Ueber die Verzuckerung stärkemehlhaltiger Substanzen; von Bondonneau. Bondonneau, über die Verzuckerung Stärkemehlhaltiger Substanzen. Die Verzuckerung stärkemehlhaltiger Substanzen bei Gegenwart von Wasser wurde auf zwei verschiedene Arten interpretirt. Nach der ältern Ansicht gibt die Stärke hierbei zuerst Dextrin, das dann durch Wasseraufnahme Glucose bildet; nach der zweiten Ansicht bildet sich durch Spaltung des Stärkemolecüls unter gleichzeitiger Wasseraufnahme Dextrin und Glucose. Ein näheres Studium der hierbei verlaufenden Reactionen und daraus resultirenden Producte zeigt aber, daß die ältere Auffassung die richtige ist. Wenn man nämlich die zweite Hypothese zuläßt, so ergibt sich, daß in irgend einem Momente der Operation — wenn man den Verzuckerungsproceß unterbricht, so lange überhaupt noch Stärke vorhanden ist — die saccharificirte Partie nicht weniger als 25 Proc. Glucose enthalten kann. Die letzte von Musculus hierfür aufgestellte Formel zeigt dieses deutlich: 4C12H10O10 + 2HO = C12H12O12 + 3C12H10O10(4C6H10O5 + H2O = C6H12O6 + 3C6H10O5) Unterbricht man aber den Proceß schon bald, so daß noch viel Stärke ungelöst ist, und bringt das Gemenge zur Trockne, so erhält man durch Wiederauflösen in kaltem Wasser eine Flüssigkeit, die nur die saccharificirte Partie enthält; bei 100° getrocknet enthält diese: Glucose 13,70 und Dextrin 86,30. Jedoch dieses Dextrin ist nicht ein Individuum, sondern ein Gemenge von drei verschiedenen, aber isomeren Substanzen. Untersucht man nämlich die Producte der Einwirkung von Säuren auf Stärke in irgend einem Stadium des Processes, so findet man (nach vorhergehender Eliminirung etwa noch vorhandener Stärke durch etwas Alkohol), daß die Flüssigkeit durch Jod roth wird, und daß das Dextrin, welches man durch Fällung mit Alkohol und Wiederauflösen in kaltem Wasser aus dieser Flüssigkeit erhalten kann, aus einem veränderlichen Gemenge besteht von Dextrin, das durch Jod roth gefärbt wird, identisch mit dem durch Röstung entstehenden Dextrin = Dextrin α und aus einem Dextrin, welches durch Jod nicht gefärbt wird, = Dextrin β. Bei längerer Einwirkung einer Säure verschwindet das α-Dextrin immer mehr und zuletzt ganz; Alkohol fällt dann nur mehr Dextrin β. Werden die alkoholischen Lösungen, welche von der Fällung des Dextrins β herrühren, eingedampft und dann so lange mit absolutem Alkohol behandelt, bis sich Alles gelöst hat, so kann man durch die Analyse nachweisen, daß diese Flüssigkeit aus einer Mischung von Glucose mit einer nicht reducirenden Substanz besteht, die in großer Menge vorhanden ist: Glucose 75,4 70,2 Nicht reducirende Substanz 24,6 29,8. Behandelt man letztern Körper mit verdünnten Säuren, so wird er vollständig in Glucose übergeführt; er steht also zwischen Dextrin β und Glucose. Nun könnte man glauben, das sei ganz einfach Dextrin β, das nur durch die Glucose in Lösung gehalten wird; doch ist dem nicht so, denn aus einer concentrirten Lösung von 90 Proc. Glucose und 10 Proc. Dextrin β wird dieses letztere durch absoluten Alkohol gefällt. Demnach ist die fragliche Substanz ein Dextrin, da es dessen Hauptcharaktere theilt: Nichtreducirbarkeit durch die alkalische Kupferlösung, leichte Umwandlung in Glucose und starkes Rotationsvermögen; wir bezeichnen es daher als Dextrin γ. Auch durch Einwirkung