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미네랄 사전
개요 (General Overview)
| 항목 | 내용 | 항목 | 내용 |
|---|---|---|---|
| 분류 | 전이 금속 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 112.41 g/mol | 밀도 | 8.65 g/cm³ |
| 녹는점 | 321.07 °C | 끓는점 | 767 °C |
| 용융열 | 6.21 kJ/mol | 증발열 | 99.87 kJ/mol |
| 산화수 | +2 | 이온화에너지 | 867.8 kJ/mol |
| 전기음성도 | 1.69 | 발견 | F. Stromeyer (1817) |
카드뮴(Cadmium)은 담배 연기, 산업화 과정, 인구 증가에 따른 환경 요인에서 주로 발견되는 중금속이다. 체내 반감기가 10~30년으로 매우 길어 한 번 흡수되면 배출이 어렵고 축적되기 쉽다. 일반적인 일일 섭취량은 10~20mcg 수준이다. 영양 결핍이 없는 상태에서는 입을 통해 흡수되는 양이 거의 없으나, 특정 영양소가 부족할 경우 흡수율이 높아질 수 있다.
독성 및 건강 위험 (Toxicity & Health Risks)
카드뮴은 체내에 필수적인 기능은 없으며, 축적될 경우 심각한 건강 문제를 야기한다.
- 신장 손상: 다량 섭취 시 신체 기관, 특히 신장에 손상을 일으킬 수 있다.
- 관련 질환: 고혈압, 암, 면역 장애를 유발한다고 실험적으로 알려져 있다.
- 갑상선암: 갑상선암의 악성 종양 정도와 카드뮴 함유량 사이에 상관관계가 있다는 연구 결과가 있다.
영양소 상호작용 및 예방 (Interactions & Prevention)
카드뮴의 흡수와 독성은 체내 영양 상태와 밀접한 관련이 있다.
- 아연과의 관계: 음식에 아연이 결핍되면 신체는 부족한 아연 대신 카드뮴을 보충하고 저장하려는 성질이 있다. 따라서 충분한 아연 섭취는 카드뮴 축적을 막는 데 중요하다.
- 방어 영양소: 카드뮴 독성에 대해 방어 효과가 있는 영양소로는 아연, 칼슘, 비타민 C, 황 함유 아미노산 등이 포함된다.
개요 (General Overview)
| 항목 | 내용 | 항목 | 내용 |
|---|---|---|---|
| 분류 | 전이후 금속 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 26.982 g/mol | 밀도 | 2.70 g/cm³ |
| 녹는점 | 660.32 °C | 끓는점 | 2467 °C |
| 용융열 | 10.71 kJ/mol | 증발열 | 294.0 kJ/mol |
| 산화수 | +3 | 이온화에너지 | 577.5 kJ/mol |
| 전기음성도 | 1.61 | 발견 | H.C. Ørsted (1825) |
알루미늄(Aluminum)의 평균 일일 섭취량은 3~100mg 수준이다. 알루미늄의 주요 공급원은 베이킹파우더와 같은 발효제를 사용한 구운 식품, 가공 치즈, 곡물, 채소, 산 중화제(제산제), 밀가루 등이다.
주요기능 및 효능 (Functions)
알루미늄은 인체 건강에 있어 정립된 필수적인 기능은 없다.
독성 및 주의사항 (Signs of Toxicity & Safety)
알루미늄은 다량 섭취할 경우 치명적일 수 있다. 체내 알루미늄 축적과 관련하여 마그네슘과의 상호작용이 보고된 바 있다.
- 마그네슘과의 관계: Nutrition Almanac에 따르면, Adella Davis는 마그네슘이 신체 내에서 알루미늄을 대체할 수 있다고 보고했다.
- 독성 증상 완화: 알루미늄 독성으로 인해 과민증, 집중력 및 기억력 장애가 있는 환자가 마그네슘 보충제를 복용한 후 증세가 치료된 사례가 있다.
