Ortho-Kieselsäure gilt als besser bioverfügbare Silizium-Form

SILIZIUM IST NICHT GLEICH SILIZIUM

Kieselsäure, Kieselerde und Silikat sind die physiologisch bedeutsamsten Silizium-Formen, die in der Natur vorkommen. Reines Silizium ist dagegen natürlich nicht zu finden. Aber nicht jede der drei Silizium-Formen kann der menschliche Körper auch gleichermaßen optimal verwerten – gleichwohl zählen alle drei Mineralstoffe zu den verwertbaren Sauerstoffverbindungen von Silizium.

Zwar gilt Silizium für den Menschen bislang nicht als lebensnotwendiger Nährstoff, dennoch übernehmen Kieselsäure, Kieselerde und Silikate verschiedene wichtige Funktionen im menschlichen Körper und eine Silizium-Unterversorgung kann mit spürbaren gesundheitlichen Auswirkungen verbunden sein. In ihrer natürlichen Form liefern Kieselsäure, Kieselerde und Silikate das notwendige Baumaterial zum Aufbau und Erhalt aller Körpergewebe, das als stützendes Gerüst in Knochen, Haaren und Fingernägeln, aber auch in Haut, Muskeln und Organen verarbeitet wird. Verfügt der Körper über zu geringe Zufuhren der Siliziumverbindungen, wie sie normalerweise mit einer vollwertigen Ernährung in ausreichender Menge aufgenommen werden, kann das unter anderem das Wachstum von Haaren und Nägeln sichtbar beeinträchtigen. Es gibt auch Hinweise darauf, dass eine Unterversorgung mit Silizium auf die Entstehung einer Osteoporose Einfluss nehmen könnte.

KIESELSÄURE, KIESELERDE UND SILIKAT UNTERSCHEIDEN SICH IN DER BIOVERFÜGBARKEIT

Wie gut verwertbar die einzelne Silizium-Form jeweils für den menschlichen Organismus ist, zeigt ihre Bioverfügbarkeit. Die Bioverfügbarkeit ist eine pharmakologische Messgröße, die auch bei der Untersuchung von Kieselerde, Kieselsäure und Silikat entsprechend Auskunft darüber gibt, wie schnell und zu welchem prozentualen Anteil die Mikronährstoffe jeweils vom Körper aufgenommen werden und nach der Aufnahme dem systemischen Kreislauf am Wirkort unverändert als Wirkstoff zur Verfügung stehen.

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Messungen zur Bioverfügbarkeit dieser Silizium-Formen ergaben im Vergleich, dass die einfache Form der Kieselsäure, die auch als Ortho-Kieselsäure bezeichnet wird, vom Körper in größerem Umfang aufgenommen wird als Polykieselsäure.

Wasserärmere Polykieselsäuren, zu denen auch die Kieselerde zählt, entstehen aus der wasserreicheren Orthokieselsäure, wenn es in einem chemischen Prozess zur Wasserabspaltung kommt.

Abgesehen von gesundheitsschädlichen kristallisierten Silikat-Mineralien, wie sie etwa auch in Form von Asbest-Partikeln in den Körper gelangen können,

werden Kieselsäure, Kieselerde und die meisten Silikate als Stoffe mit geringer Toxizität eingestuft. Ein Grund dafür sind Untersuchungen, die ergaben, dass menschliche Nieren wesentlich höhere Siliziummengen ausscheiden können, als sie täglich im Durchschnitt aufnehmen.

Die Aufnahme von Kieselsäure oder Kieselerde über den Verdauungstrakt wirkte bislang weder beim Menschen noch bei Tieren krebsauslösend und führte auch nicht zu Veränderungen des Erbgutes.

Aufnahme und Verwertung von Kieselsäure, Kieselerde und Silikat

GERINGE AUSBEUTE 

Siliziumverbindungen in Form von Kieselsäure, Kieselerde und Silikaten nimmt der Körper nicht nur über siliziumhaltige Lebensmittel auf, sie können auch über die Atemluft in den Körper gelangen. Nach Angaben der European Food Safety Authority (EFSA) nehmen wir täglich zwischen 20-50 mg Silizium über die Nahrung auf. Einige Experten gehen von geringeren Aufnahmemengen aus und geben an, dass der Mensch täglich zwischen 9 – 14 Milligramm an Siliziumverbindungen aufnimmt, aber nur etwa 4 Prozent der Wirkstoffe vom Körper verwertet werden.

