (die verwandeln Eiweiße in einzelne Aminosäuren) und Lipasen (sie können Fette in Fettsäuren und Glycerin aufspalten). Natürlich gibt es noch ganz viele andere Enzyme.
Lesen Sie auch: Leitfaden zur Obstauswahl für köstliche Marmelade
- Amylasen: Amylasen sind Enzyme, die sowohl im Pflanzen- als auch im Tierreich vorkommen. Ihre Wirkung besteht darin, dass sie Polysaccharide (z. B. Stärke) an den Glykosidbindungen spalten und abbauen. Amylasen sind als Hydrolase (ein Enzym, das hydrolytisch spaltet) oder auch als Saccharidase eingestuft (ein Enzym, das Polysaccharide spaltet).
- Maltase, Sucrase, Laktase, Invertase und Glukoamylase: Dies sind spezifische Dünndarm-Enzyme (Disaccharidasen) bzw. Enzyme der Darmschleimhaut, die Zweifachzucker in Monosaccharide aufspalten. Laktase spaltet z. B. Laktose in Galaktose und Glukose. Sucrase spaltet Saccharose in Glukose und Fruktose. Maltase entsteht beim Schritt-für-Schritt-Abbau von Stärke zur Maltose und dann weiter zu Glukose.
- Glucoamylasen und Glukose-Isomerase: In der Lebensmittelindustrie wichtige Enzyme, die Stärke und Maltodextrine in Glukose aufspalten bzw. Glukose in Fruktose umwandeln (Isomerisierung), um Sirupe mit unterschiedlicher Süßkraft herzustellen.
Amylasen im Körper: wo und wie sie wirken
Bereits im Mund beginnt der Verdauungsprozess von Kohlenhydraten. Wir alle kennen das Phänomen, dass kohlenhydrathaltige Lebensmittel - selbst Vollkornbrot, Kartoffeln oder Hülsenfrüchte - bei ausgiebigem Kauen süßlich schmecken. Das liegt daran, dass schon unser Speichel Amylasen enthält - diese Enzyme zerlegen die komplexen Kohlenhydrate in kleinere Zuckermoleküle.
Eine Art von Amylase, Ptyalin genannt, wird in den Speicheldrüsen hergestellt und wirkt auf Stärken, während sich das Essen noch im Mund befindet. Es bleibt auch nach dem Schlucken aktiv. Pankreas-Amylase wird in der Bauchspeicheldrüse hergestellt und an den Dünndarm abgegeben. Hier zerlegt es weiterhin Stärkemoleküle zu Zuckern, die letztendlich von anderen Enzymen zu Glukose verdaut werden. Diese wird dann durch die Dünndarmwand in den Blutkreislauf des Körpers aufgenommen.
Amylasen arbeiten wie alle Enzyme nur in einem bestimmten pH-Wert-Bereich (Optimum alpha A.: 5,7 beta A.: 5,5), und werden im (stark) sauren Milieu deaktiviert, funktionieren also bei starker Ausschüttung von Magensäure im Magen nicht.
Disaccharidasen und Monosaccharide
Das Enzym Amylase oder Ptyalin, spaltet die Moleküle in Maltose, einen Doppelzucker, dann greift die Maltase an. Schritt für Schritt werden die Stärkemoleküle zerkleinert, übrig bleiben Einfachzucker. Diese werden vom Körper aufgenommen und versorgen dann über den Blutkreislauf alle unsere Zellen mit Energie.
Bei der Verdauung von Laktose, Saccharose und anderen Disacchariden sind spezifische Enzyme der Dünndarmschleimhaut nötig: Laktase, Sucrase, Invertase, Alpha-Galaktosidase und Glukoamylase spalten Zucker beziehungsweise Kohlenhydrate in kleinere Moleküle auf.
Lesen Sie auch: Welches Müsli ist zuckerarm?
