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Kolloid oder Mineralstoffverbindung – wo liegt eigentlich der Unterschied?

1. Mineralstoff ist nicht gleich Mineralstoff Wenn wir von Magnesium, Zink oder Kupfer sprechen, klingt es zunächst so, als wäre damit bereits ziemlich genau beschrieben, womit wir es zu tun haben. Chemisch gesehen ist der Name des Elements aber nur ein Teil der Information. Mindestens ebenso interessant ist die Frage, in welcher Form dieses Element vorliegt. […]

1. Mineralstoff ist nicht gleich Mineralstoff

Wenn wir von Magnesium, Zink oder Kupfer sprechen, klingt es zunächst so, als wäre damit bereits ziemlich genau beschrieben, womit wir es zu tun haben. Chemisch gesehen ist der Name des Elements aber nur ein Teil der Information. Mindestens ebenso interessant ist die Frage, in welcher Form dieses Element vorliegt.

Magnesium ist dafür ein gutes Beispiel. In klassischen Mineralstoffpräparaten begegnet es uns etwa als Magnesiumcitrat, Magnesiumcarbonat oder Magnesiumoxid. Alle drei enthalten Magnesium – und trotzdem haben wir es nicht mit demselben Stoff zu tun. Das Magnesium liegt hier nicht als elementares Magnesium vor, sondern ist Bestandteil unterschiedlicher chemischer Verbindungen. Diese unterscheiden sich in ihrem Aufbau und auch darin, wie sie sich beispielsweise in Wasser oder unter veränderten chemischen Bedingungen verhalten.

Bei einem Kolloid sieht die Sache anders aus. Hier geht es nicht in erster Linie um eine klassische gelöste Mineralstoffverbindung, sondern um sehr kleine Teilchen, die fein in einem anderen Medium verteilt sind. Ist dieses Medium Wasser, befinden sich die Partikel darin als sogenannte disperse Phase. Das Wasser bildet die kontinuierliche Phase, die sie umgibt.

„Kolloidal“ bezeichnet also zunächst keine bestimmte Substanz und sagt auch noch nichts darüber aus, ob ein Stoff „gut“ oder „schlecht“ ist. Es beschreibt einen physikalischen Zustand. Die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) ordnet Strukturen grob dann dem kolloidalen Größenbereich zu, wenn ihre Ausdehnung in mindestens einer Dimension zwischen etwa einem Nanometer und einem Mikrometer liegt. Die Grenzen sind dabei nicht als harte Trennlinie zu verstehen.

Was zunächst nach einem recht kleinen Unterschied klingt – gelöst oder fein verteilt –, verändert auf Teilchenebene erstaunlich viel.

Bei einer echten Lösung haben wir es mit einzelnen gelösten chemischen Spezies zu tun, beispielsweise mit Ionen. Bei einem Kolloid bleiben dagegen Partikel als eigene Phase erhalten. Und sobald wir über solche sehr kleinen Partikel sprechen, kommt etwas ins Spiel, das bei einem einzelnen gelösten Ion in dieser Form keine Rolle spielt: eine Partikeloberfläche.

Je kleiner ein Partikel wird, desto größer wird seine Oberfläche im Verhältnis zu seinem Volumen. Ein immer größerer Anteil des Materials befindet sich damit unmittelbar an der Grenzfläche zur Umgebung. Dadurch gewinnen die Eigenschaften dieser Oberfläche an Bedeutung. Dazu gehört beispielsweise ihre elektrische Ladung. Sie beeinflusst, wie Partikel untereinander wechselwirken, wie sie sich gegenüber anderen Stoffen in ihrer Umgebung verhalten und auch, ob ein kolloidales System stabil bleibt oder seine Partikel beginnen, sich zusammenzulagern.

Genau deshalb reicht es nicht aus, lediglich auf den Namen des enthaltenen Elements zu schauen.

Ein Magnesiumion in einer wässrigen Lösung, Magnesiumoxid als Feststoff und ein fein dispergierter magnesiumhaltiger Partikel können alle Magnesium enthalten. Auf chemischer und physikalischer Ebene liegen jedoch unterschiedliche Systeme vor. Sie unterscheiden sich in ihrer Struktur, ihrem Zustand und in der Art, wie sie mit ihrer jeweiligen Umgebung wechselwirken können.

Das ist der eigentliche Ausgangspunkt für den Vergleich zwischen klassischen Mineralstoffverbindungen und kolloidalen Elementen: Das Element mag dasselbe sein – die Form, in der es vorliegt, ist es nicht.

Bevor wir uns die Besonderheiten eines Kolloids genauer ansehen, lohnt sich deshalb zunächst ein Blick auf die andere Seite des Vergleichs: Wie liegt ein Mineralstoff in einer klassischen Verbindung eigentlich vor – und was geschieht mit dieser Verbindung, wenn sie in Kontakt mit Wasser und später mit dem Verdauungstrakt kommt?

2. Was ist eine klassische Mineralstoffverbindung?

Mineralstoffe begegnen uns in Lebens- und Futtermitteln nur selten als freie, elementare Stoffe. Meist sind die entsprechenden Elemente chemisch gebunden oder liegen – sobald sie sich in einer wässrigen Umgebung befinden – als gelöste Ionen und Komplexe vor.

Nehmen wir wieder Magnesium als Beispiel. Elementares Magnesium ist ein silbrig glänzendes Metall. In dieser Form findet man es weder in einem Mineralfutter noch in einem klassischen Magnesiumpräparat. Dort steckt das Magnesium beispielsweise in Magnesiumcitrat, Magnesiumchlorid, Magnesiumcarbonat oder Magnesiumoxid.

Der Name verrät bereits, dass Magnesium hier jeweils einen chemischen Partner hat. Bei Magnesiumchlorid sind das Chlorid-Ionen, bei Magnesiumoxid Sauerstoff beziehungsweise Oxid-Ionen. Magnesiumcitrat besteht aus Magnesium- und Citrat-Ionen. Je nach Verbindung unterscheiden sich Aufbau, Kristallstruktur und chemische Eigenschaften zum Teil erheblich.

Und genau das wird interessant, sobald eine solche Verbindung mit Wasser in Kontakt kommt.

Von der festen Verbindung zum gelösten Ion

Bei einer gut wasserlöslichen ionischen Verbindung können sich die Bestandteile des Kristalls aus ihrem festen Verband lösen und in die Flüssigkeit übergehen. Diesen Vorgang bezeichnet man als Dissoziation.

Dabei schwimmen die freigesetzten Ionen allerdings nicht einfach „nackt“ im Wasser herum. Wassermoleküle sind polar aufgebaut: Ihre Sauerstoffseite trägt eine partielle negative Ladung, die Wasserstoffseiten eine partielle positive Ladung. Rund um ein positiv geladenes Magnesiumion richten sich deshalb Wassermoleküle entsprechend aus und bilden eine sogenannte Hydrathülle.

Aus dem Magnesium einer festen Verbindung kann auf diese Weise ein hydratisiertes Mg²⁺-Ion in wässriger Lösung werden.

Das klingt zunächst nach einem kleinen chemischen Detail, ist aber ein grundlegender Unterschied: Die ursprüngliche feste Verbindung existiert in dieser Form nicht mehr. Ihre Bestandteile befinden sich nun als gelöste Spezies in der Flüssigkeit und können dort wiederum mit anderen Molekülen und Ionen wechselwirken.

Wie weit dieser Vorgang tatsächlich abläuft, hängt allerdings stark von der jeweiligen Verbindung und ihrer Umgebung ab.

Nicht jede Verbindung verhält sich gleich

Magnesiumchlorid ist beispielsweise sehr gut wasserlöslich. Magnesiumoxid verhält sich ganz anders. Es ist in reinem Wasser nur begrenzt löslich und reagiert dafür deutlich mit Säuren.

Das wird spätestens im Magen interessant. Dort herrscht durch die Magensäure ein stark saures Milieu. Magnesiumoxid kann mit den vorhandenen Protonen reagieren; dabei entstehen Magnesiumionen und Wasser. Chemisch betrachtet wird hier also nicht einfach nur ein Feststoff „aufgelöst“. Die Umgebung verändert die Verbindung durch eine chemische Reaktion.

Auch der pH-Wert spielt deshalb eine wichtige Rolle dabei, in welcher Form ein Mineralstoff unter bestimmten Bedingungen vorliegt. Hinzu kommen weitere Faktoren wie die Konzentration anderer Ionen, vorhandene Bindungspartner und die Zusammensetzung der jeweiligen Flüssigkeit.

Der Verdauungstrakt ist schließlich kein Becherglas mit reinem Wasser. Er ist eine ausgesprochen komplexe chemische Umgebung, deren Bedingungen sich von Abschnitt zu Abschnitt verändern.

Gelöst bedeutet nicht dasselbe wie kolloidal

An dieser Stelle lässt sich bereits ein wichtiger Unterschied festhalten, der uns durch den weiteren Artikel begleiten wird.

Wenn sich eine Mineralstoffverbindung löst und dissoziiert, entstehen gelöste Ionen beziehungsweise andere gelöste chemische Spezies. Sie bilden keine kleinen Stückchen des ursprünglichen Feststoffes, die nun im Wasser herumschwimmen.

Eine echte Lösung ist auf molekularer beziehungsweise ionischer Ebene homogen. Die einzelnen gelösten Spezies sind vom Lösungsmittel umgeben und besitzen keine eigenständige Partikeloberfläche im kolloidchemischen Sinn.

Genau darin unterscheidet sich eine solche Lösung von einer kolloidalen Dispersion.

Beim Kolloid bleiben sehr kleine Partikel als eigenständige disperse Phase erhalten. Sie besitzen eine Grenzfläche zum umgebenden Medium – und damit eine Oberfläche, deren Größe, Zusammensetzung und elektrische Eigenschaften für das Verhalten des gesamten Systems bedeutsam werden können.

Bevor wir uns diese Partikel genauer ansehen, fehlt allerdings noch ein Schritt: Was geschieht mit klassischen Mineralstoffverbindungen, wenn sie nicht nur in einem Glas Wasser landen, sondern tatsächlich den Verdauungstrakt durchlaufen?

3. Was passiert mit klassischen Mineralstoffverbindungen im Verdauungstrakt?

Mit der Aufnahme eines klassischen Mineralstoffpräparates beginnt ein Weg, der wesentlich komplexer ist, als es auf den ersten Blick wirkt. Magnesium, Zink, Kupfer oder andere Mineralstoffe werden vom Organismus nicht einfach in genau der Form übernommen, in der sie ursprünglich im Futter, in einem Pulver oder in einem Ergänzungsfuttermittel enthalten waren.

Die jeweilige Mineralstoffverbindung trifft zunächst auf ein biologisches Milieu, das sich ständig verändert. Sie kommt mit Wasser, Magensäure, Verdauungssekreten, anderen Nährstoffen, Mineralstoffen, Spurenelementen und zahlreichen weiteren Stoffen in Kontakt. Erst aus diesem Zusammenspiel ergibt sich, in welcher chemischen Form ein Element im weiteren Verlauf überhaupt vorliegt und ob es die Darmwand erreichen und passieren kann.

Bleiben wir beim Magnesium, weil sich daran viele dieser Vorgänge besonders gut erklären lassen.

Magnesium kann beispielsweise als Magnesiumoxid, Magnesiumcitrat, Magnesiumchlorid oder in einer anderen Verbindung aufgenommen werden. Alle diese Stoffe enthalten Magnesium. Chemisch betrachtet bringen sie jedoch völlig unterschiedliche Eigenschaften mit. Magnesiumoxid verhält sich in einer wässrigen Umgebung anders als Magnesiumchlorid, Magnesiumcitrat wiederum anders als beide.

Der Körper bekommt also zunächst nicht einfach „Magnesium“, sondern eine ganz bestimmte Magnesiumverbindung – und diese muss sich nun unter den Bedingungen des Verdauungstraktes behaupten.

Der Magen ist chemisch gesehen keine bloße Durchgangsstation

Im Magen ändern sich die Bedingungen deutlich. Das saure Milieu beeinflusst, wie sich Mineralstoffverbindungen verhalten, ob sie löslich bleiben oder werden und welche chemischen Reaktionen stattfinden können.

Magnesiumoxid ist dafür ein anschauliches Beispiel. In neutralem Wasser ist es nur begrenzt löslich. Im sauren Milieu des Magens kann es dagegen mit den vorhandenen Protonen reagieren. Dadurch kann Magnesium aus der festen Verbindung in eine gelöste Form übergehen.

Bei gut löslichen Mineralstoffsalzen kann dieser Vorgang wesentlich leichter ablaufen. Andere Verbindungen benötigen wiederum bestimmte Bedingungen, damit das enthaltene Element überhaupt ausreichend in eine gelöste Form überführt wird.

Schon an dieser Stelle wird deutlich, warum die Angabe „enthält Magnesium“ allein nicht beschreibt, was im Verdauungstrakt tatsächlich passiert.

Die chemische Form des Mineralstoffes und das Milieu, auf das sie trifft, gehören immer zusammen.

Und dieses Milieu ist keineswegs bei jedem Tier und zu jedem Zeitpunkt identisch.

Das Magen-Darm-Milieu entscheidet mit

Der Verdauungstrakt funktioniert nicht wie ein standardisiertes Laborgefäß, in das man eine bestimmte Verbindung gibt und anschließend unter immer identischen Bedingungen dasselbe Ergebnis erhält.

Der pH-Wert verändert sich entlang des Verdauungstraktes. Die Zusammensetzung des Futters verändert die chemische Umgebung. Auch die Menge und Art der aufgenommenen Nahrung, Flüssigkeit, andere Mineralstoffe, organische Säuren, Ballaststoffe und zahlreiche weitere Komponenten beeinflussen das Milieu.

Selbst innerhalb einer einzigen Verdauungsphase bleiben diese Bedingungen nicht konstant.

