무기질의 특성과 일반적 작용

우리 몸을 이루고 있는 주요 성분은 산소 65%, 탄소 18%, 수소 10%, 질소 3%, 무기질 4% 정도입니다. 이중 무기질은 체내의 여러 생리기능을 조절/유지하는데 중요한 작용을 합니다. 무기질의 특성과 우리 몸에 어떤 작용을 하는지 알아보도록 하겠습니다.

 

1. 무기질의 특성

 

(1) 무기질의 체내 분포

 

체조직을 구성하는 원소는 주로 탄소, 수소, 산소, 질소, 황 등으로 유기화합물 형태로 있습니다. 이 유기화합물들이 수분과 함께 전체의 약 96%를 차지하고 그 나머지가 무기질입니다. 유기화합물이 산화되면 무기물질은 연소하지 않은 채 재로 남습니다.

 

인체에서 발견되는 무기질의 양은 체중 60kg인 성인의 체내에 존재하는 양을 %로 나타냅니다. 체중의 0.01% 이상을 다량무기질이라고 하고, 그 이하로 존재하는 것을 미량무기질이라고 합니다.

다량무기질에는 칼슘, 인, 칼륨, 황, 나트륨, 염소, 마그네슘이 있고, 미량무기질에는 아연, 철, 망간, 셀렌, 구리, 요오드, 크롬, 불소, 코발트, 몰리브덴, 규소, 바나듐, 니켈이 있습니다. 

 

<무기질의 종류와 성인 체중의 비율(%)>

다량 무기질	칼슘	인	칼륨	황	나트륨	염소	마그네슘
	1.5~2.2	0.8~1.2	0.35	0.25	0.15	0.15	0.05
미량 무기질	아연	철	망간	셀렌	구리	요오드	크롬, 불소, 코발트, 규소 등
	0.002	0.004	0.0003	0.0003	0.00015	0.00004

 

 

(2) 무기질의 화학적 특성

 

무기질은 화학적 본성을 유지하면서 무기원소로서 용액 내에서는 이온화될 수 있는데, 전하를 가진 물질이 될 수도 있고 결합하여 화합물이 될 수도 있습니다. 즉 나트륨과 염소는 물속에서 이온화하여 Na⁺과 Cl⁻이 될 수도 있고, 결합하여 소금이 될 수도 있습니다. 

 

무기질은 쉽게 흡수되고, 각 조직으로 자유롭게 이동되며, 신장에서 쉽게 배설됩니다. 그러나 무기질은 각각 흡수되는 양이 서로 다르고 이용되는 정도가 서로 다르며, 인체 내에서 제각기 다양하면서도 특수한 작용을 합니다.

 

무기질은 열, 공기, 산 또는 다른 물질과 혼합되어도 산화되기는 하지만 파괴되지는 않습니다. 음식을 연소시켰을 때 생긴 재에는 음식이 본래 가지고 있던 무기질이 그대로 남아 있습니다. 특히, 조리할 때 무기질이 물에 용해되므로 손실되지 않게 주의해야 합니다.

 

 

2. 무기질의 일반적 작용

 

(1) 체조직의 구성

 

무기질 중에서 칼슘, 인, 마그네슘 등은 인체의 경조직인 뼈와 치아의 구성 성분으로 그 조직의 강도를 부여합니다. 무기질 중에 일부는 연조직의 구성 성분이기도 합니다. 예를 들어 근육은 단백질로 구성되어 있는데, 단백질은 황을 함유하고 있고, 신경조직은 인을 함유하고 있습니다. 그 외에 요오드는 갑상선 호르몬인 티록신의 구성 성분이고, 아연은 췌장에서 분비되는 인슐린의 구성 성분입니다. 코발트는 비타민 B₁₂의 구성 성분이고 황은 티아민의 구성 성분이며, 철은 헬모글로빈의 구성 성분입니다. 그 외에도 몇 가지 무기질이 체내 조직을 구성하고 있습니다.