Der verbleibende Anteil verlässt den Körper unverändert mit dem Stuhl. Wie Untersuchungen zeigten, hängt die Aufnahmefähigkeit von Kieselsäure, Kieselerde und Silikat immer auch von verschiedenen körperlichen Voraussetzungen ab. Faktoren, die die Aufnahmefähigkeit von Siliziumverbindungen beeinflussen können, sind insbesondere:

  • Fasergehalt der Nahrung
  • Alter
  • Geschlecht
  • Aktivität endokriner Drüsen

Tabelle: Silizium-Formen und Silizium-Produkte mit Wirkung auf den menschlichen Körper

Form
Vorkommen
Produkte
Wirkung
Ortho-Kieselsäure (H4SiO4) 
  • Menschliche Zellflüssigkeit
  • Tierische Zellflüssigkeit
  • Pflanzliche Zellflüssigkeit
  • Gewässer
Organisch
  • Mineralwässer
  • Heilwässer
  • Pflanzliche Lebensmittel, besonders z.B. Schachtelhalm, Brennessel
  • Tierische Lebensmittel
  • Nahrungsergänzungsmittel mit Ortho-Kieselsäure
  • Ortho-Kieselsäure wirkt nur in stark verdünnter Lösung.
  • Besser bioverfügbar und löslich als Kieselerde
  • Unterstützt optimal den Aufbau von Bindegewebe sowie Haut, Haaren, Nägeln
  • Günstige Wirkung auf Fettstoffwechsel
  • Vermutlich mit Vitamin-D an Knochenbildung beteiligt
  • Fördert vermutlich Gesundheit der Arterien
  • Fähigkeit zur Bindung von Aluminium
  • Oral aufgenommene Kieselsäure wirkt beim Menschen weder krebsauslösend noch mutagen
Poly-Kieselsäure/ Kieselerde (SiO2)
In Erdschichten mit fossilen
  • Kieselalgen (Diatomeen)
  • Strahlentierchen (Radiolarien)
Auch in Gewässern z.B.
  • Schwämme
  • Kieselalgen im Phytoplankton
z.B. Nahrungsergänzungsmittel/ Insektenschutzmittel
  • Meist kristallines Kieselgur als Insektenschutzmittel gegen Läuse, Flöhe, Vogelmilben, Kakerlaken, Wanze, Haarlinge etc.
  • Stark gereinigte Kieselerde „Terra Silicea“ zur innerlichen Einnahme
  • kolloidale Kieselsäure (Kieselsol)
  • Kristallines und nicht kristallines Siliziumdioxid wirkt in Produkten. Nur nicht kristalline Anteile gelten als gesundheitsfördernd.
  • Deutlich schlechtere Bioverfügbarkeit und Löslichkeit als Ortho-Kieselsäure
  • Oral aufgenommene Kieselerde wirkt beim Menschen weder krebsauslösend noch mutagen
Quarze/ Silikate (SiO2 und SiO2-Varietäten, INCI Silica)
  • Salze der Kieselsäuren
  • Quarzsand
  • Kieselsteine
  • Edelsteine wie z.B. Bergkristall, Beryll, Amethyst, Opal
  • Ton
  • Glimmer
  • Feldspat
  • Synthetische Herstellung
Verarbeitung von Quarzen, bzw. Salzen der Kieselsäuren, z.B. zu
  • Quarzglas
  • Lebensmittelzusatzstoffen E 551, E 552, E 553a, E 553b, E 554-E 556, E 558, E 559
  • Kieselgel (Silicagel)
  • Talkum
  • Kaolin
  • Glimmer
  • Zeolithe
  • Asbest
  • Salze sind besser bioverfügbar, während andere Silikatformen kaum bioverfügbar sind
  • Quarzsand/Silikate in Form von Lebensmittelzusatzstoffen gelten als zusätzliche Siliziumquelle
  • Selten wurden Silikatharnsteine nach der Einnahme von trisilikatreichen, bzw. magnesiumsilikatreichen Antazida festgestellt
  • Inhalation von Stäuben von SiO2 kann zur Silikose (Quarzstaublunge) führen
  • Kristallines SiO2 kann bei der Inhalation Krebs auslösen

Kieselsäure

ZU WENIG KIESELSÄURE ZEIGT NEGATIVE AUSWIRKUNGEN

Die einfachste Kieselsäure ist die Monokieselsäure (SI(OH)4). Sie ist eine chemische Verbindung von Silizium mit Wasserstoff und Sauerstoff. Die auch unter der Bezeichnung Ortho-Kieselsäure geläufige Siliziumform ist eine verbindungsfreudige schwache Säure, die in allen Gewässern sowie in pflanzlichen Flüssigkeiten und menschlichen Körperflüssigkeiten organisch vorkommt.

