Als Zucker wird neben verschiedenen anderen Zuckerarten ein süß schmeckendes, kristallines Lebensmittel bezeichnet, das aus Pflanzen gewonnen wird und hauptsächlich aus Saccharose besteht.
Hauptquellen sind Zuckerrohr (ca. 80 % der weltweiten Zuckerproduktion, Anbau in den Tropen und Subtropen) und Zuckerrübe (ca. 20 % der Zuckerproduktion weltweit, Anbau in den gemäßigten Zonen, z. B. Mitteleuropa, in den USA auch als transgene Zuckerrübe H7-1). 2018 wurden weltweit etwa 1,907 Mrd. Tonnen Zuckerrohr und 275 Mio. Tonnen Zuckerrüben produziert; die daraus jährlich gewonnene Menge an Rohzucker lag 2016 bei ca. 176 Millionen Tonnen. Hauptanbauländer für Zuckerrohr sind Brasilien, Indien, und China, für Zuckerrüben sind es Russland, Frankreich und die USA. Der durchschnittliche Zuckerkonsum lag 2021 in Deutschland bei 32,5 kg pro Kopf, was einer täglichen Menge von rund 89 Gramm entspricht.
Der Konsum von Zucker gilt als eine der Ursachen vieler Zivilisationskrankheiten wie Adipositas, Diabetes, Krebs, Karies sowie Darm-, Herz- und Gefäßkrankheiten. Um das Risiko für diese Erkrankungen zu minimieren sollten nicht mehr als 25 g freier Zucker pro Tag konsumiert werden.
Sein physiologischer Brennwert beträgt 16,8 kJ oder 4,0 kcal pro Gramm (zum Vergleich: Alkohol liefert 29,8 kJ pro Gramm, Fette etwa 39 kJ pro Gramm), mit einer Dichte von 1,6 g/cm³ ist er schwerer als Wasser (1 g/cm³). (Für die Messung von Zuckermengen im Haushalt muss nicht von der Dichteangabe ausgegangen werden, sondern von der Schüttgutdichte, die geringer ausfällt. Sie liegt für Kristallzucker bzw. gekörnten Zucker zwischen 0,67 und 1,02 g/cm³.) Bei 20 °C sind 203,9 g Zucker in 100 ml Wasser löslich, bei 100 °C 487,2 g in 100 ml.
Das Wort „Zucker“ (von althochdeutsch zuccer, seit dem 12. Jahrhundert von mittellateinisch zuccarum) geht auf das Altindische zurück (Sanskrit शर्करा śarkarā, eigentlich „Grieß, Geröll, Kies“, aber auch „Sandzucker“), aus dem es ins Griechische (altgriechisch σάκχαρον sákcharon, daraus auch lateinisch saccharum und ins Arabische (arabisch سكر sukkar) gelangt ist (vgl. deutsch Saccharin). Das Deutsche entlehnte das Wort wohl aus dem Italienischen (italienisch zucchero, von mittellateinisch zuccarum), der älteste Nachweis datiert auf das 13. Jahrhundert.
Nach einer Wachstumszeit von 15 Monaten wurden die bis zu vier Meter hohen Pflanzen geerntet, indem die Stängel wenige Zentimeter über dem Boden gekappt und direkt von den Blättern befreit wurden. Anschließend wurden die Stängel direkt gepresst, um den hohen Zuckergehalt in ihnen zu erhalten. Der so entstehende Saft wurde dann in großen Kupferkesseln zum Kochen gebracht, wodurch eine aus braunem Rohzucker und Melasse bestehende Masse entstand. Aus dieser Masse musste die Melasse über Wochen ablaufen, bevor der Zucker in der Sonne trocknete und in Fässern verschifft wurde.
Da bei diesem Herstellungsprozess viel manuelle Arbeit anfiel, waren Sklaven, die unter brutalen Bedingungen auf den Plantagen 12 Stunden täglich arbeiteten, für den Produktionsprozess essentiell.
