필수 원소
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1. 개요
필수 원소는 생명체의 생존과 기능에 필수적인 원소들을 의미하며, 주요 원소와 미량 원소로 분류된다. 주요 원소는 수소, 탄소, 질소, 산소, 인, 황, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 철 등이며, 미량 원소는 붕소, 플루오린, 나트륨, 규소, 염소, 바나듐, 크로뮴, 망가니즈, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 비소, 셀레늄, 브로민, 몰리브데넘, 아이오딘 등이 있다. 이러한 미량 원소들은 인체 내에서 다양한 생리적 기능을 수행하며, 뼈와 치아 형성, 콜레스테롤 합성 제어, 인슐린 작용, 에너지 생성, 호르몬 분비, 면역 기능, 갑상선 호르몬 생성 등에 관여한다.
필수 원소는 주요 원소와 미량 원소로 나뉜다. 필수 원소는 결핍되면 결핍증, 과잉 섭취하면 과잉증이나 중독 증상을 일으키므로 적정량 섭취가 필요하다. 하지만 일반적인 식생활에서는 자연식을 상식적인 양과 종류로 섭취하면 대부분 적정 범위 안에 들어온다.
2. 필수 원소 목록
주요 원소 미량 원소
※ '''식물의 필수 원소와 동물 또는 사람의 필수 원소는 다르다.'''
2. 1. 주요 원소
영양학에서 주요 원소는 비교적 다량으로 필요한 원소이며, 어디에나 존재하여 섭취에 큰 어려움이 없는 원소들이다. 주요 원소에는 다음이 포함된다.
2. 2. 미량 원소
영양학에서 '''미네랄''' 또는 '''무기질'''은 필수 원소에서 수소, 탄소, 질소, 산소를 제외한 것을 말한다. 미량 원소는 극히 소량으로 필요한 원소이다.필수 원소는 12종류의 주요 원소와 15종류의 미량 원소로 나뉘지만, 이 외에도 생체에 필요한 미량 원소가 존재할 가능성이 있다.
미량 원소는 체내의 효소 활성 중심 등에 이용되며, 아주 적은 양이 필요하지만 그 미량이 결핍되면 체내 대사 등의 균형이 깨지고 각 원소에 고유한 증상이 나타난다(미량 원소 결핍증). 예를 들어 아연 결핍은 미각 장애나 피부 트러블로 나타난다. 지구상에 풍부하게 존재하지만 미량 원소로서 그다지 필요하지 않은 것은 알루미늄이다. 보통은 올바른 한국의 식생활을 하고 있으면 부족하지 않으며, 보충제는 무익하거나 독이 될 수 있다. 그러나 의학적인 정맥 영양이나 인공적인 식물 공장의 제품에서는 미량 원소가 부족할 가능성이 있으며 대책이 진행되고 있다.
맹독으로 알려진 비소도 미량 필수 원소이다. 비소는 보통 식사에 거의 포함되어 있지 않기 때문에 비소 중독은 매우 드물다.
| 주요 원소 | 미량 원소 |
|---|---|
| style="vertical-align:top;" | |
미량 원소는 인체 내에서 다양한 생리적 기능을 수행하며, 매우 적은 양이지만 부족하면 건강에 문제가 생길 수 있다. 미량 원소는 효소 활성화, 호르몬 생성, 세포 기능 유지 등 다양한 역할을 한다.
※ '''식물의 필수 원소와 동물 또는 사람의 필수 원소는 다르다.'''
3. 미량 원소와 인체와의 관계
영양학에서 미네랄(무기질)은 필수 원소 중 수소(H), 탄소(C), 질소(N), 산소(O)를 제외한 것을 말한다. 필수 원소는 12종류의 주요 원소와 15종류의 미량 원소로 나뉘지만, 이 외에도 생체에 필요한 미량 원소가 존재할 가능성이 있다. 미량 원소에는 붕소(B), 플루오린(F), 알루미늄(Al), 바나듐(V), 크로뮴(Cr), 망가니즈(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 비소(As), 셀레늄(Se), 브로민(Br), 몰리브데넘(Mo), 아이오딘(I) 등이 있다.
일반적으로 균형 잡힌 식사를 하면 미량 원소 결핍은 잘 일어나지 않지만, 의학적인 정맥 영양이나 인공적인 식물 공장의 제품에서는 미량 원소가 부족할 수 있어 주의가 필요하다.
3. 1. 붕소 (B)
인체 내 기능은 명확히 밝혀지지 않았다.[1]
3. 2. 플루오린 (F)
플루오린은 뼈와 치아 형성에 관여하는 것으로 알려져 있다. 필수 원소로 여겨지지만 명확한 근거는 제시되지 않았고, 필요 섭취량도 명확하지 않다. 역학 조사에서 영향이 없었던 농도 1ppm을 근거로 0.05 mg/kg 체중/일을 섭취 한도로 하고 있다.[1] 플루오린은 뼈와 치아에 가역적으로 흡수된다. 연조직에는 축적되지 않는다.
