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栄養学 の文脈では、ミネラルは化学元素です。一部の「ミネラル」は生命に不可欠ですが、ほとんどはそうではありません。[1] [2] [3] ミネラルは必須栄養素の4つのグループのうちの1つです。他の2つはビタミン、必須脂肪酸、必須アミノ酸です。[4]人体の主なミネラルは、カルシウム、リン、カリウム、ナトリウム、マグネシウムです。[2]残りのミネラルは「微量元素」と呼ばれます。一般に認められている微量元素は、鉄、塩素、コバルト、銅、亜鉛、マンガン、モリブデン、ヨウ素、セレン、[5]および臭素です。[6]他にも存在する可能性があるという証拠もあります。
人体の約96%を占める炭素、水素、酸素、窒素（CHON）の4つの有機体構成元素[7]は、通常、ミネラル（栄養素）とはみなされません。実際、栄養学では、「ミネラル」という用語は、より一般的には、生体内に見られる他のすべての機能的および構造的元素を指します。
植物は土壌からミネラルを摂取します。[8]動物は植物を摂取し、ミネラルを食物連鎖の上位に移動します。より大きな生物は土壌を消費したり（土食性）、塩舐め場などの鉱物資源を使用してミネラルを摂取することもあります。
最後に、ミネラルと元素は多くの点で同義ですが、ミネラルは吸収できる範囲でのみ生物学的に利用可能です。吸収されるためには、ミネラルは溶解性であるか、摂取する生物によって容易に抽出可能でなければなりません。たとえば、モリブデンは必須ミネラルですが、金属モリブデンには栄養上の利点はありません。モリブデン酸塩の多くはモリブデンの供給源です。
人間にとって必須の化学元素
20種類の化学元素が構造的および機能的役割を果たして人間の生化学的プロセスをサポートするために必要であることが知られており、さらにいくつかの元素が必要であるという証拠もあります。[1] [9]
酸素、水素、炭素、窒素は、重量で見ると体内に最も多く含まれる元素で、人体の約 96% を占めています。カルシウムは成人の体重の 920～1200 グラムを占め、その 99% は骨と歯に含まれています。これは体重の約 1.5% に相当します。[2]リンはカルシウムの約 2/3 を占め、人体の約 1% を占めています。[10]その他の主要なミネラル (カリウム、ナトリウム、塩素、硫黄、マグネシウム) は、体重の約 0.85% を占めるに過ぎません。これら 11 種類の化学元素 (H、C、N、O、Ca、P、K、Na、Cl、S、Mg) を合わせると、体の 99.85% を占めます。残りの約 18 種類の超微量ミネラルは、体のわずか 0.15% を占め、平均的な人の場合は合計で約 100 グラムになります。この段落の合計分数は、人体の化学組成に関する記事のパーセンテージを合計した量です。
同じデータに基づいていても、ヒト（および他の哺乳類）におけるさまざまな超微量元素の必須の性質については意見が分かれています。たとえば、クロムがヒトにとって必須であるかどうかは議論の的となっています。クロムを含む生化学物質は精製されていません。米国と日本はクロムを必須栄養素に指定していますが、 [11] [12]欧州連合を代表する欧州食品安全機関（EFSA）は2014年にこの問題を検討し、同意しませんでした。[13]
既知または示唆されているミネラル栄養素のほとんどは、原子量が比較的低く、陸上では比較的一般的であり、ナトリウムとヨウ素は海中で一般的です。また、それらは生理学的pH範囲で可溶性化合物を持つ傾向があります。このような可溶性化合物のない元素は、必須ではない（Al）か、せいぜい微量でのみ必要とされる（Si）傾向があります。[1]
生物学的プロセスにおける役割
RDA =推奨食事摂取量、AI = 適正摂取量、UL =許容上限摂取量、数値は31～50歳の成人、妊娠・授乳中の男性または女性を対象としています。
* 海藻1食分は米国のULの1100μgを超えていますが、日本が定めたULの3000μgには達していません。[35]
食事の栄養
栄養士は、ミネラルは、対象となる化学元素を豊富に含む特定の食品を摂取することで最もよく補給できると推奨する場合があります。これらの元素は、食品に自然に含まれている場合（例：乳製品の牛乳に含まれるカルシウム）もあれば、食品に添加されている場合もあります（例：カルシウムを強化したオレンジジュース、ヨウ素を強化したヨウ素添加塩）。栄養補助食品は、複数の異なる化学元素（化合物として）、ビタミンやその他の化合物の組み合わせ、または単一の元素（化合物または化合物の混合物として）を含むように配合できます。たとえば、カルシウム（炭酸カルシウム、クエン酸カルシウム）やマグネシウム（酸化マグネシウム）、鉄（硫酸鉄、ビスグリシン酸鉄）などがあります。[出典が必要]
