왜 무기질을 섭취하는가?

[스카이호구]

왜 무기질을 섭취하는가?

왜 무기질을 섭취하는가?

왜 무기질을 섭취하는가?

(종류별 무기질(칼슘, 인, 마그네슘, 철, 나트륨, 설레륨, 및 필수 9가지 무기질)과 모유와 우유의 성분 비교등을 소개합니다.)

※ 무기질(mineral)은 생체내에 비교적 적은 양이지만 생리학적으로는 중요한 역할을 수행하므로 반드시 필요량을 섭취하여야 한다. 무기질은 인체에서 필요로 하는 양을 기준하여 크게 다량 무기물과 미량 무기질로 구분한다.

다량 무기질(major mineral)은 일일 100㎎ 이상을 섭취 할 필요가 있는 것으로, 칼슘(Ca; calcium), 인(P; phosphorus), 마그네슘(Mg; magnesium), 나트륨(Na; natrium 또는 sodium), 칼륨(K; kalium 또는 potassium), 염소(Cl; chloride)가 이에 해당한다.

미량 무기질(trace mineral)은 일일 단지 수 ㎎만이 필요로 하는 것으로, 인체에서 필수적인 것으로 입증된 미량 무기질에는 불소(F; fluorine), 크롬(Cr; chromium), 망간(Mn; manganese), 코발트(Co; cobalt), 구리(Cu; copper), 철(Fe; iron 또는 ferrum), 아연(Zn; zinc), 셀레늄(Se; selenium), 몰리브덴(Mb; molybdenum) 및 요오드(I; iodine)가 이에 해당한다.

1. 다량의 무기질

1) 칼슘(Ca; calcium)

칼슘은 생체 내에서 다양한 기능을 갖으며, 신체에 약 1㎏ 정도 함유되어 있다. 그 중에서 약 99%정도가 주로 인산칼슘[Ca3(PO4)2]의 형태로 골격 조직에서 발견되며, 골격과 치아의 주 요 구성분이다. 나머지 약 1%는 이온 상태로 존재하는데, 이는 근 수축, 신경 자극의 전달, 효소 반응의 활성, 세포막의 작용 및 혈액 응고와 같은 여러 가지 생리적 기능과 관련이 있다. 칼슘의 일일 권장 섭취량(RDA: recommended dietary allowances)은 성인의 경우 약 800㎎ (20m㏖)으로, 칼슘의 섭취량이 부족한 경우에는 체내 대사 과정을 정상적으로 유지하기 위하 여 골격에 저장되어 있던 칼슘을 동원한다. 이러한 경우 뼈의 밀도는 감소하게 된다. 이와 같이 골에서의 칼슘의 이동이 증가하게 되면 골의 탈석회화가 발생하게 되는데, 이는 뼈의 연골화 (softening)를 초래하여 폐경기 이후 중년 여성에게 특히 문제가 되는 것으로 알려진 골다공증 (osteoporosis)을 야기시킬 수 있다.

그러므로, 이와 같이 폐경기 이후의 여성에게서 칼슘의 결핍 증세가 나타나는 경우에는 칼슘 섭취(예; 칼슘, 칼슘 카보네이트, 칼슘-사이트레이트-말레이트 등) 및 에스트로겐(estrogen) 호르몬의 주입을 통해서 골격의 칼슘량을 유지시키는 것이 필요하다.

그리고, 운동을 하면 칼슘 손실을 예방할 수 있는데, 이는 운동이 직접적으로 뼈를 재구성(remodeling) 시키는 역학적인 힘의 효과 뿐만이 아니라, 칼시토닌(calcitonin)의 농도를 증가시키고, 상피 소체 호르몬(parathormone)의 농도를 감소시키기 때문이라고 알려져 있다.

칼슘은 해당 과정시 phosphorylase kinase를 활성화 시킴으로써 글리코겐 대사에도 중추적인 역할을 수행하고 있는데, 운동 선수의 경우 칼슘이 결핍되면 신경·근 기능과 글리코겐 분해과정을 손상시키기 때문에 운동 수행을 저해시킬 수 있다.

더욱이, 칼슘 손실은 근 경련(muscle cramps)의 원인으로도 작용 할 수 있다. 또한, 여분의 칼슘 섭취를 하는 경우에는 대개 배설되나, 어떤 사람에서는 축적 될 수 있으며 이는 비정상적인 심장 리듬과 근 쇠약(muscle weakness)을 초래 할 수도 있다.