 

 

(2) 체내 산/염기 평형과 수분의 조절

 

무기질은 체액과 혈액의 산-염기 평형을 조절합니다. 즉 무기질은 체액과 혈액에 지나치게 많은 산이나 알칼리가 축적되지 않도록 조절하면서 체액과 혈액이 거의 중성을 유지하도록 합니다. 체내 모든 조직은 거의 중성에 가까우나 약간 알칼리 쪽으로 기울어져 있습니다. 식품에서 섭취한 성분 중 알칼리를 형성하는 주된 원소는 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등이고, 산을 형성하는 원소는 염소, 인, 황 등입니다. 

 

무기질은 체내 수분 함량의 평형을 유지합니다. 체내에 존재하는 수분은 세포내액과 세포외액의 두 구간 내에 존재합니다. 세포의 반투막은 세포내액과 세포외액을 구분합니다. 체내에 있는 수분은 용액의 상태로 무기질, 즉 전해질을 용해시켜 함유하고 있습니다. 세포와 세포 사이를 이동하는 액체의 양은 세포를 둘러싸고 있는 액체의 무기질 농도와 관계가 있습니다. 무기질 중 특히 나트륨, 칼륨, 염소와 중탄산이온은 조직에서 수분이 이동할 때 중요한 역할을 합니다.

 

인체의 혈액은 항상성을 유지하며 중성에 가까운 약알칼리성으로 pH7.4 전후입니다. 이러한 산/알칼리 평형이 깨져 혈액이 산성으로 기울어지면 산증이라 하며, 알칼리성으로 기울어지면 알칼리증이라고 합니다.

몸 안에서 산화, 연소되고 남은 무기질 성분의 수용액이 산성을 띠는 산성 식품으로 유황, 인, 염소가 많은 식품이 해당됩니다. 산성 식품의 종류는 치즈, 달걀노른자, 어패류, 육류, 채소류(아스파라거스), 김, 곡물, 홍차 등이고, 산성도가 높은 음식은 달걀노른자, 닭고기, 오징어, 쌀겨, 현미 등이며, 약 산성 식품은 버터나 아스파라거스 등입니다.

 

반면 몸 안에서 산화, 연소되고 남은 무기질 성분의 수용액이 알칼리성을 띠는 알칼리성 식품으로 칼슘, 칼륨, 마그네슘 같은 양이온을 형성하는 무기질이 많은 식품이 해당됩니다. 알칼리성 식품의 종류는 우유, 계란 흰자, 두부, 강남콩,강낭콩, 채소(아스파라거스, 대파 제외), 과일, 해조류(김 제외), 굴, 버섯류, 포도주, 커피, 녹차 등이고, 알칼리도가 높은 식품은 시금치, 표고버섯, 강낭콩, 미역, 다시마 등이며, 약 알칼리성 식품으로는 우유, 두부, 포도주, 커피를 들 수 있습니다. 

 

그리고 설탕, 지질 등 무기질 함량이 없는 식품은 중성 식품에 해당합니다.

 

(3) 효소작용의 조절

 

몇 가지 효소는 그 구조 내에 금속이온을 함유하고 있어서 금속효소라 합니다. 만일 효소에서 금속이온을 제거하면 이 효소는 활성을 잃게 됩니다. 어떤 효소들은 금속이온을 보조인자로 이용합니다. 그럴 경우에 금속 이온은 효소를 활성화시킵니다.

 

(4) 신경흥분의 전달

 

나트륨과 칼륨은 신경이 자극을 받아 흥분했을 때 그 흥분을 뇌로 전달하는 것을 돕습니다. 칼슘은 신경흥분을 전달할 때 신경의 축색 끝에 있는 종말단 추에서 다음 신경의 수상돌기로 이 흥분이 전달되도록 돕습니다.

 

(5) 혈액응고

 

칼슘은 프로트롬빈을 트롬빈으로 전환시키고, 트롬빈은 피브리노겐을 피브린으로 전환시켜 혈액을 응고하게 합니다.