1.5 Mineralstoffe. Beispiele für Mengenelemente:

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1 1.5 Mineralstoffe Mineralstoffe sind lebensnotwendige, nichtorganische Nährstoffe, welche der Organismus nicht selbst herstellen kann; sie müssen ihm mit der Nahrung zugeführt werden. Sie sind für den Aufbau und die Funktion des Körpers unerlässlich. Ohne ausreichende Mineralstoffzufuhr sind lebensnotwendige Stoffwechselgänge im Organismus nicht möglich. Mineralstoffe werden als Baustoff für das Wachstum und als Ersatz für die in Exkreten und Sekreten (Schweiß, Urin, Kot) ausgeschiedenen Mengen benötigt. Da die Mineralstoffe nichtorganisch und meistens Elemente sind, sind sie anders als einige Vitamine gegen die meisten Zubereitungsmethoden unempfindlich. Zum Beispiel können sie durch Hitze oder Luft nicht zerstört werden. Viele von ihnen können allerdings durch übermäßig langes Kochen in zu viel Wasser ausgelaugt werden. Wenn das Kochwasser nicht verzehrt sondern weggeschüttet wird, gehen auch die Mineralien verloren. Man unterscheidet einerseits Mengenelemente und Spurenelemente, andererseits Bau- und Reglerstoffe. Calcium, Magnesium und Phosphor zählen zu den Baustoffen. Chlor, Eisen, Iod, Kalium, Natrium gehören zu den Reglerstoffen. Die Mengen- oder Makroelemente kommen, wie ihr Name schon sagt, in relativ hohen Konzentrationen im Organismus vor, etwa zu 50 mg pro kg Trockenmasse (Körpergewicht minus Wasseranteil); etwa das Calcium, aus dem die harte Knochenmasse mitaufgebaut wird. Beispiele für Mengenelemente: Calcium Chlor Kalium Magnesium Phosphor Natrium Die Spuren- oder Mikroelemente sind in einer relativ geringen Konzentration vorhanden, weniger als 50 mg pro kg Körpertrockenmasse. Beispiele für Spurenelemente: Chrom Iod Selen Eisen Kupfer Zink Fluor Quelle: 1/9

2 Für alle Spurenelemente gilt, dass viel nicht viel hilft, eher im Gegenteil: So wertvoll sie für den gesunden Organismus sind, so gefährlich kann bei vielen eine Überdosierung sein. Arsenoder Selenvergiftung und Kupferspeicherkrankheit sind nur einige der möglichen Probleme. Ein Fehlen von essentiellen (lebensnotwendigen) Spurenelementen bei Mensch, Pflanze und Tier ruft schwere physiologische Schäden hervor. Bekannte Mangelerscheinungen sind Anämie bei Eisenmangel oder Stoffwechselstörungen bei Jodmangel. Eine überhöhte Aufnahme kann eine Vergiftung bewirken, da einige Mikroelemente hoch giftig sind. Allgemein als essentielle Spurenelemente anerkannt sind: Chrom, Eisen, Fluor, Iod, Kobalt, Kupfer, Mangan, Molybdän, Selen, Vanadium, Zink Diese Spurenelemente sind entweder wichtige Bestandteile von Enzymen, Vitaminen und Hormonen oder wirken im Sinne von Coenzymen katalysierend oder aktivierend bei bestimmten Stoffwechselreaktionen. Als nicht-essentielle Spurenelemente oder Elemente, deren biologische Funktion noch nicht eindeutig bekannt ist, gelten: Arsen, Aluminium, Barium, Bismut, Bor, Brom, Germanium, Lithium, Nickel, Quecksilber, Rubidium, Silizium, Strontium, Tellur, Titan, Wolfram, Zinn Gründe für eine Unterversorgung mit Spurenelementen können sein: vermehrte Ausscheidung, etwa durch Schwitzen oder Durchfallerkrankungen Stoffwechselerkrankungen Regionale Gegebenheiten (z.b. das Vorkommen im Ackerboden) Einige Mineralstoffe befinden sich in einem funktionellen Regelkreis und beeinflussen einander, zum Beispiel Natrium und Kalium, die