무기질(mineral)

    무기질

  무기질의  정의 및 특성

  무기질의 분류   

다량 무기질(macromineral)  : 

       - 하루 권장섭취량이 100mg 이상인 무기질

         - 칼슘(Ca), 인(P), 나트륨(Na), 염소(Cl), 칼륨(K), 

       마그네슘(Mg), 황(S)  

      

미량 무기질(micromineral) 

       - 하루 권장 섭취량이 100mg 이하인 무기질

         -  철(Fe), 요오드(I), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn),

      코발트(Co), 불소(F), 셀레니움(Se)  등

무기질과 비타민의 차이점

  비타민

 유기물질

 식물과 세균 등 유기체가 합성

 공기, 빛, 열 등의 여러 가지 처리에 의해 쉽게 파괴

무기질

 무기물질

 어떠한 생명체도 합성 불가능

 일반적인 화학적 방법에 의해 쉽게 파괴되지 않고 안정 

무기질의 기능 

    • 체액에 녹아 이온 형태로 존재하며, 산 또는 알칼리 형성  

    • 양이온을 형성하는 무기질 :  염기도 증진

         - 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 등    

           -  체액에서 수산기(-OH)와 결합하여 알칼리 형성    

 

    • 음이온을 형성하는 무기질 : 산도 증진

          - 염소, 황, 인 등 

          - 체액에서 수소이온(-H+)과 결합하여 산 형성

       

       * 체액의 pH는 7.35-7.45

   

체내에서 산 또는 알칼리를 형성하는 무기질 및 식품

무기질의 기능

 신체의 약 96%는 유기물질, 나머지 4%는 무기질로 구성

 칼슘, 인, 불소 : 

       뼈와 치아와 같은 경조직의 구성성분 

 아연, 구리, 망간  : 연결조직의 형성에 필수적

       즉, 연골, 피부, 뼈 주위 조직의 중요한 구성성분

     아연 - 정상적인 상처 회복에 필요

     구리 – 부족 시 뼈와 혈관 약화  

 

 

무기질의 기능

‧ 호르몬, 효소, 비타민 등의 구성성분 

     요 오 드  -  갑상선 호르몬(티록신) 의 구성성분

        황 -  인슐린의 구성성분

        철   -   사이토크롬(cytochromes)의 구성성분, 

                    헤모글로빈의 구성성분

        황  -   티아민, 비오틴의 성분

      코 발 트  -   비타민 B12의 성분 

      염     소  -   위내 염산의 성분  

무기질의 기능

③ 삼투압 조절

     삼투현상에 의한 체액 구획간 수분이동 조절 

       - 세포내외로 이동하는 물의 양은 체액에 

          녹아있는 무기질의 농도에 의해서 결정됨  

         - 무기질의 균형이 이루어지지 않으면 체액의 

          축적 또는 탈수 현상을 일으킴

무기질의 기능

④ 대사의 촉매작용 :

 효소의 구성성분 또는 보조인자

 마그네슘  -  탄수화물•단백질•지방의 분해, 합성과정에 필요 

 구리, 칼슘, 망간, 아연 등 -  체내 이화작용(catabolism) 및 

           동화작용(anabolism)에서 촉매,  또는 효소의 구성성분

 구리  -   창자에서 철의 흡수를 도움 , 적혈구 형성에 관여

 칼슘  -  비타민 B12 흡수를 도움 

 나트륨, 마그네슘  -  단당류의 흡수를 도움

무기질의 기능

⑤ 근육의 수축과 이완에 관여 

 칼슘:  근육을 긴장수축, 신경을 흥분시킴 

 마그네슘, 나트륨, 칼륨 : 수축된근육을 이완, 

       신경을 안정시킴

 3. 칼슘

 칼슘은  체내 가장 많은 무기질

      체중의 약 2% 

        체중이 60kg인 성인의 칼슘 함량은 900 ~ 1300g임 

       이 중 99% - 뼈와 치아에 존재, 

                 <1% - 혈액 및 세포내액에 존재

       혈청내 정상적인 칼슘 수준 : 9 ~ 11mg/㎗

흡수 및 대사

     흡수율: 성인 10~30%

칼슘의 흡수를 증진시키는 인자

 성장기(75%), 임신기(60%), 수유기 등 신체의 요구도가 높을 때

 혈액 내 칼슘 이온의 농도가 낮을 때

 유당의 섭취량이 충분할 때

 단백질 섭취량이 충분할 때/ 라이신, 아르기닌(arginine) 등의  아미노산이 풍부할 때 

 장내의 산도가 높을 때 (PH가 낮을때)

 비타민 D 섭취량이 충분할 때, 칼슘결합단백질의 합성촉진하여

 비타민 C 섭취량이 충분할 때

 식사 내 칼슘과 인의 비율이 거의 같을 때

흡수 및 대사

 칼슘의 흡수를 저해하는 인자

 비타민 D 결핍 

 과량의 지방 섭취:  장내 유리지방산이  불용성 칼슘염 

    형성 

 식이섬유질, 수산, 피틴산의 섭취 

 장내의 염기도가 높을 때

 폐경(에스트로젠의 분비감소)

칼슘의 항상성을 조절하는 요인

 칼슘 항상성이란?   

