Kupfer

Brauerei

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Kupfer ist ein Metall, das bereits in sehr geringen Konzentrationen für viele Mikroorganismen schädlich ist. Säugetiere brauchen Spuren von Kupfer und erst bei Aufnahme größerer Mengen ist mit schädlichen Wirkungen zu rechnen.

Vorkommen und Nutzung

Kupferhaltige Erze kommen in der Natur in bestimmten Gesteinsschichten vor. Wasser löst das Kupfer daraus. So gelangt es ins Grundwasser. In der Regel sind die Kupfergehalte im Grundwasser jedoch niedrig (weniger als 10 μg/l).
Aufgrund der guten Formbarkeit und Langlebigkeit sind kupferhaltige Rohrleitungen übliche Werkstoffe in der Gas- und Wasserinstallation. In Abhängigkeit von bestimmten Faktoren wie dem Gehalt an organischen Stoffen, gelöstem Sauerstoff und dem pH-Wert können sich unter Umständen aus kupferhaltigen Rohren Metallionen herauslösen. Durch Erlass von technischen Regeln, einschlägigen Normen und der Metall-Bewertungsgrundlage des Umweltbundesamtes soll diesem Sachverhalt entgegengewirkt werden. Die Einhaltung dieser Regelungen, die Fachfirmen üblicherweise kennen, gilt als Stand der Technik. Durch den Einbau geeigneter Werkstoffe in die Hausinstallation abhängig von der jeweiligen Wasserbeschaffenheit kann also ein hoher Kupfergehalte im Trinkwasser vermieden werden.

Im Brauwesen, in der Schnapsbrennerei, bei speziellen Produktionsschritten in der Herstellung von Käse, Marmeladen oder Süßigkeiten werden traditionell Kupferkessel verwendet. Um das Herauslösen von Kupferionen durch säurehaltige Lebensmittel zu vermeiden, haben kupferhaltige Kochtöpfe häufig z. B. eine Stahlbeschichtung.
Die schädliche Wirkung von Kupfer wird in kupferhaltigen Pflanzenschutzmitteln genutzt, die vor allem zur Bekämpfung von Pilzerkrankungen wie zum Beispiel dem Falschen Mehltau im Pflanzenanbau eingesetzt werden.

Kupfer als essenzielles Spurenelement

Alle Lebewesen benötigen Kupfer als Spurenelement. Bei Nutzpflanzen kann deshalb kupferhaltiger Dünger zum Einsatz kommen. Im Bereich der Tierfütterung wird Kupfer als essenzielles Spurenelement in der Regel in Form von Futtermittelzusatzstoffen zugesetzt, um den Bedarf der Tiere zu decken. Im Tierfutter für Schweine ist beispielsweise Kupfer-(II)-acetat Monohydrat ein zugelassener Futtermittel-Zusatzstoff.
Beim Menschen und anderen Säugetieren hat Kupfer eine wichtige Bedeutung im Kollagenstoffwechsel, für die Funktion von Gehirn und Nerven, den Aufbau von Knochen und die Pigmentierung von Haut und Haaren. Es beeinflusst außerdem den Eisenstoffwechsel, den Sauerstofftransport und den Energiestoffwechsel. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) gibt als täglichen Bedarf für Säuglinge in den ersten Lebensmonaten zwischen 0,2 und 0,6 mg Kupfer pro Tag sowie bei Kindern und Erwachsenen zwischen 0,5 und 1,5 mg Kupfer pro Tag an. In allen Altersgruppen kann der Kupferbedarf in der Regel über die Nahrung gedeckt werden.

Kann Kupfer die Gesundheit schädigen?