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Zu wenig Kieselsäure im Körper äußert sich häufig in Form von brüchigen Haaren und Nägeln etwa auch durch blasse und faltige Haut. Wie viel Kieselsäure der Körper benötigt, kann bislang nur geschätzt werden, weil für Silizium kein empfohlener Tagesbedarf ermittelt wird, solange es zu den nicht lebensnotwendigen Nährstoffen zählt.

Nach Schätzungen von Ernährungswissenschaftlern benötigt der Körper täglich zwischen 20 bis 50 mg an Silizium, das er über die Ernährung aufnehmen muss.

Pflanzliche Lebensmitteln enthalten mehr Silizium in Form der gut verwertbaren Ortho-Kieselsäure als tierische Lebensmittel. Ein großer Teil der Kieselsäure entsteht in der Natur in den Bodenschichten durch Kieselalgen, die ihren Panzer aus Kieselsäure aufbauen.

Regenwasser und Sickerwasser lösen Kieselsäure auf ihrem Weg durch die Schichten aus den Silikaten der Bodenmineralien und reichern das Wasser so an. Niedere Tiere in natürlichen Gewässern können die dort vorkommende Kieselsäure in Siliziumdioxid (SiO2) umwandeln und bauen auf diese Weise ihren schützenden Skelettpanzer auf.

Einige Mineralwässer und Heilwässer enthalten neben anderen Mineralstoffen auch nennenswerte Anteile an Kieselsäure. Manches Heilwasser enthält dabei mehr als 30 mg Kieselsäure pro Liter. Kieselsäure aus Heilwasser und Mineralwasser kann vom menschlichen Körper sehr gut aufgenommen werden.

Auf Gräsern und Halmen sorgen scharfe Siliziumdioxid-Kristalle für scharfe Schnittkanten, die die Zähne von Tierarten, die sich von ihnen ernähren, besonders abnutzen. Einige Tierarten verfügen deshalb über einen Zahnaufbau, der die abgenutzten Zähne nachwachsen lässt. Bei Widerkäuern wie Rindern und Schafen können sich beim Weiden auf siliziumreichen Böden und beim Fressen hoher Mengen von opalreichen Gräsern Kieselharnsteine bilden. Kieselharnsteine bestehen aus nicht kristallinem Opal und treten insbesondere bei Tieren auf, die Urin mit saurem pH-Wert aufweisen.

Kieselerde

OFT AUS VERSTEINERTEN KIESELALGEN UND STRAHLENTIERCHEN

Zusammen mit den Quarzen und Silikaten zählt die Kieselerde zu den Siliziumdioxiden (SiO2). Siliziumdioxide stellen die mengenmäßig wichtigste Gruppe dar und sind auch am meisten vertreten. Produkte aus Kieselerde entstehen in Folge einer chemischen Reaktion mit Orthokieselsäure durch Wasserabspaltung.

Zu den Silizumdioxiden zählt insbesondere die Kieselerde in Form fossiler Sedimente, die auch als Kieselgur bezeichnet wird. Kieselgur, der aus ausgestorbenen Strahlentierchen (Radiolarien) und Skelettpanzern der Kieselalgen (Diatomeen) des tertiären Erdzeitalters besteht, wurde auch in Norddeutschland bis in die 90er Jahre abgebaut. Fossile Kieselgur-Ablagerungen verfügen über einen hohen Kieselsäure-Gehalt. Man unterscheidet zwischen nicht kristalliner (amorpher) und kristalliner Kieselerde. Beim Einatmen von hohen Mengen kristalliner Kieselerde über lange Zeiträume traten bei Arbeitern in Kieselgur-Fabriken Lungenschäden auf und das Risiko für Lungenkrebs stieg an.

Je nach Reinigungsgrad wird Kieselgur zu industriellen Zwecken etwa in der Halbleitertechnik oder als stark gereinigtes pharmazeutisches Produkt für die innerliche Anwendung mit hohem organischen Kieselsäure-Anteil unter dem Namen Terra Silicea, Diatomeenerde, Kieselgur oder Kieselerde gehandelt. Stark gereinigte Kieselerde ist unter der Bezeichnung Terra Silicea, bzw. Silicea Terra in vielen Nahrungsergänzungsmitteln enthalten.

