무기질(미네랄)의 과학적 기능 정리

 

5대 영양소 그 마지막 무기질(미네랄)입니다. 우리 신체의 약 4% 정도가 무기질로 구성되었고, 나머지 96% 유기분자 물질로 구성되어 있습니다.

무기질은 인체를 구성하는 원소 중 한 개의 화학원소로 이루어진 금속 물질입니다. 대부분 아주 미량의 금속 물질일지라도 체내 생리 기능 조절 및 유지에 필수적입니다. 예를 들어 여러 대사 반응의 촉매나 부촉매로 작용하고, 평형 작용을 이루는 데 도움을 줍니다.

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무기질 중 비교적 많은 양이 필요한 다량 무기질과 비교적 적은 양이 필요한 미량 무기질로 나누어 알아보겠습니다.

무기질의 체내 분포 출처: 기초영양학, 교문사, 2016

 

다량 무기질

다량 무기질은 일일 필요량이 0.1g 이상인 무기질을 뜻합니다.

다량 무기질에는 칼슘, 인, 칼륨, 황, 나트륨, 염소, 마그네슘까지를 포함합니다.

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1. 칼슘(Ca)

가장 함량이 높은 무기질로 체중의 1.5~2%가량이 칼슘입니다. 칼슘의 99%는 골격과 치아조직에 존재하고, 나머지 1%는 혈액과 근육조직에 존재합니다. 식사로 섭취하는 칼슘의 약 10~30%가 흡수됩니다.

칼슘은 골격과 치아의 구성 성분으로 칼슘과 인이 주성분인 하이드록시아파타이트라는 입자가 축적되어 골격에 단단한 구조를 이루게 합니다. 또한, 칼슘은 근육 수축 및 이완 작용을 조절합니다. (엑틴과 미오신의 조절)

따라서 칼슘의 흡수가 골다공증과 연관이 깊은 이유입니다.

골다공증의 분류 출처: 기초영양학, 교문사, 2016

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성장기에는 75%, 임신기에는 60%까지 칼슘 흡수율이 증가하고, 폐경 후 여성이나 노인의 경우에는 칼슘 흡수율이 저하됩니다.

주로 십이지장(위와 소장이 연결되어 있는 부분)에서 능동 수송을 통해 칼슘결합단백질 운반체와 결합하여 체내로 흡수됩니다.

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칼슘은 성장이나 임신 중에 대량 필요한 무기질 중 하나입니다.

칼슘의 흡수율을 증가시키기 위해서는 유당(젖산 생성을 통해 소화관 산성화로 칼슘 용해도 증가), 비타민 D(칼슘결합단백질 운반체 합성 증가), 비타민 C(칼슘의 이온화 촉진)가 칼슘 흡수에 도움을 줍니다.

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TIP! 칼슘 섭취 시 이상적인 칼슘:인의 비율은 1:1이며, 1:2를 넘지 않도록 주의합니다. (골다공증이 걱정되시는 분들께선 지켜주세요)

반면, 칼슘의 흡수를 저해하는 인자로 과량의 식이섬유나 옥살산(수무잎, 시금치, 근대, 코코아), 피틴산(곡류 껍질), 과량의 지방이 칼슘의 흡수율을 낮춥니다.

 

칼슘 영양섭취기준 출처: 기초영양학, 교문사, 2016

 

2. 인(P)

인은 DNA, RNA 등 핵산(뉴클레오타이드)의 구성 성분이고, 인지질의 구성요소로 세포막과 지단백질 형성에 필요한 물질입니다. 또한, 인산과 인산염의 형태로 산과 알칼리의 평형을 조절합니다.

인은 식사로 섭취하는 약 60~70%가 우리 몸에 흡수됩니다. 인의 결핍증은 거의 나타나지 않는 무기질입니다. 왜냐하면, 거의 모든 식품에는 핵산이 포함되어 인이 있기 때문입니다. 따라서 인과 칼슘의 섭취량을 동일하게 맞춰 식단을 짜시는 것이 뼈에 가장 좋습니다.