Schädigungen der Gesundheit durch Kupferüberschuss oder -mangel sind inzwischen in Europa selten. Ausgeprägter Kupfermangel führt in erster Linie zu einer Blutarmut.
Bereits kurze Zeit nach dem Trinken von kupferhaltigen Getränken bzw. nach einmaliger Aufnahme von Kupfersulfat in wässriger Lösung wurden bei Betroffenen Übelkeit, Erbrechen, Durchfall und/oder Bauchkrämpfe beobachtet. Ob diese Beschwerden durch den unangenehmen, metallischen Geschmack oder die Reizung der Schleimhäute des Magen-Darm-Traktes ausgelöst wurden, ist unklar. Auch die Spannbreite der Aufnahmedosen, die von den einzelnen Personen symptomfrei vertragen wurden, war groß (0,017 bis 0,11 mg Kupfer/kg Körpergewicht). Wiederholte Aufnahme kupferhaltigen Trinkwassers führte zusätzlich zu Leberschäden. Der Schwellenwert, ab dem es mit Sicherheit zu einer Leberschädigung kommt, kann nicht exakt festgelegt werden. Sowohl die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit als auch das US Gesundheits- und Sozialministerium (Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), United States of America (U.S.) Department of Health and Human Sciences) sehen aber bei einer Kupferzufuhr von bis zu 10 mg pro Person und Tag kein Gefährdungspotenzial. Die Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit empfiehlt, dass Erwachsene nicht mehr als 5 mg Kupfer täglich aufnehmen sollen. Dieser Wert liegt also um das etwa Dreifache über dem täglichen Bedarf. Die Empfehlung gilt nicht für Personen mit erblichen Kupferstoffwechselstörungen wie Morbus Wilson. Da die Kupferausscheidung bei diesen Menschen vermindert ist, muss deren Kupferzufuhr viel niedriger liegen. Wird nicht darauf geachtet, reichert sich Kupfer in der Leber, im Gehirn und den Augen an. Das Metall kann unter Umständen Lebererkrankungen oder neurologische Störungen wie zum Beispiel Zittern oder Gangunsicherheiten hervorrufen. Auch Schwangere und Stillende sollen weniger als 5 mg Kupfer täglich aufnehmen.
Ob Störungen des Kupferstoffwechsels bei anderen Erkrankungen wie der nicht-alkoholischen Fettleber, dem Down-Syndrom, dem Morbus Crohn, verschiedenen neurologischen bzw. psychiatrischen Erkrankungen (wie z. B. Morbus Alzheimer) oder im zeitlichen Verlauf von Krebserkrankungen eine Rolle spielen, wird derzeit intensiv erforscht.

Welche rechtlichen Regelungen gibt es?

Vor dem Hintergrund, dass kupferhaltige Verbindungen nach wie vor als wirkungsvolles Pflanzenschutzmittel eingesetzt werden, hat der Gesetzgeber zum Schutz des Menschen und der Umwelt in pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln Grenzwerte festgelegt. Welche Gehalte für das jeweilige pflanzliche oder tierische Lebensmittel maximal erreicht werden dürfen, ist in der entsprechenden EU Datenbank (EU Pesticides Database) aufgelistet. Darüber hinaus gelten spezielle Vorgaben für Trink- und Mineralwasser, Wein und Futtermittel. In der Trinkwasserverordnung wurde ein Grenzwert in Höhe von 2 mg/L und in der Mineral- und Tafelwasserverordnung in Höhe von 1 mg/L erlassen. Nach Weinverordnung dürfen Wein oder weinhaltige Getränke nicht mehr als 2 mg Kupfer/L enthalten. Neben dem Pflanzenschutz ist gemäß der Verordnung (EG) Nr. 606/2009 Anhang 1a Ziffer 31 der Zusatz von Kupferverbindungen zu Wein auch zur Entfernung unerwünschter Geschmack- oder Geruchsstoffe (Böckser) erlaubt. Kupfer bildet mit diesen Stoffen unlösliche Verbindungen, die so wieder aus dem Wein entfernt werden. Weine, bei denen eine solche sog. „Schönung“ stattgefunden hat, unterliegen einem strengeren Grenzwert von 1,0 mg Kupfer/L. Bei Futtermitteln dürfen bestimmte Höchstmengen an kupferhaltigen Futtermittelzusatzstoffen nicht überschritten werden. Basierend auf der Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 sorgt ein Richtwert zur maximal erlaubten Kupfer-Freisetzung aus dem Material von Bedarfsgegenständen mit Lebensmittelkontakt in Höhe von 4 mg Kupfer/kg Lebensmittel dafür, dass ein Übergang von Kupfer aus Bedarfsgegenständen in Lebensmittel minimiert wird.

Bei Nahrungsergänzungsmitteln gibt es derzeit keine gesetzlich festgelegten Kupfer-Höchstmengen. Das Bundesinstitut für Risikobewertung hat für Vitamine und Mineralstoffe in Nahrungsergänzungsmitteln eine empfohlene Tagesmenge an Kupfer für Erwachsene abgeleitet. Um eine hohe zusätzliche Kupferaufnahme zu vermeiden, sollen derartige Produkte maximal 1 mg Kupfer/Tagesdosis enthalten. Diese Empfehlung gilt laut Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) nicht für Kinder und Jugendliche, da diese Bevölkerungsgruppen allein über Lebensmittel des allgemeinen Verzehrs schon relativ hohe Mengen des Spurenelements aufnehmen.

Quellen und weiterführende Literatur

Bayerisches Landesamt für Umwelt Hydrogeochemische Spurenelemente Kupfer
 Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit 2018 Jahresbericht 2015 zum Nationalen Rückstandskontrollplan (NRKP). 3.2.3.3 Kupfer, Seite 18-19 Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit Pflanzenschutz-Verzeichnis
Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit 2015 Scientific Opinion on Dietary Reference Values for copper. EFSA Journal 13(10): 4523