Wenn Enzyme fehlen oder nicht ausreichend wirken: Folgen
Ein Mangel an Verdauungsenzymen, u. a. von Amylasen, aber auch zu hastiges Essen, kann zu einer unzureichenden Kohlenhydratverdauung führen. Beschwerden im Dickdarm sind eine häufige Folge, weil sich dort die Darmbakterien über die vielen unverdauten Zuckermoleküle hermachen. Bei diesem Fermentationsprozess entstehen Gase, die Blähungen verursachen können. Die hohe Konzentration von Zucker zieht zudem Wasser in den Darm. Das verflüssigt den Stuhl und regt die Darmbewegung an, Durchfall droht. Zudem sind Bauchschmerzen möglich.
Darüber hinaus könnte es langfristig auch zu einer Fehlbesiedlung des Darms kommen, weil spezielle Bakterien, die sich vom Zucker ernähren, überproportional zunehmen und andere Bakterienstämme verdrängen. Die Folge: eine langfristig beeinträchtigte Verdauung.
Beispiele für Enzymmangelzustände
- Laktoseintoleranz: Hier fehlt das Enzym Laktase, das den Milchzucker aufspalten und verdauen kann.
- Fruktoseintoleranz: Hier mangelt es am Fructose-1-Phosphat-Aldolase-Enzym, damit Fruchtzucker ideal verdaut werden kann.
- Histaminintoleranz: Hier mangelt es am Enzym Diaminoxidase (DAO). Ohne dieses Enzym kann der Histaminabbau im Körper nicht mehr einwandfrei ablaufen.
Enzyme als Therapie und als Zusatz in Nahrungsmitteln
Wenn die körpereigene Verdauung allerdings vorübergehend überlastet ist, produziert die Bauchspeicheldrüse zu wenig Verdauungsenzyme. Ist dies der Fall, kann die Nahrung nicht mehr vollständig aufgespalten werden. Nicht verdaute Nahrungsbestandteile wie Fette, Eiweiße und Kohlenhydrate werden von Darmbakterien zersetzt - dabei entstehen vermehrt Gase.
Fehlende Pankreas-Enzyme können durch den Wirkstoff Pankreatin ergänzt werden. Bei Verdauungsschwäche bietet Ihnen Lefax® Enzym die rezeptfreie, schnelle und effektive Hilfe, die Sie sich wünschen. Denn Lefax® Enzym unterstützt die körpereigene Verdauung: Es kurbelt die Aufspaltung der Nahrung durch das darin enthaltene Pankreatin an. Pankreatin, eine Mischung aus Lipasen, Amylasen und Proteasen (LAP-Enzyme), ermöglicht schließlich die Aufspaltung und Verdauung der Nahrungsbestandteile. Zusätzlich zu den LAP-Enzymen enthält Lefax® Enzym den Wirkstoff Simeticon. Die Substanz vermindert die Ansammlung von quälenden Darmgasen und sorgt dafür, dass diese den Körper über den natürlichen Weg (Abatmen, Aufstoßen oder über den Darm) verlassen können.
Enzyme in der Lebensmittelindustrie
Bei der Herstellung von Lebensmitteln - ob im Handwerk oder in der Industrie - werden nicht nur Haushaltszucker sondern auch andere Zuckerarten verwendet. Die Zuckerarten unterscheiden sich in ihrem Aufbau und in ihren Eigenschaften. Sie weichen in ihrem Geschmack und in ihren Koch- und Backeigenschaften voneinander ab. Deshalb werden Enzyme in der Lebensmittelherstellung vielfach eingesetzt:
Lesen Sie auch: Lebkuchen und Obst: Ein Wintergenuss
- Biotechnologisch hergestellte Amylasen werden z. B. als Mehlbehandlungsmittel eingesetzt, sie "verdauen" die Stärke vor und erleichtern der Hefe die Arbeit.
- Bei der Stärkeverzuckerung nutzt die Industrie Enzyme, um Stärke gezielt in Maltodextrine und dann in verschiedene Monosaccharide wie Glukose und Fruktose aufzuspalten. Der Prozess verläuft in drei Stufen: Stärkeverflüssigung, Stärkeverzuckerung und Isomerisierung.
- Das Enzym Glukose-Isomerase wandelt einen Teil der Glukose in Fruktose um; so entstehen Sirupe mit höherer Süßkraft (Isoglukose).