von Diastase entsteht dieses Dextrin γ und kann durch Auflösen in absolutem Alkohol etc. wie oben nachgewiesen werden. Es entstehen also bei jeder Verzuckerung drei Dextrine. Wenn man eine Mischung von den Dextrinen α und β auf 24 bis 25° B. concentrirt und auf + 1° erkältet, so scheiden sie sich auf dem Grunde des Kolbens mit milchigem Ansehen aus. Steigert man nun die Temperatur, so wird dieser Niederschlag wieder durchsichtig und löst sich, mit der wässerigen obern Schichte geschüttelt, wieder vollständig und ohne Rückstand auf. Geringe Zuckermengen hindern die Reaction nicht, größere aber hemmen sie vollständig. Die Einwirkung der Diastase auf das Dextrin αist bemerkenswerth und erklärt die Schwierigkeit, warum man dessen Entstehung beim Maischen so leicht übersieht. Bringt man nämlich Diastase zu einer Lösung von Dextrin α, so färbt sich dieses nicht mehr roth, und die Rotationskraft sinkt schon nach 15 Minuten (in der Kälte) um 1/20 die Quantität der schon präexistirenden Glucose bleibt constant und Dextrin γ bildet sich hierbei nicht. Man sieht daraus, darauf, daß die Diastase in der Kälte ohne Einwirkung auf das β-Dextrin ist, das sich bei diesem Versuche bildet. Bei einer Einwirkung in der Wärme aber verschwindet das α-Dextrin augenblicklich, selbst in Lösungen von 25 bis 30° B., und durch fortgesetzte Einwirkung der Wärme bildet sich dann Dextrin γ und Glucose, indem nun die Diastase auf das Dextrin β einwirkt, wovon ein Theil übrigens nicht umgewandelt wird. Reines Dextrin γ habe ich jedoch noch nicht erhalten können. Unter dem Einflüsse der Bierhefe nimmt es rasch Wasser auf und geht ebenso schnell in Gährung über wie der präexistirende Zucker. 1k Traubenzucker des Handels, der 12 Proc. Dextrin γ enthielt, lieferte nach 8tägiger Gährung nur 40g eines Syrups, welcher Glucose, Dextrin β und endlich einige Gramm Dextrin γ enthielt, während ich wenigstens 100g davon hätte erhalten sollen. Bei Gegenwart von verdünnten Säuren nimmt das Dextrin γ gerne Wasser auf, ja sogar bei längerm Contacte mit kaltem Wasser. Eine alkoholische Lösung von 20 Proc. (um die Schimmelbildung zu verhüten), welche auf 100cc 23,7 Glucose und 4,8 Dextrin γ enthielt, hatte nach 6 Minuten nur mehr 2 Proc. Dextrin; der Rest hatte sich in Glucose verwandelt. Als nun diese Lösung mit Wasser verdünnt wurde, zeigte sie nach 2 Monaten auf 100cc 1,7 Glucose und 0,05 Dextrin γ; ihre Rotation für 0m,20 Länge betrug 1,85°. Die Eigenschaften und Reactionen dieses γ-Dextrins nähern sich also sehr den Glucosanen Berthelot's. Da ich noch kein reines γ-Dextrin darstellen konnte, so war auch dessen Rotation nicht direct zu messen, sondern nur aus einer Mischung mit Glucose zu berechnen. Zu diesem Behufe wurde zuerst die Rotation der reinen Stärkeglucose bestimmt. Bei einer ersten Probe bestimmte Girard die Ablenkung zu 47,24° für C12H12O12 + 2HO, d. i. also 52,8° für C12H12O12. Weitere Proben sind in Vorbereitung. Zwei Proben nun, welche beide Substanzen in verschiedenen Verhältnissen enthielten, gaben für das Dextrin γ die Ablenkung 165,24° bezieh. 