3. 3. 알루미늄 (Al)
알루미늄은 인체에 유용한 작용은 확인되지 않았다. 인체 내에는 약 50mg의 알루미늄이 포함되어 있다.[1]
3. 4. 바나듐 (V)
체내 콜레스테롤의 합성을 제어하는 메커니즘에 관여하고 있다고 생각된다. 인간에서의 결핍증은 보고되지 않았다.[1]
3. 5. 크로뮴 (Cr)
3가 크로뮴은 인슐린 작용을 돕고 탄수화물 대사에 관여한다. 지질 대사에도 관여하며, 콜레스테롤 수치를 일정하게 유지한다. 6가 크로뮴은 독성이 강하다. 30~49세 여성의 경우 25μg, 남성의 경우 35μg이 1일 추정 평균 필요량으로 여겨진다.[1]
3. 6. 망가니즈 (Mn)
미토콘드리아에서 에너지 생성을 돕는다. 망가니즈는 탄수화물(당질)과 지질을 분해하는 효소를 활성화시켜 요산의 대사를 돕는 역할을 한다. 또한 뇌하수체 기능 향상, 각종 호르몬 분비 활성화에 관여하며, 뼈의 성장에도 필수적이다. 30세~49세 여성의 경우 하루 3.5mg, 남성의 경우 하루 4.0mg이 권장된다.[1]
3. 7. 코발트 (Co)
포르피린과 유사한 환상 화합물인 코린 고리의 중심에 결합하여 비타민 B12를 만든다.[1]
3. 8. 니켈 (Ni)
인체 내 기능은 확인되지 않음.[1]
3. 9. 구리 (Cu)
인체에는 약 80mg의 구리가 포함되어 있으며, 하루 2~3mg 섭취가 권장된다. 예로부터 구리의 산화물인 녹청이 인체에 유독하다고 알려져 왔으나, 이는 사실이 아니며 다른 금속과 비교하여 독성에 큰 차이가 없다는 것이 여러 동물 실험을 통해 밝혀졌다. 대한민국 보건복지부도 녹청을 독극물이나 맹독물이 아닌 "일반 물질"로 분류하고 있다. 구리는 인체 내 다양한 효소의 구성 성분으로 작용한다. 한국에서는 1983년부터 황산구리와 아연이 분유에 첨가되고 있다(100ml당 45μg).[1]
3. 10. 아연 (Zn)
인체에는 약 1.4g~2.3g의 아연이 포함되어 있다. 아연은 세포 분열 시 효소에 필요하기 때문에 피부, 모발, 손톱, 치아, 뼈, 전립선에 많이 포함되어 있다. 성인의 경우 하루 10~15mg이 필요하며, 아연이 부족하면 미각 이상이 나타난다. 그 밖의 생리적 역할로는 면역 기능 보조, 상처 치유, 정자 형성, 태아 발생, 소아의 성장 등이 있다. 탄산탈수효소가 가장 중요하다.[1]
3. 11. 비소 (As)
비소는 맹독으로 알려져 있다. 유기 비소 화합물 중 일부는 비교적 독성이 낮지만, 아비산과 같은 무기 비소는 독성이 매우 높다.[1] 일반적인 식생활에서는 비소 결핍이 발생하지 않으므로, 의도적으로 섭취할 필요는 없다.
3. 12. 셀레늄 (Se)
셀레늄은 과산화지질을 분해하는 효소 중 하나인 글루타티온 퍼옥시다제를 활성화한다.[1] 필요량과 과잉 섭취량의 차이가 적기 때문에 적정량 섭취가 어려운 편이다. 30세~49세 여성의 경우 30μg, 남성의 경우 20μg이 1일 추정 평균 필요량으로 여겨진다.
3. 13. 브로민 (Br)
미국 밴더빌트 대학교의 빌리 허드슨 박사 연구진은 초파리 사육 실험을 통해 브로민이 제외된 먹이를 먹은 초파리는 멸종했지만, 브로민이 포함된 먹이를 먹은 초파리는 생존했다는 사실을 확인했다. 이를 통해 브로민이 동물에게 28번째 필수 원소임을 2014년에 발표했다.[2][3]
3. 14. 몰리브데넘 (Mo)
몰리브데넘은 당질, 지질, 요산의 대사를 돕고, 철분 이용을 높여 조혈 작용을 돕는다. 또한 구리 배설을 증가시키는 몰리브데넘을 포함하는 효소에 질소 대사와 황 대사에 관여하는 옥소트랜스퍼라제(산소 원자 이동 반응을 촉매하는 효소의 총칭)가 있다.[1] 30~49세 여성의 경우 1일 추정 평균 필요량은 15μg이며, 남성의 경우 20μg이다.[1]
3. 15. 아이오딘 (I)
아이오딘은 갑상선에서 갑상선 호르몬의 성분이 된다. 이 갑상선 호르몬은 신경 세포의 나트륨 농도의 균형 조절, 대사에 관여한다. 아이오딘 결핍증으로는 풍토병성 갑상선종과 갑상선 기능 저하증이 있다. 한국인은 해조류를 중심으로 한 해산물을 통해 1mg~4mg의 아이오딘을 섭취하므로 결핍되는 일은 없다. 30세~49세 남녀 모두 1일 추정 평균 필요량은 95μg이다.[1]
참조
[1]
웹사이트
清涼飲料水評価書 フッ素 ２０１２年１１月 食品安全委員会 化学物質・汚染物質専門調査会
https://www.fsc.go.j[...]
2022-06-15
[2]
웹사이트
VU investigators confirm bromine's critical role in tissue development
http://news.vanderbi[...]
Vanderbilt University
2014-06-25
[3]
간행물
精留塔
http://www.kagakukog[...]
化学工業日報社
2014-06-25
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