bei der Nervensignalleitung als Gegenspieler wirken. Manche sind Bestandteile von Hormonen, etwa das Iod beim Schilddrüsenhormon. Andere, wie manche Mengenelemente, sorgen gelöst als Elektrolyte in Form von positiv geladenen Kationen oder negativ geladenen Anionen für Elektroneutralität in den Körperflüssigkeiten zwischen den Geweben und für die Aufrechterhaltung des osmotischen Drucks. Leicht verfügbar sind sie für den Organismus vor allem in bestimmten Verbindungen, etwa Natrium und Chlor in Form des Kochsalzes oder Zink in Form von Zink-Chelat Mengenelemente: Calcium (Ca) Die besten Calciumquellen in der Nahrung sind Milch und Milchprodukte. Calcium kommt aber auch in grünen Gemüsen vor, wird daraus aber nicht sehr gut aufgenommen. Pflanzliche Quellen sind Brokkoli, Grünkohl, Kohlrabi, Sellerie, Spinat, weiße Bohnen, Lauch. Neben seiner Funktion als Knochenbaustein ist Calcium essenziell für die Blutgerinnung und außerdem als Enzymaktivator beteiligt an der Aktivität von Nerven und Muskeln sowie der Sekretion von Tyrosin und Insulin. Quelle: 2/9

3 Bei Calciummangel kommt es zu Tetanie, Kopf- und Muskelschmerzen, Spontanfrakturen, Zahnveränderungen und Osteoporose. Eine tägliche Aufnahme bis 2000mg scheint für gesunde Menschen keine nachteiligen Folgen zu haben. Allerdings behindert eine sehr hohe Calciumzufuhr die Eisenabsorption. Als Folge einer Übersättigung des Harns mit Calcium und Phosphat kommt es zu Nierenfunktionsstörungen und Ausbildung von Nierensteinen. Chlorid (Cl) In Nahrungsmitteln kommt Chlorid immer zusammen mit Kalium oder Natrium vor. Der Chloridgehalt tierischer Lebensmittel ist höher als der Chloridgehalt pflanzlicher Lebensmittel. Chlor ist Bestandteil der Salzsäure im Magen. Chlorid ist in der Hauptsache für die Aufrechterhaltung des osmotischen Gleichgewichts im Organismus von Bedeutung. Die Chloridabsorption erfolgt vollständig und mit hoher Geschwindigkeit. Sie ist eng an die Natriumabsorption gekoppelt. Die Ausscheidung erfolgt hauptsächlich über die Niere. Die wünschenswerte Zufuhr von Na + Cl, die gemeinsam das Kochsalz bilden, liegt bei etwa 5g/tag. Zu Chloridmangel kommt es nach lang anhaltendem Erbrechen oder schweren Durchfällen. Bei Aufnahme von Chloriden mit der Nahrung überwiegt die Wirkung des Kations <-> Chlor ist Anion. Kalium (K) Kalium findet man in pflanzlichen Lebensmitteln mehr als in tierischen Lebensmitteln. Besonders kaliumreich sind Bananen, Aprikosen, Tomaten, Hülsenfrüchte, Trockenfrüchte, Kakaopulver und Bierhefe. Kaliumarme Lebensmittel sind tierische und pflanzliche Fette und Öle sowie reine Kohlenhydratträger wie Zucker, Marmelade und ausgemahlene Mehle. Kalium wird außer für die Aufrechterhaltung und Regulierung des osmotischen Druckes für die Muskelfunktion benötigt. Kalium dient weiterhin der Aktivierung von Enymsystemen. Da fast alle pflanzlichen Lebensmittel Kalium enthalten, kann die empfehlenswerte Zufuhr von 3-4g/tag für Erwachsene ohne Schwierigkeiten erreicht werden. Kalium ist das bedeutendste intrazelluläre Kation und wichtig für die Elektroneutralität, Osmolarität, Hydration und Erregungsleitung. Kalium funktioniert wie Natrium hauptsächlich als Ladungstransporter und als Aktivator für verschiedene Enzyme. Es wird über einen aktiven Transportmechanismus im oberen Dünndarm absorbiert. Kaliummangel kann ernährungsbedingt vorkommen, tritt aber häufiger auf als Folge von Durchfällen, Einnahme von Entwässerungs- und Abführmitteln und als Folge von Polyurie. Es kommt zu Muskelschwäche bis hin zu Muskellähmung und Störungen der Herztätigkeit, die sich am EKG feststellen lassen. Bei einer erhöhten Kaliumzufuhr (Serumwerte über 5mval/L) kommt es zu schweren Störungen der Muskel-, Nerven- und Herz-Kreislauf-Funktionen. Es wird außerdem Ohrensausen, Taubheit, Verwirrung und Halluzinationen beobachtet. Quelle: 3/9