개요 (General Overview)
| 항목 | 내용 | 항목 | 내용 |
|---|---|---|---|
| 분류 | 비금속 (다원자 비금속) | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 30.974 g/mol | 밀도 | 1.82 g/cm³ (White P) |
| 녹는점 | 44.15 °C (White P) | 끓는점 | 280.5 °C (White P) |
| 용융열 | 0.66 kJ/mol | 증발열 | 12.4 kJ/mol |
| 산화수 | ±3, 4, 5 | 이온화에너지 | 1011.8 kJ/mol |
| 전기음성도 | 2.19 | 발견 | H. Brand (1669) |
인(Phosphorus)은 적절한 뼈와 치아의 형성, 세포 증가, 심장 근육 수축에 필요한 필수 미네랄이다. 비타민의 동화 작용을 돕고 음식물을 에너지로 전환하는 과정에 관여한다.
주요기능 및 효능 (Functions)
인은 체내에서 칼슘과 밀접하게 상호작용하며 구조적, 대사적 기능을 수행한다.
- 골격 형성 및 유지: 적절한 뼈와 치아의 형성에 필수적이다. 칼슘과 작용하여 뼈 속의 칼슘과 인의 균형을 2.5 : 1로 유지한다.
- 에너지 및 대사: 비타민의 동화 작용을 돕고, 섭취한 음식을 에너지로 전환하는 데 도움을 준다.
- 근육 및 세포 기능: 세포 증가(증식)와 심장 근육의 수축에 필요하다.
일일 권장량 (Requirements)
인의 일일 권장 섭취량은 다음과 같다.
- 일반 권장량: 1일 800mg.
부족 시 증상 및 결핍증 (Signs of Deficiency)
인이 부족할 경우 대사 및 체중 조절에 영향을 줄 수 있다.
- 주요 증상: 식욕 부진, 체중 감소를 초래할 수 있다.
독성 및 주의사항 (Signs of Toxicity)
- 독성 보고: 현재 알려져 있는 인의 독성은 없다.
개요 (General Overview)
| 항목 | 내용 | 항목 | 내용 |
|---|---|---|---|
| 분류 | 할로겐 (비금속) | 상태 | 기체 (표준상태) |
| 원자량 | 35.45 g/mol | 밀도 | 3.214 g/L |
| 녹는점 | -101.5 °C | 끓는점 | -34.04 °C |
| 용융열 | 6.41 kJ/mol | 증발열 | 20.41 kJ/mol |
| 산화수 | -1, +1, +3, +5, +7 | 이온화에너지 | 1251.2 kJ/mol |
| 전기음성도 | 3.16 | 발견 | C.W. Scheele (1774) |
염소(Chlorine)는 자연계에서 주로 화합물 형태인 염화물(Chloride)로 존재하며, 인체 내에서는 체중의 약 0.15%를 구성하는 필수 미네랄이다. 강력한 산화력을 지니고 있어 수돗물 소독제 및 표백제로 널리 사용되지만, 인체 내에서는 전해질 균형과 소화 작용에 필수적인 역할을 수행하는 이중적인 특성을 가진다.
수돗물과 잔류 염소 (Tap Water & Residual Chlorine)
염소는 강력한 살균력을 가지고 있어 수인성 전염병 예방을 위해 수돗물 정수 과정에 필수적으로 사용된다. 그러나 가정까지 공급되는 과정에서 미생물 번식을 막기 위해 잔류하는 염소(잔류 염소)가 인체에 미치는 영향에 대한 우려가 존재한다.
- 피부 및 모발 손상: 잔류 염소는 피부의 단백질을 산화시켜 피부 건조증, 가려움증, 아토피 악화 등을 유발할 수 있으며, 모발의 큐티클 층을 손상시켜 머릿결을 거칠게 하고 탈모의 원인이 될 수 있다.
- 호흡기 자극: 샤워 시 온수 사용으로 인해 휘발된 염소 가스는 밀폐된 욕실에서 호흡기를 통해 흡입될 수 있으며, 이는 천식이나 알레르기 증상을 악화시킬 수 있다.
- 트리할로메탄(THMs) 생성: 염소가 물속의 유기물과 반응하면 발암성 물질인 트리할로메탄(THMs)을 생성할 수 있다. 끓이면 대부분 제거되지만, 밀폐된 공간에서의 샤워 등 흡입 노출에 대한 주의가 필요하다.
