Phosphor

Phosphor ist ein nicht-metallisches Element und besitzt im Periodensystem der Elemente die Ordnungszahl 15. Sein chemisches Symbol ist P. Die Bezeichnung Phosphor leitet sich vom griechischem " φως-φορος " ab und bedeutet "Lichtträger". Phosphor kommt in der Natur nicht in elementarer Form vor, sondern nur in Form der Phosphate, bei denen es sich um organische oder anorganische sauerstoffhaltige Verbindungen handelt. Elementarer Phosphor kommt auf Grund der verschiedenen Anordnung der Atome im Prinzip in vier Modifikationen vor: dem weißen bzw. gelben giftigen Phosphor, dem roten, dem schwarzen und dem violetten Phosphor. Weißer Phosphor kann aus dem Erz des Apatit (Ca-F-Cl-Phosphat) gewonnen werden, das einen besonders hohen Phosphoranteil hat. Der rote Phosphor, ein amorphes Pulver, entsteht durch längeres Erhitzen des weißen Phosphors über 250° C, bei noch längerem Erhitzen geht dieser in den kristallinen violetten Phosphor über. Beim Einsatz von hohen Temperaturen und einem hohen Druck lässt sich aus weißem Phosphor schwarzer Phosphor gewinnen. Im Dunkeln leuchtet weißer Phosphor, daher der Begriff Phosphoreszenz. Dieser Leuchteffekt entstammt einer Chemolumineszenz, wobei sich das an der Oberfläche mit der Luft gebildete P2O3 in das energieärmere und stabilere P2O5 umwandelt. Bei diesem Oxidationsprozess wird die freigesetzte Energie in Form von Licht (und Wärme) abgegeben. Oberhalb von 50°C entzündet sich weißer Phosphor von selbst und verbrennt mit gelblich-weißer und relativ heller Flamme, daher darf weißer Phosphor nie an der Luft aufbewahrt werden. Brennender weißer Phosphor ist sehr schwer zu löschen und führt auf der Haut des Menschen zu schwersten Verbrennungen. Die Opfer von Phosphorbrandbomben sind schlimme Beispiele dafür. Dagegen entzündet sich roter Phosphor erst bei Temperaturen oberhalb von 300° C. In der Industrie wird roter Phosphor für Streichhölzer und Feuerwerkskörper verwendet. Weißer Phosphor wird vor allem zur Erzeugung von Phosphaten für Waschmittel und Düngemittel verwendet. Phosphor wurde, so weit bekannt ist, in unserem Kulturkreis durch den Alchimisten Henning Brand (vermutlich 1630-1710) aus Hamburg im Jahre 1669 entdeckt. Er war, dem Geist der Zeit entsprechend, auf der Suche nach einem "Stein der Weisen", welcher unedle Metalle in Silber umwandeln sollte. Er fand den Phosphor übrigens durch intensive Destillation menschlichen Urins. Die Identifizierung des Phosphors als chemisches Element wird im Jahr 1743 dem Berliner Chemiker Andreas Sigismund Marggraf (1709-1782) und im Jahr 1772 Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794) zugeschrieben. Der begnadete Chemiker Lavoisier wurde übrigens während der französischen Revolution am 8. Mai 1794 geköpft. Im Körper eines Erwachsenen befinden sich etwa 700 g Phosphor in organischen Verbindungen, davon der Hauptteil in Knochen und Zähnen. Phosphor ist für den menschlichen Organismus ein unentbehrlicher Mineralstoff.

Stoffwechsel

Das über die Nahrung aufgenommene Phosphat in Form von organischen Phosphorverbindungen wird mit Hilfe von Enzymen zu anorganischem Phosphat gespalten. Im Dünndarm wird bis zu 70% des ausgenommenen Mineralstoffs resorbiert (Resorption = Aufnahme in den Blutkreislauf). Die Ausscheidung des Phosphats erfolgt zu 60 - 80% über die Niere und 20 - 40% über den Stuhl. Zudem wird ein geringer Teil des Phosphors auch über den Schweiß ausgeschieden. Phosphor bildet zusammen mit Eisen, Aluminium und Calcium unlösliche Salze. Darum kann die Resorption von Phosphor durch eine gleichzeitige, hohe Zufuhr dieser Mineralstoffe beeinträchtigt werden. Phosphat aus Getreide liegt in Form von Phytinsäure vor. Es kann vom menschlichen Organismus nur verwertet werden, wenn das Phytin durch die, ebenfalls im Getreide vorkommenden Phytasen (Enzyme), abgebaut wird. Die Aktivierung der Phytasen werden beim Keimen (siehe auch: Keimlinge), im Sauerteig ausgelöst. Bei anderen Teigarten spielt die Teigführung eine entscheidende Rolle bei der Aktivierung der Phytasen. Funktionen im Körper Im menschlichen Organismus kommt Phosphor als Phosphat vor und ist für den gesamten Stoffwechsel mit verantwortlich: Es dient als Baustoff in den Knochen und Zähnen. Zusammen mit Kalzium wird es dort in Form von Hydroxyapatit eingebaut. Vor allem im Energiestoffwechsel wird Phosphor für die Synthese der Phosphate im Molekül ATP (Adenosintriphosphat) benötigt. ATP ist die "Währung" der Energie im Körper, also die Form, in der Energie nach dem Stoffwechsel von den Zellen verbraucht werden kann. Weiterhin ist es als Phosphat Bestandteil der DNA und RNA. Phospholipide sind ein wichtiger Bestandteil der Zellmembranen. Es erhöht die Umwandlungsrate des Schilddrüsenhormons T4 in T3.

