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Lexikon der Ernährung: Diffusion

Diffusion, Ediffusion, die Ausbreitung von verschiedenen miteinander in Berührung befindlichen gasförmigen, flüssigen oder festen Stoffen. Die Ausbreitung der Teilchen innerhalb der Phasen beruht auf ungeordneten Bewegungen von Molekülen, Ionen, Atomen oder Kolloidteilchen (Brownsche Molekularbewegung). Der Antrieb zur Bewegung und damit Vermischung der Teilchen innerhalb einer Phase (z. B. die Vermischung von Gasen oder Lösungsvorgänge in Flüssigkeiten) wird durch Konzentrationsunterschiede, Temperaturunterschiede, Druckunterschiede oder äußere Feldkräfte hervorgerufen.
Die Diffusionsgeschwindigkeit hängt dabei von der Viskosität des Mediums, der Temperatur, dem Konzentrationsgradienten der diffundierenden Substanz und anderen Faktoren ab (z. B. Ladungsverteilung bei Ionen). Der Übergang von Weichmachern aus Kunststoffen ist daher beim Abfüllen heißer fetthaltiger Lebensmittel stärker als bei abgekühlten.
Zur mathematischen Beschreibung dienen die Fickschen Diffusionsgesetze. Im Falle eines stationären, also zeitlich und örtlich konstanten Konzentrationsgefälles dc / dx gilt das 1. Ficksche Diffusionsgesetz:
dn / dt = –DA(dc / dx)
dn / dt ist hierbei die Diffusionsgeschwindigkeit, d. h. die Stoffmenge dn, die in der Zeiteinheit dt durch eine Fläche A in der Richtung x diffundiert. Die Diffusionskonstante D wird meist in cm2 / s angegeben.
Im komplexeren Fall ist das Konzentrationsgefälle räumlich und zeitlich nicht konstant und wird dann durch das 2. Ficksche Diffusionsgesetz, welches noch verschiedene Raumkoordinaten berücksichtigt, beschrieben.
Erfolgt eine D. durch eine semipermeable Membran (Permeation) spricht man von Osmose bzw. passivem Transport entlang eines Konzentrationsgefälles (Sonderfall: Donnan-Verteilung). Ein Beispiel dafür ist der Gasaustauch zwischen Atemluft und dem Blut der Lungenkapillaren oder die Absorption von Wasser, Fettsäuren, Glyceriden, Cholesterin und fettlöslichen Vitaminen im Darm sowie die Alkoholresorption über die Mund- und Darmschleimhaut. Von erleichterter Diffusion spricht man, wenn der Stofftransport zwar auch entlang eines Konzentrationsgefälles verläuft, jedoch Transportproteine (Transportmechanismen) genutzt werden (carriervermittelter Transport), z. B. beim Glucosetransport durch Zellmembranen (Permeabilität).

  • Die Autoren

Albus, Christian, Dr., Köln
Alexy, Ute, Dr., Witten
Anastassiades, Alkistis, Ravensburg
Biesalski, Hans Konrad, Prof. Dr., Stuttgart-Hohenheim
Brombach, Christine, Dr., Gießen
Bub, Achim, Dr., Karlsruhe
Daniel, Hannelore, Prof. Dr., Weihenstephan
Dorn, Prof. Dr., Jena
Empen, Klaus, Dr., München
Falkenburg, Patricia, Dr., Pulheim
Finkewirth-Zoller, Uta, Kerpen-Buir
Fresemann, Anne Georga, Dr., Biebertal-Frankenbach
Frenz, Renate, Ratingen
Gehrmann-Gödde, Susanne, Bonn
Geiss, Christian, Dr., München
Glei, Michael, Dr., Jena (auch BA)
Greiner, Ralf, Dr., Karlsruhe
Heine, Willi, Prof. Dr., Rostock
Hiller, Karl, Prof. Dr., Berlin (BA)
Jäger, Lothar, Prof. Dr., Jena
Just, Margit, Wolfenbüttel
Kersting, Mathilde, Dr., Dortmund
Kirchner, Vanessa, Reiskirchen
Kluthe, Bertil, Dr., Bad Rippoldsau
Kohlenberg-Müller, Kathrin, Prof. Dr., Fulda
Kohnhorst, Marie-Luise, Bonn
Köpp, Werner, Dr., Berlin
Krück, Elke, Gießen
Kulzer, Bernd, Bad Mergentheim
Küpper, Claudia, Dr., Köln
Laubach, Ester, Dr., München
Lehmkühler, Stephanie, Gießen
Leitzmann, Claus, Prof. Dr., Gießen
Leonhäuser, Ingrid-Ute, Prof. Dr., Gießen
Lück, Erich, Dr., Bad Soden am Taunus
Lutz, Thomas A., Dr., Zürich
Maid-Kohnert, Udo, Dr., Pohlheim
Maier, Hans Gerhard, Prof. Dr., Braunschweig
Matheis, Günter, Dr., Holzminden (auch BA)
Moch, Klaus-Jürgen, Dr., Gießen
Neuß, Britta, Erftstadt
Niedenthal, Renate, Hannover
Noack, Rudolf, Prof. Dr., Potsdam-Rehbrücke
Oberritter, Helmut, Dr., Bonn
Öhrig, Edith, Dr., München
Otto, Carsten, Dr., München
Parhofer, K., Dr., München
Petutschnig, Karl, Oberhaching
Pfau, Cornelie, Dr., Karlsruhe
Pfitzner, Inka, Stuttgart-Hohenheim
Pool-Zobel, Beatrice, Prof. Dr., Jena
Raatz, Ulrich, Prof. Dr., Düsseldorf
Rauh, Michael, Bad Rippoldsau
Rebscher, Kerstin, Karlsruhe
Roser, Silvia, Karlsruhe
Schek, Alexandra, Dr., Gießen
Schemann, Michael, Prof. Dr., Hannover (auch BA)
Schiele, Karin, Dr., Heilbronn
Schmid, Almut, Dr., Paderborn
Schmidt, Sabine, Dr., Gießen
Scholz, Vera, Dr., Langenfeld
Schorr-Neufing, Ulrike, Dr., Berlin
Schwandt, Peter, Prof. Dr., München
Sendtko, Andreas, Dr., Gundelfingen
Stangl, Gabriele, Dr. Dr., Weihenstephan
Stehle, Peter, Prof. Dr., Bonn
Stein, Jürgen, Prof. Dr. Dr., Frankfurt
Steinmüller, Rolf, Dr., Biebertal
Stremmel, Helga, Bad Rippoldsau
Ulbricht, Gottfried, Dr., Potsdam-Rehbrücke
Vieths, Stephan, Dr., Langen
Wächtershäuser, Astrid, Frankfurt
Wahrburg, Ursel, Prof. Dr., Münster
Weiß, Claudia, Karlsruhe
Wienken, Elisabeth, Neuss
Wisker, Elisabeth, Dr., Kiel
Wolter, Freya, Frankfurt
Zunft, Hans-Joachim F., Prof. Dr., Potsdam-Rehbrücke

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