Spurenelement

Als Spurenelemente oder auch Mikroelemente bezeichnet man Elemente, die für ein Lebewesen – umgangssprachlich meist auf den Menschen bezogen – (essentiell) nötig sind und in Massenanteilen von weniger als 50 mg/kg im Organismus vorkommen, im Unterschied zu den Mengenelementen. Bei Konzentrationen von weniger als 1 µg/kg wird gelegentlich auch von Ultra-Spurenelementen bzw. Ultramikroelementen gesprochen. Spurenelemente gehören zu den essentiellen Mikronährstoffen. In der Geologie werden Stoffanteile und Begleitelemente geringer Konzentrationen als Spurenelemente bezeichnet.

Eigenschaften

Eine zu geringe Menge oder sogar das Fehlen essentieller Spurenelemente kann in Lebewesen Mangelerkrankungen hervorrufen. Bekannte Mangelerscheinungen sind die Anämie bei Eisenmangel oder Stoffwechselstörungen bei Iodmangel. Umgekehrt können auch zu hohe Mengen zu nachteiligen Folgen führen oder, wie bei jedem natürlich vorkommenden Stoff, ab einer bestimmten Dosis giftig wirken. So kann eine Fluorose durch zu hohe Fluoridzufuhr entstehen.

Gründe für eine Unterversorgung mit Spurenelementen können sein:

• Ernährungsgewohnheiten
• Regionale Gegebenheiten (z. B. das Vorkommen im Ackerboden)
• vermehrte Ausscheidung, etwa durch Schwitzen oder Durchfallerkrankungen
• Stoffwechselerkrankungen

In der Biologie wird auch Eisen wegen seiner Wirkungsweise zu den Spurenelementen gezählt, obwohl im Menschen 60 mg/kg enthalten sind.

Bedeutung für den Menschen

Für den Menschen essentielle Spurenelemente (und Ultra-Spurenelemente) sind:

Spurenelement
Chrom (Cr) Cobalt (Co) Eisen (Fe) Fluor (F), Aufnahme als Fluorid (F−) Iod (I), Aufnahme als Iodid (I−) Kupfer (Cu) Mangan (Mn) Molybdän (Mo) Selen (Se) Silicium (Si) Zink (Zn)

Für den Menschen möglicherweise essentielle Spurenelemente sind:

• Arsen (As)
• Nickel (Ni)
• Rubidium (Rb)
• Zinn (Sn)
• Vanadium (V)

Für eine Reihe von Ultra-Spurenelementen (Bor, Brom, Cadmium, Blei, Lithium) ist bis heute ungeklärt, ob sie akzidenteller („zufälliger“) Bestandteil des Menschen sind oder ob ihnen tatsächlich eine physiologische Funktion zukommt.

Element	Gute Quelle	Bedeutung für den Körper	Empfohlene Zufuhr pro Tag
Chrom	Fleisch, Vollkornprodukte, Pflanzenöle, Bier (In Westeuropa ist Stahl (Verarbeitung, Kochgeschirr) die wichtigste Quelle)	ungeklärt/umstritten, Glucosestoffwechsel	20–100 µg (Schätzwert), 30–140 µg
Cobalt	Tierische Produkte aller Art, Sauergemüse	Bestandteil von Cobalamin (Vitamin B12), nur als solcher essentiell	0,2 µg, keine Empfehlung
Eisen	Schweineleber, Sauerkraut (Der früher empfohlene Spinat hat zwar einen hohen Eisengehalt, wegen der ebenfalls enthaltenen Oxalate und Tannine kann dieses Eisen aber nur in geringem Maß aufgenommen werden. Eisen aus pflanzlichen Nahrungsmitteln wird allgemein schlechter resorbiert, durch gleichzeitige Aufnahme von reduzierenden Nahrungsbestandteilen, insbesondere Ascorbinsäure (Vitamin C), kann die Resorptionsrate bei pflanzlichem Eisen aber bis zum siebenfachen erhöht und dieser Nachteil überkompensiert werden.)	Bestandteil vieler Enzyme und z. B. des Hämoglobins	10–15 mg
Fluorid	Schwarztee, künstliche Zusätze (Salz, Wasser)	Härtung des Zahnschmelzes, Osteoporosetherapie. Essenzielle Wirkung ungeklärt/umstritten, möglicherweise wachstumsbeeinflussend bei Kindern	2,9–3,8 mg
Iod	Meeresfische, Krustentiere, essbare Algen	Bestandteil der Schilddrüsenhormone	200 µg
Kupfer	Vollgetreide, Nüsse, Kakao, einige grüne Gemüse, Innereien von Wiederkäuern, Fische und Schalentiere	Bestandteil zahlreicher Redoxenzyme	1–1,5 mg
Mangan	Schwarztee, Nüsse, Vollgetreide und grünes Blattgemüse	Aktivator und Bestandteil zahlreicher Enzyme → antioxidativer Metabolismus, Knorpel- und Knochensynthese, Gluconeogenese	1 mg, 2–5 mg
Molybdän	Allgegenwärtig (ubiquitär)	Bestandteil des universellen Molybdän-Cofaktors	50–100 µg
Nickel		Bestandteil der Urease, der Methyl-Coenzym-M-Reduktase, manchen Hydrogenasen, der Kohlenmonoxid-Dehydrogenase	25–30 µg
Selen	Tierische Proteine aus selengefütterten Nutztieren (Mitteleuropa) → Eier, Fleisch	Bestandteil von 30–50 Selenoproteinen wie der Glutathionperoxidase	1,5 µg/kg, 30-70 µg
Silicium	Hirse, Bier	essentieller Bestandteil der Mucopolysaccharide in Epithelien und Bindegewebe Etwa 1,4 g im menschlichen Körper.	30 mg
Vanadium	Hülsenfrüchte, Nüsse, Meeresfrüchte	verschiedene Wirkungen im Körper, etwa Stimulierung der Glykolyse in der Leber, Hemmung der Gluconeogenese – Essenzialität ungeklärt	<10 µg
Zink	Tierische Lebensmittel, vor allem Käse, Innereien, Muskelfleisch, einige Fischsorten und besonders Schalentiere	Zinkabhängige Enzyme sind an nahezu allen Lebensvorgängen, z. B. Synthese von Kollagen, Thymulin, Testosteron oder Abbau von Alkohol durch Alkoholdehydrogenase, beteiligt	12–15 mg, 7–10 mg

