미네랄(영양소)

Mineral (nutrient)
탄산무수화효소는 아연(이 이미지의 중심 부근의 회색구)을 필요로 하는 효소로 이산화탄소를 날리는 데 필수적입니다.

영양학의 맥락에서 광물화학 원소입니다.어떤 "미네랄"은 삶에 필수적이지만,[1][2][3] 대부분은 그렇지 않습니다.미네랄은 필수 영양소의 네 그룹 중 하나이며, 다른 그룹은 비타민, 필수 지방산,[4] 필수 아미노산입니다.인체의 다섯 가지 주요 무기질칼슘, , 칼륨, 나트륨,[2] 마그네슘입니다.나머지 요소들은 "trace elements"라고 불립니다.철, 염소, 코발트, 구리, 아연, 망간, 몰리브덴, 요오드, 셀레늄 [5]입니다.

탄소, 수소, 산소, 질소 등 4가지 원소는 인체 중량의 96%를 차지합니다(CHON).이러한 원소들은 보통 영양소 미네랄 목록에 포함되지 않습니다.그들은 때때로 거대 미네랄이라고 불립니다.미량의 광물(미량 원소라고도 함)은 나머지를 구성하며 보통 식단에서 광물에 대한 논의의 초점입니다.

식물은 [6]에서 광물을 얻습니다.식물들은 동물들에 의해 섭취되고, 따라서 미네랄들이 먹이 사슬 위로 이동됩니다.더 큰 생물체들은 또한 광물을 얻기 위해 토양을 섭취하거나 소금 핥기와 같은 광물 자원을 사용할 수도 있습니다.

마지막으로, 광물과 원소는 많은 면에서 동의어이지만, 광물은 흡수될 수 있는 정도로만 생물학적으로 이용할 수 있습니다.흡수되기 위해서는 미네랄이 용해성을 가지거나 소비하는 유기체에 의해 쉽게 추출될 수 있어야 합니다.예를 들어, 몰리브덴은 필수적인 미네랄이지만, 금속 몰리브덴은 영양상의 이점이 없습니다.많은 몰리브덴은 몰리브덴의 공급원입니다.

인간에게 필수적인 화학 원소

구조적,[1][7] 기능적 역할을 수행함으로써 인간의 생화학적 과정을 지원하기 위해 최소한 20개의 화학 원소가 필요한 것으로 알려져 있습니다.

산소, 수소, 탄소, 질소는 인체 중량의 약 96%를 차지하는 중량 기준으로 인체에 가장 풍부한 원소입니다.칼슘은 성인 체중의 920~1200g을 구성하는데, 99%가 뼈와 치아에 포함되어 있습니다.이는 체중의 [2]약 1.5%에 해당하는 수치입니다.인은 칼슘의 약 2/3의 양으로 발생하며, 사람의 [8]체중의 약 1%를 구성합니다.다른 주요 미네랄들(칼륨, 나트륨, 염소, 유황, 마그네슘)은 몸 무게의 약 0.85%만을 차지합니다.이들 11개의 화학 원소(H, C, N, O, Ca, P, K, Na, Cl, S, Mg)를 합하면 신체의 99.85%를 구성합니다.나머지 18개의 극미량 미네랄은 신체의 0.15%, 즉 보통 사람의 경우 총 100g 정도밖에 되지 않습니다.이 단락의 총 분율은 인체의 화학적 조성에 관한 기사의 합계 백분율에 기초한 양입니다.

인간(및 다른 포유류)의 다양한 극초인종 요소의 본질적인 특성에 대해서는 동일한 데이터를 바탕으로 한 의견의 다양성이 존재합니다.예를 들어, 크롬이 인간에게 필수적인 것인지에 대해서는 논쟁이 되고 있습니다.Cr이 함유된 생화학물질은 정제되지 않았습니다.미국과 일본은 크롬을 필수 [9][10]영양소로 지정하고 있지만, 유럽연합을 대표하는 유럽식품안전청(EFSA)은 2014년 이 문제를 검토하고 [11]동의하지 않고 있습니다.