4 Magnesium (Mg) Magnesium kommt in den meisten tierischen und pflanzlichen Lebensmitteln vor, jedoch in pflanzlichen Lebensmitteln in höherer Konzentration(Chlorophyll). Nahrungsfette, ausgemahlenes Mehl und raffinierte Zucker enthalten kaum Magnesium. Gemüse ist grundsätzlich magnesiumreich. Infolge falscher Düngung kann eine Magnesiumverarmung auftreten. Magnesium ist Aktivator, teilweise Inhibitor zahlreicher Enzyme und Enzymsysteme. Daneben hat Magnesium eine Funktion als Ladungstransporteur und für die Aufrechterhaltung des elektrischen Gleichgewichts zusammen mit Natrium, Kalium und Calcium. Es ist erforderlich für die Erregbarkeit von Nerven und Muskeln und bildet zusammen mit Ca und Ph das Material zur Festigung der Knochen und Zähne. Mangel kann auftreten infolge falscher Ernährung, aber auch nach Durchfall und starkem Schwitzen. Die Symptome sind Krämpfe, besonders der Beine und Füße, Muskelzucken, neuromuskuläre Überregbarkeit. Hohe Magnesiumgaben bewirken Diarrhoe, hohe Magnesiumblutspiegel bei eingeschränkter Nierenfunktion zeigen sich als Hyporeflexie, Hypotonie und Atemdepression. Natrium (Na) In Lebensmitteln wird ein hoher Natriumgehalt hauptsächlich in Fleisch- und Wurstwaren. Hartkäse, Fertigsoßen, Suppen, Dosengemüse und Brot gefunden. Der hohe Natriumgehalt ist im Wesentlichen auf Salzzusatz während der Verarbeitung zurückzuführen. Einen mittleren Natriumgehalt haben Milch, Sahne, Weichkäse, Eier, Frischfleisch und Frischfisch. Natriumarme Lebensmittel sind frisches Obst, Getreidearten und Reis sowie Gemüse (außer Wurzelgemüse) und Nüsse. Natrium dient primär als Ladungstransporteur. Es ist verantwortlich für die Regulation der Osmolarität der Zellen und Extrazellulärraums und für die Zellmembranfunktion. Die Absorption von Natrium ist ein aktiver Vorgang und ist eng an die Absorption von Glucose gekoppelt. Natrium, Kalium und Chlorid regulieren den osmotischen Druck der Körperflüssigkeiten (Gewebespannung), Na+ und Cl- außerhalb der Zelle und K+ in der Zelle. Natrium und Chlorid halten also das Wasser im Gewebe zurück. Kalium fördert den Wasserentzug aus dem Gewebe. Kalium und Natrium wirken als Gegenspieler. Man spricht von einer Natrium-Kalium-Pumpe: N+ wird ständig aus der Zelle herausgepumpt, während K+ in die Zelle hineingepumpt wird. Bei Natriummangel treten Hypotonie und Muskelkrämpfe auf. Er kann bedingt sein durch starkes Schwitzen, häufiges Erbrechen, Durchfall oder Einnahme von Entwässerungstabletten. Eine dauerhafte erhöhte Natriumkonzentration führt zu Ödemen, evtl. zu hohem Blutdruck. Als Symptome der Natriumvergiftung treten motorische Unruhe, Hypertonie mit Schwindel und Erbrechen, Schläfrigkeit, Haut- und Schleimhautaustrocknung, Überregbarkeit der Muskulatur und im schlimmsten Fall Herzversagen auf. Quelle: 4/9