H																		He
Li	Be												B	C	N	O	F	Ne
Na	Mg												Al	Si	P	S	Cl	Ar
K	Ca	Sc		Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
Rb	Sr	Y		Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	I	Xe
Cs	Ba	La	*	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
Fr	Ra	Ac	**	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn		Fl		Lv
			*	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
			**	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr

Die vier organischen Grundelemente

Mengenelemente

essentielle Spurenelemente

wahrscheinlich essentielle Spurenelemente

Eisen

Eisen wird vom Körper unter anderem für den Aufbau wichtiger Proteine und die Regenerierung von roten Blutkörperchen und Muskeln benötigt. Eisenmangel ist die häufigste Ursache für eine Blutarmut (Anämie). Diese äußert sich zunächst durch eine schnelle Erschöpfung bei körperlicher Tätigkeit und im manifesten Stadium auch durch eine blasse, spröde Haut sowie brüchige Fingernägel und Haare.

Eisen ist in vielen Nahrungsmitteln in ausreichender Form vorhanden. Für die Eisenaufnahme ist der tatsächliche Eisengehalt eines Nahrungsmittels nur von untergeordneter Bedeutung. Wichtiger ist, welche Nahrungsmittel kombiniert werden. Das liegt daran, dass eine Reihe von Nahrungsbestandteilen die Eisenaufnahme sehr stark fördert beziehungsweise hemmt. Förderlich für die Resorption von Eisen aus pflanzlichen Quellen ist insbesondere eine Kombination mit Vitamin C. Dagegen hemmen beispielsweise Substanzen in Kaffee, schwarzem Tee und dem früher als guten Eisenlieferanten empfohlenen Spinat die Eisenaufnahme besonders stark.

wichtige Eisenquellen

Nahrungsquelle	Eisengehalt
Schweineleber	221! ${}_{22{,}1\,{\frac {\mathrm {mg} }{100\,\mathrm {g} }}}$
Hühnereigelb	072! ${}_{7{,}2\,{\frac {\mathrm {mg} }{100\,\mathrm {g} }}}$
Rinderleber	071! ${}_{7{,}1\,{\frac {\mathrm {mg} }{100\,\mathrm {g} }}}$
Linsen	069! ${}_{6{,}9\,{\frac {\mathrm {mg} }{100\,\mathrm {g} }}}$
Pfifferlinge	065! ${}_{6{,}5\,{\frac {\mathrm {mg} }{100\,\mathrm {g} }}}$
Blutwurst	061! ${}_{6{,}1\,{\frac {\mathrm {mg} }{100\,\mathrm {g} }}}$
Weiße Bohnen	060! ${}_{6{,}0\,{\frac {\mathrm {mg} }{100\,\mathrm {g} }}}$
Hirse	059! ${}_{5{,}9\,{\frac {\mathrm {mg} }{100\,\mathrm {g} }}}$
Erbsen	050! ${}_{5{,}0\,{\frac {\mathrm {mg} }{100\,\mathrm {g} }}}$
Haferflocken	046! ${}_{4{,}6\,{\frac {\mathrm {mg} }{100\,\mathrm {g} }}}$

Literatur

• Ivor E. Dreosti: Trace Elements, Micronutrients, and Free Radicals, 1. Ed., Totowa: Humana Press, New Jersey 1991, ISBN 978-0-89603-188-3
• Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer: Biochemie. 6 Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-8274-1800-5.
• Donald Voet, Judith G. Voet: Biochemistry. 3. Auflage. John Wiley & Sons, New York 2004, ISBN 0-471-19350-X.
• Bruce Alberts, Alexander Johnson, Peter Walter, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts: Molecular Biology of the Cell. 5. Auflage. Taylor & Francis, 2007, ISBN 978-0-8153-4106-2.

Weblinks

• netdoktor.at
• Spurenelemente – Bedarf und Funktion