생체 내 기능 (Physiological Functions)
인체 내에서 염소는 주로 염화물(Chloride) 이온 형태로 존재하며 다음과 같은 필수적인 기능을 수행한다.
- 소화 기능: 위액(염산, HCl)의 주요 성분으로 펩신의 활성화를 도와 단백질 소화를 촉진하고, 음식물과 함께 들어온 세균을 살균한다. 나이가 들면서 위산 분비가 감소하면 소화 능력과 영양소 동화 능력이 떨어질 수 있다.
- 수분 및 전해질 균형: 나트륨, 칼륨과 함께 체내 수분 균형과 삼투압을 조절한다. 세포막 안팎으로 이동하며 용해된 입자의 농도를 일정하게 유지한다.
- 이산화탄소 배출: 적혈구 내에서 중탄산염의 성분으로 작용하여, 혈장이 조직에서 발생한 이산화탄소를 폐로 운반하여 배출하는 과정을 돕는다(염소 이동, Chloride Shift).
- 간 기능 보조: 간을 자극하여 노폐물을 제거하는 여과 장치로서의 기능을 돕는다.
일일 권장량 (Requirements)
미국 국립과학아카데미(National Academies of Science) 식품영양위원회의 일일 최소 필요량은 다음과 같다.
- 0~5개월 유아: 180mg
- 6~7개월 유아: 300mg
- 1세 어린이: 350mg
- 2~5세 어린이: 500mg
- 6~9세 어린이: 600mg
- 10세 이상 및 성인: 750mg
부족 시 증상 (Signs of Deficiency)
염소 결핍은 일반적인 식생활에서는 드물지만, 만성적인 구토, 설사, 과도한 발한(땀)이 있을 경우 발생할 수 있다.
- 소화 및 대사 장애: 소화 불량, 식욕 감소, 산-염기 불균형(알칼리혈증).
- 신체 발달 저하: 유아의 경우 성장 결핍, 근육 약화, 기면 상태(무기력)가 나타날 수 있다.
- 기타: 머리카락과 치아의 손상.
독성 및 주의사항 (Toxicity & Safety)
- 과다 섭취: 과도한 염화나트륨(소금) 섭취는 소금에 민감한 사람들의 혈압을 상승시킬 수 있다.
- 가공식품: 현대인의 가공된 염화나트륨 섭취량은 필요량의 10~20배에 달하는 경우가 많아 주의가 필요하다.
- 염소 가스 독성: 고농도의 염소 가스 흡입은 호흡기 점막을 손상시키고 폐부종을 유발할 수 있으므로, 락스 등 염소계 세제 사용 시 환기에 유의해야 한다.
개요 (General Overview)
| 항목 | 내용 | 항목 | 내용 |
|---|---|---|---|
| 분류 | 할로겐 (비금속) | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 126.90 g/mol | 밀도 | 4.93 g/cm³ |
| 녹는점 | 113.7 °C | 끓는점 | 184.3 °C |
| 용융열 | 15.52 kJ/mol | 증발열 | 41.57 kJ/mol |
| 산화수 | ±1, 5, 7 | 이온화에너지 | 1008.4 kJ/mol |
| 전기음성도 | 2.66 | 발견 | B. Courtois (1811) |
요오드(Iodine)는 인체 내에서 필수적인 미량 미네랄이다. 섭취된 요오드는 장에서 요오드화물(iodide)로 전환되어 소화관에서 흡수된 후 순환한다. 체내에는 약 25mg의 요오드화물이 존재하는 것으로 추정되며, 대부분은 갑상선에 저장되어 갑상선 호르몬의 필수 성분을 형성한다.
주요기능 및 효능 (Functions)
요오드는 미량으로 필요하지만 신체 대사와 발달에 있어 결정적인 역할을 수행한다.
- 지방 대사 및 에너지: 초과 지방을 신진대사 하는 데 도움을 주어 체중 조절 및 에너지 활용에 기여한다.
