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 |
|---|
|
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[8] | 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[10][11] Etwa 1,4 g im menschlichen Körper.[12] | 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 |