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인 영양 섭취 기준 출처: 기초영양학, 교문사, 2016 ​

 

3. 칼륨(K)

칼륨은 나트륨과 함께 막 전위를 형성해 신경 전도, 근수축, 심장 기능을 유지합니다. 수분 및 산염기 평형 조절, 탄수화물과 단백질 대사에 관여합니다.

칼륨도 결핍증이 매우 드물며, 과잉증의 경우 부정맥을 일으킬 수 있습니다.

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4. 황(S)

황을 포함하는 여러 아미노산의 구성 성분이고, 손톱, 모발 등에 다량 함유되어 있습니다. pH 평형, 산화 환원 작용에 관여하고, 약물 해독과정에 관여합니다.

황도 소장벽을 통해 흡수됩니다. 

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5. 나트륨(Na)

나트륨은 세포막의 전위 유지(Na-K 펌프), 수분 및 산염기 평형 유지, 영양소인 포도당, 아미노산 흡수에서 중요한 역할을 합니다.

섭취한 나트륨은 약 95%가 소장을 통해 체내로 흡수됩니다. 나트륨의 항상성 조절은 레닌-안지오텐신계의 의해 조절됩니다.

너무 많이 먹어서 나트륨의 결핍증은 나타나지 않습니다. 대신 과잉증이 나타나는데 하루 충분 섭취량은 1.5g 하루 섭취 2.0g 소금으로는 5.0g을 넘지 않도록 권장합니다.

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TIP! 소금은 나트륨(Na)가 40%, 염소(Cl)이 60%로 이루어져 있습니다.

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6. 염소(Cl)​

염소는 위액의 구성 성분으로 펩신으로의 전환을 돕습니다. 삼투압, pH 조절에 관여하는 무기질입니다.

소장에서 흡수되어 결핍증이 거의 일어나지 않습니다. 과잉증은 나트륨 이온의 보유량도 증가되어 고혈압을 일으킬 수 있으니 고혈압이신 분들은 주의가 필요합니다.

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7. 마그네슘

마그네슘은 칼슘 및 인과 복합체를 형성하여 골격을 구성하는 데 도움을 줍니다. 또한, ATP 구조식을 안정시키고, 신호 전달에 관여합니다. 신체 여러 물질의 구성 성분으로 핵산, 단백질, 효소 등의 활성화 및 합성에 필수적입니다.

마그네슘은 단순 확산 및 능동 수송에 의해 이루어지며, 흡수율은 30~40%입니다. 마그네슘의 항상성은 신장에 의해 조절됩니다. 하지만, 마그네슘도 자연계에 널리 분포하여 결핍 증상은 거의 나타나지 않습니다.

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다량 무기질 요약 출처: 기초영양학, 교문사, 2016

 

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미량 무기질

미량 무기질은 일일 필요량이 0.1g 이하인 무기질을 뜻합니다.

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1. 철(Fe)​

철은 헤보글로빈 합성에 사용되어 산소 전달에 중요한 역할을 합니다. 또한, 효소와 조효소로 사용됩니다.

철 운반 단백질인 트랜스페린에 결합되어 필요한 곳으로 이동합니다. 여분의 철은 페리틴의 형태로 주로 간에 저장됩니다.

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섭취한 철의 약 10%만이 십이지장에서 주로 흡수됩니다. 철은 체내 요구량이 높아지거나 부족한 경우 철 흡수율이 증가될 수 있습니다. 청소년, 임산부에게 철 요구량이 증가합니다.

철은 헴철과 비헴철로 나눌 수 있습니다. 헴철은 헤모글로빈과 같은 철 운반 단백질이 결합된 철로 우리 몸의 흡수율이 20~25% 정도 됩니다. 반면 비헴철은 흡수율이 5%밖에 안 됩니다. 동물성 식품에는 헴철 40%, 비헴철 60% 정도가 있고, 식물성 식품에서 철은 대부분이 비헴철입니다.

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철은 흡수율이 낮아 결핍증이 나타나기도 합니다. 철의 결핍증은 빈혈, 두통, 무기력, 창백함 등이 있습니다.

