Doch ein Feuer wie Phosphor ward nie gesehn,
Es ist kalt und es kann im Wasser bestehen.
In diesem verliert es den Feuerschein,
Sonst würd es entschweben dem Erdensein.
Dann sieht es dem hellen Bernstein gleich,
Einem Stein aus dem Mineralienreich.
Der Natur war der Phosphor sonst unbekannt,
Ein Feuerkünstler ihn erst jüngst erfand.
Zum Schauspiel. o Fürst, ist er dir beschieden,
Sonst wäre er nie entdeckt hinieden.
Gottfried Wilhelm Leibniz, 1710 – Übersetzung aus dem Lateinischen von Herman Peters, 1913 [1]
Dieses begeisterte Loblied schrieb der Wissenschaftler und Philosoph Leibniz über den Phosphor (aus dem Altgriechischen für „leuchtend“), einen für alle lebenden Organismen essenziellen Mineralstoff, der schon im Jahr 1669 vom Chemiker und Alchimisten Henning Brand entdeckt wurde, als er auf der Suche nach dem Stein der Weisen Urin bis zur Trocknung eindampfte. Das Ergebnis war weißer Phosphor, der im Dunkeln leuchtet – ein Stoff, der damals mit Gold aufgewogen wurde.
Dieser Stoff kommt in der Natur nicht in der reinen Form, sondern ausschließlich gebunden in Form von Phosphaten vor, so z. B. als Türkis, einem wasserhaltigen Kupfer-Aluminium-Phosphat.[2] Oder auch als Bestandteil von Vogelkot, Gärtnern bestens bekannt als Guano.[3]
Ein ca. 70 kg schwerer Mensch „enthält“ ungefähr 700 g Phosphor (bzw. Phosphat), wovon 600 g zusammen mit Calcium in Knochen und Zähnen gebunden sind. Der Rest liegt in organischen Verbindungen vor, zum Beispiel dem universellen Energieträger ATP (Adenosintriphosphat) oder dem Kreatinphosphat, das für die Energieübertragung in Muskeln zuständig ist. Darüber hinaus reguliert Phosphor den Säure-Basen-Haushalt, ist an der Herstellung von DNA, RNA, Lipiden und Coenzymen beteiligt.
Wir nehmen diesern essenziellen Mineralstoff über verschiedene Bereiche des Darms auf; da Phosphate in nahezu jeder pflanzlichen und tierischen Zelle vorhanden sind, ist ein Mangel daran eher unwahrscheinlich. Jedoch sind Phosphate aus tierischen Lebensmitteln für unseren Körper um 50 % besser verwertbar als die aus Pflanzen.[4] Ein Überschuss an Phosphaten wird über die Niere (und zu geringen Teilen auch über den Darm) wieder ausgeschieden.
Unser Phosphor-Haushalt ist eng mit dem Calcium-Haushalt verknüpft: Steigt der Phosphor-Anteil, sinkt der Calcium-Spiegel und umgekehrt. Meldet das Parathormon (PTH, gebildet in den Nebenschilddrüsen) ein Zuviel an Phosphor an die Nieren, kann es dort in Vitamin D3 umgewandelt und dem Körper wieder zugeführt werden.[5] Liegen zu viele Phosphate und Vitamin D3 vor, führen diese beiden in unheiliger Allianz zum Abbau von Knochensubstanz. Diese Information wird wiederum über ein höchst komplexes hormonelles Regulationssystem an die Nieren weitergeleitet, die kurzen Prozess mit dem Phosphor-Überschuss machen, ihn über den Urin ausscheiden und gleichzeitig die Aufnahme von Calcium fördern, während – ebenfalls gleichzeitig – die C-Zellen der Schilddrüse aus dem nun vorliegenden Calcium-Überschuss Calcitonin produzieren, das zum einen den oben beschriebenen Knochenabbau hemmt und zum anderen zum Knochenaufbau wieder Calcium und Phosphate ins Skelett hineinschleusen.
