Erweitern Sie Ihr Wissen, Teil 2 – Mineralien & Spurenelemente

Essentielle Nährstoffe

Mineralien sind anorganische Verbindungen, die der Körper als essentielle Nährstoffe benötigt, um richtig zu funktionieren. Mineralien gehören neben Vitaminen, essentiellen Fettsäuren und essentiellen Aminosäuren zu den vier Gruppen essentieller Nährstoffe. Mineralien sind an zahlreichen biochemischen Prozessen im Körper beteiligt. Vitamine können ohne Mineralien nicht funktionieren.

Wir unterscheiden Makromineralien, von denen wir täglich eine größere Menge benötigen, und Mikromineralien bzw. Spurenelemente, die in geringen Mengen im Körper vorkommen. Wir brauchen jeden Tag eine kleine Menge davon. Ebenso wie Vitamine können auch Mineralien und Spurenelemente im Körper nicht synthetisiert werden. Deshalb werden sie als wesentlich bezeichnet. Mineralstoffe nehmen wir über pflanzliche oder tierische Nahrung oder über das Trinkwasser auf.

Vom Urknall über Supernovae bis hin zu ersten festen Formen

Vor langer Zeit gab es im Kosmos keine Mineralien. In dem überhitzten Strudel nach dem Urknall konnten sich auf keinen Fall Feststoffe bilden. Auch diesen hätten sie nie überleben können. Erst als sich einige Riesensterne, Supernovae, bildeten und explodierten, wurden alle anderen chemischen Elemente synthetisiert und in den Weltraum geschleudert. Erst dann könnten sich in den sich ausdehnenden, abkühlenden gasförmigen Sternhüllen die ersten festen Mineralstücke gebildet haben.

Koevolution mit der Biologie

Es ist bekannt, dass es vor 4,6 Milliarden Jahren unter den Bestandteilen des Sonnensystems nur etwa zwölf Mineralien (kristalline Verbindungen) gab. Mittlerweile gibt es auf der Erde mehr als 4.400 Mineralarten. Und es gibt wahrscheinlich noch viel mehr zu entdecken. Der Ursprung von mindestens zwei Dritteln der mehr als 4.000 bekannten Mineralarten auf der Erde steht in direktem oder indirektem Zusammenhang mit biologischer Aktivität.

Sie entstanden als Ergebnis der Koevolution mit der Biologie. Die Entstehung des Lebens vor etwa 4 Milliarden Jahren hatte somit großen Einfluss auf die Entwicklung der Mineralien. Koevolution ist der Prozess, durch den sich Arten im Zusammenspiel miteinander entwickeln, da eine Veränderung bei einer Art eine evolutionäre Reaktion bei der anderen hervorruft und umgekehrt.

Mikroorganismen und Pflanzen beschleunigten die Produktion verschiedener Tonmineralien. In Ozeanen beispielsweise führte die Entwicklung von Organismen mit Muscheln und mineralisierten Skeletten zu dicken Schichtablagerungen von Mineralien wie Calcit.

Die Bausteine ​​allen Lebens

Alles heutige Leben auf der Erde besteht aus sechs Bausteinen, nämlich Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel. Die vier Hauptstrukturelemente im menschlichen Körper – Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff und Stickstoff – werden normalerweise nicht als Hauptmineralien aufgeführt. Stickstoff gilt beispielsweise als Mineralstoff für Pflanzen. Diese vier Elemente machen zusammen etwa 96 % des Gewichts des menschlichen Körpers aus. Den Rest machen die wichtigsten Mineralstoffe, die Makromineralien und die Spurenelemente, aus. Manche Mineralien werden sogar als Ultraspurenelemente bezeichnet; wir brauchen davon noch weniger in unserem Körper.

Wie bekommen wir Mineralien?

Die meisten von lebenden Organismen aufgenommenen anorganischen Verbindungen sind einfacher Natur. Beispielsweise nehmen Pflanzen gelöste Elemente im Boden auf. Pflanzenfresser und Allesfresser fressen diese Pflanzen dann und so „steigen“ die Mineralien in der Nahrungskette auf. Einige Tierarten fressen möglicherweise auch Erde (Geophagie) oder nutzen Mineralquellen wie Salzlecksteine, um Mineralien zu erhalten, die aus anderen Nahrungsquellen nicht verfügbar sind. Der Mensch nimmt Mineralien auf, indem er pflanzliche und tierische Lebensmittel zu sich nimmt und Wasser trinkt.

Wie werden Mineralien freigesetzt?

Bei der Freisetzung von Mineralien spielen Bakterien und Pilze eine wesentliche Rolle. Kobalt beispielsweise, ein Bestandteil von B12, steht Tieren erst dann zur Verfügung, wenn es von Bakterien zu komplexen Molekülen verarbeitet wurde. Mineralien werden von Tieren und Mikroorganismen für den Prozess der Biomineralisierung verwendet und bilden Knochen, Muscheln, Eierschalen, Exoskelette und Weichtiere.