Im Magen herrscht ein anderes chemisches Umfeld als im Dünndarm. Mit dem Übergang in den Darm wird der saure Mageninhalt zunehmend neutralisiert. Verdauungssekrete kommen hinzu, andere Nahrungsbestandteile werden gespalten oder aufgenommen und gleichzeitig verändert sich die Konzentration der einzelnen Stoffe im Darminhalt.

Ein Mineralstoff durchläuft damit keine gerade Linie vom Maul bis zur Darmwand. Er bewegt sich vielmehr durch eine ständig wechselnde chemische Landschaft.

Und in dieser Landschaft kann sich seine Form immer wieder verändern.

Ein Mineralion kann gelöst vorliegen, mit anderen Molekülen Komplexe bilden oder unter bestimmten Bedingungen erneut in eine schwerer lösliche Form übergehen. Die ursprüngliche Verbindung, in der der Mineralstoff aufgenommen wurde, ist damit zwar wichtig – sie ist aber nur der Anfang der Geschichte.

„Aufspalten“ ist verständlich – chemisch passiert aber mehr

Im Alltag spricht man häufig davon, dass der Körper eine Mineralstoffverbindung zunächst „aufspalten“ müsse.

Als vereinfachte Vorstellung ist das durchaus nachvollziehbar. Chemisch laufen dabei allerdings mehrere unterschiedliche Vorgänge ab.

Es gibt nicht grundsätzlich ein bestimmtes Verdauungsenzym, das beispielsweise Magnesiumoxid oder Magnesiumcitrat erkennt, die Verbindung wie mit einer Schere auseinandertrennt und anschließend das Magnesium freigibt.

Je nach Verbindung können vielmehr Lösung, Dissoziation, Säure-Base-Reaktionen, Komplexbildung und weitere chemische Wechselwirkungen beteiligt sein.

Bei einer löslichen ionischen Verbindung können sich die Bestandteile aus dem Kristallverband lösen und als Ionen in die Flüssigkeit übergehen. Bei anderen Verbindungen können zunächst chemische Reaktionen notwendig sein. Wieder andere Stoffe bleiben unter bestimmten Bedingungen teilweise ungelöst.

Die entscheidenden „Mitspieler“ sind deshalb nicht ausschließlich Verdauungsenzyme. Auch Wasser, Protonen, andere Ionen, organische Moleküle und die gesamte chemische Umgebung bestimmen mit, was aus einer Mineralstoffverbindung wird.

Das ist ein wichtiger Unterschied.

Denn es bedeutet: Ob ein Mineralstoff in einer Form vorliegt, die anschließend an der Darmwand aufgenommen werden kann, hängt nicht allein davon ab, wie viel davon gefüttert wurde.

Es hängt auch davon ab, was im Verdauungstrakt mit dieser Menge passiert.

Auch das, was gleichzeitig gefüttert wird, gehört zur Gleichung

Im Darm liegt ein Mineralstoff nie vollkommen allein vor.

Dort befinden sich gleichzeitig Proteine, Kohlenhydrate, Fette, Ballaststoffe, organische Säuren, Pflanzenstoffe, andere Mineralstoffe und Spurenelemente. Alle diese Substanzen bilden gemeinsam ein komplexes chemisches System.

Ein bekanntes Beispiel sind Phytate und Oxalate. Sie können mit bestimmten Mineralionen wechselwirken und Komplexe bilden. Je nach Bedingungen kann sich dadurch verändern, welcher Anteil eines Mineralstoffes gelöst bleibt und damit überhaupt für eine Aufnahme an der Darmwand zugänglich ist.

Auch andere Nahrungsbestandteile können die Löslichkeit oder chemische Form eines Minerals beeinflussen. Dabei ist die Situation wesentlich komplexer als ein einfaches „dieser Stoff ist gut“ oder „jener Stoff ist schlecht“.

Entscheidend ist immer das Zusammenspiel.

Und genau an dieser Stelle kommen auch die anderen Mineralstoffe ins Spiel.

Mineralstoffe stehen nicht unabhängig nebeneinander

In der Fütterung betrachten wir Mineralstoffe gern einzeln: Magnesium, Calcium, Zink, Kupfer, Selen, Phosphor.

Der Organismus kennt diese saubere Trennung jedoch nicht.

Mineralstoffe befinden sich gleichzeitig im Verdauungstrakt und später gleichzeitig im Stoffwechsel. Sie können sich gegenseitig beeinflussen – manchmal fördernd, manchmal hemmend. Deshalb spricht man auch von Synergisten und Antagonisten.

Antagonisten heißen nicht ohne Grund „Gegenspieler“.

Das bedeutet allerdings nicht, dass ein Mineralstoff grundsätzlich schlecht für einen anderen wäre. Solche Wechselwirkungen gehören zur normalen Physiologie. Problematisch wird vielmehr ein Ungleichgewicht.

Ein Mineralstoff kann die Aufnahme, die Verfügbarkeit oder die Regulation eines anderen beeinflussen. Und dafür gibt es nicht nur einen einzigen Mechanismus.

Die Wechselwirkung kann bereits im Darminhalt beginnen. Zwei Stoffe können miteinander oder mit denselben Bindungspartnern reagieren. Es können schwerer lösliche Komplexe entstehen. Die chemische Umgebung kann sich verändern.

Die Wechselwirkung kann aber auch erst an der Darmwand relevant werden.

An der Darmwand wird es noch einmal enger

Die Darmwand ist keine offene Fläche, durch die Mineralstoffe einfach hindurchdiffundieren können, sobald sie gelöst sind.

Sie ist eine hoch regulierte biologische Barriere.

Für verschiedene Mineralstoffe existieren unterschiedliche Transport-, Kanal- und Regulationssysteme. Manche sind sehr spezifisch. Andere überschneiden sich funktionell oder stehen über gemeinsame Regulationsmechanismen miteinander in Verbindung.

Dadurch können sich Mineralstoffe auch bei ihrer Aufnahme gegenseitig beeinflussen.

Das ist ein wichtiger Punkt, denn ein Mineralstoff muss nicht nur chemisch in einer geeigneten Form vorliegen. Er muss anschließend auch einen Weg durch oder zwischen den Zellen des Darmepithels finden.

An dieser Stelle kann Konkurrenz entstehen.

Nicht zwingend immer dadurch, dass zwei Mineralien buchstäblich durch exakt denselben Transporter wollen. Teilweise geschieht die Wechselwirkung indirekter.

Ein besonders anschauliches Beispiel ist die Beziehung zwischen Zink und Kupfer.

Bei erhöhter Zinkzufuhr wird in den Darmzellen vermehrt das Protein Metallothionein gebildet. Dieses bindet Kupfer besonders stark. Das Kupfer kann dadurch stärker in den Darmzellen festgehalten werden und gelangt schlechter in den Kreislauf. Wenn diese Darmzellen im Rahmen ihrer natürlichen Erneuerung abgestoßen werden, kann auch das gebundene Kupfer wieder verloren gehen.

Das zeigt sehr schön, wie vielschichtig der Begriff „Antagonist“ tatsächlich ist.

Hier stehen nicht einfach zwei Mineralien vor derselben Tür und eines drängelt sich vor. Der Körper reagiert auf einen Mineralstoff – und diese Reaktion verändert anschließend den Umgang mit einem anderen.

Andere Mineralstoffpaare können wiederum über ganz andere Mechanismen miteinander in Wechselwirkung stehen.

Das Verhältnis ist mindestens so wichtig wie der einzelne Wert

Deshalb reicht es in der Mineralstoffversorgung nicht aus, einen einzelnen Stoff vollkommen isoliert zu betrachten.

Die entscheidende Frage ist nicht nur:

Wie viel Magnesium bekommt das Pferd?

Ebenso wichtig ist:

In welchem Verhältnis steht dieses Magnesium zu den anderen Mineralstoffen und Spurenelementen?

Calcium, Magnesium, Phosphor, Zink, Kupfer und weitere Elemente sind Teil eines fein regulierten Systems.

Ein Überschuss eines Stoffes kann das Verhältnis verschieben. Ein Mangel kann es ebenfalls verschieben. Und wie relevant eine bestimmte Wechselwirkung tatsächlich wird, hängt wiederum von der gesamten Fütterung, der chemischen Form der Mineralstoffe, der individuellen Versorgungssituation und den physiologischen Bedingungen ab.

Gerade beim Pferd ist das wichtig.

Bedarfswerte und Versorgungsempfehlungen geben uns zwar eine wichtige Orientierung. Sie können aber nicht jede individuelle Situation vollständig abbilden. Raufutterqualität, Boden, Mineralstoffgehalte, zusätzliche Futtermittel, Aufnahmevermögen, Alter, Leistung, Stoffwechselsituation und viele weitere Faktoren beeinflussen das Gesamtbild.

Deshalb wäre es zu einfach, für jedes Tier eine allgemeingültige Grenze zu nennen, ab der ein Mineralstoff plötzlich zum „Gegenspieler“ eines anderen wird.

Antagonismus funktioniert nicht wie ein Lichtschalter.

Entscheidend ist das Gleichgewicht des gesamten Systems.

Auch die Darmmikrobiota gehört zu diesem System

Zu diesem Magen-Darm-Milieu gehört außerdem die Darmmikrobiota.

Die Mikroorganismen des Darms sind keine passiven Bewohner. Sie verarbeiten Bestandteile der Nahrung und produzieren dabei wiederum Stoffwechselprodukte, die ihre Umgebung verändern.

Bei der Fermentation bestimmter Kohlenhydrate entstehen beispielsweise kurzkettige Fettsäuren. Dadurch kann sich der lokale pH-Wert verändern.

Und sobald sich der pH-Wert verändert, kann sich auch die Löslichkeit bestimmter Mineralstoffe verändern.

Das zeigt erneut, wie eng die einzelnen Faktoren miteinander verbunden sind.

Die Mineralstoffverbindung beeinflusst, was chemisch möglich ist. Die Nahrung beeinflusst das Milieu. Die Mikrobiota beeinflusst wiederum die Nahrung und das Milieu. Andere Mineralstoffe treten als Synergisten oder Antagonisten hinzu. Am Ende trifft das daraus entstandene chemische Gemisch auf die Darmwand und ihre regulierten Transportmechanismen.

Der Darm ist deshalb nicht einfach ein Rohr, durch das ein Mineralstoff hindurchläuft.

Er ist ein aktiver Teil des gesamten Prozesses.

Für Magnesium ist am Ende vor allem Mg²⁺ entscheidend

Bei einer klassischen Magnesiumversorgung läuft vieles darauf hinaus, dass Magnesium schließlich in Form des zweifach positiv geladenen Magnesiumions Mg²⁺ für die intestinale Aufnahme zugänglich wird.

Dafür muss Magnesium aus seiner ursprünglichen Verbindung in eine entsprechende gelöste Form übergehen.

Aber auch ein gelöstes Magnesiumion schwimmt nicht einfach als nacktes Mg²⁺ durch den Darminhalt.

Aufgrund seiner hohen Ladungsdichte zieht Magnesium Wassermoleküle stark an. Diese ordnen sich um das Ion und bilden eine sogenannte Hydrathülle.

Zusätzlich kann Magnesium mit weiteren Stoffen seiner Umgebung wechselwirken.

Auch hier sehen wir wieder: Selbst wenn ein Mineralstoff bereits „gelöst“ ist, ist damit noch lange nicht alles entschieden.

Die einfache Rechnung

100 mg Magnesium gefüttert = 100 mg Magnesium werden aufgenommen

kann deshalb nicht funktionieren.

Zwischen der Menge im Futtermittel und der tatsächlichen Passage durch die Darmwand liegen zahlreiche physikalische, chemische und physiologische Schritte.

Dann kommt die Darmbarriere

Hat Magnesium eine für die Aufnahme geeignete gelöste Form erreicht, muss es noch die Darmbarriere überwinden.

Das Darmepithel besteht aus einer eng miteinander verbundenen Schicht von Zellen. Diese Zellschicht trennt den Darminhalt vom inneren Milieu des Körpers und kontrolliert sehr genau, welche Stoffe passieren können.

Für Magnesium sind grundsätzlich zwei Wege von Bedeutung.

Der erste Weg führt zwischen den Darmzellen hindurch. Man spricht von einer parazellulären Aufnahme.

Die einzelnen Darmzellen sind durch sogenannte Tight Junctions miteinander verbunden. Diese Strukturen schließen den Zwischenraum nicht vollkommen ab, sondern regulieren sehr fein, welche Ionen unter welchen Bedingungen passieren können.

Bei Magnesium spielt dieser parazelluläre Weg insbesondere bei entsprechenden Konzentrationen im Darmlumen eine wichtige Rolle.

Das Magnesium gelangt dabei nicht durch das Innere einer Darmzelle, sondern zwischen benachbarten Zellen hindurch.

Der zweite Weg führt direkt durch die Darmzelle

Daneben gibt es die transzelluläre Aufnahme.

Hier muss das Magnesium tatsächlich eine Zellmembran passieren, durch die Darmepithelzelle gelangen und anschließend auf der anderen Seite wieder aus der Zelle heraus transportiert werden.

An diesen Vorgängen sind spezialisierte Membranproteine beteiligt.

Bei Magnesium werden insbesondere die Kanäle und Regulationsproteine TRPM6 und TRPM7 intensiv untersucht. Sie gehören zu einem komplexen System, über das der Organismus seinen Magnesiumhaushalt reguliert.

Dabei ist wichtig, nicht in die Vorstellung zu geraten, ein Mineralstoffkanal sei einfach eine offene Röhre, durch die Magnesium hindurchfällt.

Transport durch biologische Membranen hängt unter anderem von Ladungsverhältnissen, Konzentrationsgradienten, Kanalzuständen, der chemischen Umgebung und Regulationsmechanismen der Zelle ab.

Der Körper entscheidet also durchaus mit, wie viel eines Minerals diesen Weg nehmen kann.

Auch die Ladung des Ions spielt bereits hier eine Rolle

Magnesium ist als Mg²⁺ zweifach positiv geladen.