알려진 것과 제안된 광물 영양소의 대부분은 상대적으로 낮은 원자량이며 육지에서 또는 바다에서 나트륨과 요오드에 대해 상당히 일반적입니다.

주기율표[12] 영양성분
H
있다 B C N O F
Mg P S 아르
K Sc V 씨알 Fe CU Zn ~하듯이 Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Tc Rh 피디 Ag 씨디 Sn 누군가 I
Cs * Hf W 오스 Ir Pt 아우 Hg Tl Pb 바이 Rn
Fr ** Lr Rf Db Sg Bh 허스 Mt 디에스 Rg Cn Nh Fl 맥씨 Lv Ts 오그
* Pr Nd pm 스엠 에우 Gd Tb 다이 음.정말 Tm Yb
** 아크 Th U Np cm Bk Cf 에스 Fm Md 아니요.
범례:
수량요소
유럽연합이 아닌 미국에 의해 필수 미량 요소로 간주됨
박탈 효과나 적극적인 대사 처리로부터 제안된 기능, 그러나 인간에서 명확하게 확인된 생화학적 기능은 없음
포유류의 미량 유익성 또는 생물학적 작용에 대한 제한된 상황적 증거
포유류에서는 생물학적 작용에 대한 증거가 없지만 일부 하부 생물에서는 필수적입니다.
(란탄의 경우, 필수 영양소가 필수 불가결하고 대체 불가능한 것으로 정의되는 은 란탄의 극단적인 유사성 때문에 완전히 해당되지 않습니다.Sm까지 안정적인 초기 란탄화물은 다양한 란탄화물을 사용하는 유기체의 성장을 촉진하는 것으로 알려져 있습니다.[13][14]