Andreas Sigismund Marggraf hatte 1747 nachgewiesen, dass im Rübensaft Zucker enthalten ist. Die Fabrikationsverfahren, die sein Schüler Franz Karl Achard um 1800 entwickelte, führten 1825 zur Entstehung der Rübenzuckerindustrie, die Ende des 19. Jahrhunderts im Weltmaßstab ebenso viel Zucker erzeugte wie die traditionelle Rohrzuckerindustrie.
Der Landwirtschaft war es gelungen, Rüben mit hohem Zuckergehalt zu züchten. Landstriche wie die Magdeburger Börde stellten sich auf den Anbau von Rüben ein. Diese Monokulturen, die viel Dünger benötigten, stimulierten ihrerseits die Entwicklung der Düngemittelindustrie.
Chemiker und Techniker sorgten durch Rationalisierungen und Automatisierungen dafür, trotz der saisonbedingten geringen Auslastung der Fabriken (der sogenannten Kampagne), dass die Rübenzuckerindustrie rentabel wurde. Zu den Pionieren der Rübenzuckerindustrie gehört Adolph Frank, der 1858 ein Patent zur Scheidung und Reinigung von Rübensäften erhielt.
Die Zuckerrüben werden nach der Ernte gereinigt und zerkleinert. Die entstehenden Zuckerrübenschnitzel werden in Extraktionstürmen mit heißem Wasser versetzt. Der enthaltene Zucker wird herausgelöst (Rohsaft). Mit Kalkmilch werden Nichtzuckerstoffe im Saft gebunden. Der so geklärte Dünnsaft enthält etwa 16 % Saccharose und ist hellgelb. Durch Verdampfungsapparate wird so lange Wasser entzogen, bis der Zuckergehalt im nun goldbraunen zähflüssigen Dicksaft ungefähr 75 % beträgt. Die weitere Eindickung geschieht mit so viel Unterdruck, dass das Wasser bereits bei 65–80 °C verdampft und der Zucker noch nicht karamellisiert. Nach Zusatz von Impfkristallen beginnt die Kristallisation, die bis zur gewünschten Kristallgröße läuft. In Zentrifugen wird der anhaftende Sirup (Melasse) von den Kristallen getrennt. Der weiße Zucker wird nun nochmals in Wasser gelöst und danach kristallisiert. Dadurch erhält man einen besonders reinen und weißen Zucker (Raffinade). Je stärker der Zucker raffiniert wird, desto länger ist er haltbar.
Im Jahr 2019 wurden weltweit 169.630.291 Tonnen Rohzucker hergestellt, in Europa waren es 28.631.921 t. Die wichtigsten europäischen Herstellerländer sind Frankreich, Ukraine und Tschechien.
Folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die zehn größten Produzenten von Zucker weltweit, die insgesamt 73,3 % der Erntemenge produzierten.
Rang | Land | Menge (in t) |
---|---|---|
1 | Indien | 34.300.000 |
2 | Brasilien | 27.732.026 |
3 | Thailand | 14.866.800 |
4 | Volksrepublik China | 11.760.000 |
5 | Vereinigte Staaten | 7.374.045 |
6 | Russland | 7.309.657 |
7 | Mexiko | 6.710.121 |
8 | Frankreich | 4.897.000 |
9 | Pakistan | 4.881.225 |
10 | Australien | 4.516.700 |
Summe Top Ten | 124.347.574 | |
restliche Länder | 45.282.717 |
Laut Statistik der FAO wies im Jahr 2018 Barbados die höchste Pro-Kopf-Versorgung an Zucker auf (48,18 kg/Jahr), Kiribati steht an 2. Stelle (47,45 kg/Jahr), gefolgt von Kuba (46,72 kg/Jahr). Zum Vergleich: In Österreich wurden rechnerisch pro Kopf und Jahr durchschnittlich 37,96 kg und in Deutschland 33,58 kg ermittelt. Aus den Zahlen geht nicht hervor, wie das Produkt in dem betreffenden Land verwendet wird.
In der Europäischen Union wurde der Zuckerpreis bisher (Stand August 2017) möglichst konstant gehalten.
