미네랄의 정의와 기능

미네랄이란 매우 적은 양으로도 삼투압 조절, 단백질 조절, 신호전달, 조효소 등 인체 대사에 있어 필수적인 기능을 하는 미량영양소이다. 미네랄은 무기질 또는 무기물이라고도 하며, 탄소를 기반으로 만들어진 유기물(탄수화물, 단백질, 지방, 비타민) 이 아닌 물질을 무기물(질)이라고 한다. 체중의 3.5~5%를 차지하여 체내함량은 매우 적지만, 반대로 그 중요성은 여러 번 강조해도 지나치지 않다.

 

미네랄의 정의

미네랄에는 대표적으로 칼슘, 인, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 아연, 철분 등이 있으며, 그 외에도 황, 망간, 셀레늄, 요오드 등 다양한 무기질이 있다. 이들은 자연계에서 소멸되거나 생성되지 않으며, 단지 인체나 식물 내에 흡수되어 사용 또는 저장되었다가 다시 자연계로 돌아올 뿐이다. 앞서 언급한 것처럼 식물은 에너지원인 포도당을 얻기 위해 비타민을 필요한 양만큼 합성하여 사용하는데, 그 과정에서 무기질이 필요하고 토양으로부터 필요한 무기질을 확보한다.

인간은 무기질을 합성할 수 없기 때문에 음식 섭취를 통해 필요한 무기질을 획득해야 하며, 간이나 뼈 등에 저장하면서 필요할 때마다 꺼내 사용해야 한다. 대부분의 무기질은 체내에서 순환하기 때문에 필요량이 많지 않으며, 땀이나 소변 등을 통해 소실되는 미량 부분만 보충해 주면 된다.

 

미네랄의 종류

미네랄은 필요량에 따라 100mg/일 이상인 다량 미네랄과 100mg/일 미만인 미량 미네랄로 분류된다. 다량 미네랄에는 칼슘, 칼륨, 인, 마그네슘, 나트륨, 염소, 황이 있으며, 미량 미네랄로는 철분, 구리, 아연, 요오드, 셀레늄, 크롬, 망간 등이 있다. 하지만 이렇게 필요량에 따라 분류하기보다 통합적인 기능을 먼저 살펴야 한다.

 

미네랄의 기능

삼투압 조절의 역할

미네랄의 가장 대표적인 기능은 바로 체내에서 삼투압을 조절하는 것이다. 전해질이란 물에 녹은 수용액 상태에서 이온으로 쪼개져 전류가 흐르는 물질을 말한다. 소금은 물에 들어가면 나트륨 이온과 염소 이온으로 분해된다. 이렇게 나뉠 수 있는 이유는 물이 수소 이온과 수산화 이온으로 되어 있어 염화나트륨의 약한 결합을 깨고 수산화나트륨, 염산을 형성하기 때문이다. 따라서 소금 결정은 물에 녹아 마치 하나인 것처럼 용액이 된다.

우리 몸도 70% 이상이 물로 이루어져 있기 때문에 물속에 녹아 있는 이온 물질을 가지고 삼투압을 형성하여 물을 조절하는 대사 작용을 한다. 지방처럼 물에 녹지 않거나 세포 내로 들어와서 큰 물질을 형성하는 단백질, 글리코겐 등은 삼투압을 형성하는 물질로 작용하지 못하고 소금을 비롯한 이온들이 그 역할을 주로 담당한다.

물은 화학적으로 반응이 일어나는 장소를 제공해 주는 용매로 작용하기 때문에 충분한 물을 함유하고 있어야 세포 내 화학반응이 올바르게 일어날 수 있다. 즉 에너지를 사용하기도 하고 저장하기도 하며, 이로 인해 발생한 노폐물을 희석하거나 제거한느 기능도 모두 물을 이용해서 하고 있다. 인체 내부의 수분함량을 결정짓는 것은 전해질이며, 이들의 함량에 따라 몸의 수분 보유량이 변화된다. 

 

신호전달의 역할

무기질의 두 번째 대표적인 작용으로는 신호전달 작용이 있다. 칼슘은 신경전달물질로 작용하며 칼슘과 함께 인이 ATP에서 떨어져 나오며 그 기능을 함께 하고 있다. 우리 몸의 모든 감각은 뇌의 인지로 일어나는데, 사탕을 먹으면 단맛을 혀가 바로 아는 것이 아니라 혀에 있는 단맛 수용체가 자극받아 그 정보가 전기적 흥분의 형태로 신경을 타고 뇌에 도달하여 뇌가 단맛을 감각하는 것이다. 신경의 흥분은 신경 세포막에서 칼륨이 세포 외부로 배설되고, 나트륨과 칼슘은 세포 내부로 유입되면서 만들어낸 전위차이에 의해 발생한다. 이때 칼륨 통로는 항상 열려 있고, 나트륨과 칼슘 통로는 전압, 호르몬 등 외부적인 자극에 의해 열린다. 그 결과 칼륨은 계속 세포 밖으로 빠져나오고 나트륨은 세포 안으로 들어가지 못해 양이온은 세포 밖에 많고, 음이온은 세포 안에 많아지는 막 전위가 발생한다. 이 막 전위의 변화를 이용해 흥분을 발생시키고 이를 말초에 전달한다.

 

조효소의 역할

무기질의 또 다른 기능으로 조효소 역할이 있다. 에너지 대사에 필요한 비타민 B군이나 콜라겐 단백질 합성, 도파민 대사 등에 조효소로 필요한 비타민 C처럼 많은 무기질이 세포 내 효소 활동의 조효소로써 사용된다. 조효소로 사용되는 대표적인 무기질로는 아연을 들 수 있다. 아연은 비록 미량 무기질이지만 수많은 세포 내 효소 활동에 필요한 물질이다. 아연을 함유한 효소는 DNS, RNA의 합성과 단백질 대사, 에너지 대사, 항산화 반응에 주로 참여하는 효소들로써 아연이 결핍되면 이들 작용에 문제가 발생할 수 있다.

 

피톨로지 피트니스 영양학 PART2 영양소 6. 수분