그러나, 칼슘의 보충은 운동 선수의 경우 필요하지 않다. 왜냐하면, 칼슘이 풍부한 균형있는 식사만을 통해서도 신체 기능을 수행하는데 필요한 적당한 양의 칼슘 공급을 유지하는데 도움을 줄 수 있기 때문이다.

칼슘의 함유량이 많은 음식물로는 우유, 치즈, 요구르트, 분유 등과 같은 유제품에 많이 들어 있으며, 난황, 시금치, 양배추, 당근, 해초, 새우, 연어, 정어리, 연어 등에 많이 함유되어 있는데, 특히 한 컵의 우유에도 RDA의 약 1/3에 해당하는 칼슘이 함유되어 있다.

2) 인 (P; phosphorus)

인은 인체내 모든 세포에 존재하는데, 인체에 존재하는 인의 총량은 남자의 경우 약 500g(16 ㏖)이며 여자는 약 400g(13㏖)으로 추정된다. 인의 주요 저장 조직은 뼈의 무기 성분의 하나인 수산화 인회석(hydroxyapatite)에 약 85%, 골격근 조직에 약 14% 존재한다.

일일 요구량은 유아를 제외하고 대체로 칼슘의 양과 비슷한데, 성인의 경우 약 800㎎(26m㏖) 이다. 인산의 염인 인산염(phosphate)은 음식물에 광범위하게 분포되어 있기 때문에, 정상적인 식생활을 하는 사람에게는 식이성 결핍은 보고된 바 없다.

그러나, 장기간 동안에 제산(antacid) 화합물을 이용한 사람에게서는 장기로부터 인의 흡수가 감소되기 때문에 결핍 증세가 발생 한다. 증상은 근 쇄약과 같은 칼슘과 뼈 물질의 손실을 초래한다. 또한, 인의 양이 초과되는 경우(hyperphosphatemia)에는 흔히 만성적인 신부전증(renal failure)을 초래하기 때문에, 신장의 기능을 감소시킨다.

인은 유기물과 여러 가지 조합(combination)을 하여 인산(phosphoric acid)의 형태로 인체의 에너지 대사 과정에 깊이 관련되어 있다.

인산염은 ATP, PC와 같은 고에너지 화합물의 구성분으로 무산소성 조건에서 근세포의 에너지원으로 중요한 역할을 하고 있다.

그러므로, 운동 수행과 관련하여 인의 결핍은 ATP와 PC의 수준을 감소시킬 수 있으며, 많은 비타민 B는 생체내에서 인산염과 결합하였을 때에만 단지 효과가 있기 때문에 인의 결핍은 비타민 B에 의해 조절되는 근 기질 대사를 손상시킬 수 있을 것이다. 그러나, 인의 결핍은 전술한 바와 같이 극히 드물다. 그러므로, 인이 근 대사에 미치는 역할과 관련하여 운동 수행을 향상시키기 위하여 인을 보충시키는 방안이 시도되었는데, 이는 크게 인산염과 레시틴(recithin)을 이용하였다. 인산염의 섭취는 적혈구의 2, 3DPG 농도를 유의하게 증가시킬 수 있어서, 산소 섭취량을 증가시키고 젖산 농도를 감소시킬 수 있기 때문에 지구성 운동 수행을 향상시킬 수 있다고 한다. 그리고, 레시틴은 많은 동물 조직에서 발견된 인지질(phosphatid)인데, 이는 아세틸 콜린의 합성에 필요한 콜린의 효과적인 식이원이며, 근과 신경 조직의 기능에 중요한 역할을 한다고 하는 연구 보고가 존재한다.

그러나, 운동 수행과 관련하여 인산염 및 레시틴 섭취에 관한 연구는 더 많은 연구들이 수행 되어야 할 것으로 여겨진다.

3) 마그네슘 (Mg; magnesium)

마그네슘은 음식물에 넓게 분포되어 있으며, 특히 대부분의 곡류, 녹색 잎이 많은 야채 그리고 과일에 존재하기 때문에 결핍 상태는 거의 없다.

생체내 존재하는 마그네슘의 55%는 뼈에 저장되어 있다. 마그네슘의 일일 RDA는 성인 남자의 경우 350mg이며, 성인 여자는 300mg이다.

마그네슘은 인체내에서 중요한 역할을 수행하는데, ATP(에너지원) 생성 및 글루코스의 인산화 반응(phosphorylation)에 관련된 포스포카이네이즈(phosphokinase)를 포함한 많은 효소 활성에 중요한 역할을 하고 있다. 그러므로, 마그네슘은 운동 선수들에게 중요하다. 마그네슘의 섭취와 관련하여, 지구성 운동시 땀 손실을 통해 마그네슘은 감소되는데, 손실된 양은 일일 음식물 섭취로 충분히 보충 될 수 있는 수준이다.