   혈액 중 칼슘의 농도가  일정하게 (9~11mg/100ml) 유지되는 현상 

 조절인자 :

    -  칼슘섭취량 ,  흡수량 및 대변을 통한 배설량 

     -  신장에서의  재흡수량과  뇨 배설량

     -  뼈 축적량과  뼈로부터 용출량      

★ 항상성 유지에  관여하는 물질 : 

      부갑상선 호르몬(PTH),  비타민 D (1,25(OH)2Vit D3: calcitriol),    

       칼시토닌(calcitonin)

PTH와 calcitonin의 생리작용

 PTH(부갑상선호르몬) : 혈액의 칼슘농도가 정상 이하로 떨어지면 부갑상선에서 분비, 혈중 칼슘이온의 수준을 높인다.

     - 신장에서 1,25(OH)2Vit D3 (Calcitriol)생성↑    소 장에서 칼슘 흡수 ↑  

     - 신장에서 Ca++의 재흡수 촉진

     - 골격세포에서 칼슘 용출  혈중 Ca++ 수준↑

   

 Calcitonin : 혈액의 칼슘농도가 너무 높아지면 갑상선에서 분비, 혈중 칼슘이온의 수준을 낮춘다.

     - 골격에서 칼슘용출 억제

     - 신장에서 1,25(OH)2Vit D3 생성 ↓

칼슘의 생리적 기능 

① 골격과 치아조직의 형성 : 

     두 조직 모두 유기물 기질(콜라겐과 점질 다당류)에 무기염(수산화인회석 및 인산칼슘염)이 침착되어 생성

  

 골격 형성에 관여하는 세포 

 조골세포(osteoblasts) : 

         새로운 뼈의 기질(bone matrix) 형성

        기질에 인산칼슘이 축적되어 뼈의 결정(bone crystal) 생성

      * 뼈의 기질 : 콜라겐 섬유와 점질 다당류로 구성,

                           이 기질이 석회화됨

     * 뼈의 무기질 : 결정상과 비결정상으로 분류

          비결정상 : 인산칼슘염      

        결정상 : 수산화인회석(hydroxyapatite)

           → 골격이 성숙되면서  비결정상 ↓ ,  결정상 ↑

■  파골세포(osteoclast) : 

         골격 조직을 파괴 골흡수가 일어나게 함 

칼슘의 생리적 기능

 ② 신경전달작용 

 신경의 자극

        → 신경과 근육의 연접점(junction)에 도달시

        → 신경전달물질  방출 

        → 신경자극이  근육으로  전달됨 

     

     * 칼슘은 신경 전달물질의 방출을 촉진

칼슘의 생리적 기능

③  근육의 수축 및 이완작용

 골격근의 구조

       근원섬유 – 근섬유 – 근속- 골격근 구조 

   * 근원섬유는 섬유형 단백질인 마이오신(myosin)과 액틴(actin)으로 구성 

 신경자극으로 근육흥분 :

       근육 세포안의 칼슘 방출(유리 칼슘이온 상태)

      → 마이오신과  액틴 사이의  화학반응

      → 액토마이오신  형성 → 근육 수축

    

 방출된 칼슘이온이 세포내 저장고로 돌아가면 마이오신과 액틴이 분리되어 근육이완

칼슘의 생리적 기능

 ④ 세포막의 투과성 조절

 세포막의 투과성을 조절하여 세포막을 통한 영양소의

   이동에 관여

 세포외액에 존재하는 칼슘 농도 : 

   세포막의 투과성(pore permeability) 조절

   

칼슘의 생리적 기능

⑤ 혈액응고 과정에 칼슘 관여 : 

    출혈시

     *  Ca++ 존재하에 thromboplastin 등 혈액응고인자  방출              

   *  Ca++ 존재하에 thromboplastin 은

          prothrombin  thrombin(활성형)으로 전환시킴

    *  thrombin은 

          fibrinogen(soluble)을  fibrin(불용성)으로 전환시켜

          혈액응고

           

           혈액의 응고과정

칼슘의 결핍증

① 구루병(rickets)

 원인 : 성장기 칼슘섭취 부족

 증세 : 성장 지연, 불충분한 석회화로 잦은 골절,  휜 다리, 관절부위 확대, 앞가슴 뻐 돌출 등 

  골격 기형

섭취 실태와 영양섭취기준 

 섭취 실태  (2008년)

   한국인 1인 1일 섭취량의 평균은  남 527mg, 여 423mg

   권장섭취량의 76.3%  수준

   한국인의 영양섭취기준 :   성인 남녀(19~29세) 

      평균필요량    남  620mg      여   530mg 

      권장섭취량         750mg            650mg 

      상한섭취량       2,500mg          2,500mg 

4. 인 (P)

인의 흡수 및 대사

생리적 기능

인의 결핍증

인의 과잉증

인의 영양섭취기준 

   한국인의 영양섭취기준 :   

     성인 남녀(19~29세) 

      평균필요량    남  580mg      여   580mg 

      권장섭취량         700mg            700mg 

      상한섭취량       3,500mg          3,500mg