Diese Ladung ist für sein chemisches Verhalten fundamental. Sie beeinflusst seine Wechselwirkungen mit Wasser, Proteinen, Membranen und zahlreichen anderen Molekülen.

Gerade deshalb besitzt Magnesium seine ausgeprägte Hydrathülle.

Für einen Transport durch eine biologische Membran ist damit nicht nur die Größe des eigentlichen Magnesiumions relevant. Auch seine Hydratation und seine Wechselwirkung mit dem jeweiligen Transportprotein spielen eine Rolle.

Die Vorstellung eines winzigen Mineralteilchens, das einfach durch eine Pore rutscht, greift deshalb viel zu kurz.

Auf Teilchenebene handelt es sich um ein hochdynamisches Zusammenspiel aus Ladung, chemischer Umgebung, Wasser, Transportproteinen und Konzentrationsverhältnissen.

Jeder Darmabschnitt schafft andere Voraussetzungen

Hinzu kommt, dass der Darm nicht überall gleich aufgebaut ist.

Der pH-Wert verändert sich. Die Zusammensetzung des Darminhaltes verändert sich. Mineralstoffe und andere Nährstoffe werden nach und nach aufgenommen. Mikroorganismen verändern weitere Bestandteile.

Auch die Ausstattung der Darmwand mit Transportproteinen und die Eigenschaften der Zellverbindungen unterscheiden sich zwischen den einzelnen Darmabschnitten.

Beim Magnesium findet ein wesentlicher Teil der Aufnahme im Dünndarm statt. Auch weiter hinten gelegene Darmabschnitte tragen zur Aufnahme und Regulation bei.

Die heute bekannten Mechanismen zeigen dabei ziemlich deutlich, dass ältere, sehr einfache Modelle oft nicht ausreichen. Parazelluläre und transzelluläre Transportwege greifen ineinander und können je nach Abschnitt und Bedingungen unterschiedlich bedeutsam sein.

Auch das macht deutlich, warum man Mineralstoffaufnahme nicht auf einen einzigen Wert reduzieren kann.

Resorption und Stoffwechsel sind zwei verschiedene Dinge

Für den späteren Vergleich mit kolloidalen Elementen ist an dieser Stelle noch eine Unterscheidung besonders wichtig:

Lösung, Dissoziation, Resorption und Stoffwechsel sind nicht dasselbe.

Zunächst kann eine chemische Verbindung gelöst beziehungsweise chemisch verändert werden.

Anschließend kann das darin enthaltene Mineral als Ion die Darmbarriere passieren. Diesen Übergang aus dem Darmlumen in das innere Milieu des Körpers bezeichnet man als Resorption.

Doch auch nach der Resorption ist der Weg nicht beendet.

Das Mineral muss transportiert und verteilt werden. Es kann an Proteine gebunden, in Zellen aufgenommen, in Geweben gespeichert, in andere molekulare Zusammenhänge eingebunden und schließlich wieder ausgeschieden werden.

Magnesium befindet sich beispielsweise zu einem großen Teil innerhalb von Zellen und im Knochen. Nur ein vergleichsweise kleiner Anteil befindet sich im Blut.

Der Organismus reguliert seinen Magnesiumhaushalt deshalb über mehrere Ebenen gleichzeitig: Aufnahme aus dem Darm, Verteilung zwischen den Geweben, Speicherung und Ausscheidung – insbesondere über die Nieren.

Ein Mineralstoff ist also auch nach dem Übertritt durch die Darmwand keineswegs einfach „fertig angekommen“.

Klassische Mineralstoffversorgung ist ein Zusammenspiel vieler Schritte

Wenn wir den Weg einer klassischen Magnesiumverbindung stark vereinfachen, können wir ihn ungefähr so darstellen:

Mineralstoffverbindung
→ Kontakt mit dem Magen-Darm-Milieu
→ Lösung, Dissoziation oder chemische Reaktion
→ Wechselwirkung mit Nahrung, anderen Mineralstoffen und Spurenelementen
→ gelöste Magnesiumspezies beziehungsweise Mg²⁺
→ Passage der Darmbarriere
→ Transport, Verteilung und Regulation im Organismus

Diese Darstellung ist bewusst vereinfacht.

In der Realität laufen viele dieser Vorgänge gleichzeitig ab und beeinflussen sich gegenseitig.

Der pH-Wert beeinflusst die Löslichkeit. Die chemische Form beeinflusst die Reaktionsmöglichkeiten. Andere Mineralstoffe können synergistisch oder antagonistisch wirken. Nahrungsbestandteile können Mineralionen binden. Die Darmmikrobiota beeinflusst das Milieu. Die Darmwand wiederum besitzt eigene Transport- und Regulationsmechanismen.

Und auch der individuelle Organismus bringt seine eigene Ausgangssituation mit.

Genau deshalb ist die Mineralstoffversorgung ein empfindliches Gleichgewicht.

Nicht ein einzelner Mineralstoff entscheidet über das gesamte Geschehen. Es ist das Zusammenspiel aus Form, Menge, Verhältnis, Darmmilieu und physiologischer Regulation.

Das gilt für Magnesium genauso wie grundsätzlich für andere Mineralstoffe, auch wenn jedes Element seine eigene Chemie und seine eigenen Transportmechanismen besitzt.

Und genau an diesem Punkt wird der Vergleich mit einem Kolloid besonders interessant.

Denn bei einem kolloidalen System liegt das Element nicht einfach in derselben Ausgangssituation wie in einer klassischen Mineralstoffverbindung. Wir haben es mit sehr kleinen Partikeln zu tun, die eine eigene Oberfläche und damit Eigenschaften besitzen, die bei einem einzelnen gelösten Ion in dieser Form nicht existieren.

Partikelgröße, Oberfläche, Oberflächenladung und kolloidale Stabilität treten damit als zusätzliche Faktoren hinzu.

Was das physikalisch bedeutet – und warum ein Kolloid nicht einfach nur eine besonders fein gelöste Mineralstoffverbindung ist –, schauen wir uns im nächsten Abschnitt genauer an.

4. Was ist dagegen ein Kolloid?

Nachdem wir uns angesehen haben, was mit klassischen Mineralstoffverbindungen im Verdauungstrakt geschieht, wechseln wir nun zunächst die Perspektive. Bevor beide Formen später miteinander verglichen werden können, müssen wir verstehen, was ein Kolloid überhaupt ist.

Der Begriff stammt aus der Kolloidchemie und beschreibt keinen bestimmten Stoff, sondern einen besonderen physikalischen Zustand eines Systems.

Ein Kolloid besteht grundsätzlich aus mindestens zwei Bereichen: einer dispersen Phase und einem Dispersionsmedium.

Die disperse Phase bilden die sehr kleinen Partikel. Das Dispersionsmedium ist die zusammenhängende Phase, in der diese Partikel verteilt sind – bei unseren kolloidalen Elementen ist dies Wasser.

Das Entscheidende daran ist zunächst:

Die Partikel liegen als eigenständige disperse Phase im umgebenden Medium vor.

Genau diese fein verteilte partikuläre Struktur ist der Ausgangspunkt für die besonderen Eigenschaften kolloidaler Systeme.

Kolloidal beschreibt einen Zustand – nicht ein bestimmtes Element

Das ist eine wichtige Unterscheidung.

„Kolloidal“ ist keine Stoffbezeichnung. Es sagt zunächst nichts darüber aus, welches Element oder Material vorhanden ist.

Gold kann Bestandteil eines kolloidalen Systems sein. Ebenso Silber oder andere Materialien. Entscheidend für die Bezeichnung als Kolloid ist die Art, wie eine disperse Phase innerhalb eines anderen Mediums vorliegt und sich dort verhält.

Deshalb ist „Kolloid“ zunächst eine Beschreibung des physikalisch-chemischen Systems.

Und dieses System wird nicht nur durch die enthaltene Stoffmenge charakterisiert.

Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung, Oberfläche, Grenzflächeneigenschaften, elektrische Ladungsverhältnisse, Zusammensetzung des umgebenden Mediums und Stabilität können gemeinsam darüber entscheiden, wie sich ein Kolloid verhält.

Genau deshalb ist Kolloidchemie vor allem eines: Grenzflächenchemie.

Denn ein erheblicher Teil dessen, was ein kolloidales System auszeichnet, geschieht dort, wo Partikel und umgebendes Medium unmittelbar aufeinandertreffen.

Wie klein sind kolloidale Partikel?

Die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) beschreibt den kolloidalen Größenbereich typischerweise als einen Bereich, in dem die Partikel beziehungsweise Strukturen in mindestens einer Dimension ungefähr zwischen 1 Nanometer und 1 Mikrometer liegen.

Ein Nanometer entspricht einem Milliardstel Meter. Ein Mikrometer entspricht einem Millionstel Meter.

Zwischen diesen beiden Größenordnungen liegt bereits ein Faktor von tausend.

Die Grenzen sollte man allerdings nicht wie eine starre Linie verstehen, bei der ein Partikel auf der einen Seite automatisch „kolloidal“ und einen Nanometer weiter auf der anderen Seite plötzlich „nicht kolloidal“ wäre.

Die Einordnung eines kolloidalen Systems hängt nicht ausschließlich von einer einzelnen Größenangabe ab. Entscheidend sind ebenso die Eigenschaften der dispergierten Phase und das Verhalten der Grenzflächen.

Trotzdem gibt uns dieser Größenbereich eine Vorstellung davon, wie klein die Strukturen sind, über die wir sprechen.

Und gerade bei diesen sehr kleinen Dimensionen beginnt die Oberfläche eine besondere Rolle zu spielen.

Jeder Partikel besitzt eine Grenzfläche

Ein kolloidaler Partikel existiert nicht isoliert.

Er steht unmittelbar mit dem Medium in Kontakt, das ihn umgibt.

Genau dort entsteht die sogenannte Grenzfläche.

Auf der einen Seite befindet sich das Material des Partikels, auf der anderen das Dispersionsmedium. An der Grenze zwischen beiden treffen unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften aufeinander.

Diese Grenzfläche ist keineswegs nur eine gedachte äußere Linie.

Sie ist ein Bereich, in dem zahlreiche Wechselwirkungen stattfinden können.

Wassermoleküle können sich an einer Partikeloberfläche orientieren. Ionen können sich dort anreichern oder von ihr ferngehalten werden. Moleküle können adsorbieren. Je nach Material und Umgebung können chemische Reaktionen an der Oberfläche stattfinden.

Der Partikel steht also über seine Oberfläche permanent in Kontakt mit seiner unmittelbaren Umgebung.

Damit wird verständlich, warum man ein Kolloid nicht einfach über die Frage beschreiben kann, wie viel Material in einer Flüssigkeit enthalten ist.

Ebenso wichtig ist die Frage:

In welchem Zustand befinden sich die Partikel und welche Eigenschaften besitzt ihre Grenzfläche?

Die Oberfläche ist chemisch und physikalisch besonders

Atome beziehungsweise strukturelle Einheiten im Inneren eines Materials befinden sich in einer anderen Umgebung als diejenigen unmittelbar an seiner Oberfläche.

Im Inneren sind sie von weiteren Bestandteilen des Materials umgeben.

An der Oberfläche endet diese Umgebung.

Dort beginnt das umgebende Medium.

Dadurch können Oberflächen andere energetische und chemische Eigenschaften besitzen als das Material im Inneren des Partikels.

Genau deshalb spielen Oberflächenprozesse in der Kolloidchemie eine so große Rolle.

Je nach Material können dort beispielsweise Moleküle oder Ionen adsorbieren, Protonen aufgenommen oder abgegeben werden oder andere Wechselwirkungen mit dem Dispersionsmedium stattfinden.

Die Oberfläche ist damit nicht einfach die äußere Hülle eines Partikels.

Sie ist der Kontaktbereich zwischen Partikel und Umgebung.

Wie groß diese Oberfläche im Verhältnis zur vorhandenen Materialmenge werden kann, schauen wir uns später bei der Partikelgröße noch ausführlicher an.

Für den Moment ist nur wichtig:

Ein kolloidaler Partikel bringt eine eigene Grenzfläche mit – und diese Grenzfläche besitzt eigene physikalisch-chemische Eigenschaften.

Elektrische Ladungsverhältnisse an der Partikeloberfläche

Zu diesen Eigenschaften gehören auch elektrische Ladungsverhältnisse.

Partikeloberflächen können in Kontakt mit einem flüssigen Medium elektrisch geladen sein beziehungsweise Ladungen an ihrer Grenzfläche ausbilden.

Wie diese Ladungsverhältnisse entstehen, ist vom jeweiligen System abhängig.

Oberflächengruppen können beispielsweise Protonen aufnehmen oder abgeben. Ionen aus der Flüssigkeit können sich bevorzugt an einer Oberfläche anlagern. Auch Materialzusammensetzung, Oberflächenstruktur und Herstellungsbedingungen können eine Rolle spielen.

Wichtig ist deshalb, Oberflächenladung nicht als eine Art pauschale Eigenschaft zu verstehen, die bei jedem Kolloid automatisch identisch wäre.

Sie ist Teil eines komplexen Grenzflächensystems.

Gerade diese elektrische Grenzfläche ist jedoch von großer Bedeutung dafür, wie sich die Partikel innerhalb einer Dispersion gegenseitig beeinflussen.

Was geschieht um eine geladene Oberfläche?

Befindet sich eine elektrisch geladene Partikeloberfläche in einer Flüssigkeit, beeinflusst sie die Verteilung geladener Bestandteile in ihrer unmittelbaren Umgebung.

Vereinfacht kann man sich einen negativ geladenen Partikel vorstellen.

Positiv geladene Ionen werden von seiner Oberfläche elektrostatisch angezogen. Gleichartig geladene Spezies erfahren dagegen eine abstoßende Wechselwirkung.

Die Flüssigkeit unmittelbar um den Partikel herum besitzt dadurch nicht überall dieselbe Ladungsverteilung.

An der Grenzfläche bildet sich eine Struktur aus Oberflächenladung und einer entsprechend verteilten Gegenladung im umgebenden Medium.

