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칼슘
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우리 몸에 필요한 필수영양소 중의 하나인 미네랄 중에서도 대표적인 것이 바로 칼슘이며, 칼슘의 중요성은 이제는 상식이 되어 있을 정도이다. 폐경 이후의 여성을 위한 영양보충제 중에서 가장 인기가 있는 것이 칼슘이며, 어린이용 식품 대부분에는 칼슘이 첨가되고 있다. 보건복지부에서 2005년에 실시한 ‘국민건강영양조사’에 따르면 우리나라 성인의 평균 칼슘 섭취량은 권장량의 76.3% 정도이고, 청소년의 경우는 55.4%에 불과하였다고 한다. 다른 자료에 의하면 폐경 여성의 30% 이상이 칼슘 부족으로 인한 골다공증에 걸리고, 50대 이후 여성의 약 3%가 골다공증에 의한 골절로 사망하고 있다고 한다.
칼슘은 지구의 표면에 존재하는 90여 종의 원소 중에서 산소(O), 규소(Si), 알루미늄(Al), 철(Fe) 등에 뒤이어 다섯 번째로 풍부한 원소이다. 원자량이 40.08이고, 원자번호는 20이며, 원소기호는 ‘Ca’이다. 1808년 영국의 화학자 데이비(Humphrey Davy)가 석회에서 처음으로 분리해내고, 라틴어로 석회를 의미하는 ‘calx’에서 이름을 따와 ‘칼슘(calcium)’이라고 명명하였다. 순수한 칼슘은 반응성이 크기 때문에 자연계에는 존재하지 않고, 대신 탄산칼슘(CaCO3), 황산칼슘(CaSO4) 등의 화합물로서 널리 분포하고 있다.
자연계에 존재하는 90여 종의 원소 중 인체 내에서 지금까지 발견된 것은 82종이며, 체중의 약 96%는 산소, 탄소, 수소, 질소 등 네 가지 원소가 차지하고 있다. 이들은 물을 비롯하여 탄수화물, 지방, 단백질의 구성성분이 되며, 보통 미네랄에서는 제외되는 원소들이다. 칼슘은 미네랄 중에서 인체 내에 가장 많이 들어있는 원소로서 체중의 1.5~2% 정도를 차지한다. 칼슘은 뼈와 이(齒)를 구성하는 주요 성분이며, 인체 내 칼슘의 약 99%는 뼈와 이에 들어있다. 나머지 1%는 혈액과 세포 조직에 존재한다.
칼슘의 가장 중요한 작용은 뼈와 이를 형성하여 우리 몸의 기본 골격을 유지시켜 주는 것이다. 일단 뼈의 구성성분이 된 칼슘은 고정되어 있는 것이 아니라 유동적이다. 인체 내의 조직이 정상적인 기능을 유지하기 위하여는 혈액 내의 칼슘이 항상 일정하여야 하며, 어떤 이유로든 혈액 중의 칼슘이 부족해지면 뼈에 있던 칼슘이 혈액으로 이동하게 된다. 일생 동안 뼈는 생성과 소멸을 반복하며, 성장기에는 생성되는 양이 소멸되는 양보다 많고, 성인은 생성량과 소멸량이 평형을 이루나, 나이가 들어감에 따라 생성량보다 소멸량이 많아지게 된다. 이런 뼈의 생성과 소멸 과정 중에서도 칼슘은 뼈와 혈액 사이를 드나들게 되며, 뼈 속에 칼슘의 양이 부족하게 되면 골다공증 등의 질병에 걸리게 된다.
골다공증(骨多孔症, osteoporosis)이란 뼈의 크기나 용적은 같아도 뼈를 구성하는 성분이 감소하여, 뼈가 가벼워지고 스펀지처럼 작은 구멍이 많이 나서 부러지거나 구부러지기 쉬운 상태로 된 것을 말한다. 골다공증은 나이가 들어 뼈의 노화가 진행되면서 나타나는 매우 흔한 질병이며, 갑상선호르몬 등 호르몬 장애나 운동부족이 원인이 되기도 하나, 주로 칼슘을 비롯하여 인(P), 단백질, 비타민D 등의 영양소가 결핍되어 발생한다. 일반적인 식사에서 인은 충분히 섭취되어 부족되는 일이 거의 없기 때문에 특히 칼슘의 부족이 골다공증의 주요 원인이 된다.( ※ 최근에는 의학용어를 쉬운 말로 바꾸자는 취지로 골다공증을 ‘뼈엉성증’으로 바꾸어 부르고 있다 )
뼈와 이의 구성성분이 되는 것 이외에도 혈장에 있는 이온 상태의 칼슘은 신경자극 전달, 근육 수축, 혈액응고 등의 신체 활동을 조절하는 중요한 역할을 하며, 다른 미네랄의 이온들이 신경세포 내외로 이동하는데도 관여한다. 혈장(血漿, plasma)이란 혈액 속의 적혈구, 백혈구, 혈소판 등을 제외한 액체성분을 말하며, 혈장 중의 칼슘 농도는 9~11mg/100ml 정도로 일정하게 유지되어, 혈장의 pH가 항상 7.4로서 약알칼리성을 유지하도록 도와준다. 이 항상성은 칼슘의 섭취량 및 배설량, 뼈 속의 축적량과 뼈로부터의 용출량, 신장에서의 재흡수량 등에 의해 조절된다.
