다량무기질

무기질의 정의 및 특성 1) 탄소를 함유하지 않는 물질 2) 단일 원소 3) 에너지를 내지 못함 무기질의 정의 및 특성 1) 탄소를 함유하지 않는 물질 2) 단일 원소 3) 에너지를 내지 못함 4) 식품 연소 후 회분 또는 재의 형태로 남음 5) 생물체가 합성하지 못함 6) 자연계에서 새로 만들어지거나 소실되지 않음 7) 신체의 성장과 유지 및 생식에 비교적 소량 필요한 필수 영양소 8) 인체 구성성분 중 체중의 약 4% 차지

무기질의 분류 다량 무기질(macromineral) : 미량 무기질(micromineral) 마그네슘(Mg), 황(S) - 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

자연계의 무기질 순환 빗물은 무기질을 토양으로 씻어내린다 식물은 물과 함께 무기질 을 조직내로 흡수한다

무기질과 비타민의 차이점 비타민 무기질 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 체내 함량 (g/체중 60kg)

무기질의 체내 구성

무기질의 기능 ① 산·알칼리 균형 · 양이온을 형성하는 무기질 : 염기도 증진 - 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 등 · 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 과일류, 채소류   수산화나트륨(NaOH) 수산화칼륨(KOH) 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 수산화칼슘(Ca(OH)2) 나트륨(Na+) 칼륨(K+) 마그네슘(Mg2+) 칼슘(Ca2+) 알칼리성식품 체내에서 생성되는 알칼리 양이온 형성 곡류, 육류, 달걀류, 가금류 염산(HCl) 황산(H2SO4) 인산(H3PO4) 염소(Cl-) 황(SO42-) 인(PO43-) 산성식품 체내에서 생성되는 산 음이온 형성

무기질의 기능 ② 신체의 구성성분 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 호르몬의 구성성분 유 황 - 인슐린의 구성성분 요 오 드 - 갑상선 호르몬의 구성성분 유 황 - 인슐린의 구성성분 철 - 사이토크롬(cytochromes)의 구성성분, 헤모글로빈의 구성성분 유 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 마그네슘 - 탄수화물·단백질·지방의 분해, 합성과정에 필요 구리, 칼슘, 망간, 아연 등 - 체내 이화작용(catabolism) 및 동화작용(anabolism)에서 촉매, 또는 효소의 구성성분

무기질의 기타 기능 구리 - 창자에서 철의 흡수를 도움 칼슘 - 비타민 B12 흡수를 도움 구리 - 창자에서 철의 흡수를 도움 적혈구 형성에 관여 칼슘 - 비타민 B12 흡수를 도움 나트륨, 마그네슘 - 단당류의 흡수를 도움 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨 - 근육의 수축과 이완에 관여

칼슘의 체내 분포 체중이 60kg인 성인의 칼슘 함량은 900 ~ 1300g임 이 중 99% - 뼈와 치아에 존재, 칼슘은 체중의 1.5 ~ 2.2% 체중이 60kg인 성인의 칼슘 함량은 900 ~ 1300g임 이 중 99% - 뼈와 치아에 존재, <1% - 혈액 및 세포내액에 존재 혈청내 정상적인 칼슘 수준 : 9 ~ 11mg/㎗ → 비타민 D, 칼시토닌(calcitonin) 및 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone : PTH), 에 의해 조절

흡수 및 대사 칼슘의 흡수를 증진시키는 인자 신체의 요구도가 높을 때 혈액 내 칼슘이온의 농도가 낮을 때 유당의 섭취량이 충분할 때 단백질 섭취량이 충분할 때/ 라이신, 아르기닌(arginine) 등의 아미노산이 풍부할 때 장내의 산도가 높을 때 비타민 D 섭취량이 충분할 때 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 노령 운동부족, 스트레스

(신체 고갈,성장,비타민D,유당,낮은 pH,어떤 아미노산 (고지방,고인산,수산,피틴산,낮은 비타민D, 높은 pH) 칼슘의 대사 과정 식사 내 Ca 600~800mg 200mg 30% 혈장 Ca 소변 Ca 흡수 증가 요인 (신체 고갈,성장,비타민D,유당,낮은 pH,어떤 아미노산 창 자 복합물 혈액응고 단백질과 결합 Ca 유리 칼슘 이온 Ca++ 근육활동 세포막 투과 비타민 D 비타민 A,C 단백질 비타민 D 과잉 70% 배설 대변 Ca 부갑상선 호르몬 (PTH) 흡수 감소 요인 (고지방,고인산,수산,피틴산,낮은 비타민D, 높은 pH) 골격(뼈와 치아) 신체 총량의 99%