In der Kolloidchemie wird dies mit dem Modell der elektrischen Doppelschicht beschrieben.

Dabei sollte man sich keine starre Hülle vorstellen.

Die Flüssigkeit ist ständig in Bewegung. Ionen bewegen sich, Wassermoleküle bewegen sich und auch die Partikel selbst bewegen sich.

Die elektrische Doppelschicht beschreibt deshalb ein dynamisches Grenzflächenphänomen.

Und aus diesem Modell ergibt sich eine weitere Größe, die bei der Charakterisierung kolloidaler Systeme häufig eine wichtige Rolle spielt: das Zeta-Potential.

Was ist das Zeta-Potential?

Das Zeta-Potential wird manchmal vereinfachend als „Ladung des Partikels“ bezeichnet.

Ganz korrekt ist das nicht.

Es entspricht nicht einfach der tatsächlichen elektrischen Ladung unmittelbar auf der Partikeloberfläche.

Vereinfacht beschreibt das Zeta-Potential das elektrische Potential an einer gedachten Gleitebene innerhalb der Flüssigkeitsschicht um einen sich bewegenden Partikel.

Das klingt zunächst sehr theoretisch, ist aber praktisch ausgesprochen interessant.

Denn über das Zeta-Potential lassen sich Rückschlüsse auf die elektrostatischen Wechselwirkungen innerhalb einer Dispersion ziehen.

Besitzen Partikel gleichartige Ladungsverhältnisse, können elektrostatische Abstoßungskräfte zwischen ihnen wirken.

Diese Abstoßung kann dazu beitragen, dass Partikel nicht dauerhaft miteinander in Kontakt bleiben und sich zu größeren Strukturen zusammenschließen.

Deshalb wird das Zeta-Potential häufig im Zusammenhang mit der kolloidalen Stabilität betrachtet.

Allerdings ist auch hier Vorsicht vor zu einfachen Regeln angebracht.

Ein Kolloid ist nicht automatisch „gut“, nur weil ein einzelner Zeta-Potential-Wert besonders hoch erscheint.

Die Stabilität eines Systems entsteht aus dem Zusammenspiel verschiedener Faktoren.

Zwischen den Partikeln wirken unterschiedliche Kräfte

Kolloidale Partikel stoßen sich nicht einfach nur ab.

Zwischen ihnen können gleichzeitig anziehende und abstoßende Wechselwirkungen wirken.

Zu den anziehenden Kräften gehören beispielsweise Van-der-Waals-Wechselwirkungen.

Diesen können elektrostatische Abstoßungskräfte gegenüberstehen.

Vereinfacht könnte man sagen:

Nähern sich zwei Partikel einander, entscheidet das Zusammenspiel dieser Wechselwirkungen mit darüber, ob sie anschließend wieder auseinandergehen oder ob sie sich dauerhaft zusammenlagern.

Das ist einer der zentralen Gedanken der Kolloidstabilität.

Ein stabiles kolloidales System ist deshalb keineswegs ein System, in dem die Partikel vollkommen unbeweglich voneinander getrennt an festen Positionen verharren.

Im Gegenteil.

Ein Kolloid ist ständig in Bewegung

Auf Teilchenebene herrscht permanent Bewegung.

Moleküle des umgebenden Mediums bewegen sich aufgrund ihrer thermischen Energie und stoßen ständig gegen die kleinen Partikel.

Da diese Stöße nicht aus allen Richtungen zu jedem Zeitpunkt vollkommen gleichmäßig erfolgen, bewegen sich die Partikel unregelmäßig durch die Flüssigkeit.

Dieses Phänomen bezeichnet man als Brownsche Bewegung.

Die Partikel begegnen sich dabei immer wieder.

Entscheidend ist also nicht, Begegnungen zwischen Partikeln vollständig zu verhindern.

Entscheidend ist vielmehr, was geschieht, wenn sie einander nahekommen.

Sind die stabilisierenden beziehungsweise abstoßenden Wechselwirkungen ausreichend ausgeprägt, kann die feine Dispersion erhalten bleiben.

Überwiegen dagegen unter den jeweiligen Bedingungen die anziehenden Wechselwirkungen, können sich Partikel zusammenlagern.

Wenn sich Partikel zusammenlagern

Bei einer solchen Zusammenlagerung begegnen uns zwei Begriffe: Agglomeration und Aggregation.

Im allgemeinen Sprachgebrauch werden beide häufig ähnlich verwendet. Materialwissenschaftlich lässt sich jedoch unterscheiden.

Bei Agglomeraten sind Primärpartikel vergleichsweise locker miteinander verbunden. Bei Aggregaten können stärkere Bindungen beziehungsweise engere Verknüpfungen zwischen den ursprünglichen Partikeln bestehen.

Für das grundsätzliche Verständnis ist vor allem eines wichtig:

Wenn sich einzelne kleine Partikel zu größeren Einheiten zusammenschließen, verändert sich das kolloidale System.

Die effektive Größe der vorhandenen Strukturen verändert sich. Ebenso kann sich die zugängliche Oberfläche verändern. Werden die Einheiten ausreichend groß, können schließlich auch Sedimentationsprozesse an Bedeutung gewinnen.

Genau deshalb gehört die Stabilität über die Zeit zu den wichtigen Eigenschaften eines Kolloids.

Es genügt nicht, dass bei seiner Entstehung einmal sehr kleine Partikel vorhanden waren.

Die Frage lautet vielmehr:

Bleiben die charakteristischen Eigenschaften des erzeugten Systems unter den vorgesehenen Bedingungen erhalten?

Warum die Herstellung dabei eine so große Rolle spielt

An diesem Punkt kommen wir zu einem Faktor, der bei Kolloiden häufig unterschätzt wird: dem Herstellungsverfahren.

Ein kolloidales System entsteht unter bestimmten physikalischen und chemischen Bedingungen.

Und diese Bedingungen können die Eigenschaften der entstehenden Partikel wesentlich prägen.

Je nach Verfahren können Unterschiede beispielsweise bei der Partikelgröße, der Größenverteilung, der Oberflächenstruktur und den Ladungsverhältnissen entstehen.

Damit beeinflusst die Herstellung nicht lediglich, dass Partikel entstehen.

Sie beeinflusst auch, welche Art von kolloidalem System entsteht.

Das ist ein wichtiger Unterschied.

Zwei Produkte können dasselbe Element enthalten und trotzdem physikalisch unterschiedliche kolloidale Systeme darstellen.

Selbst eine identische Konzentrationsangabe bedeutet nicht automatisch, dass Partikelgröße, Oberfläche, Ladungsverhältnisse oder Stabilität identisch sind.

Das Herstellungsverfahren gehört deshalb zur Charakterisierung eines Kolloids dazu.

Die Stabilität der erzeugten Eigenschaften

Gerade bei einem kolloidalen System mit ausgeprägten Oberflächenladungen ist dabei nicht nur interessant, welche Eigenschaften unmittelbar während der Herstellung entstehen.

Ebenso wichtig ist, wie stabil diese Eigenschaften unter den vorgesehenen Bedingungen erhalten bleiben.

Denn ein fein dispergiertes System kann sich verändern, wenn sich Partikel mit der Zeit zunehmend zusammenlagern.

Damit verändert sich nicht nur das Erscheinungsbild einer Flüssigkeit.

Es verändert sich der physikalische Zustand des kolloidalen Systems selbst.

Deshalb betrachten wir Stabilität nicht als nebensächliche Produkteigenschaft, sondern als einen wesentlichen Bestandteil der Kolloidchemie.

Und genau hier unterscheiden sich auch verschiedene Herstellungsansätze.

Unterschiedliche Herstellungsverfahren können unterschiedliche Kolloide hervorbringen

Kolloidale Systeme können mit unterschiedlichen Verfahren erzeugt werden.

Dazu gehören beispielsweise elektrochemische Verfahren, Hochvolt- beziehungsweise Plasmaverfahren und weitere physikalische Herstellungsansätze.

Da diese Verfahren unter unterschiedlichen Bedingungen arbeiten, können auch die daraus entstehenden Partikel unterschiedliche Eigenschaften besitzen.

Dabei wäre es allerdings nicht seriös, aus dem Herstellungsprinzip allein pauschale Aussagen darüber abzuleiten, nach exakt wie vielen Tagen oder Wochen ein bestimmtes Kolloid seine Ladungs- oder Stabilitätseigenschaften verändert.

Solche konkreten Zeitangaben müssten für das jeweilige System unter definierten Bedingungen messtechnisch bestimmt werden.

Was sich dagegen grundsätzlich festhalten lässt:

Die Art der Herstellung kann die Partikel- und Oberflächeneigenschaften des entstehenden Kolloids beeinflussen und ist damit auch für dessen Stabilität von Bedeutung.

Das Protonenresonanzverfahren

Unsere kolloidalen Elemente werden mithilfe des Protonenresonanzverfahrens (PRV) hergestellt.

Dabei betrachten wir nicht allein die Frage, welche Menge eines Elements in einem bestimmten Flüssigkeitsvolumen enthalten ist.

Im Mittelpunkt steht das kolloidale System selbst.

Das Protonenresonanzverfahren ist darauf ausgerichtet, ein fein dispergiertes System zu erzeugen, bei dem die während der Herstellung entstandenen Partikel- und Ladungseigenschaften unter den vorgesehenen Bedingungen stabil erhalten bleiben.

Gerade diese Stabilität ist für uns ein zentraler Qualitätsgedanke.

Denn bei einem Kolloid genügt es nicht, ausschließlich auf die Konzentration zu schauen.

Eine Mengenangabe allein beschreibt weder die physikalische Struktur der vorhandenen Partikel noch deren Oberflächeneigenschaften.

Deshalb betrachten wir bei unseren über das Protonenresonanzverfahren hergestellten kolloidalen Elementen das System als Ganzes.

Dazu gehören die erzeugten Partikel, ihre Grenzflächen- und Ladungseigenschaften sowie die Stabilität der Dispersion unter den vorgesehenen Bedingungen.

Stabil im Produkt bedeutet nicht unabhängig von jeder Umgebung

An dieser Stelle ist eine Unterscheidung wichtig.

Die Stabilität eines hergestellten Kolloids unter seinen vorgesehenen Lagerungsbedingungen und das Verhalten desselben Partikels in einer völlig anderen chemischen Umgebung sind nicht dieselbe Fragestellung.

Grenzflächeneigenschaften können grundsätzlich durch die Zusammensetzung des jeweiligen Mediums beeinflusst werden.

Dazu gehören beispielsweise der pH-Wert, die Ionenstärke oder die Anwesenheit anderer gelöster Stoffe.

Auch ein gemessenes Zeta-Potential ist deshalb immer im Zusammenhang mit den jeweiligen Messbedingungen und dem verwendeten Medium zu betrachten.

Das widerspricht nicht der Aussage, dass ein hergestelltes kolloidales System unter seinen vorgesehenen Bedingungen stabil sein kann.

Es bedeutet lediglich:

Kolloide sind dynamische Grenzflächensysteme – und Grenzflächen stehen immer in Beziehung zu ihrer Umgebung.

Diese Unterscheidung wird später noch wichtig, wenn wir den Schritt vom hergestellten Kolloid hin zu einer biologischen Umgebung machen.

Kolloid ist nicht gleich Kolloid

Damit wird deutlich, warum der Begriff „kolloidal“ allein noch keine vollständige Beschreibung eines Produktes liefert.

Zur Charakterisierung eines kolloidalen Systems können unter anderem gehören:

• das Material der dispergierten Phase,
• die Partikelgröße,
• die Partikelgrößenverteilung,
• die Partikelform,
• die Oberflächenstruktur,
• die Oberflächenchemie,
• die elektrischen Eigenschaften der Grenzfläche,
• das Zeta-Potential,
• die Zusammensetzung des Dispersionsmediums,
• die Stabilität des Systems,
• das Herstellungsverfahren
• und die Konzentration der dispergierten Phase.

Erst das Zusammenspiel dieser Eigenschaften beschreibt das kolloidale System genauer.

Ein einzelner Wert kann diese Komplexität kaum abbilden.

Und genau deshalb lohnt es sich, Kolloide nicht einfach als „besonders fein verteilte Mineralstoffe“ abzuhaken.

Sie sind physikalisch-chemische Systeme mit eigenen Partikel-, Oberflächen- und Grenzflächeneigenschaften.

Damit haben wir zunächst geklärt, was ein Kolloid für sich genommen ausmacht.

Im nächsten Schritt können wir nun genau das tun, was wir in diesem Kapitel bewusst noch nicht getan haben:

Wir stellen die beiden Ausgangssituationen direkt nebeneinander.

Was unterscheidet einen Stoff, der auf molekularer beziehungsweise ionischer Ebene gelöst vorliegt, von einem Stoff, der als eigenständige Partikel fein verteilt ist?

Genau darum geht es im nächsten Abschnitt.

5. Gelöst oder fein verteilt – warum dieser Unterschied so entscheidend ist

Wenn wir eine klassische Mineralstoffverbindung und ein kolloidales Element nebeneinanderstellen, sprechen wir zunächst möglicherweise über genau dasselbe Element.

Magnesium bleibt Magnesium. Zink bleibt Zink. Kupfer bleibt Kupfer.

Und trotzdem sagt uns der Name des Elements allein noch erstaunlich wenig darüber, in welcher Form es tatsächlich vorliegt.

Genau diese Form ist für unseren Vergleich entscheidend.

Denn zwischen einem Magnesiumatom, das Bestandteil einer festen chemischen Verbindung ist, einem gelösten Magnesiumion und Magnesium innerhalb eines kolloidalen Systems liegen physikalisch-chemisch unterschiedliche Ausgangssituationen.

Um zu verstehen, warum das wichtig ist, müssen wir zunächst noch einmal kurz zur klassischen Mineralstoffverbindung zurück.

Bei einer klassischen Mineralstoffverbindung beginnt der Weg mit der Verbindung

Nehmen wir Magnesium als Beispiel.