Der weiße Phosphor (der mit der Chemoluminiszenz) reagiert mit Sauerstoff höchst aktiv und kann sich als Pulver bereits bei Raumtemperatur von selbst entzünden. Dazu ist er hochgiftig, schon 50 mg sind eine für den Menschen tödliche Menge. Im 19. Jahrhundert litten Arbeiter, die Zündhölzer aus weißem Phosphor herstellten, schon nach kurzer Zeit an schwersten Kiefernekrosen.
Schwarzer, roter, hellroter und violetter Phosphor, die durch unterschiedlich langes Erhitzen des weißen Phosphors gewonnen werden, sind ungiftig und nicht selbstentzündlich.
Aus rotem Phosphor werden heutzutage Streichhölzer hergestellt, beim Militär wird weißer Phosphor in Brandbomben eingesetzt[6], darüber hinaus kommen 80 % der weltweiten Phosphorherstellung in Düngemitteln zum Einsatz.
Obwohl Phosphor überall in der Natur vorkommt, sind die weltweiten Großvorkommen auf wenige Staaten beschränkt und limitiert – voraussichtlich werden diese Ressourcen in einigen Hundert Jahren erschöpft sein.[7]
Ein gesunder, sich ausgewogen ernährender Mensch läuft nur selten Gefahr, an einem Phosphor-Mangel zu leiden. Jedoch können Erkrankungen wie z. B. Alkoholmissbrauch, Nierenkrankheiten, Dialyse/Nierentransplantation, verschiedene Darmerkrankungen, eine Nebenschilddrüsenüberfunktion, ein Vitamin-D-Mangel und die fortwährende Einnahme von Antiazida (Säureblockern) zu einem Phosphor-Mangel führen.
Auch eine Fehlernährung ist in diesem Zusammenhang nicht zu unterschätzen: Eine exzessive Kohlenhydratzufuhr kann (vor allem bei gleichzeitigem Vorliegen einer Ketoazidose z. B. bei Insulinmangel oder nach starker Unterernährung) zu einem massiven Abfall des Phosphor-Spiegels führen. Für den Kohlenhydratstoffwechsel sind nämlich ATP (siehe oben) und ADP notwendig, für deren Bildung Phosphor in großen Mengen bereitgestellt werden muss.[8]
Sollten wir an einem Phosphor-Mangel leiden, zeigen sich folgende Symptome:
Genauso wie ein Phosphor-Mangel ist ein Überschuss bei gesunden Menschen nicht zu befürchten, es sei denn, es liegen Erkrankungen vor, die die Regulation des Phosphor-Haushalts empfindlich stören. Hierzu gehören z. B. eine chronische Niereninsuffizienz, Erkrankungen der Schilddrüse und Nebenschilddrüse oder ein Überschuss an Wachstumshormonen (Akromegalie). Aber auch die übermäßige Einnahme von Abführmitteln, eine Vitamin-D-Überdosierung oder eine Chemotherapie erhöhen den Spiegel. Typische Symptome hierfür sind:
Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) hat folgende Richtwerte bezüglich der täglichen Zufuhr an Phosphor herausgegeben:[9]
0 – 4 Monate: 120 mg
4 – 12 Monate: 300 mg
1 – 4 Jahre: 500 mg
4 – 7 Jahre: 600 mg
7 – 10 Jahre: 800 mg
10 – 19 Jahre: 1.250 mg
Erwachsene: 700 mg
Schwangere: 800 mg
Schwangere unter 19 Jahren: 1.250 mg
Stillende: 900 mg
Stillende unter 19 Jahren: 1.250 mg
Die in der Tabelle angegebenen Phosphor-Werte (mg) und die Kohlenhydrat-Werte (g) beziehen sich auf jeweils 100 g des genannten Lebensmittels, frisch und nicht zubereitet. Wir haben uns auf Lebensmittel ab einem Phosphor-Gehalt von 20 mg pro 100 g beschränkt.