생물학적 과정에서의 역할

식이요소 RDA/AI 남성/여성(미국) [mg][15] UL (미국 및 EU) [mg][15][16] 카테고리 고영양 밀도
음식 공급원
부족/초과 조건
칼륨 4700 NE; NE 전신 전해질이며 ATP와 나트륨을 공조절하는데 필수적입니다. 고구마 토마토 감자 콩 렌틸콩 유제품 해산물 바나나 가지 당근 오렌지[17] 저칼륨혈증/고칼륨혈증
염소 2300 3600; NE 위에서 염산 생성에 필요하고, 세포 펌프 기능에 필요하며, 숙주 방어에 필요합니다. 식탁용 소금(염화나트륨)은 주요한 식이 공급원입니다. 저염증/고염증
나트륨 1500 2300; NE 포타슘과 ATP를 공조절하는 데 필수적인 전신 전해질 식탁용 소금(주원료인 염화나트륨), 바다채소, 우유, 시금치 저나트륨혈증/고나트륨혈증
칼슘 1000 2500; 2500 근육, 심장, 소화기 계통 건강에 필요하고, 뼈를 만들고(하이드록시아파타이트 참조), 혈구의 합성과 기능을 지원하며, 혈액 응고를 돕습니다. 유제품, 달걀, 뼈가 있는 통조림 생선(연어, 정어리), 녹색채소, 견과류, 씨앗, 두부, 타임, 오레가노, 딜, [18]시나몬. 저칼슘혈증/고칼슘혈증
700 4000; 4000 뼈(하이드록시아파타이트 참조), 세포, 에너지 처리, DNA 및 ATP(인산염으로서) 및 기타 많은 기능의 구성 요소 붉은 고기, 유제품, 생선, 가금류, 빵, 쌀, [19][20]귀리.생물학적 맥락에서, 보통 인산염으로[21] 보여집니다. 저인산혈증/고인산혈증
마그네슘 420/320 350; 250 ATP 처리 및 뼈에 필요합니다. 시금치, 콩류, 견과류, 씨앗, 통곡물, 땅콩버터, 아보카도[22] 저마그네슘혈증(혈청 결핍증)/고마그네슘혈증
8/18 45; NE 빈혈을 예방하기 위해 많은 단백질과 효소, 특히 헤모글로빈에 필요합니다. 육류, 해산물, 견과류, 콩, 다크초콜릿[23] 결핍/철 과부하 장애
아연 11/8 40; 25 매트릭스 메탈로프로테이나아제, 간 알코올 탈수소효소, 탄산무수효소, 아연핑거단백질과 같은 여러 종류의 효소에 필요합니다. 굴*, 붉은 고기, 가금류, 견과류, 통곡물, 유제품[24] 아연 결핍/아연 독성
망간 2.3/1.8 11; NE 과산화물 디스뮤타아제에 필요한 보조인자 곡물, 콩류, 씨앗, 견과류, 잎이 무성한 채소, 차, 커피[25] 망간 결핍/망간 결핍
구리 0.9 10; 5 시토크롬 c 산화효소에 필요한 보조인자 간, 해산물, 굴, 견과류, 씨앗; 일부: 통곡물, 콩류[25] 구리 결핍/구리 독성
요오드 0.150 1.1; 0.6 갑상선 호르몬의 합성과 숙주 방어에 효소를 돕는 데 필요합니다. 미역(켈프 또는 콤부)*, 곡물, 달걀, 요오드화 소금[26] 요오드 결핍증 / 요오드증 (갑상선[27] 기능 항진증)
몰리브덴 0.045 2; 0.6 잔틴 산화효소, 알데히드 산화효소, 아황산염[28] 산화효소의 기능에 필요함 콩류, 통곡물, 견과류[25] 몰리브덴 결핍/몰리브덴[29] 독성
셀레늄 0.055 0.4; 0.3 글루타티온 과산화효소와 같은 항산화 효소의 활성에 필수적임 브라질 견과류, 해산물, 장기 고기, 고기, 곡물, 유제품, 달걀[30] 셀레늄 결핍/셀레노시스
코발트 없음. NE; NE 코발트는 박테리아에 의해 복잡한 분자(를 들어 비타민12 B)로 가공된 후에만 동물이 사용할 수 있습니다.인간은 이 보조 인자들에 코발트를 밀리그램만 포함하고 있습니다.코발트의 결핍은 치명적인 빈혈을 일으킵니다. 동물의 근육과 간은 좋은 음식 공급원이며 조개와 [31]게살도 있습니다. 악성 빈혈/코발트 중독

RDA = 권장 식이량, AI = 적절한 섭취량, UL = 허용 가능한 상한 섭취량, 31-50세 성인, 임신 중이거나 수유 중이 아닌 남성 또는 여성에 대한 수치

* 해조류 1인분은 미국 UL인 1100μg을 초과하지만 [32]일본이 정한 3000μg UL은 초과하지 않습니다.

식이영양

영양사들은 관심 있는 화학 원소가 풍부한 특정 음식을 섭취함으로써 미네랄을 가장 잘 공급하는 것을 권장할 수 있습니다.요소는 식품에 자연적으로 존재하거나(예: 유제품 우유에 들어 있는 칼슘) 식품에 첨가될 수 있습니다(예: 칼슘으로 강화된 오렌지 주스, 요오드로 강화요오드화 소금).식이 보충제는 여러 상이한 화학 원소(화합물로서), 비타민 및/또는 다른 화학 화합물의 조합, 또는 칼슘(탄산칼슘, 구연산칼슘) 또는 마그네슘(산화마그네슘)과 같은 단일 원소(화합물 또는 이들의 혼합물로서)를 포함하도록 제형화될 수 있다, 또는 철(황산염,철 비스-카복시네이트).[citation needed]

화학 원소에 대한 식이요법의 초점은 필요한 원소 [33]성분을 가진 대사생화학적 반응을 지지하는 관심에서 비롯됩니다.특정 화학 원소의 적절한 섭취 수준은 최적의 건강을 유지하는 데 필요한 것으로 입증되었습니다.식이요법은 모든 신체의 화학 원소 요구를 충족시킬 수 있지만, 일부 권장 사항이 식이요법에 의해 적절하게 충족되지 않을 때 보충제를 사용할 수 있습니다.예를 들면 유제품이 적게 들어 칼슘 권장량을 충족하지 못하는 식이요법이 될 수 있습니다.