5 Phosphor (Ph) Phosphatreiche Nahrungsmittel sind Fleisch, Milchprodukte, Brot, Backwaren und Fertiggerichte. Eier sind eher phosphatarm. In Getreide liegt Phosphat als Phytinphosphor vor, die Absorption ist schlecht. Phosphor hat Bedeutung im Intermediärstoffwechsel aller Zellen bezüglich der Transformation, Speicherung und Verwertung von Energie. Energiereiches Phosphat ist die unmittelbare Energiequelle für alle Leistungen der Zelle. Anorganisches Phosphat ist zusammen mit Calcium der Hauptbestandteil des Knochengewebes. Phosphor ist Bestandteil einiger Aminosäuren und Nukleinsäuren. Ernährungsbedingter Mangel tritt praktisch nicht auf. Niedrige Phosphatspiegel können krankheitsbedingt auftreten und sind gekennzeichnet durch Wachstumsstörungen und Störungen der Knochenmineralisation. Zu einem hohen Phosphatspiegel kommt es u.a. durch eine Unterfunktion der Nebenschilddrüse. Eine hohe Phosphorkonzentration bewirkt ein Absinken der Calciumkonzentration mit anschließendem Knochenabbau. Eine diätetische Behandlung ist nur schwer möglich. Deshalb werden therapeutisch phosphatbindende Substanzen gegeben. Eine hohe Phosphatzufuhr bei Kindern wird für eine motorische Unruhe (Zappelkinder) und Konzentrationsstörungen verantwortlich gemacht Spurenelemente: Chrom (Ch) Nahrungsmittel, die größere Mengen an verfügbarem Chrom enthalten sind Bierhefe, Leber, Weizenkeime und Honig. Insgesamt ist über das Vorkommen von Chrom in Nahrungsmitteln noch nicht allzu viel bekannt, bekannt ist aber, dass der Chromgehalt stark vom Vorkommen im Boden abhängt. Tabellen sind deshalb wenig aussagekräftig. Die einzig bekannte Funktion für Chrom ist sein Vorkommen im Glucosetoleranzfaktor (GTF). Mangel ist beim Menschen nicht bekannt. Es liegen bisher auch keine Beobachtungen über Vergiftungserscheinungen durch überhöhte Zufuhr von chromhaltiger Nahrung vor. Cobalt (Co) In tierischen Nahrungsmitten als Bestandteil von Vitamin B12, darüber hinaus in geringen Mengen in fast allen Nahrungsmitteln. Die einzig bekannte biologische Funktion von Cobalt ist die als Zentralatom in Vitamin B12. Da Menschen kein B12 synthetisieren können, brauchen sie dafür auch kein Cobalt. Es gibt für Cobalt weder einen Bedarf noch Mangelerscheinungen, beides gibt es nur für Vitamin B12. Hohe Dosen von anorganischem Cobalt bewirken Appetitlosigkeit, Gewichtsverlust und Hyperplasie des Schilddrüsenepithels, d.h. Kropf. Quelle: 5/9

6 Eisen (Fe) Eisen kommt in tierischer und pflanzlicher Nahrung vor. Im roten Blutfarbstoff gebundenes Eisen in tierischer Nahrung wird gut ausgenutzt. Die Absorptionsrate liegt bei 5-12%. Aus pflanzlicher Nahrung wird Eisen nur zu 1-4% absorbiert. Insgesamt gibt es keine verlässlichen Angaben über die Eisenabsorption aus Nahrungsmitteln. Es scheint so zu sein, dass nicht das einzelne Nahrungsmittel, sondern die Zusammenstellung der ganzen Mahlzeit von Bedeutung ist, vor allem das Vorhandensein von Vitamin C. Eisen ist essenziell bei der Verwertung des Sauerstoffs in biologischen Oxidationsvorgängen. Es ist Bestandteil der Hämproteine Myoglobin und Hämoglobin und Cofaktor in vielen Enzymen. Eisenmangel führt zu Störungen der Erythropoese der sog. Blutarmut. Bei Kindern werden Appetitlosigkeit, Wachstumsstörungen und verringerte Widerstandskraft gegen Infektionskrankheiten beobachtet, außerdem unspezifische Symptome wie Erschöpfung und Müdigkeit. Bei Eisenvergiftungen handelt es sich meist um chronische Vergiftungen. Es kommt zu