그러나, 운동전 마그네슘의 섭취는 운동중에 야기되는 근 경련, 근 강직의 예방 및 피로 회복에 필요한 것으로 알려져 있다.

2. 미량 무기질

1) 철(Fe; iron)

철은 인체내 존재하는 가장 풍부한 미량 무기질이다. 성인 체내에는 약 2.0∼2.5ｇ 정도가 헤모글로빈의 성분으로서 적혈구에 존재한다. 그 외에 근조직에서 산소 운반과 관련 있는 미오글로빈과 미토콘드리아의 치토크롬 효소 복합체의 주요 구성분이기 때문에 철의 주된 기능은 세포 내로 산소 운반을 촉진시키는 역할을 수행한다. 철결핍의 주된 결과는 빈혈(anemia)로 운동 수행을 저해시킨다. 특히, 지구성 운동 수행에 영향을 미치는데, 이는 철 저장수준이 낮은 경우 혈액 및 조직에서의 산소운반을 저해시키고, 이는 결국 유산소성 ATP 생성을 감소시킬수 있 기 때문이다. 정상적인 수준의 헤모글로빈 농도는 혈액 100㎖당 남자는 14∼16ｇ이고, 여자는 12∼14ｇ이다.

그리고, 세계 보건 기구에 의하면, 빈혈을 초래하는 수준의 헤모글로빈 농도는 남자는 13ｇ이하, 여자는 12ｇ이하로 정하고 있다.

신체 훈련과 관련하여 종종 스포츠 빈혈(sports anemia)이라는 용어를 정하게 되는데, 이와 같은 스포츠 빈혈의 주된 원인에는 첫째, 적혈구의 파괴 둘째, 혈장량의 증가에 기인한다고 알려져 있다.

운동 수행과 관련하여 철보충의 효과가 몇몇 연구가들에 의해서 연구된 바 있으나, 정상적인 헤모글로빈 및 철 농도는 유지하고 있는 사람과 성인 남자 운동선수에게는 철 보충이 필요치 않다. 그러나, 성장기의 젊은 남자 운동선수 및 전 연령의 여자 운동선수의 경우에는 철 함유량과 관련하여 음식물 섭취시 신중하게 고려하여야 한다. 참고로 철의 일일 권장량은 1mg 수준으로 알려져 있다.

2) 크롬(Cr; chromium)

크롬은 일반적으로 인슐린의 작용을 강화시키는 필수 영양소로 여겨지고 있다. 그래서, 탄수화물, 지방 및 단백질의 대사에 영향을 미치는 것으로 알려져 있으나, 아직까지도 크롬과 인슐린 작용간의 화학적 성질은 명확하게 밝혀져 있지 않다. 크롬의 일일 RDA는 성인의 경우 906-3624 n㏖(50-200㎍)으로 결핍 시에는 당내성(glucose tolerance)에 손상을 미치는 것으로 알려져 있다.

또한 크롬의 보충은 단백질-칼로리의 영양 불량인 어린이, 당뇨 환자 및 혈당치가 상당히 높은 사람에게서 당내 성을 향상시킨다고 알려져 있다.

3) 불소(F; fluorine)

불소는 불화 칼슘(CaF2)의 형태로 골 및 치아에 함유되어 있다. 불소가 갖는 기능으로는 충치를 예방하고, 골다공증과 관련하여 골절을 보호하는 역할을 한다는 것은 잘 알려진 사 실이다.

성인의 경우, 불소의 적정 일일 섭취량은 79-210u㏖(1.5-4.0mg)이다.

4) 망간(Mn; manganese)

망간의 생화학적 기능은 효소의 활성과 관련이 있으며, 몇몇 금속 효소의 구성분이다. 망간 의 결핍 증세는 사람에게는 알려져 있지 않다. 세포 내의 망간은 주로 미토콘드리아에서 발견 되는데, 미토콘드리아가 풍부한 기관 즉, 간, 신장 및 췌장에 망간의 농도가 상대적으로 높다.