Lebensmittel | Phosphor mg | KH g |
Mohn frisch | 854,0 | 4,2 |
Kürbiskerne | 830,0 | 14,2 |
Parmesan | 750,0 | 0,0 |
Paranuss | 675,0 | 3,5 |
Leinsamen | 660,0 | 0,0 |
Sonnenblumenkerne | 618,0 | 12,3 |
Sesam | 607,0 | 10,2 |
Steinpilz getrocknet | 578,0 | 4,0 |
Schnittkäse Vollfett | 560,0 | 0,0 |
Pfifferling getrocknet | 520,0 | 2,1 |
Pinienkerne | 510,0 | 7,3 |
Mandeln | 455,0 | 3,7 |
Walnuss | 410,0 | 10,6 |
Weichkäse | 400,0 | 0,0 |
Feta | 360,0 | 0,0 |
Gorgonzola | 356,0 | 0,0 |
Schweineleber | 353,0 | 2,6 |
Camembert | 350,0 | 0,0 |
Rinderleber | 347,0 | 6,4 |
Haselnuss | 335,0 | 10,5 |
Kalbsleber | 310,0 | 5,6 |
Mozzarella | 300,0 | 1,9 |
Brathähnchen | 290,0 | 0,3 |
Hühnerleber | 290,0 | 6,0 |
Ricotta | 270,0 | 0,3 |
Lachs frisch | 266,0 | 0,0 |
Forelle frisch | 257,0 | 0,0 |
Flusskrebs | 256,0 | 1,3 |
Cashewnuss | 255,0 | 25,3 |
Räucherlachs | 252,0 | 0,0 |
Hering / Makrele / Thunfisch | 243,0 | 0,0 |
Bückling | 236,0 | 0,0 |
Hummer | 233,0 | 0,0 |
Forelle geräuchert | 232,0 | 0,0 |
Putenfleisch mit Haut | 226,0 | 1,3 |
Hühnerei | 216,0 | 0,7 |
Aal geräuchert | 209,0 | 0,0 |
Mettwurst | 201,0 | 0,2 |
Scholle | 201,0 | 0,8 |
Tintenfisch | 200,0 | 2,4 |
Miesmuschel | 196,0 | 3,9 |
Rindfleisch | 190,0 | 0,7 |
Salami | 185,0 | 1,9 |
Kokosraspeln | 183,0 | 6,4 |
Leberwurst | 183,0 | 1,5 |
Quark | 180,0 | 3,2 |
Steinbutt | 162,0 | 0,0 |
Heilbutt geräuchert | 155,0 | 0,9 |
Jakobsmuschel | 151,0 | 0,0 |
Frischkäse Doppelrahm | 150,0 | 2,5 |
Leberkäse | 147,0 | 0,4 |
Hüttenkäse | 140,0 | 2,6 |
Auster | 139,0 | 3,9 |
Schinkenwurst | 136,0 | 0,2 |
Knoblauch | 134,0 | 28,4 |
Schweinefleisch | 133,0 | 0,4 |
Schweineschinken | 132,0 | 0,9 |
Bockwurst | 131,0 | 0,3 |
Petersilie | 128,0 | 7,4 |
Weißwurst | 126,0 | 0,3 |
Champignon | 123,0 | 0,6 |
Kasseler | 122,0 | 0,9 |
Dickmilch | 100,0 | 4,0 |
Joghurt 10 % | 100,0 | 4,0 |
Kefir | 100,0 | 4,1 |
Bratwurst | 99,0 | 0,3 |
Kuhmilch | 93,0 | 4,8 |
Buttermilch | 90,0 | 4,0 |
Steinpilz frisch | 85,0 | 0,5 |
Knollensellerie | 80,0 | 1,6 |
Broccoli | 79,0 | 1,9 |
Eisbein vom Schwein | 79,0 | 1,7 |
Schwarzwurzel | 76,0 | 1,6 |
Schnittlauch | 75,0 | 1,6 |
Pastinake | 73,0 | 2,0 |
Rosenkohl | 71,0 | 2,2 |
Sprossen | 70,0 | 2,2 |
Grünkohl | 69,0 | 1,6 |
Shrimps | 67,0 | 0,8 |
Brunnenkresse | 64,0 | 2,0 |
Schalotte | 60,0 | 3,3 |
Schlagsahne | 60,0 | 3,2 |
Pfifferling frisch | 55,0 | 0,2 |
Spinat | 55,0 | 0,6 |
Blumenkohl | 54,0 | 1,6 |
Endivien | 54,0 | 0,3 |
Fenchel | 51,0 | 2,8 |