einer pathologischen Speicherung von Eisen in der Leber, im Pankreas und im Herzmuskel und zu entsprechenden Gewebsschäden. Fluor (F) Die bedeutendste Fluorquelle ist das Trinkwasser. Nahrungsmittel liegen meist deutlich unter 1mg pro kg Frischgewicht im Fluorgehalt. Höhere Fluoridgehalte haben einige Fische(5-10mg pro kg) und Schwarzteeblätter mit rund 100mg pro kg. Fluor spielt eine Rolle für die Härtung des Zahnschmelzes und der Knochen. Jedoch stellt Karies eine ernährungsbedingte Erkrankung und keine Fluoridmangelkrankheit dar. Gesicherte Befunde über Fluormangel am Menschen liegen nicht vor. Es existieren Experimente mit Ratten, die bei fluorfreier Diät Wachstumsstörungen zeigten, die durch Fluor behoben werden konnten. Bei zu hoher Fluoraufnahme kommt es zu Erkrankungen des Skelettes und der Zähne. Knochen werden spröde und brüchig, Zähne werden brüchig und es zeigen sich sichtbare Zahnschädigungen durch Flecken und Verfärbungen im Schmelz. Aus diesen Gründen wird von einer Fluoridierung des Trinkwassers abgesehen, weil sonst Personen mit hohem Flüssigkeitsbedarf eine chronisch zu hohe Fluoridzufuhr hätten. Jod (J) Von Jod ist nur eine einzige Funktion bekannt, es ist Bestandteil der Schilddrüsenhormone T3 und T4. Der Körperbestand an Jod bei Erwachsenen beträgt etwa 10-15mg. Das Jod befindet sich zu 70-80% in der Schilddrüse. Die Schilddrüse kann Jod aus dem Blut gegen ein Konzentrationsgefälle aufnehmen. Ein hoher Jodgehalt liegt in der Nahrung lediglich in Meeresprodukten wie Fischen, Muscheln usw. vor. Alle übrigen Nahrungsmittel haben einen mittleren bis niedrigen Jodgehalt, der nicht ausreicht, um die Versorgung sicherzustellen. Im Trinkwasser unterliegt die Jodkonzentration starken Schwankungen, so dass nicht überall die Versorgung gegeben ist. Der Jodgehalt der Pflanzen ist unabhängig vom Jodgehalt des Bodens, hier gibt es starke Schwankungen. Um die Versorgung zu verbessern ist das Speisesalz jodiert mit Mikrogramm Jodid / kg Salz. Quelle: 6/9

7 Jodmangel führt zu einer unzureichenden Bildung von Schilddrüsenhormonen. Die Folge ist eine verstärkte Thyreotropinausschüttung durch den Hypophysen-Vorderlappen. Dadurch wächst die Schilddrüse und ein Jodmangelkropf entsteht. Ein Kropf muss jedoch nicht immer mit einer verminderten Schilddrüsenfunktion eingehen. Schwerer Jodmangel in der Schwangerschaft führt beim Fötus zu Entwicklungsstörungen, in schlimmster Form zu Kretinismus. Akute und chronische Vergiftungen durch überhöhte Jodaufnahme mit der Ernährung kommen praktisch nicht vor, weil Jod eine große therapeutische Breite hat. Bis 2mg Jod pro Tag sind für gesunde Personen als obere Grenze anzusehen. Das ist mit Nahrungsmitteln nicht zu erreichen, eventuell mit Algenpräparaten als Nahrungsergänzungsmitteln. Nach hoher Jodaufnahme können allerdings latente Funktionsstörungen schnell manifest werden. Lediglich bei Kindern bis zum Beginn der Pubertät kann bei einer ausgewogenen Ernährung, die 1-2 Fischmahlzeiten pro Woche enthält, auf das jodierte Speisesalz im häuslichen Bereich verzichtet werden. In diesem Fall besteht sonst doch die Möglichkeit einer Überjodierung, denn die Fischportionen sind meistens größer als die von der DGE empfohlenen 80g. Kupfer (Cu) Ein besonders hoher Kupfergehalt liegt in tierischen Innereien, Fischen, Schalentieren, Nüssen und Vollgetreide vor. Kupferarm sind Milch, niedrig