- 신체 및 정신 발달: 신체적 성장뿐만 아니라 정신적 발달에도 중요한 원소이다.
- 갑상선 건강: 갑상선의 적절한 기능을 위해 필수적이며, 갑상선이 비대해지는 갑상선종(Goiter)의 예방에 중요하다.
- 피부 및 조직 건강: 머리카락, 피부, 손톱, 치아의 상태는 갑상선의 기능에 의존한다. 갑상선은 카로틴을 비타민 A로 전환하는 역할을 하며, 이 과정이 원활해야 건강한 조직 상태가 유지된다.
일일 권장량 (Requirements)
연령별 요오드 권장 섭취량은 다음과 같다.
- 유아 (0~12개월 미만): 40~50mcg
- 유아 (1~3세): 70mcg
- 어린이 (4~6세): 90mcg
- 어린이 (7~10세): 120mcg
- 청소년 (11세 이상): 150mcg
- 성인: 150~200mcg
부족 시 증상 및 질환 (Signs of Deficiency)
요오드 결핍은 갑상선 기능 저하를 비롯하여 연령에 따라 심각한 발달 장애를 유발할 수 있다.
- 성인 결핍증: 갑상선 호르몬 분비가 감소되는 갑상선기능저하증을 초래할 수 있다. 주요 증상으로 무기력, 체중 증가, 갑상선종 등이 나타난다.
- 암과의 연관성: 요오드 결핍은 많은 연구에서 갑상선암과 관련이 있는 것으로 나타났으며, 성인 여성의 경우 유방암 발생과도 관계가 있다는 보고가 있다.
- 성장 및 신경 장애: 성장 장애와 신경증을 유발할 수 있다.
- 어린이 및 태아 결핍증: 어린이에게 요오드가 결핍될 경우 정신지체, 성장 장애, 동작 및 언어 장애, 청각 장애를 일으킬 수 있으며, 심각한 경우 크레틴병(Cretinism)을 유발할 수 있다.
개요 (General Overview)
| 항목 | 내용 | 항목 | 내용 |
|---|---|---|---|
| 분류 | 전이 금속 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 65.38 g/mol | 밀도 | 7.14 g/cm³ |
| 녹는점 | 419.53 °C | 끓는점 | 907 °C |
| 용융열 | 7.32 kJ/mol | 증발열 | 115 kJ/mol |
| 원자가 | 2 | 이온화에너지 | 906.4 kJ/mol |
| 전자친화도 | 0 kJ/mol | 발견 | A. Marggraf (1746) |
아연은 필수 미량 미네랄로 체내에 약 1.5~2g 존재하며, 이는 철분만큼 풍부한 양이다. 아연은 1974년 이후 과학협회에 의해 필수 영양소로 인정되었다. 서양식 식사에서 일반적인 아연 섭취량은 대략 10mg으로, 이는 권장 섭취량보다 1/3 가량 적은 수준이다.
주요기능 및 효능 (Functions)
아연은 신체 내에서 매우 다양하고 필수적인 생화학적 기능을 수행한다.
- 효소 반응 및 대사: 뇌 속의 거의 모든 효소 반응이 아연과 관련이 있다. 탄수화물 소화와 신진대사를 포함하여 소화와 대사에 관련된 최고 25개 효소의 성분이다.
- 성장 및 발달: 일반적인 신체 성장과 생식(재생) 기관의 적절한 발달에 필수적이다.
- 피부 및 면역 건강: 여드름을 예방하고 유선의 활동을 조절한다. 단백질 합성 및 콜라겐 형성을 도우며, 상처 치료를 돕고 건강한 면역 체계를 촉진한다.
- 감각 및 항산화: 시력, 미각, 후각을 향상시킨다. 활성 산소인 자유 라디칼(Free Radical)의 형성을 방지한다.
- 기타 기능: 아연은 인슐린과 중요한 여러 효소의 성분이며, 비타민 A의 흡수를 증가시킨다. 갑상선 기능에도 필수적이다.
일일 권장량 (Requirements)
아연의 일일 권장 섭취량은 연령 및 상태에 따라 다음과 같다.