Die EU veröffentlicht regelmäßig einen Zuckerpreis-Report. Der Preis lag von 2006 bis 2009 um 600 Euro pro Tonne, fiel dann 2010 auf unter 500 Euro und stieg zwischen Herbst 2011 und Herbst 2013 auf über 700 Euro. Die Erntemengen in der EU und in anderen Staaten, speziell in denen der AKP-Gruppe aufgrund deren Importprivileg, beeinflussen den Zuckerpreis.
Der Weltmarktpreis liegt normalerweise deutlich unter dem EU-Preis. Nur im Jahr 2011 lag der Weltmarktpreis kurzzeitig darüber.
Ende September 2017 fiel – nach der Milchquotenregelung – auch die Europäische Zuckermarktordnung. Davor war festgelegt, dass mindestens 85 % des in der EU vermarkteten Zucker in der EU erzeugt sein müssen, und dass die europaweite Produktion mit 13,5 Millionen Tonnen pro Jahr begrenzt war. Weiter mussten Zuckerproduzenten ihren zuliefernden Landwirten laut EU-Recht pro Tonne Zuckerrüben einen gewissen Mindestpreis zahlen. Es wurde erwartet, dass die Preise für abgelieferte Rüben und Zucker ab Fabrik niedriger werden.
Zucker wird in vielen verschiedenen Darreichungsformen angeboten. Diese unterscheiden sich je nach verwendetem Rohstoff, äußerer Form, Zusammensetzung und Art der Verarbeitung. Außerdem gibt es Zuckerprodukte mit verschiedenen Zusätzen. Einige Zuckerbezeichnungen sind in Deutschland durch Verordnung geschützt.
Der jährliche Zuckerkonsum lag 1997 in Österreich bei 40,4 Kilogramm pro Person und hat sich damit innerhalb der letzten 150 Jahre auf das Zwanzigfache gesteigert, was eine bedeutende Rolle als Ursache vermehrter Adipositas spielen dürfte. Leichtverdauliche Kohlenhydrate wie Zucker haben zudem größere Schwankungen des Insulinspiegels zur Folge, man spricht von einer höheren glykämischen Last, welches sich diesbezüglich ebenfalls negativ auswirkt.
Ernährungsphysiologisch bedenklich ist der erhöhte oder regelmäßige Konsum zuckerhaltiger Getränke, der zu Zivilisationskrankheiten wie dem Metabolischen Syndrom, Übergewicht, Adipositas und Diabetes mellitus – immer häufiger schon im Kindesalter – führt. Deshalb riet die Weltgesundheitsorganisation 2016 zur Zuckersteuer, um einen spürbaren Rückgang des Zuckerkonsums zu und daraus resultierenden Erkrankungen zu erreichen. Zuckersteuern wurden von Frankreich, Ungarn, Finnland und Mexiko eingeführt.
Es wird diskutiert, ob regelmäßiger Zuckerkonsum auch als ein Risikofaktor für Osteoporose gilt.
Ob Zucker ein Vitaminräuber sei, konnte bisher nicht bestätigt werden.
Es wird diskutiert, ob Zucker die Entstehung von Krebs fördert und ob eine zuckerfreie Nahrung das Wachstum von Krebs behindern kann. Diese These (vgl. Warburg-Hypothese) hatte einige Anhänger auch unter Ärzten, wird aktiv erforscht, und es gibt Initiativen für eine „Krebsdiät“, die auf zuckerfreier oder zuckerarmer Ernährung basiert.
Die ursächliche Mitwirkung von Zucker bei der Entstehung von Zahnkaries ist heute unumstritten. Die bedeutendste Bakterienart ist Streptococcus mutans. Nahrungszucker gelangt durch Diffusion in die bakteriellen Zahnbeläge, wo sie zu intermediären Säuren abgebaut werden, welche unter einer hinreichend dicken Plaque lokal zur Entkalkung des Zahnschmelzes und dadurch zu Karies führen. Ebenfalls von Bedeutung sind Speichelzusammensetzung (Pufferkapazität, Lysozym-Gehalt), Zahnschmelzlöslichkeit (Fluoridierungsgrad) und Mundhygiene. Ob Zucker in Form von Haushaltszucker, Honig, leicht verdaulicher Stärke o. ä. aufgenommen wird, ist dabei bedeutungslos.