ausgemahlene Mehle und Zucker. In der Milch befindet sich Zink, das bevorzugt absorbiert wird und die Kupferabsorbtion herabsetzt. Wie Zink ist Kupfer Bestandteil verschiedener Enzyme, die unter anderem die Blutbildung steuern. Bei Kupfermangel werden die entsprechenden Enzyme nicht aktiv. In erster Linie werden Symptome einer Anämie sichtbar. Bei erhöhter chronischer Zufuhr findet sich Kupfer vermehrt im Plasma und wird verstärkt in verschiedenen Geweben gespeichert. Akute Vergiftungen kommen kaum vor, weil schnell Erbrechen und Durchfall eintreten. Mangan (Mg) Mangan kommt in allen pflanzlichen und tierischen Geweben vor, in höherer Konzentration in folgenden Nahrungsmitteln: Nüsse, Vollgetreide, Leguminosen, grüne Blattgemüse, Tee. Tierische Nahrungsmittel sind meist ärmer an Mangan. Mangan wirkt wie viele Metalle als Bestandteil oder Cofaktor von Enzymen. Über Manganmangel beim Menschen liegen wenige Berichte vor. Es können erniedrigte Serumgehalte von Cholesterin und Triglyceriden auftreten. Durch Aufnahme mit der Nahrung kann es nicht zu einer Vergiftung kommen. Hohe Dosen von Manganstaub haben bei Minenarbeitern zu schweren psychischen Störungen geführt. Eine Sublementierung mit hohen Dosen ist deswegen kritisch zu sehen. Quelle: 7/9

8 Molybdän (Mo) Molybdän kommt in Milch und Milchprodukten, Innereien, Getreide und Hülsenfrüchten, abhängig vom Gehalt im Boden vor. Bestandteil einiger Enzyme, z.b. im Purinstoffwechsel. Im Tierversuch sind Mangelerscheinungen bekannt, z.b. Wachstums- und Fruchtbarkeitsstörungen, beim Menschen wurden sie nicht beobachtet. Nickel (Ni) Nickel kommt in pflanzlicher Nahrung vor: Nüsse, Hülsenfrüchte, Vollgetreide. Die Funktion ist nicht bekannt. Vorkommen in Ribo- und Desoxyribonukleinsäuren. Nickelmangel behindert die Eisenverwertung und begünstigt Anämien. Beim Menschen ist eine Überdosierung durch Nahrungsmittel nicht bekannt. Quelle: 8/9

9 Listung einiger Spurenelemente Element Natürliches Vorkommen Bedeutung für den Körper Chrom (Cr) Eisen (Fe) Fluor (F) Jod (J) Kobalt (Co) Kupfer (Cu) Mangan (Mn) Molybdän (Mo) Selen (Se) Vanadium (V) Zink (Zn) Leber, Bierhefe, Weizenkeime Hülsenfrüchte, grünes Gemüse, Vollkornprodukte, Fleisch Meeresfische, Trinkwasser Seefisch, Eier, Milch, Milchprodukte Nüsse, Kohl, Vollkorngetreide, Hülsenfrüchte, Leber Leber, Nüsse, Vollkornprodukte, Hülsenfrüchte Getreideprodukte, grünes Gemüse und Nüsse. Getreide, Gemüse und Innereien Seefisch, Fleisch, Eier, Getreideprodukte Hülsenfrüchte, Nüsse, Meeresfrüchte Alle Nahrungsmittel tierischer Herkunft Bedeutsam bei Glukosetoleranz insbesondere im Alter und bei Diabetes Bestandteil vieler Enzyme. Trägt zur Speicherung und zum Transport von Sauerstoff bei Aufbau von Zähnen und Knochen Bestandteil vieler Enzyme. Notwendiger Baustein von Schilddrüsenhormonen Bestandteil vieler Enzyme. Fördert die Bildung roter Blutkörperchen Bestandteil vieler Enzyme, vor allem in Muskulatur, Leber und Knochen Bestandteil vieler Enzyme, vor allem für den Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel Bestandteil vieler Enzyme Schutz vor freien Radikalen, Entgiftung von Schwermetallen Wichtig bei Mineralisation der Knochen, Fett- und Zuckerstoffwechsel Bestandteil vieler Enzyme Empfohlene Zufuhr pro Tag 0,03-0,2 mg 15mg 5-25 mg 0,15-0,30 mg 5µg 1-1,5 mg 2-5 mg 0,06-0,5 mg 0,07-0,2 mg µg 5-25 mg Quelle: 9/9