식물

미량 광물 [34]망간의 많은 역할 중 하나를 설명하는 식물 내 산소 발생 부위의 MnOCa45 코어의 구조.

식물에 필요한 광물의 목록은 동물에 필요한 것과 비슷합니다.둘 다 매우 유사한 효소를 사용하지만, 차이점이 있습니다.예를 들어, 콩류는 몰리브덴 함유 질소효소를 숙주로 하지만, 동물은 그렇지 않습니다.많은 동물들은 산소 수송을 위해 헤모글로빈(Fe)에 의존하지만, 식물들은 그렇지 않습니다.비료는 종종 특정 토양의 광물 부족을 해결하기 위해 조정됩니다.몰리브덴 결핍, 망간 결핍, 아연 결핍 등을 예로 들 수 있습니다.

안전.

일일 권장 섭취량과 안전 상한치(UL)로 간주되는 것 사이의 간격은 작을 수 있습니다.예를 들어, 칼슘의 경우 미국 식품의약국은 70세 이상 성인의 권장 섭취량을 1,200 mg/day,[15] UL은 2,000 mg/day로 설정했습니다.유럽연합 또한 권장량과 상한치를 정하고 있는데, 이는 항상 [16]미국과 일치하는 것은 아닙니다. 일본도 마찬가지로 요오드의 UL을 미국의 경우 3,000μg 대 1100, [32]EU의 경우 600으로 정하고 있습니다. 위의 표에서 마그네슘은 예외적인 것으로 보이는데, 성인 남성의 권장 섭취량은 420mg/day(여성 350mg/day)인 반면UL은 권장량보다 낮은 350mg입니다.그 이유는 UL이 설사를 유발할 수도 있기 때문에 식이보충제의 형태로 한꺼번에 350mg 이상의 마그네슘을 섭취하도록 특정되어 있기 때문입니다.마그네슘이 풍부한 음식은 이런 [35]문제를 일으키지 않습니다.

인간에게 필수적일 가능성이 있지만 확인되지 않은 요소

많은 극미량 원소들이 필수적인 것으로 제시되고 있지만, 그러한 주장들은 대개 확인되지 않았습니다.효능에 대한 결정적인 증거는 식별 가능하고 시험 가능한 [5]기능을 가진 요소를 포함하는 생체 분자의 특성화에서 비롯됩니다.효능을 식별할 때의 한 가지 문제는 일부 요소가 저농도로 무해하고 널리 퍼져 있다는 것입니다(예: 고체 및 먼지의 실리콘 및 니켈). 따라서 결함을 [33]재현하기 어렵기 때문에 효능에 대한 증명이 부족합니다.실리콘과 붕소 등 일부 광물의 극미량 원소는 역할이 있는 것으로 알려졌지만 정확한 생화학적 성질은 알려지지 않았고, 비소 등 다른 광물은 건강에 역할이 있는 것으로 의심되지만 [5]근거는 약합니다.스트론튬은 허용되며 일부 [36]약물의 성분입니다.