In einem klassischen Mineralstoffpräparat kann Magnesium beispielsweise als Magnesiumcitrat, Magnesiumchlorid oder Magnesiumoxid vorliegen.

Das Magnesium steht dort nicht einfach für sich allein.

Es ist Bestandteil einer chemischen Verbindung.

Kommt diese Verbindung mit Wasser beziehungsweise später mit dem Milieu des Verdauungstraktes in Kontakt, können – abhängig von der jeweiligen Verbindung und den vorhandenen Bedingungen – unterschiedliche Vorgänge stattfinden.

Die Verbindung kann sich lösen. Sie kann dissoziieren. Bindungspartner können sich voneinander trennen und neue Wechselwirkungen mit der Umgebung eingehen.

Bei entsprechenden löslichen Magnesiumverbindungen kann Magnesium schließlich beispielsweise als Mg²⁺ in der wässrigen Phase vorliegen.

Damit hat sich etwas Entscheidendes verändert.

Das Element ist weiterhin dasselbe.

Verändert hat sich die Form, in der es seiner Umgebung begegnet.

Der Organismus arbeitet nicht einfach mit der ursprünglichen Verbindung weiter

Das ist ein Punkt, der im Alltag leicht übersehen wird.

Wenn ein Pferd Mineralstoffe über sein Futter aufnimmt, bleiben diese nicht zwangsläufig in genau der chemischen und physikalischen Form bestehen, in der sie ursprünglich mit dem Futter aufgenommen wurden.

Der Verdauungstrakt ist ein dynamisches chemisches System.

Wasser, unterschiedliche pH-Werte, Elektrolyte, organische Moleküle und zahlreiche weitere Bestandteile verändern fortlaufend die Bedingungen.

Verbindungen können sich lösen.

Ionen können freigesetzt werden.

Neue Bindungen und Wechselwirkungen können entstehen.

Ein Mineralstoff aus der Nahrung durchläuft damit eine ganze Reihe von milieuabhängigen Transformationsprozessen.

Die ursprünglich aufgenommene Mineralstoffverbindung ist zunächst einmal die Ausgangsform.

Was daraus unter den jeweiligen Bedingungen entsteht, hängt von ihrer Chemie und von ihrer Umgebung ab.

Und genau an diesem Punkt wird der Vergleich mit einem kolloidalen System interessant.

Beim Kolloid beginnen wir an einem anderen Ausgangspunkt

Ein kolloidales Element wird nicht zunächst als klassische feste Mineralstoffverbindung betrachtet.

Das Material liegt bereits sehr fein verteilt in einem flüssigen Medium vor.

Wir haben eine disperse Phase mit sehr kleinen Partikeln und einer eigenen Grenzfläche zum umgebenden Medium.

Diese Feinverteilung ist also nicht erst das Ergebnis eines Vorgangs im Verdauungstrakt.

Sie ist bereits eine Eigenschaft des hergestellten kolloidalen Systems.

Und mit dieser feinen Verteilung kommen weitere Eigenschaften ins Spiel.

Die Partikel besitzen eine Oberfläche.

An dieser Oberfläche entstehen Grenzflächenphänomene.

Und diese Grenzfläche kann wiederum elektrisch charakterisiert sein.

Damit beginnen wir beim Kolloid bereits mit einer sehr fein verteilten und elektrisch charakterisierten partikulären Ausgangsform.

Und genau hier setzt die Betrachtungsweise der Kolloidpraxis an

Wenn wir in der Praxis erklären, warum wir die kolloidale Form anders betrachten als eine klassische Mineralstoffverbindung, beziehen wir uns genau auf diesen Unterschied.

Mineralstoffe aus klassischen Nahrungs- und Mineralstoffquellen bleiben im Organismus nicht einfach in ihrer ursprünglichen Form bestehen. Sie werden im wässrigen und chemisch wechselnden Milieu gelöst, getrennt, gebunden und neu organisiert.

Vereinfacht gesprochen entstehen dabei sehr fein verteilte und elektrisch charakterisierte Zustände, mit denen die weiteren Prozesse stattfinden.

Genau daran knüpft die Betrachtungsweise an, mit der wir in der Kolloidpraxis arbeiten:

Beim kolloidalen System beginnen wir bereits mit einer sehr fein verteilten und elektrisch charakterisierten Form des Elements.

Die Feinverteilung muss also nicht erst aus einer groben oder festen Mineralstoffquelle hervorgehen. Sie gehört bereits zum Ausgangszustand des kolloidalen Systems.

Das ist auch der Hintergrund der vereinfachten Erklärung, die viele unserer Kunden aus der Beratung kennen:

Der Organismus muss klassische Mineralstoffquellen zunächst aus ihrer ursprünglichen Form heraus weiterverarbeiten. Beim Kolloid beginnen wir bereits mit einer sehr fein verteilten, elektrisch charakterisierten Form.

Damit beschreiben wir zunächst die physikalisch-chemische Ausgangssituation – nicht eine garantierte Aufnahme oder Wirkung.

Was der Körper aus Mineralstoffen der Nahrung macht

Vielleicht wird dieser Gedanke noch verständlicher, wenn wir den Blick kurz auf natürliche Nahrung richten.

Auch dort liegen Mineralstoffe nicht isoliert im luftleeren Raum vor.

Sie sind Bestandteil komplexer biologischer Strukturen, gelöst, gebunden oder mit anderen Molekülen und Ionen vergesellschaftet.

Während der Verdauung werden diese Strukturen verändert.

Wasser tritt hinzu.

Der pH-Wert verändert sich.

Enzyme zerlegen organische Bestandteile der Nahrung.

Chemische Gleichgewichte verschieben sich.

Mineralstoffverbindungen können sich lösen oder verändern.

Das ursprünglich aufgenommene Material wird dadurch zunehmend in andere chemische und physikalisch-chemische Zustände überführt.

Das Element selbst bleibt dabei erhalten.

Magnesium bleibt Magnesium.

Aber das Magnesium, das ursprünglich Bestandteil einer Futterpflanze oder einer zugesetzten Mineralstoffverbindung war, begegnet seiner Umgebung im weiteren Verlauf nicht zwangsläufig noch in derselben Form.

Und genau hier liegt der Gedanke, der für das Verständnis kolloidaler Systeme so spannend ist:

Auch der Organismus arbeitet Mineralstoffe aus ihrer ursprünglichen Ausgangsform heraus und bringt sie in sehr fein verteilte, elektrisch charakterisierte Zustände.

Beim Kolloid beginnen wir bereits mit einem entsprechend fein verteilten System.

Das ist der Bezugspunkt, wenn wir in der Kolloidpraxis davon sprechen, dass die kolloidale Form an Zustände anknüpft, die dem Organismus aus der Verarbeitung von Mineralstoffen grundsätzlich vertraut sind.

Bedeutet das, dass der Körper selbst ein Fläschchen Kolloid herstellt?

Natürlich nicht.

Dieses Bild wäre viel zu wörtlich genommen.

Die Bedingungen im Verdauungstrakt unterscheiden sich grundlegend von einem technologisch hergestellten kolloidalen System. Dort befinden sich Proteine, Elektrolyte, Fette, Kohlenhydrate und unzählige weitere Moleküle. Der pH-Wert verändert sich entlang des Verdauungstraktes, ebenso die Zusammensetzung des Milieus.

Wenn wir von einer vergleichbaren Feinverteilung und elektrischen Charakterisierung sprechen, meinen wir deshalb nicht, dass Verdauung und technische Kolloidherstellung identische Vorgänge wären.

Gemeint ist der grundlegende Gedanke:

Der Organismus arbeitet ebenfalls nicht dauerhaft mit der ursprünglichen groben oder gebundenen Mineralstoffquelle weiter. Die Ausgangsform wird verändert.

Beim Kolloid beginnen wir bereits mit einer fein dispergierten Form des Materials.

Und genau deshalb müssen wir im nächsten Schritt zwei Begriffe auseinanderhalten, die im Alltag häufig synonym verwendet werden.

„Gelöst“ und „fein verteilt“ sind nicht dasselbe

Eine Flüssigkeit kann vollkommen klar und gleichmäßig aussehen – und trotzdem können physikalisch völlig unterschiedliche Systeme vorliegen.

Bei einer echten Lösung befinden sich die betreffenden Stoffe auf molekularer beziehungsweise ionischer Ebene im Lösungsmittel.

Ein gelöstes Magnesiumion ist beispielsweise keine winzige Magnesiumkugel, die im Wasser schwimmt.

Es liegt als gelöste ionische Spezies vor und ist im wässrigen Milieu hydratisiert.

Bei einem kolloidalen System dagegen existiert eine disperse partikuläre Phase.

Die Partikel können extrem klein sein und sich so gleichmäßig verteilen, dass wir sie mit bloßem Auge nicht erkennen können.

Trotzdem besitzen sie eine eigene Grenzfläche zum umgebenden Medium.

Und genau diese Grenzfläche macht einen großen Unterschied.

Denn mit einer eigenen Partikeloberfläche entstehen Eigenschaften, die wir bei einer echten Lösung so nicht beschreiben.

Deshalb müssen wir trotz aller Gemeinsamkeiten sauber unterscheiden:

Gelöst bedeutet auf molekularer beziehungsweise ionischer Ebene verteilt.

Kolloidal bedeutet als sehr kleine dispergierte Phase mit eigener Grenzfläche verteilt.

Zwei unterschiedliche Wege – aber ein gemeinsamer Grundgedanke

Damit lässt sich der Unterschied ziemlich anschaulich zusammenfassen.

Bei einer klassischen Mineralstoffquelle beginnt der Weg beispielsweise mit:

gebundene Ausgangsform
→ Kontakt mit dem Verdauungsmilieu
→ Lösung und chemische Veränderungen
→ Dissoziation beziehungsweise Bildung gelöster Spezies
→ elektrisch charakterisierte Formen des Elements

Beim kolloidalen System beginnen wir dagegen bereits mit:

sehr fein dispergierter partikulärer Ausgangsform
→ eigener Partikeloberfläche
→ eigener Grenzfläche zum Medium
→ elektrisch charakterisierter Oberfläche

Das Element kann dasselbe sein.

Die Ausgangssituation ist eine andere.

Und trotzdem steckt hinter beiden Wegen ein gemeinsamer Gedanke:

Ein Mineralstoff ist biologisch und physikalisch nicht allein dadurch beschrieben, dass wir seinen Elementnamen kennen. Entscheidend ist auch, in welcher Form er seiner Umgebung begegnet.

Genau deshalb greift die Frage „Wie viel Magnesium ist enthalten?“ für unseren Vergleich allein zu kurz.

Wir müssen zusätzlich fragen:

Wie liegt dieses Magnesium vor?

Ist es Bestandteil einer chemischen Verbindung?

Liegt es gelöst als ionische Spezies vor?

Oder befindet es sich in einer kolloidalen, partikulären Phase?

Warum das für unseren weiteren Vergleich wichtig ist

Damit haben wir einen entscheidenden Punkt erreicht.

Bei der klassischen Mineralstoffverbindung hängt viel davon ab, was unter den jeweiligen chemischen Bedingungen aus der ursprünglichen Verbindung entsteht.

Beim Kolloid haben wir dagegen von Beginn an ein System, dessen Eigenschaften wesentlich durch seine Partikelbestimmt werden.

Und sobald wir über Partikel sprechen, wird eine Größe plötzlich enorm wichtig:

ihre tatsächliche Größe.

Denn je kleiner ein Partikel wird, desto stärker verändert sich das Verhältnis zwischen seiner Masse und seiner Oberfläche.

Damit verschieben sich die Eigenschaften des gesamten Systems zunehmend in Richtung seiner Grenzfläche.

Und genau deshalb schauen wir uns als Nächstes an, warum die Partikelgröße bei einem Kolloid weit mehr ist als nur eine technische Zahl.

6. Warum die Partikelgröße so wichtig ist

Bei kolloidalen Systemen gehört die Partikelgröße zu den Eigenschaften, über die besonders häufig gesprochen wird.

Dabei entsteht schnell eine einfache Vorstellung:

Je kleiner die Partikel, desto besser das Kolloid.

Naturwissenschaftlich ist diese Gleichung zu kurz gegriffen.

Die Partikelgröße ist tatsächlich von großer Bedeutung – aber nicht deshalb, weil „klein“ automatisch mit „gut“ gleichgesetzt werden könnte.

Ihre Bedeutung liegt vielmehr darin, dass sich mit der Größe eines Partikels mehrere physikalische Eigenschaften gleichzeitig verändern.

Die verfügbare Oberfläche verändert sich. Die Anzahl einzelner Partikel bei gleicher Materialmenge verändert sich. Die Bewegung der Partikel in einer Flüssigkeit wird beeinflusst. Auch Sedimentation, Zusammenlagerung und die Art des Kontaktes mit der Umgebung hängen mit der Partikelgröße zusammen.

Deshalb ist die Größe eines Partikels weit mehr als eine Zahl in Nanometern.

Sie bestimmt wesentlich mit, wie ein kolloidales System physikalisch aufgebaut ist.

Gleiche Materialmenge – aber eine völlig andere Oberfläche

Um zu verstehen, warum die Partikelgröße eine so große Rolle spielt, hilft ein einfaches geometrisches Gedankenexperiment.

Stellen wir uns einen Würfel aus einem bestimmten Material vor.

Dieser Würfel besitzt ein bestimmtes Volumen und eine bestimmte Oberfläche.

Nun schneiden wir ihn in kleinere Würfel.

Die Gesamtmenge des Materials verändert sich dadurch nicht. Auch das gesamte Volumen bleibt gleich.

Was sich jedoch verändert, ist die Oberfläche.

Durch das Zerteilen entstehen neue Außenflächen.

Teilen wir die entstandenen Würfel erneut, entstehen noch mehr Flächen. Wiederholen wir diesen Vorgang immer weiter, bleibt die Materialmenge dieselbe – während die gesamte Oberfläche kontinuierlich zunimmt.

Genau dieses Prinzip ist für kleine Partikel von zentraler Bedeutung.