Vorkommen

Phosphat ist praktisch in allen Lebensmitteln enthalten. Hauptsächlich jedoch in eiweißreichen Lebensmitteln wie Milch, Fleisch, Fisch und Eiern. In Form von Polyphosphaten (linear verknüpfte, kondensierte Phosphate) finden Phosphate als Lebensmittelzusatzstoffe in der Lebensmittelindustrie Verwendung. Sie werden beispielsweise zum Enthärten von Wasser, als Schmelzsalz für Schmelzkäse oder bei der Herstellung von Brühwürsten, Surimi oder Fischstäbchen verwendet. Auch in Colahaltigen Getränke ist der Gehalt an Phosphat sehr hoch. Als Beispiel für gute Phosphorlieferanten seien Hartkäse mit 840 mg/100 g und Bohnen mit 420 mg /100 g genannt.

Phosphormangel

Bei Kindern wirkt sich ein Phosphormangel durch verzögertes Wachstum, schlechte Knochen- und Zahnbildung und Rachitis aus. Die Symptome ähneln einem Kalzium- und Vitamin-D-Mangel. Phosphormangel kann in jedem Alter zu einem Gewichtsverlust führen und Müdigkeit hervorrufen. Auch anormaler Appetit (starkes Verlangen nach phosphorhaltigen Substanzen, die keine Lebensmittel sind - Kreide, Ton, Kalk o.ä.) gehört zu den Symptomen. Ein Mangel an Phosphor kann lange Zeit verborgen bleiben, da Phosphor aus den Knochen mobilisiert, also abgebaut wird. Dies zeigten auch Beobachtungen aus den Kriegs- und Nachkriegsjahren. Nach längerer verminderter Zufuhr von Phosphat trat die so genannte 'Hunger-Knochenerweichung' auf. Bei Einnahme von zu viel Kalzium und zu wenig Phosphor kann es zur Bildung von Nierensteinen kommen. Tierversuche zeigen, dass Phosphormangel neben dem bereits erwähnten Gewichtsverlust zu einem unzureichenden Ausbau des Skeletts und im Extremfall zum Tod durch Kräfteverfall führen kann.

Überdosierung und Vergiftung

Bei einem übermäßig hohen Phosphatanteil in der Nahrung kommt es zu einer gestörten Aufnahme anderer Mineralstoffe und Spurenelemente. Besonders häufig ist hierbei ein Kalziummangel. So enthält beispielsweise das Getränk Coca Cola sehr hohe Phosphatkonzentrationen und sollte daher besonders von Kindern und Jungendlichen nur eingeschränkt konsumiert werden. Phosphor als Element und in einer Reihe von Verbindungen ist teilweise giftig. Als besonders giftig gilt der weiße Phosphor, der, wie bereits erwähnt, auf der Haut zu Verbrennungen und schweren Hautschäden führt. Bei oraler Aufnahme, also über den Mund, kommt es zu Schmerzen in der Magengegend, Aufstoßen und Erbrechen, wobei das Erbrochene einen charakteristischen knoblauchartigen Geruch hat und bei Kontakt mit Luftsauerstoff leuchtet. Weiterhin treten Durchfall und ein Schockzustand auf. Wenn eine Vergiftung mit weißem Phosphor überlebt wird, treten häufig Leberschäden auf, die ihrerseits auch tödlich sein können. Die Behandlung besteht in einer Magenspülung mit einer Kaliumpermanganat- oder Kupfersulfatlösung. Ferner müssen die Schmerzen und gegebenenfalls der Schock behandelt werden.

Bedarf

Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung geht bei Erwachsenen von einem Tagesbedarf von etwa 700 mg aus. Schwangere und stillende Frauen sollten, wie bei den meisten Mineralstoffen, etwas mehr, etwa 800 bis 900 mg, zu sich nehmen. Jugendliche im Wachstum sollten ebenfalls mehr Phosphor aufnehmen. Der Phosphorbedarf wird bei einer ausgewogenen Ernährung gedeckt, bei einigen Erkrankungen, wie z.B. bei Alkoholismus, kann die aufgenommene Menge nicht ausreichend sein.

Bedarf im Sport

Für Ausdauersportler könnte sich eine verstärkte Zufuhr von Phosphaten lohnen. Studien beweisen dass Phosphate die maximale Sauerstoffaufnahme verbessern und so die bei Ausdauerleistungen einsetzende Ermüdung hinauszögern. Auch wenn die ursächlichen Mechanismen noch nicht eindeutig geklärt sind, kann dem Ausdauersportler ein Versuch mit Phosphaten empfohlen werden. Dazu werden in den letzten 3-4 Tagen vor einem Wettkampf 4 mal täglich 1g Natriumphosphat eingenommen, die letzte Zufuhr sollte 2-3 Stunden vor dem Wettkampf erfolgen. Allerdings sollten die Effekte zunächst im Training ausprobiert werden, um eventuelle Unverträglichkeitsreaktionen abschätzen zu können. Meiner Meinung sollte eine Tägliche Dosis von 2000-4000mg zu den Mahlzeiten ausreichen. Man sollte beachten dass eine zu hohe Dosierung den Calcium- und Magnesium Stoffwechsel behindern, sowohl sollte das Verhältnis von Phosphor zu Calcium 1:1 sein.