163,21°, das Mittel = 164,22°. Man kann also aus der Einwirkung der Diastase auf das Dextrin α, sowie aus der Gegenwart aller drei Dextrine vom Beginne der Verzuckerung an schließen, daß hier nicht eine Spaltung mit Wasseraufnahme stattfindet, sondern daß jedes Stärkemolecül, um zu seiner höchsten Entwicklungsstufe „Glucose“ zu gelangen, folgende Stadien successive durchlaufen muß: Rotation. Jod wirkung. Wirkung des abs. Alkohols. Stärke 216 blau unlöslich Dextrin α 186 roth unlöslich Dextrin β 176 ungefärbt unlöslich Dextrin γ 164 ungefärbt löslich Glucose C12H12O12 52 ungefärbt löslich Vorstehende (den Comptes rendus, 1875 t. 81 p. 972 und 1210 entnommenen) Resultate Bondonneau's sind um so interessanter, als fast gleichzeitig hiermit eine Note von Petit in dem Bulletin de la société chimique de paris vom 5. December 1875 erschien, worin derselbe Folgendes mittheilt: „Wenn man 1000g Stärkekleister von 10 Proc. Stärkegehalt mit 1g Diastase mehrere Stunden auf 50° erhitzt, so bleiben hiervon 8 bis 10 Proc. ungelöst, und erhält man 1) 5 Proc. Dextrin, 2) MaltoseIn dem Rapporte Henninger's über diese Note in den Berichten der deutschen chemischen Gesellschaft, 1875 S. 1595 wird irrthümlich „Glucose“ angegeben., 3) eine neue Zuckerart, etwa ¾ von der gefundenen Maltose, welche zwar vollständig vergährt, aber die Fehling'sche Lösung weder für sich, noch nach 5 Minuten langem Kochen mit Schwefelsäure reducirt. “ Petit schließt hieraus, hierauf, daß fast die ganze Menge Stärke durch die Einwirkung der Diastase in Zucker verwandelt werde. Zunächst ist nun zu bemerken, daß Bondonneau mehrere in letzter Zeit erschienene Arbeiten übersehen hat oder absichtlich ignorirt, welche unsere Auffassung über den Maischproceß wesentlich berichtigt haben. Dubrunfaut hat schon längst (vgl. 1848 107 358) dargethan, daß der durch Diastase erzeugte Zucker von der Glucose wesentlich verschieden ist; auch hat er die wesentlichen Eigenschaften desselben ganz richtig angegeben. Doch hat man, wie das so oft oft geschieht, seine Arbeit wenig beachtet, und so kam es, daß dieser fragliche Zucker, Malzzucker oder Maltose genannt, noch einmal entdeckt werden mußte, und zwar geschah dies sowohl durch Cornelius O'Sullivan (vgl. 1874 214 339) als auch etwas später durch Schulze und Urich (vgl. 1874 214 339). Die Maltose hat die Formel C12H22O11 und die Rotation: Sullivan Schulze und Urich α = + 150. α = + 149,5 bis 150,6. Sie ist in Alkohol etwas weniger löslich als die Glucose; auch reducirt sie die Fehling'sche Lösung weniger und zwar in der Art, daß 0g,075 Maltose gleich sind 0g,050 Glucose, oder 100 Maltose = 66,67 Glucose. Während Diastase ohne Einwirkung auf die gebildete Maltose bleibt, wird dieselbe sowohl durch Kochen mit verdünnter Schwefelsäure in Glucose als mit alkalischer Kupferlösung in Glucose + Dextrin umgewandelt, wovon erstere natürlich sofort oxydirt wird. Es ergibt sich hieraus hierauf die Unrichtigkeit sämmtlicher Würzeanalysen; in allen wird der Zuckergehalt zu gering und der Dextringehalt zu hoch angenommen. Die Bieranalysen hingegen werden trotzdem richtig sein. Es ist nämlich höchst wahrscheinlich, wenn auch nicht positiv gewiß, daß die Maltose bei der Gährung durch das eigenthümliche Ferment der Hefe, (von Béchamp „Zymase“, von Donath„Invertin“ genannt) in analoger Weise invertirt wird wie der Rohrzucker, also: C12H22O11 + H2O = C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 Maltose = Glucose + Glucose. Die von Bondonneau bestimmten Glucosemengen müssen daher durch Multiplication mit 3/2 in Maltose umgerechnet werden. Was die verschiedenen Dextrine betrifft, von welchen Bondonneau spricht, so habe ich früher (in den Annalen der Chemie und Pharmacie, Bd. 160 S. 40) ebenfalls die ersten zwei beschrieben, und zwar mit ganz gleichen Eigenschaften, nur bezeichnete ich sein Dextrin α als Dextrin I und sein Dextrin β als Dextrin II. Ich bin aber durch die ausgezeichnete Abhandlung von Musculus (Annales de chimie et de physique, V. s. t. 2. p. 385. Vgl. 1860 158 424. 