목차
- 미네랄의 개념과 분류
- 칼슘의 흡수와 대사, 혈액 내 항상성 조절
- 칼슘 흡수에 영향을 미치는 인자
- 칼슘의 체내 기능
- 칼슘의 급원식품
- 권장섭취기준 및 안전성
- 한국인의 칼슘영양소 섭취실태
- 칼슘보충용 건강기능식품
1. 미네랄
1) 미네랄의 개념
◦ 미네랄은 자연에 존재하는 무기 원소로 영양학에서 미네랄이라는 개념은 보통 생명 과정에 필수적인 식이 원소를 분류하는 데 사용됩니다.
◦ 미네랄은 토양에 존재하며 그 토양에서 자라는 식물에 흡수되고, 동물은 식물을 통해 미네랄을 얻고, 인간은 동식물을 섭취함으로써 미네랄을 제공받게 됩니다. 일부 미네랄은 물에도 함유되어 있어 물은 미네랄의 우수한 급원이기도 합니다.
◦ 인체의 구성성분 중에서 미네랄이 차지하는 비중은 체중의 약 4%정도밖에 되지 않으며, 나머지 96%는 산소, 탄소, 수소, 질소 4가지 원소가 차지하고 있습니다.
◦ 체내에는 70kg 성인 기준으로, 적게는 0.02g(망간),0.03g(요오드)에서 많게는 1,050g(칼슘)의 미네랄이 함유되어 있습니다.
◦ 미네랄은 땀, 소변, 대변을 통해 신체로부터 매일 배출되기 때문에 반드시 보충되어야 합니다.
2) 미네랄의 분류
(1) 다량 미네랄
◦ 체내 함량이 0.05% 이상이거나 일일 필요량이 100mg 이상인 미네랄을 말합니다.
◦ 종류 : 칼슘, 인, 황, 칼륨, 나트륨, 염소, 마그네슘
(2) 미량 미네랄
◦ 체내 함량이 0.05% 미만이거나 일일 필요량이 100mg 미만의 섭취로 설정되어 있는 미네랄을 말합니다.
◦ 종류 : 철분, 아연, 구리, 요오드, 망간, 셀레늄, 불소
2. 칼슘
1) 흡수와 대사
◦ 식품으로 섭취한 칼슘은 25~30%가 소장을 통하여 흡수됩니다.
◦ 1,000mg의 칼슘을 섭취한 경우 300mg만 흡수되고 나머지 700mg은 변을 통해 배설됩니다. 흡수된 칼슘 또한 피부(땀)와 신장(소변), 장(소화액 등)을 통해 약 300mg이 배설되므로 체내 칼슘 수준은 평형을 이룰 수 있게 됩니다. 하지만 섭취량이 부족하거나 배설량이 증가하게 되면 칼슘 결핍이 유발될 수 있습니다.
2) 혈액 내 칼슘의 항상성 조절
혈중 칼슘이 증가하면 갑상선에서 칼시토닌 호르몬을 분비시켜 뼈에서 칼슘이 빠져나오는 것을 억제하고 신장에서 칼슘 배설을 증가시켜 혈중의 칼슘 농도를 감소시킴으로써 정상범위를 유지합니다. 혈중 칼슘이 감소하면, 부갑상선에서 부갑상선호르몬이 분비되어 뼈로부터 칼슘을 배출시키고, 신장에서 칼시트리올(활성형 비타민 D)의 합성을 증가시켜 소장에서의 칼슘 흡수를 증가시키고, 신장에서는 칼슘 배설을 억제하여 혈중 칼슘을 증가시킴으로써 정상범위를 유지합니다.
3) 칼슘 흡수에 영향을 미치는 인자
(1) 칼슘 흡수를 촉진시키는 인자
① 부갑상선 호르몬, 여성 호르몬, 성장 호르몬은 칼슘 흡수를 촉진시킵니다.
② 비타민 C는 낮은 산도의 한경을 만들고, 비타민 D는 소장에서 칼슘 운반 단백질 형성을 촉진시켜 칼슘의 흡수를 도와줍니다.
③ 유당과 단백질이 함유된 식품과 함께 섭취했을 때에도 칼슘 흡수는 증가됩니다.
④ 아동기와 임신기처럼 체내 칼슘 요구량이 증가하거나 식이로 칼슘 섭취가 낮은 경우에도 칼슘 흡수가 촉진됩니다.
(2) 칼슘 흡수를 방해하는 인자
① 갑상선 호르몬인 칼시토닌의 분비는 소장에서의 칼슘흡수를 저해시킵니다.
② 연령이 증가함에 따라 특히 70세 이후부터는 칼슘 흡수가 감소하며, 일반적으로 폐경 여성의 경우 흡수율이 낮습니다.
③ 비타민 D가 결핍되면 소장에서 칼슘 운반 단백질 형성이 적어져 칼슘 흡수가 저하됩니다.
④ 피트산,옥살산은 칼슘과 결합하여 흡수를 방해합니다.
⑤ 카페인은 칼슘 흡수를 억제하거나 신장에서의 칼슘 배설을 증가시킵니다.
⑥ 인, 철분, 아연 등의 다른 미네랄을 과잉 섭취하면, 서로 간의 경쟁적 작용으로 인하여 흡수가 저해됩니다.
4) 칼슘의 체내기능
(1) 뼈, 치아의 형성: 신체 칼슘의 99%가 뼈와 치아에 존재합니다.