食事における化学元素への注目は、必要な元素成分による代謝の生化学反応をサポートすることへの関心から生まれています。 [36]最適な健康を維持するためには、特定の化学元素の適切な摂取量が必要であることが実証されています。食事は身体の化学元素の必要量をすべて満たすことができますが、食事で一部の推奨量が十分に満たされない場合はサプリメントを使用することができます。一例として、乳製品が少ない食事はカルシウムの推奨量を満たしていません。
植物
植物に必要なミネラルのリストは、動物のものと似ています。違いはあるものの、どちらも非常によく似た酵素を使用しています。たとえば、マメ科植物はモリブデンを含む窒素固定酵素を持っていますが、動物には存在しません。多くの動物は酸素輸送にヘモグロビン (Fe) に依存していますが、植物はそうではありません。肥料は、特定の土壌のミネラル欠乏に対処するために調整されることがよくあります。例としては、モリブデン欠乏、マンガン欠乏、亜鉛欠乏などがあります。
安全性
推奨される1日摂取量と安全上限値（UL）と考えられているものとの間のギャップは小さい場合がある。例えば、カルシウムの場合、米国食品医薬品局は70歳以上の成人の推奨摂取量を1,200 mg/日、ULを2,000 mg/日と設定している。[18]欧州連合も推奨量と上限を設定しているが、必ずしも米国と一致しているわけではない。 [19]同様に、日本ではヨウ素のULを3000 μgと設定しているのに対し、米国は1100 μg、EUは600 μgである。[35]上記の表では、マグネシウムは例外的に、成人男性の推奨摂取量は420 mg/日（女性350 mg/日）であるのに対し、ULは推奨量よりも低い350 mgとなっている。その理由は、ULは、下痢を引き起こす可能性があるため、サプリメントの形で350 mgを超えるマグネシウムを一度に摂取した場合に限っているためである。マグネシウムを豊富に含む食品はこの問題を引き起こしません。[38]
人間にとって必須である可能性はあるが、確認されていない元素
多くの超微量元素が必須であると示唆されてきたが、そのような主張は通常確認されていない。有効性の決定的な証拠は、識別可能でテスト可能な機能を持つ元素を含む生体分子の特性評価から得られる。[5]有効性を特定する上での問題の1つは、一部の元素は低濃度では無害であり、遍在しているため（例：固体および粉塵中のシリコンとニッケル）、欠乏症を再現するのが難しいため、有効性の証明が不足していることである。 [36]一部の元素は、かつては未知の生化学的性質を持つ役割を果たしていると考えられていたが、その証拠は常に強力だったわけではない。[5]たとえば、ヒ素はおそらく哺乳類に必須であるとかつて考えられていたが、[39]微生物によってのみ使用されているようである。[6]また、クロムは長い間、げっ歯類モデルに基づいて必須微量元素であると考えられ、グルコースおよび脂質代謝に関与することが提案されていたが、[40] [41]より最近の研究では、この可能性は決定的に否定されている。インスリンシグナル伝達に役割を果たしている可能性はありますが、その証拠は明確ではなく、通常の食事では見られない量でのみ発生するようです。[6] ホウ素は植物には必須ですが、[42] [43] [44]動物には必須ではありません。[6]
非必須元素は、化学的に必須元素と類似している場合（例えば、Na + の代わりにRb +やCs +など）に体内に現れることがあるため、必須であることは生物系による吸収と同じではありません。[1]
鉱物生態学
動物や微生物は、バイオミネラリゼーションと呼ばれる構造を鉱化するプロセスに多様なイオンを使用し、骨、貝殻、卵殻、[52] 外骨格、軟体動物の殻[53]を構築します。[出典が必要]
ミネラルは、金属に作用してミネラルの溶解と沈殿を触媒するバクテリアによって生物工学的に作り出される。[54]ミネラル栄養素は、世界中の土壌、海洋、淡水、地下水、氷河の融解水系全体に分布するバクテリアによってリサイクルされる。 [54] [55]バクテリアは、植物プランクトンの繁殖を漁りながら、ミネラルを含む溶解した有機物を吸収する。[55]ミネラル栄養素は、バクテリアや植物プランクトンから鞭毛虫や動物プランクトンへと、この海洋食物連鎖を通じて循環し、その後、他の海洋生物に食べられる。[54] [55]陸上生態系では、菌類がバクテリアと同様の役割を果たし、他の生物がアクセスできない物質からミネラルを動員し、獲得した栄養素を地元の生態系に輸送する。[56] [57]
参照
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さらに読む
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- ハンフリー・ボーエン（1966）「生化学における微量元素」アカデミック・プレス。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、食事性ミネラルに関連するメディアがあります。
- 「ビタミンとミネラル」。nhs.uk。2017年10月23日。
- 栄養食品のコンセプト：栄養密度スコアに向けて
- 栄養中の金属