Je kleiner die einzelnen Partikel werden, desto größer wird ihre gesamte Oberfläche im Verhältnis zur vorhandenen Materialmenge.

Und bei sehr kleinen Partikeln wird dieser Effekt ausgesprochen deutlich.

Das Oberfläche-Volumen-Verhältnis

Mathematisch lässt sich dieser Zusammenhang sehr einfach zeigen.

Für eine Kugel gilt:

Oberfläche = 4πr²

und

Volumen = 4/3 πr³

Setzt man beide Größen ins Verhältnis, ergibt sich:

Oberfläche / Volumen = 3/r

Damit steckt der entscheidende Zusammenhang bereits in einer einzigen Formel.

Je kleiner der Radius r wird, desto größer wird das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen.

Das bedeutet:

Ein großer Materialkörper besitzt im Verhältnis zu seiner Masse vergleichsweise wenig Oberfläche.

Bei sehr kleinen Partikeln befindet sich dagegen ein wesentlich größerer Anteil des vorhandenen Materials unmittelbar an der Grenzfläche zum umgebenden Medium.

Und genau diese Grenzfläche ist, wie wir in Punkt 4 gesehen haben, der Bereich, an dem Partikel und Umgebung miteinander in Kontakt treten.

Ein Zahlenbeispiel macht den Unterschied greifbarer

Nehmen wir der Einfachheit halber kugelförmige Partikel an.

Ein Partikel mit einem Radius von 1 Mikrometer besitzt ein Oberfläche-Volumen-Verhältnis von:

3 / 1 µm = 3 µm⁻¹

Verkleinern wir den Radius auf 100 Nanometer, also 0,1 Mikrometer, erhalten wir:

3 / 0,1 µm = 30 µm⁻¹

Bei einem Radius von 10 Nanometern, also 0,01 Mikrometern, wären es bereits:

300 µm⁻¹

Die Materialart haben wir dabei überhaupt nicht verändert.

Wir haben lediglich die Größe verändert.

Trotzdem hat sich das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen um Größenordnungen verschoben.

Genau deshalb besitzt die Partikelgröße in kolloidalen Systemen eine solche Bedeutung.

Kleine Partikel bedeuten gleichzeitig sehr viel mehr Partikel

Mit der Verkleinerung verändert sich aber noch etwas.

Bei gleicher Gesamtmenge des Materials steigt die Anzahl der einzelnen Partikel enorm an.

Das Volumen einer Kugel hängt von der dritten Potenz ihres Radius ab.

Halbieren wir den Radius eines kugelförmigen Partikels, besitzt ein einzelner neuer Partikel nur noch ein Achtel des ursprünglichen Volumens.

Damit wir insgesamt dieselbe Materialmenge behalten, benötigen wir also achtmal so viele Partikel.

Verkleinern wir den Radius um den Faktor zehn, besitzt ein einzelner Partikel nur noch ein Tausendstel des ursprünglichen Volumens.

Für dieselbe Materialmenge benötigen wir entsprechend ungefähr tausendmal so viele Partikel.

Das ist ein enormer Unterschied.

Aus derselben Menge Material können je nach Partikelgröße wenige größere oder sehr viele kleine Partikel entstehen.

Die Stoffmenge allein verrät uns deshalb nicht, auf wie viele einzelne Partikel sie verteilt ist.

Mehr Partikel schaffen mehr einzelne Grenzflächen

Damit schließt sich der Kreis zur Oberfläche.

Jeder dieser Partikel besitzt seine eigene Grenzfläche zum umgebenden Medium.

Wenn dieselbe Materialmenge auf eine sehr große Zahl kleiner Partikel verteilt wird, entstehen entsprechend viele einzelne Partikeloberflächen.

Zusammengenommen ergibt sich daraus die deutlich größere Gesamtoberfläche, die wir mathematisch gerade betrachtet haben.

Damit verändert sich auch das Kontaktangebot zur Umgebung.

Das bedeutet zunächst ausdrücklich nicht, dass daraus automatisch eine bestimmte biologische Wirkung folgt.

Es ist zunächst eine physikalische Aussage:

Bei gleicher Materialmenge stellt ein System aus vielen kleinen Partikeln seiner Umgebung eine andere und insgesamt größere Grenzfläche zur Verfügung als dasselbe Material in Form weniger großer Partikel.

Und genau deshalb können wir Partikelgröße und Grenzflächenverhalten kaum voneinander trennen.

Partikelgröße beeinflusst auch die Bewegung in der Flüssigkeit

Die Größe spielt jedoch nicht nur für die Oberfläche eine Rolle.

Sie beeinflusst auch, wie sich Partikel innerhalb einer Flüssigkeit bewegen.

Auf alle Partikel wirkt die Schwerkraft.

Bei größeren und dichteren Teilchen kann sie dazu führen, dass diese nach unten absinken.

Bei sehr kleinen Partikeln gewinnen dagegen thermisch bedingte Bewegungen zunehmend an Bedeutung.

Die Moleküle des umgebenden Mediums befinden sich ständig in Bewegung und stoßen aus unterschiedlichen Richtungen gegen die Partikel.

Dadurch entsteht die bereits erwähnte Brownsche Bewegung.

Bei sehr kleinen Partikeln kann diese ungeordnete Bewegung gegenüber der gerichteten Sedimentation zunehmend relevant werden.

Das trägt dazu bei, dass kolloidale Partikel über längere Zeit in einem Medium verteilt bleiben können.

Aber auch hier gilt:

Kleine Partikel allein garantieren noch keine stabile Dispersion.

Warum kleine Partikel trotzdem zusammenkommen können

Gerade weil kleine Partikel sich ständig bewegen, begegnen sie einander immer wieder.

Die Frage ist deshalb nicht nur, ob sie klein genug sind, um fein verteilt zu bleiben.

Entscheidend ist ebenso, was passiert, wenn zwei Partikel einander sehr nahekommen.

Wir haben die zugrunde liegenden Wechselwirkungen bereits in Punkt 4 betrachtet und müssen sie hier nicht erneut vollständig herleiten.

Für die Partikelgröße ist jedoch ein Zusammenhang wichtig:

Wenn kleine Primärpartikel sich zu größeren Agglomeraten oder Aggregaten zusammenschließen, ist ihre ursprüngliche Größe allein nicht mehr ausreichend, um den tatsächlichen Zustand des Systems zu beschreiben.

Aus vielen kleinen Partikeln können effektiv deutlich größere Strukturen entstehen.

Deshalb gehören die Fragen

„Wie groß sind die Primärpartikel?“

und

„In welchem Zustand liegen sie tatsächlich in der Dispersion vor?“

immer zusammen.

Primärpartikel und Agglomerat sind nicht dasselbe

Nehmen wir an, ein Kolloid enthält ursprünglich Primärpartikel mit einem Durchmesser von 20 Nanometern.

Wenn mehrere dieser Partikel dauerhaft oder vorübergehend miteinander verbunden sind, kann die daraus entstehende Struktur wesentlich größer sein.

Die Aussage

„Partikelgröße: 20 Nanometer“

kann deshalb unterschiedliche Dinge bedeuten – je nachdem, was und wie gemessen wurde.

Bezieht sich die Angabe auf die einzelnen Primärpartikel?

Oder auf die tatsächlich in der Flüssigkeit vorhandenen Strukturen?

Sind Agglomerate enthalten?

Wie groß sind diese?

Diese Fragen sind wichtig, wenn Partikelgrößen verschiedener kolloidaler Produkte miteinander verglichen werden.

Denn eine einzelne Nanometerzahl erzählt nicht zwangsläufig die ganze Geschichte.

Die Partikelgrößenverteilung ist mindestens ebenso interessant

Hinzu kommt, dass reale kolloidale Systeme normalerweise nicht ausschließlich Partikel einer einzigen exakt identischen Größe enthalten.

Stattdessen gibt es eine Partikelgrößenverteilung.

Einige Partikel können kleiner sein, andere größer.

Deshalb kann die Angabe eines einfachen Durchschnittswertes irreführend sein, wenn man daraus auf das gesamte System schließen möchte.

Stellen wir uns zwei Kolloide vor.

Bei beiden wird eine durchschnittliche Partikelgröße von 50 Nanometern angegeben.

Im ersten System liegen nahezu alle Partikel zwischen beispielsweise 40 und 60 Nanometern.

Im zweiten finden wir dagegen eine breite Mischung: sehr kleine Partikel, viele mittlere und gleichzeitig einige deutlich größere Strukturen.

Der Durchschnitt kann trotzdem in beiden Fällen ungefähr 50 Nanometer betragen.

Physikalisch sind die Systeme jedoch nicht identisch.

Deshalb interessiert uns nicht nur:

Wie groß ist der durchschnittliche Partikel?

Sondern ebenso:

Wie breit oder eng ist die Größenverteilung?

Ein Durchschnitt kann viel verbergen

Das lässt sich mit einem ganz einfachen Beispiel verdeutlichen.

Wenn zwei Personen 20 und 80 Jahre alt sind, beträgt ihr Durchschnittsalter 50 Jahre.

Zwei andere Personen können beide exakt 50 Jahre alt sein.

Auch hier beträgt der Durchschnitt 50.

Trotzdem beschreiben diese beiden Durchschnittswerte offensichtlich nicht dieselbe Verteilung.

Bei Partikelgrößen gilt dasselbe Prinzip.

Ein Mittelwert ist nützlich.

Aber ohne Informationen über die Verteilung kann er ein komplexes System stark vereinfachen.

Gerade deshalb sollte man vorsichtig sein, wenn Produkte ausschließlich mit einer besonders kleinen durchschnittlichen Nanometerzahl beworben werden.

Auch die Form der Partikel spielt mit hinein

Bisher haben wir zur Vereinfachung überwiegend kugelförmige Partikel betrachtet.

Reale Partikel müssen jedoch nicht perfekt kugelförmig sein.

Sie können beispielsweise länglich, unregelmäßig, plättchenförmig oder anders strukturiert sein.

Dadurch verändert sich wiederum das Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen.

Zwei Partikel mit derselben Masse oder demselben nominellen Durchmesser können je nach Form unterschiedliche Oberflächen besitzen.

Das zeigt noch einmal, warum die reine Angabe einer Partikelgröße nur ein Teil der Charakterisierung ist.

Größe, Form und Oberfläche hängen unmittelbar miteinander zusammen.

Selbst „Partikelgröße“ kann je nach Messung etwas anderes bedeuten

Noch komplizierter wird es, wenn wir uns anschauen, wie Partikelgröße überhaupt bestimmt wird.

Es gibt verschiedene Messmethoden – und diese erfassen nicht zwangsläufig exakt dieselbe Größe.

Bildgebende Verfahren wie die Elektronenmikroskopie können beispielsweise einzelne Partikel sichtbar machen und ihre geometrischen Abmessungen untersuchen.

Andere Verfahren betrachten das Verhalten von Partikeln in einer Flüssigkeit.

Ein häufig eingesetztes Verfahren ist beispielsweise die dynamische Lichtstreuung, kurz DLS.

Dabei wird aus der Bewegung der Partikel in der Flüssigkeit auf einen sogenannten hydrodynamischen Durchmessergeschlossen.

Dieser hydrodynamische Durchmesser ist nicht zwangsläufig identisch mit dem geometrischen Durchmesser des eigentlichen festen Partikels.

Er beschreibt vereinfacht, wie groß sich der Partikel bei seiner Bewegung durch die Flüssigkeit hydrodynamisch verhält.

Grenzschichten beziehungsweise an der Oberfläche gebundene oder mitbewegte Strukturen können dabei eine Rolle spielen.

Deshalb können unterschiedliche Messverfahren für dasselbe System unterschiedliche Werte liefern, ohne dass automatisch eine Messung falsch sein muss.

Sie betrachten möglicherweise schlicht unterschiedliche Aspekte desselben Partikels.

Auch bei Nanometerangaben lohnt sich deshalb die zweite Frage

Wenn irgendwo steht:

„Partikelgröße 10 nm“

ist die naturwissenschaftlich interessante Frage nicht nur:

Ist 10 nm klein?

Sondern:

Was genau wurde gemessen?

War es der geometrische Durchmesser einzelner Primärpartikel?

Ein hydrodynamischer Durchmesser?

Ein Mittelwert einer Größenverteilung?

Welche Verteilung lag dahinter?

Wurden größere Agglomerate ebenfalls erfasst?

Unter welchen Bedingungen wurde gemessen?

Erst mit diesen Informationen bekommt eine einzelne Größenangabe einen wirklichen Kontext.

Das soll Partikelgrößenmessungen keineswegs entwerten.

Im Gegenteil.

Sie sind ein sehr wichtiges Werkzeug zur Charakterisierung kolloidaler Systeme.

Aber sie müssen richtig interpretiert werden.

Die Herstellung prägt auch die Partikelgröße

Damit kommen wir noch einmal kurz zur Herstellung zurück – diesmal ausschließlich unter dem Gesichtspunkt der Partikelgröße.

Wie Partikel entstehen, beeinflusst auch, welche Größen und Größenverteilungen sich ausbilden.

Unterschiedliche Herstellungsbedingungen können daher unterschiedliche Partikelsysteme hervorbringen.

Genau deshalb gehört die Partikelgröße nicht losgelöst vom Herstellungsverfahren betrachtet.

Bei unseren kolloidalen Elementen ist das Protonenresonanzverfahren darauf ausgerichtet, ein fein dispergiertes und unter den vorgesehenen Bedingungen stabiles System zu erzeugen.

Mehr müssen wir an dieser Stelle über das Verfahren gar nicht wiederholen.

Denn für dieses Kapitel ist lediglich entscheidend:

Die Partikelgröße ist nicht zufällig vorhanden. Sie ist eine Eigenschaft des erzeugten kolloidalen Systems.