Wirsing | 51,0 | 1,7 |
Kohlrabi | 50,0 | 3,7 |
Saure Sahne | 50,0 | 2,0 |
Feldsalat | 49,0 | 0,7 |
Bleichsellerie | 48,0 | 2,2 |
Porree | 46,0 | 2,5 |
Spargel | 46,0 | 1,6 |
Himbeere | 45,0 | 4,8 |
Romanosalat | 45,0 | 1,7 |
Rote Beete | 45,0 | 6,1 |
Mayonnaise | 44,0 | 2,0 |
Kürbis | 43,0 | 4,6 |
Sauerkraut | 43,0 | 0,6 |
Weinsauerkraut | 43,0 | 0,8 |
Zwiebel | 42,0 | 4,9 |
Johannisbeere schwarz | 40,0 | 10,3 |
Mangold | 39,0 | 2,9 |
Avocado | 38,0 | 0,4 |
Grüne Bohnen | 38,0 | 3,2 |
Kresse | 38,0 | 2,0 |
Möhre | 35,0 | 4,8 |
Kopfsalat | 33,0 | 1,1 |
Brombeere | 30,0 | 2,7 |
Chinakohl | 30,0 | 1,2 |
Johannisbeere rot | 30,0 | 7,3 |
Kokosmilch | 30,0 | 4,9 |
Paprika rot | 30,0 | 6,4 |
Steckrübe | 30,0 | 3,7 |
Weiße Rübe | 30,0 | 4,7 |
Oliven schwarz | 29,0 | 4,9 |
Paprika grün | 29,0 | 2,9 |
Radieschen | 29,0 | 2,1 |
Rettich | 29,0 | 1,9 |
Radicchio | 27,0 | 1,5 |
Chicorée | 26,0 | 2,3 |
Tomate | 26,0 | 2,6 |
Weißkohl | 26,0 | 4,2 |
Erdbeeren | 25,0 | 5,5 |
Rhabarber | 24,0 | 1,4 |
Gurke | 23,0 | 1,8 |
Rotkohl | 23,0 | 2,8 |
Zucchini | 23,0 | 2,0 |
Aubergine | 21,0 | 2,5 |
Butter | 21,0 | 0,6 |
Eisbergsalat | 20,0 | 1,6 |
Oliven grün | 17,0 | 1,8 |
Heidelbeere | 13,0 | 7,4 |
Algen | 11,0 | 2,1 |
Wassermelone | 11,0 | 8,3 |
Kaffee | 2,0 | 0,0 |
Butterschmalz | 1,0 | 0,0 |
Erdnussöl | 1,0 | 0,2 |
Schwarztee | 1,0 | 0,0 |
[1] https://wissenschaftscampus-rostock.de/ziele-konzept.html
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/T%C3%BCrkis_(Mineral)
[3] https://de.wikipedia.org/wiki/Guano
[4] Food and Nutrition Board (FNB), Institute of Medicine: Dietary Reference Intakes for Calcium, Phosphorus, Magnesium, Vitamin D and Fluoride. Washington (DC): National Academies Press (US) 1997 p. 146-189.1997
[5] Biesalski HK, Fürst P, Kasper H et al.: Ernährungsmedizin. Nach dem Curriculum Ernährungsmedizin der Bundesärztekammer. 3. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2004
[6] E.-C. Koch: Specials Materials in Pyrotechnics: IV. The Chemistry of Phosphorus and its Compounds. In: J. Pyrotech. 21, 2005
[7] „Depletion of current economically exploitable reserves are estimated at somewhere from 60 to 130 years. Using the median reserves estimates and under reasonable predictions, it appears that phosphate reserves would last for at least 100+ years”; in Arne Haarr, EUREAU (European Union of National Associations of Water Suppliers and Waste Water Services)
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