칼슘의 항상성을 조절하는 요인 칼슘 항상성이란? 혈액 중 칼슘의 농도가 일정하게 (9~11mg/100ml) 유지되는 현상 조절인자 : - 칼슘섭취량 , 흡수량 및 대변을 통한 배설량 - 뼈 축적량과 뼈로부터 용출량 - 신장에서의 재흡수량과 뇨 배설량 ★ 항상성 유지에 관여하는 물질 : 부갑상선 호르몬(PTH), 비타민 D, 칼시토닌(calcitonin)

혈액의 칼슘농도 조절

PTH와 calcitonin의 생리작용 PTH(부갑상선호르몬) : 혈액의 칼슘농도가 정상 이하로 떨어지면 부갑상선에서 분비, 혈중 칼슘이온의 수준을 높인다. - 신장에서 Ca++의 재흡수 촉진 - 골격세포에서 칼슘 용출혈중 Ca++ 수준↑ - 신장에서 1,25(OH)2Vit D 생성↑소장에서 칼슘 흡수 ↑ Calcitonin : 혈액의 칼슘농도가 너무 높아지면 갑상선에서 분비, 혈중 칼슘이온의 수준을 낮춘다. - 골격에서 칼슘용출 억제 - 신장에서 1,25(OH)2Vit D 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 근육의 수축작용 * 근원섬유는 섬유형 단백질인 마이오신(myosin)과 수축 신호 시 : 골격근의 구조 근원섬유 – 근섬유 – 근속- 골격근 구조 * 근원섬유는 섬유형 단백질인 마이오신(myosin)과 액틴(actin)으로 구성 수축 신호 시 : 근육 조직의 칼슘 방출(유리 칼슘이온 상태) → 마이오신과 액틴 사이의 화학반응 활성화 → 액토마이오신 형성 → 근육 수축 * 근육세포 내액의 칼슘농도가 정상보다 높으면 근육의 강직 상태 초래

골격근의 구조

칼슘의 생리적 기능 신경의 자극 → 신경과 근육의 연접점(junction)에 도달시 → 신경전달물질 방출 ③ 신경전달작용 신경의 자극 → 신경과 근육의 연접점(junction)에 도달시 → 신경전달물질 방출 → 신경자극이 근육으로 전달됨 * 칼슘은 신경 전달물질의 방출을 촉진

칼슘의 생리적 기능 세포외액에 존재하는 칼슘 농도 : 세포막의 투과성(pore permeability) 조절 ④ 세포막의 투과성 조절 세포막의 투과성을 조절하여 세포막을 통한 영양소의 이동에 관여 세포외액에 존재하는 칼슘 농도 : 세포막의 투과성(pore permeability) 조절 세포외액 칼슘 농도 ↑ : 세포막 미세 pore를 통한 투과성 ↓ 세포외액 칼슘 농도 ↓ : 세포막 미세 pore를 통한 투과성 ↑

칼슘의 생리적 기능 ⑤ 혈액응고 혈액 응고 과정에 칼슘 관여 : Ca++존재하에 혈소판이 thromboplastin 방출 Ca++존재하에 thromboplastin은 prothrombin을 activate하여 thrombin으로 전환시킴 Ca++존재하에 thrombin은 fibrinogen(soluble)을 fibrin(insoluble)으로 전환시켜 혈액이 응고되게 함

혈액의 응고과정

칼슘의 생리적 기능 ⑥ 비타민 B12 흡수 * 비타민 B12 흡수 시 : Vit B12-Ca-IF 복합체를 만 들어 장점막세포에 결합

섭취 실태와 영양섭취기준 섭취 실태 1인 1일 평균섭취량은 496.9mg, 영양섭취기준의 71% 수준 (2001) 영양섭취기준과 급원식품 성인 남녀의 1일 평균필요량 580mg 권장섭취량 700mg, 상한섭취량 2,500mg

한국인의 칼슘권장량

식품 내 칼슘함량

칼슘의 결핌증 ① 저칼슘혈증(hypocalcemia)  혈액내 칼슘 농도가 저하되는 증세  증상 : 경련, 근육통증, 신경계 저하(depression) (대부분 PTH의 분비 이상으로 인함)

칼슘의 결핍증 ② 구루병(rickets) 원인 : 성장기 칼슘섭취 부족 증세 : 성장 지연, 불충분한 석회화로 잦은 골절, 휜 다리, 관절부위 확대, 앞가슴 뻐 돌출 등 골격 기형

② 골연화증(osteomalacia) : 성인형 구루병  원인 : 여러 차례 임신, 오랜 기간 수유 칼슘이 부족한 식사  증세 : 골격 기질내 무기질의 부족으로 뼈가 연화 뼈의 크기는 정상적인 골격과 동일 뼈속의 칼슘이 많이 빠져나가 골밀도 현저히 감소