Warum „je kleiner, desto besser“ die falsche Schlussfolgerung wäre

Nach all diesen Zusammenhängen könnte trotzdem die Versuchung entstehen, Kolloide anhand einer einzigen Rangliste zu beurteilen:

10 Nanometer sind besser als 20 Nanometer, 5 Nanometer besser als 10 und 1 Nanometer besser als 5.

So funktioniert Kolloidchemie nicht.

Eine möglichst kleine Zahl allein sagt nicht, wie homogen die Partikelgrößen verteilt sind.

Sie sagt nicht, ob die Partikel als einzelne Primärpartikel vorliegen oder zu größeren Strukturen zusammengelagert sind.

Sie sagt nichts über die Form der Partikel.

Und sie sagt noch nichts darüber aus, wie ihre Oberfläche beschaffen ist.

Deshalb sollte die Partikelgröße immer als eine Eigenschaft innerhalb eines Gesamtsystems verstanden werden.

Sie ist wichtig.

Sehr wichtig sogar.

Aber sie steht niemals allein.

Was die Partikelgröße tatsächlich verändert

Wenn wir den ganzen Abschnitt auf seine wesentlichen Punkte reduzieren, verändert die Partikelgröße bei gleicher Materialmenge mehrere Dinge gleichzeitig:

• die gesamte verfügbare Oberfläche,
• das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen,
• die Anzahl der einzelnen Partikel,
• die Anzahl und Größe der vorhandenen Grenzflächen,
• das Bewegungsverhalten in der Flüssigkeit,
• das Verhältnis zwischen thermischer Bewegung und Sedimentation
• und die Ausgangssituation für Wechselwirkungen mit der Umgebung.

Hinzu kommen Größenverteilung, Partikelform und der tatsächliche Aggregationszustand.

Damit wird deutlich, warum Partikelgröße bei einem Kolloid so viel mehr ist als eine technische Angabe in Nanometern.

Sie beeinflusst unmittelbar die Geometrie und Grenzflächensituation des gesamten Systems.

Und damit rückt die Oberfläche endgültig in den Mittelpunkt

Wir haben jetzt einen entscheidenden Zusammenhang hergestellt.

Je kleiner die Partikel eines Systems sind, desto größer kann – bei gleicher Materialmenge – ihre gesamte Grenzfläche zur Umgebung werden.

Damit gewinnt automatisch das an Bedeutung, was an dieser Grenzfläche geschieht.

Denn Oberfläche allein erklärt noch nicht, wie ein Partikel mit seiner Umgebung wechselwirkt.

Entscheidend ist ebenso, welche Eigenschaften diese Oberfläche besitzt.

Welche elektrischen Ladungsverhältnisse bestehen dort?

Wie beeinflussen sie die unmittelbare Umgebung des Partikels?

Welche Moleküle können mit dieser Oberfläche wechselwirken oder sich an ihr anlagern?

Und was geschieht mit einer solchen Oberfläche, wenn sie nicht mehr nur von Wasser und einfachen gelösten Ionen umgeben ist, sondern auf die wesentlich komplexere Umgebung eines biologischen Systems trifft?

Genau deshalb führt uns die Partikelgröße zum nächsten Schritt:

8. Kolloide und Zellmembranen: Welche Rolle spielt die elektrische Ladung?

Bis hierhin haben wir einen grundlegenden Unterschied herausgearbeitet: Bei einer klassischen Mineralstoffverbindung kann das betreffende Element nach entsprechenden Lösungs- und Dissoziationsprozessen als gelöste ionische Spezies vorliegen. Ein kolloidales System enthält dagegen eine dispergierte partikuläre Phase mit eigener Oberfläche.

Diese unterschiedliche Ausgangsform wird besonders interessant, sobald wir uns biologischen Grenzflächen nähern.

Denn auch biologische Oberflächen sind keineswegs elektrisch neutral. Zellmembranen beispielsweise besitzen eine komplexe molekulare Struktur, lokale Ladungsverteilungen und sind von Wasser, gelösten Ionen und zahlreichen weiteren Molekülen umgeben.

Trifft ein kolloidaler Partikel mit eigener Oberflächenladung auf eine solche Umgebung, begegnen sich damit zwei elektrisch charakterisierte Grenzflächen.

Genau an diesem Punkt liegt auch der physikalische Hintergrund eines vereinfachten Bildes, das wir in der Praxis häufig verwenden: die Wechselwirkung über unterschiedliche Ladungsverhältnisse beziehungsweise – vereinfacht gesprochen – über ein Ladungsgefälle.

Auch biologische Grenzflächen besitzen elektrische Eigenschaften

Elektrische Ladungsverteilungen spielen in biologischen Systemen eine grundlegende Rolle.

Besonders anschaulich lässt sich das an einer Zellmembran zeigen.

Die Zellmembran trennt das Zellinnere von seiner Umgebung. Gleichzeitig sind verschiedene Ionen innerhalb und außerhalb der Zelle unterschiedlich verteilt. Zusammen mit der selektiven Durchlässigkeit der Membran entstehen dadurch elektrochemische Gradienten und eine elektrische Potentialdifferenz über der Membran – das sogenannte Membranpotential.

Hinzu kommen lokale elektrische Eigenschaften der Membranoberfläche selbst. Lipide, Proteine und Kohlenhydratstrukturen können polare beziehungsweise geladene Gruppen tragen.

Eine Zellmembran ist deshalb keine elektrisch neutrale Wand.

Genauso wenig ist ein kolloidaler Partikel lediglich ein winziges Stück Material, das passiv in einer Flüssigkeit schwimmt. Auch seine Oberfläche kann elektrisch charakterisiert sein.

Treffen beide aufeinander, können ihre jeweiligen Ladungsverhältnisse die Wechselwirkung zwischen den Grenzflächen mitbestimmen.

Das Ladungsgefälle – ein vereinfachtes Bild für einen komplexeren Zusammenhang

Im Beratungsgespräch beschreiben wir diesen Zusammenhang häufig wesentlich einfacher.

Gegenpolige Ladungsverhältnisse können eine Annäherung begünstigen, gleichgerichtete Ladungsverhältnisse können dagegen abstoßend wirken.

Dahinter steckt zunächst ein grundlegendes physikalisches Prinzip: Elektrische Ladungen und geladene Oberflächen wechselwirken miteinander.

Bei einem kolloidalen Partikel betrifft diese Wechselwirkung seine Oberfläche. Die dort bestehenden Ladungsverhältnisse können beeinflussen, wie der Partikel einer ebenfalls elektrisch charakterisierten biologischen Grenzfläche begegnet.

Wenn wir in der Praxis vereinfacht von einem „Ladungsgefälle“ sprechen, ist damit also kein zusätzlicher Stoff oder geheimnisvoller biologischer Mechanismus gemeint.

Es ist ein anschauliches Modell für die Tatsache, dass elektrische Potential- und Ladungsverhältnisse die Wechselwirkung zwischen Partikel und Umgebung beeinflussen können.

Gegenpolig bedeutet Anziehung – aber die biologische Umgebung ist komplexer

Das bekannte Prinzip „Plus zieht Minus an“ bleibt auch in biologischen Systemen grundsätzlich bestehen.

Allerdings befindet sich zwischen einem Partikel und einer biologischen Oberfläche kein leerer Raum.

Dort befinden sich Wasser, Elektrolyte, Proteine und zahlreiche weitere Moleküle.

Diese Stoffe beeinflussen die elektrischen Verhältnisse. Gelöste Ionen können beispielsweise elektrische Wechselwirkungen abschirmen. Moleküle können sich an Oberflächen anlagern und damit deren nach außen wirkende Eigenschaften verändern.

Deshalb lässt sich aus der Ladung eines Partikels allein nicht ableiten, wie sich dieser unter sämtlichen biologischen Bedingungen verhalten wird.

Das ändert jedoch nichts an dem zugrunde liegenden Prinzip:

Die Oberflächenladung gehört zu den Eigenschaften, die beeinflussen, wie ein kolloidaler Partikel mit seiner Umgebung und mit biologischen Grenzflächen in Kontakt tritt.

Damit bekommt die Ladung eines Kolloids eine Bedeutung, die über die reine Stabilität der Dispersion hinausgeht.

Ein Ion ist ebenfalls geladen – aber anders

An dieser Stelle ist eine Unterscheidung besonders wichtig.

Auch ein gelöstes Mineralion trägt selbstverständlich eine elektrische Ladung.

Ein Magnesiumion liegt beispielsweise als Mg²⁺ vor.

Der Unterschied zwischen einem Ion und einem kolloidalen Partikel besteht also nicht darin, dass nur das Kolloid elektrisch geladen wäre.

Der Unterschied liegt in der Art des Systems.

Beim Ion betrachten wir eine einzelne gelöste chemische Spezies mit definierter Ladung.

Beim Kolloid betrachten wir dagegen einen räumlich ausgedehnten Partikel mit eigener Grenzfläche, an der Oberflächenladungen und Grenzflächenphänomene auftreten können.

Damit entstehen zwei unterschiedliche physikalisch-chemische Ausgangssituationen.

Und genau diese Unterscheidung zieht sich durch unseren gesamten Vergleich.

Warum dieser Unterschied für unseren Vergleich wichtig ist

Damit kommen wir wieder zum Ausgangspunkt dieses Artikels zurück.

Eine klassische Mineralstoffverbindung muss zunächst unter den jeweiligen Bedingungen des Verdauungstraktes betrachtet werden: Wie gut löst sie sich? Welche gelösten Spezies entstehen? Welche Wechselwirkungen finden mit anderen Bestandteilen statt?

Beim Kolloid liegt dagegen bereits eine dispergierte partikuläre Phase vor.

Hier werden deshalb zusätzlich andere Eigenschaften relevant: Partikelgröße, Oberfläche, Grenzflächenchemie und Oberflächenladung.

Das chemische Element kann in beiden Fällen dasselbe sein.

Seine physikalisch-chemische Form ist es nicht.

Und deshalb wäre es auch zu einfach, beide Formen allein deshalb gleichzusetzen, weil auf dem Etikett beispielsweise in beiden Fällen „Magnesium“ oder „Zink“ steht.

Die entscheidende Frage lautet vielmehr:

In welcher Form liegt dieses Element vor – und welche physikalisch-chemischen Prozesse sind für genau diese Form relevant?

Damit kommen wir zu einem der größten Unterschiede zwischen einer klassischen Mineralstoffverbindung und einem bereits kolloidal vorliegenden System.

Denn eine klassische Verbindung durchläuft im Verdauungstrakt zunächst verschiedene Lösungs- und Umwandlungsprozesse.

Aber gilt das in gleicher Weise auch für einen kolloidalen Partikel?

Klar. Ich würde Punkt 9 jetzt als endgültige Copy-&-Paste-Fassung so setzen. Ich habe dabei darauf geachtet, dass wir nicht wieder alle vorherigen Kapitel nacherzählen, dein zentraler Gedanke mit der natürlichen Nahrung → kleine geladene Mineralstoffspezies → gedankliche Brücke zum Kolloid klar herauskommt und wir gleichzeitig nicht behaupten, ein Kolloid habe dadurch automatisch eine bestimmte Aufnahme oder Wirkung.

9. Kolloid oder Mineralstoffverbindung – die Unterschiede auf einen Blick

Wir sind für diesen Vergleich inzwischen ziemlich tief in die Materie eingestiegen. Wir haben uns chemische Verbindungen und Ionen angesehen, über Partikelgrößen gesprochen, Oberflächen und elektrische Ladungen betrachtet und schließlich sogar einen Blick auf Zellmembranen und elektrische Verhältnisse an biologischen Oberflächen geworfen.

Deshalb ist jetzt ein guter Moment, wieder einen Schritt zurückzugehen.

Denn die ursprüngliche Frage dieses Artikels war eigentlich viel einfacher:

Was unterscheidet eine klassische Mineralstoffverbindung von einem kolloidalen System – und warum spielt die Form eines Elements überhaupt eine so große Rolle?

Nach allem, was wir bisher betrachtet haben, lässt sich diese Frage inzwischen deutlich genauer beantworten.

Am Anfang steht nicht nur die Frage: Welches Element ist enthalten?

Nehmen wir wieder Magnesium als Beispiel.

Magnesium bleibt als chemisches Element Magnesium – unabhängig davon, ob wir es innerhalb einer natürlichen Nahrungsquelle, als Bestandteil einer Mineralstoffverbindung oder in einem kolloidalen System betrachten.

Trotzdem sagt die Information „enthält Magnesium“ noch erstaunlich wenig darüber aus, in welchem Zustand und in welcher Umgebung uns dieses Magnesium begegnet.

Bei einer klassischen Mineralstoffverbindung ist Magnesium Bestandteil einer bestimmten chemischen Verbindung.

Bei natürlicher Nahrung ist die Situation noch komplexer. Mineralstoffe befinden sich dort innerhalb einer biologischen Matrix und können in unterschiedlichen Bindungsformen und chemischen Umgebungen vorliegen.

Bei einem kolloidalen System betrachten wir dagegen bereits eine fein dispergierte partikuläre Phase. Sehr kleine Partikel sind in einer kontinuierlichen Phase verteilt.

Damit beginnen wir an unterschiedlichen Ausgangspunkten.

Und genau daraus ergeben sich viele der Unterschiede, die wir in den vorherigen Kapiteln einzeln betrachtet haben.

Der direkte Vergleich

Klassische Mineralstoffquelle	Kolloidales System
Das Element liegt zunächst innerhalb einer bestimmten chemischen oder natürlichen Ausgangsstruktur vor.	Das Element befindet sich in einem bereits fein dispergierten partikulären System.
Lösungs-, Dissoziations- und Gleichgewichtsprozesse können die vorliegenden Formen verändern.	Die disperse Phase und damit die Feinverteilung sind bereits Bestandteil des Ausgangssystems.
Dabei können gelöste und elektrisch geladene Mineralstoffspezies entstehen.	Elektrische Eigenschaften der Partikel und ihrer Grenzflächen gehören zur Charakterisierung des kolloidalen Systems.
Die jeweilige Verbindung, Bindungsform und Löslichkeit spielen eine wichtige Rolle.	Partikelgröße, Partikelverteilung, Oberfläche und Stabilität spielen eine wichtige Rolle.
Unterschiedliche Verbindungen desselben Elements können unterschiedliche physikalisch-chemische Eigenschaften besitzen.	Unterschiedlich hergestellte kolloidale Systeme desselben Elements können sich ebenfalls in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften unterscheiden.
Eine Mengenangabe allein beschreibt nicht sämtliche Formen, in denen das Element vorliegen kann.	Auch eine ppm-Angabe allein beschreibt nicht Partikelgröße, Verteilung, Oberfläche, elektrische Eigenschaften oder Stabilität des Systems.