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철 영양 섭취 기준 출처: 기초영양학, 교문사, 2016

 

TIP! 여성이 남성보다 철의 필요량이 더 높은 이유는 생리혈로 인한 철의 손실 때문입니다.

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2, 아연(Zn)

아연은 세포 증식과 성장, 알코올 대사, 체내 유해 물질 분해 등에 관여합니다. 또한, DNA나 RNA 합성에 관여하고, 상처 회복, 면역 기능 증진, 비타민 A의 이용, 갑상선 기능, 미각 등에 관여합니다.

섭취된 아연은 단백질을 통해 소장에서 10~30% 흡수하고, 장세포 내에서 아연 흡수의 항상성을 조절합니다.

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아연 결핍은 저소득층에서 주로 발생하고, 아연을 과잉 섭취하면, 독성으로 인한 구토, 설사, 빈혈 등이 발생합니다.

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3. 요오드(아이오딘, I)

요오드는 갑상선 호르몬 생산과 뇌의 정상적인 발달에 필요합니다.

요오드는 소장에서 이온 형태로 흡수되어 갑상선에서 호르몬 합성에 이용됩니다.

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요오드가 결핍은 해조류 섭취가 저조한 지역 또는 요오드가 함량이 낮은 토양 지역에서 발생하고, 단순갑상선종, 크레틴증이 나타날 수 있습니다. (우리나라에서는 요오드를 평균 섭취량보다 과잉 섭취하여 거의 발생하지 않습니다.)

요오드 과잉증은 보충제 등을 과다 섭취하면 나타날 수 있습니다. 기초대사율이 높아져 자율신경계의 장애를 유발하고, 안구돌출, 갑상선 기능 항진증, 바세도우씨병등이 발생할 수 있습니다.ㅂ

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4. 구리(Cu)

구리는 빈혈을 예방하고, 결합조직을 합성해 여러 금속 효소의 구성 성분입니다.

섭취된 구리는 소장에서 약 10~55% 정도를 흡수합니다.

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결핍증은 거의 나타나지 않고, 과잉증은 적혈구 파괴로 인한 빈혈, 구토 등이 발생합니다. 또한, 유전성 질환인 윌슨병이 구리의 체내 과잉 문제로 일어납니다.

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5. 불소(플루오린, F)

체내 불소의 95%가 뼈와 치아에 존재해 칼슘, 인과 함께 결합하여 골격에 존재합니다. 불소는 충치에 대한 저항성이 높고, 골다공증을 지연시키는 기능을 합니다.

불소는 소장에서 80~95% 정도를 흡수합니다.

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6. 셀레늄(Se)

셀레늄은 항산화 영양소로 암 예방 효과적입니다. (글루타티온 과산화 효소를 생성해 독성의 과산화물을 수용성으로 전환시켜 중성화시킴으로써 세포 파괴를 방지합니다.)

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7. 망간(Mn) - 극미량 무기질

망간은 여러 효소, 조효소의 구성 성분으로 효소 활성화 작용에 관여합니다.

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망간의 결핍증은 거의 나타나지 않으나 망간의 과잉증은 파킨슨병 등 중추신경계의 손상을 가져옵니다.

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이 외에도 극미량 무기질에는 크로뮴(Cr), 몰리브덴(Mo) 등이 있습니다.

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미량 무기질 요약 출처: 기초영양학, 교문사, 2016

극미량 무기질 요약 출처: 기초영양학, 교문사, 2016 ​

 

이로써 5대 영양소를 모두 알아보았습니다. 꽤나 오랜 시간이 걸렸지만, 이를 공부하고 다른 의학 지식을 보니 한결 편안하고, 쉽게 이해할 수 있었습니다. 대부분의 표와 사진은 교문사의 기초영양학에서 따왔습니다. 분명 전공자들이 배우는 지식도 있겠으나 우리 몸에 대해서 이 정도 알고 있으면, 분명 요긴하게 써먹을 곳이 있을 거라는 점 확신을 드릴 수 있습니다. 탄단지의 과학적 기능뿐만 아니라 비타민, 무기질의 과학적 기능까지 과학적 기본 지식을 알아가시길 바라겠습니다.