Mehr als 10.000 Arten von Kieselalgen bevölkern Gewässer aller Klimazonen und bilden einen wesentlichen Teil des Phytoplanktons.

Durch Auflösen von nicht kristallinem Siliziumdioxid, zu dem die Kieselerde zählt, kann Kieselsäure erzeugt werden. Höhere Konzentrationen führen schließlich zu Polykieselsäuren.

LÖSLICHKEIT VON SILIZIUMDIOXID STARK VON TEMPERATUR UND PH-WERT ABHÄNGIG

Kieselsäure in Form von Siliziumdioxid löst sich in einem Liter kaltem Wasser bei einem niedrigem ph-Wert von 7 nur in geringer Menge von 0,12 Gramm (120 ppm). Mit zunehmender Temperatur und zunehmendem ph-Wert steigt die Löslichkeit aber stark an. Bei einem ph-Wert von 11 und einer Temperatur von 25 ° C ist die Löslichkeit mit mehr als 0,9 Gramm pro Liter (900 ppm) am stärksten. Bei einer Temperatur von 100 °C und einem ph-Wert von 7 beträgt die Löslichkeit dagegen nur etwa 0,35 Gramm (350 ppm).

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Silikate

NATÜRLICHE UND SYNTHETISCHE FORMEN

Silikate sind die Salze der Kieselsäuren. Silikate bilden die Silizium-Form, die nur langsam und schlecht löslich ist. Durch Verkieselung ist diese Silizium-Form fähig, versteinerte Wälder, Quarze oder Fossilien zu bilden. Silikate gibt es in vielen Formen, von denen einige auch unterschiedliche Metalle enthalten. Solche Silikate sind u.a. mit Eisen, Aluminium, Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen verbunden.

Silikate können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein. Sie gelangen über die Atemluft oder durch verschiedene Lebensmittelzusatzstoffe wie etwa E 551 in den menschlichen Körper.

Aus Monosilikaten lässt sich eine höher konzentrierte aber unstabile Kieselsäure-Lösung herstellen. In Abhängigkeit von Konzentration, pH-Wert und Temperatur vollzieht sich eine rasche Konzentration, die nur Sekunden oder auch Tage stabil ist. Im Verlauf trübt sich die klare Lösung ein, bis sie am Ende in die Form einer starren und gallertartigen Masse übergeht. Diese Form wird als Kiesel-Hydrogel bezeichnet.

SILIKATE IN LEBENSMITTELN

Bis zu 2 Prozent Silikate, die wasserlöslich und nicht kristallin sind, dürfen Lebensmittelhersteller ihren Produkten zusetzen. Siliziumhaltige Lebensmittelzusatzstoffe bestehen aus Kieselsäure in Form von Siliziumdioxid (SiO2) oder Abkömmlingen der Kieselsäure. Sie werden nicht nur als Füllstoff und Trennmittel eingesetzt, sondern auch als Trägerstoffe.

Folgende siliziumhaltige Lebensmittelzusatzstoffe sind zugelassen:

Lebensmittelzusatzstoff/ E-Nummer
Anwendung/ Einsatzbereich
E 551 Siliziumdioxid
Siliziumdioxid kommt in Form von Kieselsäure natürlich vor und wird als Füllstoff, Trennmittel und Trägerstoff verwendet. E 551 wird aus natürlich vorkommendem Quarzsand hergestellt. Der Einsatz ist nur in bestimmten Lebensmitteln erlaubt. Dazu zählen Scheibenkäse, geriebener Käse, Kochsalz, Kochsalzersatz und auch Würzmittel. E 551 gilt als unbedenklich und darf auch in biologischen Lebensmitteln eingesetzt werden.
E 552 Calciumsilicat
Calciumsilicat ist ein Abkömmling der Kieselsäure und wird als Trennmittel und Trägerstoff verwendet. Hergestellt wird E 552 aus natürlich vorkommendem Quarzsand. Der Einsatz ist nur in bestimmten Lebensmitteln erlaubt. Dazu zählen Scheibenkäse, geriebener Käse, Kochsalz, Kochsalzersatz, Trockenlebensmittel in Pulverform und auch Würzmittel. E 552 gilt als unbedenklich, darf aber nicht in biologischen Lebensmitteln eingesetzt werden.
E 553 a Magnesium(tri)silicat
Magnesiumtrisilicat ist ein Abkömmling der Kieselsäure und wird als Trennmittel und Füllstoff verwendet. Hergestellt wird E 553 a synthetisch. Der Einsatz ist nur in bestimmten Lebensmitteln erlaubt. Dazu zählen Scheibenkäse, geriebener Käse, Kochsalz, Kochsalzersatz, Trockenlebensmittel in Pulverform und auch Würzmittel. E 553 a gilt als unbedenklich, darf aber nicht in biologischen Lebensmitteln eingesetzt werden.
E 553 b Talkum
Talkum ist ein Abkömmling der Kieselsäure und wird als Trennmittel und Füllstoff verwendet. Hergestellt wird E 553 b synthetisch. Der Einsatz ist nur in bestimmten Lebensmitteln erlaubt. Dazu zählen Käse, Kaugummi, Kochsalz, Kochsalzersatz, Reis, Trockenlebensmittel in Pulverform, Wurstoberflächen und auch Würzmittel. E 553 b gilt als unbedenklich und darf auch in biologischen Lebensmitteln eingesetzt werden.
E 554 – E 556 Aluminiumsilicate
Aluminiumsilicate sind Abkömmlinge der Kieselsäure und werden als Trennmittel verwendet. Hergestellt werden die Kieselsalze E 554 – E556 aus natürlich vorkommendem Quarzsand. E 554 bezeichnet das Natriumaluminiumsilicat, E 555 das Kaliumaluminiumsilicat und E 556 das Calciumaluminiumsilicat. Der Einsatz ist nur in bestimmten Lebensmitteln erlaubt. Dazu zählen Käse, Kaugummi, Kochsalz, Kochsalzersatz, Reis, Trockenlebensmittel in Pulverform, Wurstoberflächen und auch Würzmittel. E 554 – E 556 gelten als unbedenklich, dürfen aber nicht in biologischen Lebensmitteln eingesetzt werden. Nierenkranke Personen, die unter chronischer Niereninsuffizienz leiden, können Aluminium im Körper anreichern.
E 558 Bentonit
Bentonit ist vulkanisches Tongestein und wird als Trägerstoff verwendet. Hergestellt wird E 558 aus natürlichem Vulkangestein. Der Einsatz ist ausschließlich als Trägerstoff für Farbstoffe zugelassen. Verwendet werden darf Betonit als technischer Hilfsstoff für Wein, Kakaobutter und Säfte. E 558 gilt als unbedenklich, darf aber nicht in biologischen Lebensmitteln eingesetzt werden.
E 559 Aluminiumsilicat, Kaolin
Kaolin ist ein Abkömmling der Kieselsäure und wird als Trennmittel und Trägerstoff verwendet. Hergestellt wird E 559 aus natürlichen Gesteinen. Der Einsatz ist nur in bestimmten Lebensmitteln erlaubt. Dazu zählen Scheibenkäse, geriebener Käse, Kaugummi, Kochsalz, Kochsalzersatz, Trockenlebensmittel in Pulverform sowie Würzmittel. E 559 gilt als unbedenklich und darf aber nicht in biologischen Lebensmitteln eingesetzt werden.

WICHTIGE HINWEISE ZU GESUNDHEITSTHEMEN

Dieser Artikel behandelt ein Gesundheitsthema. Er dient nicht der Selbstdiagnose und ersetzt keine Arztdiagnose. Bitte beachten Sie hierzu die weiteren Hinweise zu Gesundheitsthemen

Marcell Pausch. Silicium und seine Verbindungen in Alltag und Technik – Labor und Schule. 13. November 2013. (PDF)

Pschyrembel. Klinisches Wörtebuch. 267. Auflage neubearbeitete Auflage. Verlag De Gruyter. Berlin/Boston. 2017

Hans-Konrad Biesalski, Joseph Körle, Klaus Schürmann. Vitamine, Spurenelemente, Mineralstoffe. Georg Thieme Verlag. 2002

Jan Schlomach. Feststoffbildung bei technischen Fällprozessen. Untersuchungen zur industriellen Fällung von Siliziumdioxid und Calciumcarbonat. Universitätsverlag Karlsruhe. 2006

B.K. Keppler, A. Ding. Chemie für Biologen. Spektrum Akademischer Verlag. 1997

E. Leistner, S.W. Breckle. Pharmazeutische Biologie I. 4. durchgesehene Auflage. Georg Thieme Verlag. 1992

Deutsche Heilbrunnen. Kieselsäurereiche Heiwässer haben Potenzial zum Knochenschutz. Heilwasser Newsletter. Ausgabe 23 / September 2011

Astrid Schobert. Zusatzstoffampel. Verlag Knaur. 2007

Autor: Katja Schulte Redaktion | Datum: 03/2019

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