 원인 : - 나이가 들어가면서 초래되는 골격손실 ③ 골다공증(osteoporosis)  원인 : - 나이가 들어가면서 초래되는 골격손실 (진행시기 : 여자 40대, 남자 60대 시작) - 여성 호르몬 에스트로겐 분비저하와 관련 (폐경 이후 발생율 증가) * 증세 : - 뼈의 크기가 작아지고 가늘어짐 - 내부조직에 구멍이 생김 - 등이 굽고 쉽게 골절이 일어남

골다공증으로 인한 신장의 감소

인 (Phosphorus ; P) - 체내분포 무기질 중 체내 두 번째로 많이 함유 : 체중의 0.8 ~ 1.2% 존재 성인 남자의 체내 660 ~ 700mg 정도 함유 혈청 내 인 함량 성 인 : 3 ~ 4.5 mg/㎗ 어린이 : 4 ~ 7 mg/㎗

인 (Phosphorus ; P) - 체내분포 85% : 뼈와 치아에 칼슘과 결합하여 존재 15% : 근육, 뇌, 간 등 여러 연조직의 세포내에 필수 성분으로 존재하면서 열량 생성, 조직구성 및 보수, 완충제로 작용

생리적 기능  골격과 치아의 형성  체내 함량의 85%는 뼈와 치아의 석회화에 이용 인산칼슘의 형태로 뼈와 치아를 강하고 단단하게 만듬 산  염기 균형 조절  인산이나 인산염은 혈액의 산 과다증이나 염기 과다증을 조절하는 완충작용을 함

생리적 기능  신체 필수물질의 구성 유전과 단백질 합성에 필수적인 핵산(DNA, RNA)의 구성성분  영양소의 흡수와 운송 세포막의 성분인 인지질(phospholipid)과 혈장 및 신경계의 성분  영양소의 흡수와 운송 포도당의 장내 흡수시, 체세포로 들어가기 위해 인산화 (phosphorylation) 반응  1) 인은 포도당과 결합하여 포도당의 장내 흡수 촉진 2) 신장을 통한 포도당의 재흡수를 도움

생리적 기능  에너지 대사조절 ATP의 구성 성분  티아민, 나이아신, 피리독신 같은 비타민이  탄수화물  지방  단백질 산화 결과 생성된 ATP의 구성 성분  티아민, 나이아신, 피리독신 같은 비타민이 조효소로 작용하기 위해 인산화 되어야 함

생리적 기능  아미노산 대사  피리독살과 결합하여 조효소인 피리독살 인산(PLP)을 생성 * 피리독살인산(PLP) : 아미노산의 흡수를 촉진 아미노산대사에 폭넓게 관여

인의 흡수 및 대사 흡수기전 : 수동적 확산, 칼슘과 같이 소장 상부에서 흡수 흡수율 : 보통 식품으로 부터 60~70% 흡수 흡수기전 : 수동적 확산, 칼슘과 같이 소장 상부에서 흡수 흡수율 : 보통 식품으로 부터 60~70% 흡수 섭취량이 낮을 때는 90%까지 흡수 * 흡수율에 영향미치는 요인 : - 식사내 칼슘과 인의 비율이 동일할 때 흡수율↑ - 과량의 칼슘, 마그네슘, 철 등은 인과 불용성 염을 만들 므로 흡수율↓ - 피틴산은 흡수율↓

인의 흡수 및 대사 신장을 통한 인의 재흡수  비타민 D : 재흡수를 증가시킴  PTH : 소변을 통한 배설량을 증가시킴

인의 대사

한국인의 인의 영양섭취기준

급원식품(식품내 인 함량)

인의 결핍증 일상식이를 통해서 결핍증이 유발되지 않음 결핍증 유발 요인  스프루(sprue)나 소아 지방변증(celiac disease) 등 장질환 : 인의 흡수 저해, 혈청 내 인 수준을 낮춤 * 스프루는 위장점막의 위축으로 영양흡수부전(위장장애, 지방변 등)을 일으키는 질환  과량의 제산제(알루미늄이나 마그네슘 화합물) 복용 : 알루미늄이 인과 경쟁적으로 흡수되기 때문

인의 결핍증 결핍 증상  저인산혈증(hypophosphatemia) 유발 혈청 내 칼슘과 인의 농도 = 1 : 1  어린이: 성장 위축, 골격 기형, 치아 모양과 구성 이상  어른: 골연화증, 골다공증 혈청 내 칼슘과 인의 농도 = 1 : 1  불균형 시 뼈 칼슘 용출(재흡수) 뼈질환 유발

인의 과잉증 과잉증 유발 요인  신장기능 부전, 갑상선 기능 저하 증 상  과인산혈증(hyperphosphatemia) : 증 상  과인산혈증(hyperphosphatemia) : 혈청 내 인산의 과잉 축적 칼슘 : 인의 비 율 저하  근육경련증(tetany)유발