요소 묘사 초과
브롬 콜라겐 [37]IV를 만드는 데 필요한 촉매제로서 지하 막 구조와 조직 발달에 중요할 수 있습니다. 브로미즘
비소 쥐, 햄스터, 염소, 닭 모델에서는 필수적이지만,[38] 인간에게는 어떠한 연구도 이루어지지 않았습니다. 비소 중독
니켈 니켈은 우레아제[39]수소화효소를 포함한 여러 효소들의 필수적인 성분입니다.인간에게 필요하지는 않지만, 일부 비피도박테리움 [40]품종에 필요한 요소분해효소와 같은 내장 박테리아에 의해 필요한 것으로 생각됩니다.인간에서 니켈은 가수분해, 산화환원 반응, 유전자 발현에 관여하는 특정 금속 효소의 보조 인자 또는 구조적 성분일 수 있습니다.니켈 결핍은 염소, 돼지, 양의 성장을 억제시켰고,[41] 쥐의 순환 갑상샘 호르몬 농도를 감소시켰습니다. 니켈 독성
플루오린 불소는 인간이 성장이나 생명 유지를 위해 필요로 하지 않기 때문에 필수적인 원소로 여겨지지 않습니다.연구에 따르면 불소의 주요 치아 이점은 국소 [42][43]노출로 인해 표면에서 발생합니다.이 표의 미네랄 중 불소는 미국의학연구소가 [44]적정섭취량을 설정한 유일한 미네랄입니다. 불소 중독
붕소 붕소는 주로 [45][46][47]세포벽의 무결성을 유지하기 위해 필요한 필수 식물 영양소입니다.붕소는 [39][48]생명의 모든 왕국을 대표하는 사람들에게서 생명주기를 완성하는 데 필수적인 것으로 나타났습니다.동물에서 보충 붕소는 칼슘 배설을 감소시키고 비타민 [49]D를 활성화시키는 것으로 나타났습니다. 급성 영향 없음(보린산 LD50은 체중 1kg당 2.5g)
리튬 혈장 리튬 농도, 생물학적 활성 및 역학적 관찰에 근거하여 리튬이 필수 [50][51]영양소라는 증거는 결정적이지 않습니다. 리튬 독성
크롬 포도당과 지질대사관여하도록 제안되었으나 체내 작용기전과 최적의 건강을 위해 필요한 양이[52][53] 잘 정의되어 있지 않음 크롬 결핍/크롬 독성
다른. 실리콘과 바나듐은 비록 전문적이지만 다른 생물체의 구조적 또는 기능적 보조 인자로서 생화학적 역할을 확립했으며, 아마도 포유류(인간 포함)에 의해 사용될 것입니다.대조적으로, 텅스텐, 초기 란타넘족, 카드뮴은 특정한 하부 생물에서 특수한 생화학적 용도를 가지고 있지만,[54] 이 원소들은 포유류에게는 사용되지 않는 것으로 보입니다.알루미늄, 게르마늄, , 루비듐, [39][55][56]주석 이 필수적으로 고려되고 있습니다. 여러개

광물생태학

다양한 이온들은 동물들과 미생물들에 의해 생물광물화라고 불리는 구조물들을 광물화하는 과정을 위해 사용되는데, 이것은 뼈, 조개 껍질, 알 껍질,[57] 외골격 그리고 연체동물 [58][citation needed]껍질을 만드는 데 사용됩니다.

광물은 금속에 작용하여 광물의 용해와 [59]침전촉진하는 박테리아에 의해 생물공학적으로 설계될 수 있습니다.미네랄 영양소는 [59][60]전세계의 토양, 해양, 담수, 지하수, 빙하 용융수 시스템에 분포된 박테리아에 의해 재활용됩니다.박테리아는 식물성 플랑크톤 [60]꽃을 청소할 때 미네랄이 포함된 용해된 유기물을 흡수합니다.미네랄 영양소는 박테리아와 식물성 플랑크톤에서부터 편모충동물성 플랑크톤에 이르기까지 이 해양 먹이 사슬을 순환하며, 이는 다른 해양 [59][60]생물들에 의해 섭취됩니다.육상 생태계에서 곰팡이는 박테리아와 유사한 역할을 하는데, 다른 생물이 접근할 수 없는 물질에서 광물을 동원한 다음 획득한 영양분을 지역 [61][62]생태계로 운반합니다.

참고 항목

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