5) 아연(Zn; zinc)

아연은 음식물에 넓게 분포되어 있고, 아연의 RDA는 15mg이다. 아연은 생체내 존재하는 여러 종류의 효소와 관련이 있는데 특히, 에너지 대사와 관계된 카보닉 무수효소(Carbonic anhydrase)와 젖산 탈 수소 효소(Lactate dehydrogenase)와 관련이 있다. 또한 아연은 단백질 합성시에도 필요한 무기질이다. 그러므로, 운동 수행과 관련하여 아연의 결핍은 에너지 대사 과정에 손상을 주며, 단백질 합성을 감소시킬 수 있다.

3. 골다공증과 칼슘

칼슘은 단순한 뻐의 원료만이 아니라 뼈에 작용하는 각종 호르몬과 신진 대사를 조절하는 매우 중요한 약리작용을 발휘하며, 1일 2000mg이상이면 재생을 억제하고 년령별 필요량을 반드시 지켜야 한다.

칼슘은 장에서 4시간에 걸쳐 흡수 되며 칼슘흡수를 방해하는 음식을 이 시간 대에 병용하면 피해야 할 것은 인을 많이 함유하는 콜라와 같은 탄산음료와 적색 고기 등이다. 칼슘은 나누어 먹을수록 많이 흡수된다. 그러나 복용시간으로 볼 때는 가능하면 저녁식사후 섭취하는 것이 좋고 낮에 복용한 칼슘은 간에 저장되었다가 저녁에 유리되어 뼈로 들어간다. 또한 뼈는 밤에 파괴되어 새벽 4시경에 조골 효소인 오스테오칼신의 농도도 최고치에 이르러 뼈가 만들어지기 시작한다.

미국의 남아(7-18세) 중 75%와 여아 중 90%가 칼슘 필요량을 섭취하지 않고 있다고 한다. 40-65세까지의 여성들도 필요량의 반정도만 섭취하며, 노인들 60%가 칼슘부족 현상을 나타내고 있다.

칼슘섭취가 적은 이유는 칼슘이 많이 들어있는 낙농제품을 충분히 섭취하지 않고 있다는 것이며, 과일 야채를 잘먹지 않고, 칼슘이 적은 탄산음료만 찾기 때문이다.

칼슘을 계속 복용해도 신장결석에 걸리지 않으며 콩팥에서 칼슘을 배설시키는 효소가 부족한 특정인에게만 신장결석이 나타난다.

4. 필수 9가지 무기질

[1일 필요량은 주사제로 투여할 때 필요한 양입니다]

원소명

 철(Fe)

 구리(Cu)

 아연(Zn)

 불소(F)

 마그네슘(Mg)

 요오드(I)

 크롬(Cr)

 셀레늄(Se)

 몰리브덴(Mo)

1일

필요량

 1.1mg

 0.5mg-

1.5mg

 2.5mg-

6.4mg

 0.95mg

 0.15mg-0.8mg

 0.127mg

 0.01mg-

0.015mg

 0.03mg

 0.02mg

인체내

기능

 적혈구(헤모글로빈)생성

철1mg은

1억게의

적혈구를 만듦

미오글로빈성분

 골격성장

헤모글로빈합성

면역증감

 성장, 생식촉진

상처치유

촉진

체액성

면역증강

 치아, 뼈

성장촉진

치아부식방지

 에너지, 지방

대사촉진

 감상성

호르몬생성

 포도당대사촉진

말초 인슐린

활성증가

지방대사

촉진

 세포막의 지질

성분이 산화되는 것을 막는 효소glutathione

peroxid-ase의 구성성분

 산화효소

(xanthine oxidase, aldehyde oxidase, sulphite oxidase)의 구성

성분

결핍증상

 빈혈

골수결핍

 골격기형

빈혈

호중구

감소증

 탈모증

피부손상

설사

우울증

 치아부식

골조송증

 피부염

 감상선기능

저하증

 고혈당증

체중감소

의식장애

 근육질환

근육통

 아미노산

흡수불량

5. 모유와 우유의 성분 비교

(100g 中)

 모유

 우유

열량(kcal)

수 분(g)

단백질(g)

지 질(g)

당 질(g)

회 분(g)

칼슘(Ca) (mg)

인 (P) (mg)

철 (Fe) (mg)

나트륨 (Na) (mg)

칼륨 (K) (mg)

비타민 A (IU)

비타민B1 (mg)

비타민 B2 (mg)

나이아신 (mg)

비타민C (mg)

 65

88

1.1

3.5

7.2

0.2

27

14

0.1

15

48

170

0.01

0.03

0.2

5

 59

88.7

2.9

3.2

4.5

0.7

100

90

0.1

50

150

110

0.03

0.15

0.1