Auch im Wasser – Ozeane, Süßwasser, Grundwasser und Gletscherschmelzwassersysteme – werden Mineralien durch im Boden verteilte Bakterien recycelt. Mineralien gelangen in der marinen Nahrungskette von Bakterien und Phytoplankton zu Flagellaten und Zooplankton, die dann von anderen Meereslebewesen gefressen werden. In terrestrischen Ökosystemen spielen Pilze eine ähnliche Rolle wie Bakterien. Sie mobilisieren Mineralien aus Stoffen, die für andere Organismen unzugänglich sind, und transportieren diese Nährstoffe dann in lokale Ökosysteme.

Makro- und Mikromineralien

Wie bereits erwähnt, kann unser Körper keine Mineralien synthetisieren. Damit sind Mineralstoffe und Spurenelemente lebenswichtige Nährstoffe, die wir aus externen Quellen beziehen müssen. Die fünf wichtigsten Mineralstoffe im menschlichen Körper sind Kalzium, Phosphor, Kalium, Natrium und Magnesium. Alle übrigen Elemente, die im Körper vorkommen, werden als Spurenelemente bezeichnet. Zu den Spuren- und Ultraspurenelementen, die spezifische biochemische Funktionen im Körper haben, gehören Schwefel, Eisen, Chlor, Kobalt, Kupfer, Zink, Mangan, Molybdän, Jod und Selen.

Die Funktion von Mineralien: Elektrolyte und Katalysator von Enzymsystemen
Mineralien spielen eine wichtige Rolle beim Wachstum, Erhalt und der Reparatur von Geweben. Im Körper sind Mineralien auch an der Muskelkontraktion, der Weiterleitung von Nervenimpulsen, dem Energiemanagement, dem Flüssigkeitshaushalt und der pH-Regulierung beteiligt. Mineralien sind teilweise in Zellen, Enzymen, Geweben, Vitaminen und Hormonen eingebaut. Darüber hinaus erfüllen sie ihre Aufgabe als separate Komponenten. Sie erfüllen in Form von Elektrolyten sogenannte strukturelle und funktionelle Aufgaben.

Spurenelemente wirken hauptsächlich als Katalysatoren in Enzymsystemen; Einige Metallionen wie Eisen und Kupfer sind an Oxidations-Reduktions-Reaktionen im Energiestoffwechsel beteiligt. Eisen spielt als Bestandteil von Hämoglobin und Myoglobin auch eine entscheidende Rolle beim Sauerstofftransport.

Sind alle Spurenelemente essentiell?

Spurenelemente bzw. Spurenmetalle sind in unserem Körper in geringeren Mengen vorhanden als Makromineralien. Ob auch alle Spuren- und Ultraspurenelemente essentiell sind, wird noch diskutiert. Einige sind bekanntermaßen essentiell. Andere mögen wesentlich sein, aber dafür gibt es noch keine ausreichenden Beweise. Es gibt auch unterschiedliche Meinungen über die wesentliche Natur verschiedener Ultraspurenelemente, selbst wenn sie auf denselben Daten basieren. Es besteht beispielsweise kein wissenschaftlicher Konsens darüber, ob Chrom ein essentielles Spurenelement für den Menschen ist. Die Vereinigten Staaten und Japan betrachten Chrom als essentiellen Nährstoff, doch die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) stufte Chrom im Jahr 2014 als nicht essentiell ein.

Optimale Einnahme

Ein Problem bei der Feststellung der Wirksamkeit im Körper besteht darin, dass einige Elemente in geringen Konzentrationen harmlos, aber allgegenwärtig sind. Ihre Wirksamkeit kann daher nicht ausreichend nachgewiesen werden, da Mängel nur schwer reproduzierbar sind. Ultraspurenelemente wie Silizium und Bor spielen bekanntermaßen eine Rolle im Körper, ihre genaue biochemische Natur ist jedoch noch unbekannt. Andere, wie etwa Arsen, stehen im Verdacht, eine Rolle für die Gesundheit zu spielen, allerdings gibt es schwächere Beweise.

Alle Spurenelemente sind giftig, wenn sie lange genug in ausreichend hohen Mengen aufgenommen werden. Der Unterschied zwischen einer optimalen Aufnahme und einer toxischen Aufnahme essentieller Spurenelemente ist bei einigen Elementen groß, bei anderen jedoch deutlich geringer. Mineralien sind daher einerseits essentiell und entscheidend für das reibungslose Funktionieren des Körpers, andererseits geht es jedoch um die Aufnahme von Milligramm und häufiger Mikrogramm. Mittlerweile ist bekannt, dass mindestens zwanzig Mineralstoffe biochemische Prozesse und Wirkmechanismen im Körper unterstützen.