Die Zuckerkrankheit beruht entweder auf einer Autoimmunreaktion, die die Inselzellen der Bauchspeicheldrüse schädigt (Typ 1), oder auf einer entwickelten Insulinresistenz (Typ 2). Folgen sind ein chronisch erhöhter Blutzuckerspiegel und, daraus folgend, ein erhöhter Insulinspiegel im Blut mit Heißhunger, Schlafproblemen, Stoffwechselstörungen mit Hypertriglyzeridämie und erniedrigtem HDL-Cholesterin, Übergewicht und Adipositas und ein meist sich entwickelndes Metabolisches Syndrom. Die WHO empfahl 2015 daher erstmals eine deutlich reduzierte Zuckeraufnahme mit der Nahrung für Kinder und Erwachsene.
Eine weit verbreitete Annahme – vor allem in den USA – ist, dass Zucker hyperaktives Verhalten fördere, ADHS-Symptome verschlimmere bzw. ADHS verursachen könne, insbesondere bei Kindern. Das National Institute of Mental Health der USA kommt jedoch zu dem Schluss, dass die Mehrzahl der verfügbaren Studien dieser Theorie widersprechen.
So wurden in einer Studie 35 Jungen im Alter von fünf bis sieben Jahren ausgewählt, deren Mütter angaben, dass ihre Söhne „zuckersensitiv“ seien. Die Mütter der Jungen wurden in zwei Gruppen geteilt. Denjenigen der einen Gruppe wurde gesagt, ihre Söhne hätten eine große Menge Zucker bekommen, während denen der anderen Gruppe (der Kontrollgruppe) gesagt wurde, ihre Söhne hätten ein Placebo bekommen. Tatsächlich hatten jedoch alle Kinder das Placebo (Aspartam) bekommen. Mütter, denen gesagt worden war, dass ihre Kinder Zucker bekommen hatten, schätzten das Verhalten ihrer Söhne signifikant stärker als hyperaktiv ein als die Mütter in der Kontrollgruppe. Auch wurde bei diesen Müttern ein anderes Verhalten beobachtet. So befanden sich diese Mütter öfter in der Nähe ihrer Söhne, kritisierten diese eher, sahen öfter nach und sprachen mehr zu ihnen, als es in der Kontrollgruppe der Fall war.
In zwei anderen Studien wurde der Effekt von Zucker auf das Verhalten und das Lernen hyperaktiver Jungen untersucht. Die Forscher gaben den Kindern Lebensmittel, die entweder Zucker oder ein Placebo (Aspartam) enthielten. Die Kinder, die Zucker erhalten hatten, zeigten kein anderes Verhalten oder andere Lernfähigkeiten als diejenigen, denen man das Placebo gegeben hatte. Eine ähnliche Studie mit höheren Mengen Saccharose und einer zusätzlichen Saccharin-Kontrollgruppe kam zu gleichartigen Ergebnissen.
Zahlreiche Studien haben den Zusammenhang von Zuckerkonsum und Suchterscheinungen („Abhängigkeitssyndromen“) untersucht; die Übertragbarkeit der meist in Laborexperimenten an Ratten vorgenommenen Ergebnisse ist wissenschaftlich umstritten, ebenso die Frage nach der Einordnung von Zucker als Droge.
Im Jahr 2003 erstellte ein Gremium internationaler Experten im Auftrag der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) einen Report. Er konstatierte, dass, wer sich gesund ernähren wolle, weniger als 10 % der Energiemenge seiner Nährstoffe aus sogenanntem freien Zuckern (englisch: free sugars) beziehen sollte. Bei 2000 kcal entspricht das etwa 40–50 g pro Tag. Mit freien Zuckern sind Zucker gemeint, die den Lebensmitteln vom Hersteller, Koch oder Verbraucher zugesetzt werden, sowie Zucker, die natürlicherweise in Honig, Sirup und Fruchtsäften enthalten sind.
Im Jahr 2009 gab die American Heart Association die Empfehlung heraus, dass die tägliche Aufnahme von Zucker bei maximal 45 g pro Tag (Männer) bzw. 30 g pro Tag (Frauen) liegen sollte.