◦ 뼈 미네랄의 주구성요소: 콜라겐과 미네랄이 연결된 일종의 망상조직으로 칼슘과 인이 뼈 미네랄의 주요 구성성분입니다.
◦ 칼슘과 인은 콜라겐과 결합하여 그물처럼 생긴 망상 같은 구조물인 수산화인회석(Ca10(PO4) OH2), 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)를 형성합니다. 콜라겐은 충격을 흡수할 수 있는 뼈대 역할을 하며 수산화인회석은 뼈대를 강하게 지탱하는 역할을 합니다.
◦ 빼는 지속적으로 형성되고 분해되며 재생되는데, 조골세포와 파골세포가 관여합니다.
* 뼈와 치아 형성에 관여하는 기타 미네랄
인(Phosphorus, P): 수산화인회석의 구성성분
마그네슘(Magnesium, Mg): 골격, 치아의 구성성분으로 뼈의 강도 유지
불소(Fluoride, F): 뼈의 미네랄화를 촉진
철분(Iron, Fe)과 구리(Copper, Cu): 콜라겐 합성에 필요한 효소들의 보조 인자
아연(Zinc, Zn): 뼈 미네랄 성분인 콜라겐, 미네랄화에 필요한 효소들의 보조 인자
망간(Mn): 뼈 미네랄의 성분인 단백당(Proteoglycans) 합성에 필요한 효소들의 보조 인자
(2) 신경 흥분 전달
◦ 신경자극이 근육, 신경세포 또는 분비샘 등 표적 부위에 도달하면, 표적 부위에 도달한 자극에 의해 칼슘 이온이 세포 외액에서 세포 내로 유입됩니다. 그로 인해 세포 내 칼슘이온 수준이 상승하여 시냅스 낭(symapse vesicle)에서 신경전달물질이 분비됩니다. 분비된 신경전달물질은 시냅스를 통해 표적세포로 자극을 전달합니다.
◦ 이러한 기전을 통하여 나트륨이온 (Na+)이 세포 내로 유입되고, 칼률이온(K+)의 세포 외 배출은 감소되어 전위가 생기면서 신경 자극이 전달됩니다.
(3) 근육 수축과 이완작용
골격근육섬유는 뇌 신경계의 자극전달에 의해 자극을 받으면 근육 세포 내 소포체(근형질세망)에서 칼슘 이온이 방출됩니다. 근육세포 내 칼슘 이온 농도의 증가와 ATP에 의해 수축성 단백질들이 서로 미끄러져 들어가면서 근육이 수축되고 이후 칼슘 이온이 세포 내 저장고로 되돌아가면 수축성 단백질들이 서로 미끄러져 나오면서 근육이 이완됩니다.
5) 칼슘의 급원 식품
◦ 우유, 치즈와 같은 유제품은 칼슘이 풍부할 뿐만 아니라 생체이용률이 매우 높아 식사로부터 얻는 칼슘의 50% 이상을 차지합니다.
◦ 칼슘 강화식품들(오렌지 주스, 아침식사 대용 시리얼 등)도 칼슘의 좋은 공급원입니다.
◦ 칼슘의 흡수율은 식품마다 다양한데, 녹색 잎채소, 특히 시금치처럼 옥살산(oxalic acid)이 많은 식품은 칼슘과 결합하여 흡수율을 저해하여 생체이용률이 낮습니다. 따라서 채식주의자같이 유제품을 먹지 않는 사람은 충분한 칼슘 섭취를 위한 식품 선택에 주의해야 합니다.
◦ 2009년 국민건강영양조사에 의하면 한국인의 주요 칼슘 급원 식품은 우유, 두부, 멸치. 무청, 배추김치 등으로 나타났습니다.
6) 권장 섭취 기준 및 안전성
◦ 칼슘의 성인 권장섭취량은 남자 800mg, 여자 700mg입니다.
◦ 칼슘의 주요 결핍증세는 골다공증입니다.
◦ 칼슘의 상한 섭취량은 하루에 2,500mg으로 과량의 칼슘을 섭취했을 때, 변비의 위험이 증가하고, 철분과 아연 등 다른 미량미네랄의 흡수를 저해합니다.
7) 한국인의 칼슘 영양소 섭취 실태
2009년 국민건강영양조사에 따르면, 남자는 칼슘 권장섭취량의 71.3%, 여자는 60.3%의 섭취율을 보여 남녀 모두 권장섭취량 대비 매우 낮게 섭취하고 있으며, 특히 청소년(남 52.6%, 여: 47.6%) 중에서 칼슘 섭취가 매우 부족한 것으로 나타났습니다.
8) 칼슘 보충용 건강기능식품
(1) 칼슘 보충용 건강기능식품은 노인이나 유제품을 섭취하지 않는 사람들에게 도움이 될 수 있습니다.
(2) 건강기능식품에서 사용하는 칼슘은 주로 칼슘염 형태로 탄산칼슘(calcium carbonate)은 40%, 글루콘산칼슘(calcium gluconate)은 9%, 구연산칼슘(calcium citrate)은 21%의 칼슘을 제공합니다.
(3) 산도가 낮은(PH 6 이하) 환경에서 칼슘의 흡수율이 높으므로 식후에 섭취하면 식품 소화를 위해 분비된 위산 때문에 칼슘 흡수가 잘 됩니다. 또한 구연산칼슘과 같은 산성 보충제의 흡수율이 높습니다.
(4) 전반적으로 칼슘은 흡수율이 낮으므로 한꺼번에 많이 섭취하는 것보다 여러 번 나누어 섭취하는 것이 더 효과적입니다.