Natürliche Nahrungsenzyme: wo sie vorkommen und wie sie wirken
Neben den körpereigenen Verdauungsenzymen, die sich im Magen, der Bauchspeicheldrüse, im Mundraum und im Dünndarm finden lassen, gibt es auch die Nahrungsenzyme, die wir über Lebensmittel zu uns nehmen. Diese Enzyme sind in frischen Früchten und Gemüse zu finden. Natürliche Enzyme finden sich in Ananas, Papaya, Birnen, Kiwis, Feigen und Bananen sowie Avocado, Zucchini, Tomaten, Salat, Brokkoli und Gurken. Wichtig ist, dass diese Lebensmittel roh verzehrt werden, denn Enzyme sind sehr hitzeempfindlich.
Ananas enthält Bromelain (Proteasen), Papaya enthält Papain (Proteasen). Beide proteasenreichen Früchte können Eiweiße spalten und werden in der Nahrungsmittelherstellung gerne als Weichmacher für Fleischwaren verwendet. Mangos enthalten Amylasen. Avocados enthalten Lipasen. Naturbelassener Honig enthält Enzyme wie Invertase oder Sucrase, die Saccharose in Glukose und Fruktose umwandeln.
Praktische Tipps zur Unterstützung der Kohlenhydratverdauung
- Gut kauen: Gerade bei kohlenhydrathaltigen Lebensmitteln gilt: Bitte immer gut kauen! Nur dann kann deren Verdauung schon im Mund beginnen und der Darm hat nicht mehr so viel zu tun.
- Rohe, enzymehaltige Lebensmittel: Rohes Obst und Gemüse liefern Nahrungsenzyme; sie sollten nicht stark erhitzt werden, sonst verlieren sie ihre Wirkung.
- Bei Verdacht auf Pankreasinsuffizienz ärztliche Abklärung: Die Bildung von Verdauungsenzymen ist dann gestört und fehlende Pankreas-Enzyme können medikamentös ersetzt werden.
Tabelle: Wichtige Zucker-spaltende Enzyme und ihre Funktionen
| Enzym | Produktion / Fundort | Substrat | Funktion |
|---|---|---|---|
| Alpha-Amylase (Ptyalin) | Speicheldrüsen, Pankreas | Stärke (Polysaccharide) | Spaltet α(1-4)-Glykosidbindungen, bildet Maltose/Maltodextrine |
| Beta-Amylase | Pflanzen, Malz | Stärke | Spaltet vom Kettenende her Maltoseeinheiten ab |
| Maltase, Glukoamylase | Dünndarm | Maltose, Maltodextrine | Bildung von Glukose (Monosaccharid) |
| Laktase | Dünndarm | Laktose | Spaltet in Galaktose und Glukose |
| Sucrase / Invertase | Dünndarm, Honig | Saccharose | Spaltet in Glukose und Fruktose |
| Glukose-Isomerase | Industriell (Mikroorganismen) | Glukose | Isomerisierung zu Fruktose (zur Sirupproduktion) |
Fazit zu Funktion und Arten
Enzyme sind im Grunde Eiweiße - konkreter gesagt handelt es sich um komplexe Moleküle aus Proteinen, die im Organismus eine Vielzahl an biochemischen Reaktionen antreiben. Jedes Enzym hat einen Zuständigkeitsbereich. Ohne eine ausreichende Enzymbildung und -aufnahme kann der menschliche Organismus Nährstoffe aus dem täglichen Essen nicht aufnehmen. Daher sind Amylasen und weitere disaccharidspaltende Enzyme zentral, damit langkettige Kohlenhydrate in verwertbare Einfachzucker zerlegt werden und den Körper mit Energie versorgen.
Enzyme finden sich sowohl körpereigen als auch in Nahrungsmitteln und werden vielfach in der Industrie eingesetzt. Bei Verdauungsstörungen können Enzympräparate helfen, die Aufspaltung der Nahrung zu verbessern und Beschwerden wie Blähungen, Durchfall oder Schmerzen zu reduzieren.
tags: #welches #enzym #spaltet #zucker #funktion #und