Die WHO sprach sich 2022 auf Basis von systematischen Studien „ohne Vorbehalt“ für alle Altersgruppen für eine Zuckeraufnahme von weniger als 5 % der täglichen Gesamtkalorienaufnahme aus. Insbesondere entstehe so signifikant weniger Karies. Zuvor hatte die WHO im Jahr 2015 noch eine 10-%-Grenze als „strong recommendation“ (starke Empfehlung), bekräftigt und sich im Hinblick auf die Vermeidung von Karies für eine zusätzliche Halbierung auf 5 % ausgesprochen, letztere Empfehlung allerdings lediglich als „conditional recommendation“ (bedingte Empfehlung). Die Richtlinie der WHO von 2015 hatte Besorgnis bei den Allgemeinen Ortskrankenkassen (AOK) ausgerufen. Kai Kolpatzik, Präventionsexperte des AOK-Bundesverbands, hatte die Bundesregierung dazu aufgefordert, ähnlich wie auch für Alkohol und Nikotin, Maßnahmen gegen den erhöhten Zuckerkonsum der Deutschen zu treffen. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft empfahl 2015 weiterhin eine maximale Menge von 10 % und bezog sich dabei ausdrücklich auf die damalige Richtlinie der WHO.
Die auf vielen Lebensmitteln angegebene Nährwertkennzeichnung beruht auf einer Referenzmenge von 90 g pro Tag. Im Gegensatz zur Empfehlung der WHO ist hier die gesamte Menge Zucker gemeint, nicht nur die des freien Zuckers.
Zucker hat als nachwachsender Rohstoff eine zunehmende Bedeutung. Dieser sogenannte Industriezucker wird vor allem als Disaccharid Saccharose aus Zuckerrohr oder Zuckerrüben gewonnen. Das Zuckerpolymer Stärke (ein Polysaccharid) besteht aus dem Monomer Glucose (ein Monosaccharid) und wird beispielsweise aus Getreide, Mais und Stärkekartoffeln gewonnen. Ein weiteres häufig vorkommendes Glucosepolymer ist Cellulose, die vor allem aus Holz gewonnen wird.
Eine wichtige Verwendung ist die energetische Verwertung, wie die Herstellung von Bioethanol und anderen Biokraftstoffen aus Zucker oder Stärke oder die thermische Verwendung (Verbrennung) von Cellulose als Bestandteil von Brennholz. Eine große Bedeutung hat auch die stoffliche Nutzung von Zucker. Zum einen dienen sie in der Biotechnologie als Energie- und Kohlenstoffquelle in Fermentationsansätzen zur Herstellung von organischen Lösungsmitteln, verschiedenen Rohstoffen (z. B. zur Herstellung von Bioplastik) und anderem. In chemischen Verfahren werden Zucker als Rohstoff zur Herstellung von Tensiden, Polyolen und anderen Produkten eingesetzt.
Der Industriezucker-Markt wird für die Europäische Union im Jahre 2016 auf 2 Millionen Tonnen geschätzt, die Verwendung zur Ethanol-Herstellung als Kraftstoff wird in der EU auf 1,5 Millionen Tonnen geschätzt, hier ist Brasilien führend (die USA erzeugen Ethanol vorwiegend nicht aus Zucker), das 2019 hauptsächlich aus Zuckerrohr 33,14 Millionen m³ Ethanol als Kraftstoffbestandteil erzeugte.
Die Braunfärbung beim Erhitzen (> 140 °C) beruht auf einer nichtenzymatischen chemischen Reaktion, der Karamellisierungsreaktion.
Haushaltszucker schmilzt bei 186 °C. Die Braunfärbung kann daher schon unterhalb des Schmelzpunkts erfolgen, steigert sich aber ab 190 °C rapide. Der Schmelzpunkt des Zuckers eignet sich auch zur einfachen Temperatur-Kalibrierung eines Backofens.
Neben dem hier beschriebenen Zucker aus Saccharose gibt es weitere Zuckerarten, die aus anderen Sacchariden (siehe dort für eine ausführlichere Übersicht und die chemischen Hintergründe) bestehen:
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