1862 164 150. 1874 214 407), welche Bondonneau leider auch nicht kennt, anderer Ansicht geworden und benenne nunmehr das sich mit Jod roth färbende Dextrin passender „lösliche Stärke. “ In der citirten Abhandlung zieht Musculus auch die Gleichung zurück, welche er früher für die Verzuckerung aufgestellt hatte, und die Bondonneau noch für giltig hält. Er sieht nunmehr ein, daß die Jodreaction schon verschwindet, wenn die Verzuckerung erst bis zu einem Viertel fortgeschritten ist. Als Maximalgehalte an Glucose, soweit sie durch die Diastase aus 100g Stärke zu erhalten sind, gibt: Glucose. Maltose. Payen 50 = 75 Münken 51–51,7 = 76,5–77,5 Schwarzer 52–53 = 78–79,5 O'Sullivan 65–66 = 97,5–99. Musculus kommt daher auch zu der Anschauung, der Verzuckerungsproceß beruhe auf isomerer Umwandlung, gefolgt von Wasseraufnahme. Ich selbst war bisher geneigt, diesen Proceß, ausgehend von einem Stärkemolecül = C18H30O15, in folgender Weise aufzufassen: Der erste Angriff der Diastase auf die Stärke bestehe in einer Isomerisirung, aus der unlöslichen werde lösliche Stärke (= Dextrin α). Nun aber trete Spaltung ein; aus der löslichen Stärke entstehe Dextrin (= Dextrin β): C 18 H 30 O 15 = 3C6H10O5 Lösliche Stärke Dextrin. Das Dextrin nehme nun Wasser auf und werde dadurch zu zwei Dritteln Maltose: 3 C6H10O5 + H2O = C 12 H 22 O 11 + C 6 H 10 O 5 Maltose Dextrin. Dieser Proceß wird wohl theilweise gleich im status nascens verlaufen: C18H30O15 + H2O = C12H22O11+ C6H10O5 Bei längerer Einwirkung der Diastase wirkten dann zwei Molecüle Dextrin in der Art auf einander ein, daß sie unter Wasseraufnahme ebenfalls in Maltose übergingen: 2C6H10O6 + H2O = C12H22O11. Diese meine bisherige Anschauung wird aber nunmehr durch die Entdeckungen Bondonneau's und Petit's mit Rücksicht auf meine dritte Gleichung alterirt. Die neuen Körper der soeben genannten Autoren gleichen sich nämlich in allen Stücken, nur ist es schwer begreiflich, wie Petit's Zucker durch Schwefelsäure nicht in Glucose umgewandelt werden sollte. Man wäre dann genöthigt, einen Körper wie das Manniton (C6H12O5) anzunehmen, dessen Entstehung ohne gleichzeitige Sauerstoffausscheidung wohl nicht denkbar wäre.Z. B. in folgender Weise:7C6H10O5 + 5H2O - 30 = 2C12H22O11 + 3C6H12O5. Viel plausibler erscheint die Annahme Bondonneau's, daß sein Dextrin γ eine Art Glucosan sei. Hiernach wäre meine dritte Gleichung dahin zu berichtigen, daß dieselbe nur für einen Theil des Dextrins (Dextrin β oder II) zu gelten hat, während eine andere, wie es scheint, sehr variable Portion dadurch erzeugt wird, daß ein Theil der löslichen Stärke ohne Wasseraufnahme sich in folgender Weise zerlegt: C 18 H 30 O 15 = C 12 H 20 O 10 + C 6 H 10 O 5 Glucosan Dextrin. Uebrigens gibt bereits Musculus (a. a. O.) an, daß im Dextrin des Handels Glucosan enthalten sei. Dr. Grießmayer.