- 유아: 5mg
- 어린이 (10세 미만): 10mg
- 남성 (10세 이상): 15mg
- 여성 (10세 이상): 12mg
- 임신부: 15mg
- 수유부: 0~6개월 19mg, 7~12개월 16mg
부족 시 증상 및 질환 (Signs of Deficiency)
아연 결핍 시 다음과 같은 다양한 증상이 나타날 수 있다.
- 성장 및 발달: 성장 지체, 성적 성숙 지연, 불임.
- 피부 및 모발: 상처 치유 기간 연장, 부서지고 얇은 손톱, 여드름, 머리카락 빠짐, 피부 손상.
- 감각 및 신경: 미각과 후각 감퇴, 야간 시력 저하(야맹증), 기억력 감퇴.
- 대사 및 면역: 피로, 높은 콜레스테롤 수치, 당뇨병 성향, 갑상선 질환, 식욕 부진, 감염성 증가, 감기와 독감 재발.
- 기타: 성적 불능.
노트 (Note)
여러 환경적, 신체적 요인이 체내 아연 필요량을 증가시킬 수 있다.
알코올 흡수, 신체적 및 정신적 스트레스, 피로, 감염에 대한 민감성, 부상 등의 상황에서는 아연에 대한 필요성이 증가한다.
독성 및 주의사항 (Signs of Toxicity & Safety)
과도한 아연 섭취는 오히려 건강에 해로울 수 있으므로 적정량을 유지해야 한다.
- 미네랄 간섭: 과도한 아연 섭취는 구리와 철의 신진대사를 방해한다.
- 중독 증상: 위장 장애, 현기증, 메스꺼움, 면역 장애, 불리한 콜레스테롤 수치 변화 등이 포함된다.
- 섭취 제한: 영양소 치료 처방에 따르면 1일 100mg 이상의 아연을 섭취해서는 안 된다. 100mg 미만의 복용은 면역 기능을 향상시키지만, 100mg 이상 복용 시 오히려 반대 효과(면역 저하)가 나타난다.
연구 동향 (Current Research)
- 혈당 (Blood Sugar): 아연 결핍은 신체의 포도당 처리 방법에 영향을 준다. 쥐의 간 검사 결과, 아연 결핍 시 에너지 소모와 지방 저장 반응을 결정하는 '철로 형태의 스위치' 역할을 하는 아연 의존 효소의 활동이 둔화됨이 밝혀졌다. 그 결과 포도당이 에너지로 소모되기보다 지방 조직에 저장되는 혈지방을 만들도록 바뀐다.
- 면역 기능 (Immune Function): 흉선(Thymus)은 면역 항체인 백혈구를 공급하는데, 흉선은 아연으로 가득 차 있으며 세포 분열과 단백질 합성에 아연이 필요하다. 흉선은 면역에 중요한 아연 의존 호르몬인 FTS를 분비하며, 적은 양의 아연 결핍도 FTS 활동을 방해한다. 다운 증후군 환자는 FTS와 아연이 모두 부족한 경향이 있으며, 다운 증후군 어린이에게 체중 kg당 1mg의 아연을 투여했을 때 감염 빈도가 줄었다.
- 생식 능력 (Fertility): 정자는 상당한 양의 아연을 함유하고 있다. 한 연구에 따르면 불임 검사를 받은 환자의 10~15%에서 아연 수치가 매우 낮음이 발견되었다.
- 비만 (Obesity): Platon Collip 박사에 따르면 아연이 결핍된 어린이들은 배고픔과 배부름의 차이를 구분하지 못하는 것으로 나타났다. 아연 결핍은 뇌의 식사 중단 신호(충족 장치) 기능에 영향을 줄 수 있다.
- 골다공증 (Osteoporosis): 아연에 의존하는 호르몬은 뼈의 신진대사와 관련이 있다. 연구원들은 아연이 약한 뼈가 칼슘을 흡수하도록 돕는다고 가정하며, 터키의 연구에 따르면 골다공증 환자는 정상인보다 아연 수치가 25% 더 낮은 것으로 나타났다.