Und jetzt kommt ein Punkt, der leicht übersehen wird: die natürliche Nahrung

Wenn wir über elektrische Ladung bei Kolloiden sprechen, kann schnell der Eindruck entstehen, diese Ladung sei etwas Besonderes, das ausschließlich bei einem technisch hergestellten kolloidalen System vorkommt.

Dabei begegnet uns elektrische Ladung in der Mineralstoffchemie ganz selbstverständlich.

Stellen wir uns statt eines Präparates einmal etwas völlig Alltägliches vor: eine Pflanze beziehungsweise natürliche Nahrung.

Eine Pflanze enthält unter anderem Magnesium, Zink, Kalium, Calcium und zahlreiche weitere Mineralstoffe.

Diese Elemente liegen dort nicht einfach als kleine isolierte Stückchen „Magnesium“ oder „Zink“ herum. Sie befinden sich innerhalb einer komplexen natürlichen Matrix und können Bestandteil unterschiedlicher chemischer Strukturen und Bindungsverhältnisse sein.

Werden diese Strukturen aufgeschlossen und verändern sich die chemischen Bedingungen, können sich auch die Formen verändern, in denen die enthaltenen Mineralstoffe vorliegen.

Verbindungen können gelöst werden.

Bindungsverhältnisse können sich verändern.

Chemische Gleichgewichte verschieben sich.

Und Mineralstoffe können dabei auch als gelöste, elektrisch geladene Ionen vorliegen.

Nehmen wir wieder Magnesium.

Hier begegnet uns beispielsweise Mg²⁺.

Und dieses kleine „2+“ ist für unseren Vergleich alles andere als nebensächlich.

Es bedeutet:

Dieses Magnesium ist elektrisch geladen.

Elektrische Ladung ist also nichts Ungewöhnliches

Dieser Gedanke ist wichtig, weil er zwei Bereiche miteinander verbindet, die auf den ersten Blick sehr weit voneinander entfernt erscheinen.

Auf der einen Seite steht ganz normale mineralstoffhaltige Nahrung.

Auf der anderen Seite steht ein kolloidales System.

Bei der Aufarbeitung natürlicher Nahrung können Mineralstoffe aus komplexen Ausgangsstrukturen herausgelöst werden und uns schließlich als sehr kleine, elektrisch geladene mineralische Spezies begegnen.

Elektrische Ladung ist damit nichts Exotisches und auch kein Prinzip, das erst durch die technische Herstellung eines Kolloids entsteht.

Sie gehört ganz selbstverständlich zur Chemie mineralischer Elemente.

Und genau an diesem Gedanken knüpft die Betrachtungsweise der Kolloidpraxis an:

Beim kolloidalen System beginnen wir bereits mit einer sehr fein verteilten und elektrisch charakterisierten Ausgangssituation.

Damit begegnen uns – trotz unterschiedlicher Ausgangspunkte – grundlegende physikalisch-chemische Themen, die wir inzwischen aus beiden Betrachtungsweisen kennen:

Feinverteilung.

Elektrische Ladung.

Und Wechselwirkungen mit der jeweiligen Umgebung.

Das ist einer der Gründe, warum die elektrische Ladung in der Betrachtung kolloidaler Systeme eine so zentrale Rolle spielt.

Sie ist kein vollkommen fremdes physikalisches Prinzip.

Auch wenn Mineralstoffe aus ganz gewöhnlicher Nahrung herausgelöst und in andere Zustände überführt werden, begegnen uns elektrisch geladene Teilchen.

Genau hier liegt die gedankliche Brücke zur Kolloidpraxis

Wenn wir eine mineralstoffhaltige Pflanze betrachten, beginnen wir mit einer komplexen natürlichen Ausgangsstruktur.

Im Verlauf ihrer Aufarbeitung können daraus sehr kleine und elektrisch geladene mineralische Spezies hervorgehen.

Beim kolloidalen System beginnen wir dagegen bereits mit einer sehr fein verteilten und elektrisch charakterisierten Ausgangsform.

Und genau diese Parallele ist für das Verständnis wichtig.

Der Gedanke lautet nicht, dass natürliche Nahrung und ein technisch hergestelltes Kolloid dasselbe Produkt wären.

Der Gedanke lautet vielmehr:

Sehr kleine und elektrisch geladene mineralische Zustände sind für biologische Systeme nichts grundsätzlich Fremdes. Sie begegnen uns auch im Zusammenhang mit Mineralstoffen aus ganz natürlicher Nahrung.

Das Kolloid setzt an diesem physikalisch-chemischen Grundgedanken bereits mit seiner Ausgangsform an.

Und damit wird vielleicht auch verständlicher, warum wir in diesem Artikel so viel über Partikelgröße, Feinverteilung und elektrische Ladung gesprochen haben.

Was wir daraus nicht automatisch ableiten können

An dieser Stelle ist eine Grenze wichtig.

Aus diesen physikalisch-chemischen Gemeinsamkeiten lässt sich nicht automatisch eine bestimmte Aufnahme, Bioverfügbarkeit oder Wirkung eines konkreten kolloidalen Produktes ableiten.

Das wären weitergehende physiologische Fragestellungen, die gesondert betrachtet und entsprechend belegt werden müssten.

Unser Vergleich bleibt deshalb bewusst bei der Frage:

Welche Ausgangsformen betrachten wir und welche physikalisch-chemischen Eigenschaften bringen diese mit?

Das ändert nichts an der zuvor beschriebenen Parallele.

Es trennt lediglich die physikalisch-chemische Betrachtung von weitergehenden Aussagen über Vorgänge im Organismus.

Ein Kolloid lässt sich nicht allein über seine ppm-Zahl beschreiben

Damit kommen wir noch einmal kurz zu einem Punkt zurück, der für die Einordnung kolloidaler Systeme wichtig ist.

Eine Konzentrationsangabe – beispielsweise 10, 50 oder 100 ppm – beschreibt zunächst eine Konzentration.

Sie beantwortet jedoch nicht automatisch die Fragen:

Wie groß sind die vorhandenen Partikel?

Wie verteilen sich diese Größen?

Welche Oberfläche entsteht daraus?

Welche elektrischen Eigenschaften besitzt die Partikelgrenzfläche?

Und wie stabil ist das kolloidale System?

Zwei Systeme können deshalb dieselbe ppm-Angabe besitzen und trotzdem nicht automatisch dieselben kolloidchemischen Eigenschaften aufweisen.

Genau deshalb lässt sich ein Kolloid nicht sinnvoll anhand einer einzigen Zahl vollständig charakterisieren.

Auch die Herstellung gehört zum Gesamtbild

Partikelgröße, Feinverteilung und Grenzflächeneigenschaften entstehen nicht allein dadurch, dass ein bestimmtes Element und Wasser vorhanden sind.

Die Herstellung prägt das entstehende kolloidale System.

Genau deshalb haben wir uns in den vorherigen Kapiteln bereits mit diesem Thema beschäftigt und auch erläutert, warum wir bei unseren Kolloiden mit dem Protonenresonanzverfahren arbeiten.

Die Einzelheiten müssen wir an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholen.

Für unseren Vergleich reicht eine zentrale Erkenntnis:

Bei einem Kolloid gehört die Art seiner Herstellung unmittelbar zur physikalisch-chemischen Charakterisierung des fertigen Systems.

Der Begriff „kolloidal“ allein erzählt deshalb noch nicht die ganze Geschichte.

Entscheidend ist die Ausgangsform

Damit sind wir beim eigentlichen Kern dieses Vergleichs angekommen.

Es reicht nicht, lediglich festzustellen, dass in unterschiedlichen Quellen beispielsweise Magnesium, Zink oder Kupfer enthalten ist.

Die Bezeichnung des Elements allein beschreibt noch nicht, in welcher Form es vorliegt.

Bei natürlichen Mineralstoffquellen beginnt der Weg mit dem Element innerhalb einer komplexen Ausgangsstruktur. Im Zuge der Aufarbeitung können Lösungs-, Trennungs- und Umwandlungsprozesse stattfinden und dabei auch sehr kleine, elektrisch geladene Mineralstoffspezies entstehen.

Beim kolloidalen System beginnen wir bereits mit einer sehr fein verteilten und elektrisch charakterisierten Ausgangssituation.

Genau darin liegt der Gedanke, der sich wie ein roter Faden durch diesen Artikel zieht.

Wenn wir natürliche Nahrung betrachten, sehen wir, dass elektrische Ladung und sehr kleine mineralische Spezies keineswegs etwas Ungewöhnliches sind.

Das kolloidale System setzt an diesem Gedanken an einem anderen Ausgangspunkt an:

Die sehr feine Verteilung und die elektrische Charakterisierung sind bereits Eigenschaften des hergestellten Systems.

Damit wird auch verständlich, warum die reine Frage:

„Wie viel Magnesium ist enthalten?“

für einen Vergleich zu kurz greift.

Mindestens ebenso interessant ist:

„In welcher Form liegt dieses Magnesium vor?“

Denn erst wenn wir diese Ausgangsform mitbetrachten, werden die Unterschiede sichtbar, mit denen wir uns in diesem Artikel beschäftigt haben.

Was bleibt also von unserem Vergleich?

Vielleicht lässt sich der gesamte Artikel bis hierhin auf drei Fragen reduzieren:

Welches Element betrachten wir?

In welcher Form liegt es vor?

Welche physikalisch-chemischen Eigenschaften bringt diese Form mit?

Magnesium bleibt Magnesium.

Zink bleibt Zink.

Kupfer bleibt Kupfer.

Doch der Name des Elements allein erzählt noch nicht die ganze Geschichte.

Bei Mineralstoffen aus natürlicher Nahrung können im Verlauf ihrer Aufarbeitung sehr kleine und elektrisch geladene mineralische Spezies entstehen.

Bei einem kolloidalen System beginnen wir bereits mit einer sehr fein verteilten und elektrisch charakterisierten Ausgangssituation.

Genau diese gedankliche Verbindung ist einer der zentralen Punkte der Kolloidpraxis: Feinverteilung und elektrische Ladung sind keine grundsätzlich fremden Prinzipien, sondern begegnen uns auch bei Mineralstoffen aus natürlichen Quellen.

Und damit kommen wir zurück zur Ausgangsfrage dieses Artikels:

Es geht nicht nur darum, welches Element vorhanden ist.

Es geht auch darum, in welcher Form und in welchem physikalisch-chemischen Umfeld wir diesem Element begegnen.

10. Fazit: Gleiches Element – unterschiedliche Ausgangsform

Was unterscheidet also eine klassische Mineralstoffverbindung von einem Kolloid?

Nach all den Details dieses Artikels lässt sich die Antwort erstaunlich einfach zusammenfassen:

Es geht nicht nur darum, welches Element enthalten ist. Entscheidend ist auch, in welcher Form wir diesem Element begegnen.

Magnesium bleibt Magnesium. Zink bleibt Zink. Kupfer bleibt Kupfer.

Doch der Name eines Elements allein sagt noch nicht, ob wir es als Bestandteil einer chemischen Verbindung, als gelöste Spezies oder innerhalb eines fein dispergierten kolloidalen Systems betrachten.

Und genau dieser Unterschied zieht sich wie ein roter Faden durch den gesamten Artikel.

Bei klassischen Mineralstoffquellen beginnt die Betrachtung mit der jeweiligen Ausgangsform und den Veränderungen, die unter entsprechenden Bedingungen stattfinden können. Verbindungen können sich lösen, Bindungsverhältnisse verändern und elektrisch geladene mineralische Spezies entstehen.

Beim kolloidalen System beginnen wir bereits mit einer sehr fein verteilten und elektrisch charakterisierten Ausgangssituation.

Das ist ein wichtiger Gedanke, denn Feinverteilung und elektrische Ladung sind keineswegs etwas grundsätzlich Fremdes.

Auch wenn Mineralstoffe aus ganz natürlicher Nahrung herausgelöst und in andere Zustände überführt werden, begegnen uns sehr kleine, elektrisch geladene mineralische Spezies. Das bekannte Mg²⁺ ist dafür ein einfaches Beispiel: Magnesium liegt hier elektrisch geladen vor.

Genau an dieser Beobachtung knüpft auch die Betrachtungsweise der Kolloidpraxis an.

Sehr kleine und elektrisch geladene mineralische Zustände begegnen uns nicht erst beim Kolloid – sie gehören ganz selbstverständlich zur Chemie von Mineralstoffen. Beim kolloidalen System sind Feinverteilung und elektrische Charakterisierung bereits Eigenschaften des hergestellten Ausgangssystems.

Damit schließt sich der Kreis zu unserer ursprünglichen Frage.

Eine klassische Mineralstoffverbindung und ein kolloidales System lassen sich nicht allein dadurch miteinander vergleichen, dass wir auf die Menge eines bestimmten Elements schauen.

Wir müssen auch fragen:

In welcher Form liegt dieses Element vor?

Denn erst dann werden die physikalisch-chemischen Eigenschaften sichtbar, mit denen wir uns in diesem Artikel beschäftigt haben.

Und vielleicht ist genau das die wichtigste Erkenntnis, die wir aus diesem Vergleich mitnehmen können:

Der Name des Elements ist nur der Anfang der Geschichte. Seine Form entscheidet darüber, welches physikalisch-chemische System wir tatsächlich vor uns haben.

Das Element bleibt dasselbe.

Der Ausgangspunkt unserer Betrachtung ist es nicht.