세포 내 칼슘이온 농도가 높아지면 신경전달물질이 방출되어 신경이 자극된다. 근육에는 액틴(actin)과 미오신(myosin)이라는 근육단백질이 존재하며, 근육세포 안의 소포체(小胞體)에 저장된 칼슘이 방출되면 두 단백질은 상호 결합하게 되면서 근육이 수축되고, 방출된 칼슘 이온이 소포체로 되돌아가면 액틴과 미오신이 분리되면서 수축된 근육이 이완된다. 또한 칼슘은 혈액응고에 관여하는 단백질인 피브린(fibrin)을 형성하는 반응에 필수적인 트롬빈(thrombin)의 합성에 작용하므로, 칼슘이 없으면 지혈이 이루어질 수 없다.
식품으로 섭취한 칼슘은 소화기관에서 능동적 과정과 수동적 과정에 의해 흡수된다. 능동적 흡수는 십이지장과 소장의 윗부분에서 일어나고, 세포막을 통해서 흡수되어 혈액으로 이동되며, 비타민D에 의해 조절된다. 수동적 흡수는 소화기관 전체를 통하여 이루어지며, 혈액으로 이동되지 않고 세포에서 세포로 이동되고, 비타민D의 영향을 받지 않는다. 칼슘은 주로 소변과 대변으로 배설되고, 피부로도 일부 손실된다. 소변으로 배출되는 칼슘은 부갑상선호르몬에 의해 신장으로의 재흡수가 조절된다.
칼슘은 우리나라 식생활에서 가장 결핍되기 쉬운 영양소 중의 하나이며, 칼슘이 부족하면 골다공증, 충치, 근육경련, 신경과민, 불면증, 발육부진 등의 증상이 나타난다. 칼슘이 많이 들어있는 식품으로는 우유 및 유제품(치즈, 요구르트 등), 뼈째 먹는 생선류(멸치, 뱅어포, 미꾸라지, 통조림된 생선 등), 굴, 해조류, 콩, 두부, 짙은 녹색잎 채소(케일, 브로콜리, 배추 등), 견과류 등이 있다. 그러나, 중요한 것은 식품 자체에 존재하는 함유량이 아니라 우리 몸에서 얼마나 받아들이는가 하는 흡수율이다. 우유 및 유제품은 칼슘의 함량이 많고 흡수율도 높아서 우수한 칼슘 공급원이다.
일반적으로 식품 중에는 칼슘뿐만 아니라 칼슘의 흡수를 방해하는 섬유소, 수산(oxalic acid), 인, 지방 등이 함께 존재하므로 식품마다 흡수율에 차이가 난다. 각 식품 중에 있는 칼슘의 흡수율은 자료에 따라 차이가 있으나 평균적으로 20~40% 정도라고 하며, 시금치가 약 5%로서 낮은 편이고, 멸치는 15~20%, 채소류는 약 20%, 우유는 25~40% 정도이다. 우유 및 유제품을 많이 먹고 있는 서양인은 칼슘을 충분히 섭취할 수 있으나, 우리나라의 경우는 멸치나 녹색 채소가 주된 보급원이기 때문에 칼슘이 부족하기 쉽다. 또한 대부분의 한국인은 우유를 소화하는 효소가 부족하여 우유를 마시면 설사를 하는 유당불내증(乳糖不耐症)을 가지고 있어 우유를 기피하고 있다.
칼슘 흡수율은 나이에 따라서도 차이가 있으며, 일반적으로 어린이의 흡수율은 약 40%로 성인의 약 30%에 비하여 높다. 연령이 증가함에 따라 흡수율은 감소하고, 특히 폐경 이후의 여성은 20%를 넘지 못한다고 한다. 우리나라의 경우 모든 연령에서 칼슘 섭취가 부족한 편이므로 적극적으로 칼슘을 보충할 필요가 있다. 유당불내증을 극복하기 위하여 어려서부터 우유를 꾸준히 마시는 것이 필요하고, 유당불내증이 있는 성인의 경우는 요쿠르트 등 유제품을 먹거나 칼슘 보충제를 복용하는 것도 고려해 보아야 한다. 한국영양학회에서 2005년에 발표한 한국인영양섭취기준에 의하면 칼슘의 일일 권장섭취량은 청소년은 700~1,000mg이고 성인은 700mg이며, 폐경기 이후의 여성(50세 이상)은 800mg, 임신부는 1,000mg, 수유부는 1,100mg이다. 상한섭취량은 남녀 모두 전연령에서 2,500mg이다.
우리나라에서 사용이 허용된 칼슘 보충제는 크게 두 가지가 있으며, 하나는 식품첨가물로 분류된 합성칼슘이고, 다른 하나는 천연칼슘이다. 합성칼슘에는 탄산칼슘, 구연산칼슘, 글루콘산칼슘, 젖산칼슘, 인산칼슘, 황산칼슘, 염화칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘, 글리세로인산칼슘 등이 있으며, 천연칼슘에는 우골분, 유청(우유)칼슘, 해조칼슘, 난각칼슘, 산호칼슘, 패각칼슘 등이 있다. 천연칼슘의 칼슘 함량은 제조회사별로 차이는 있으나, 일반적으로 우골분 32%, 유청칼슘 26%, 해조칼슘 34%, 난각칼슘 30%, 산호칼슘 35%, 패각칼슘 38% 등이다. 천연칼슘의 인체내 흡수율은 대개 40~50% 정도이고, 합성칼슘의 흡수율은 이보다 낮으며, 비타민D를 함께 복용하면 칼슘의 흡수율은 증가한다.
합성칼슘은 식품첨가물이므로 사용량, 사용 대상품목, 사용기준 등이 법으로 정해져 있으며, 이 기준을 위반하였을 때에는 인체에 나쁜 영향을 미칠 수도 있음을 의미한다. 소비자들이 천연칼슘을 선호하므로 제조업체에서도 가능하면 천연칼슘을 사용하고 있으나, 특히 음료 제품에서는 합성칼슘이 자주 이용된다. 그 이유는 합성칼슘이 값이 싸기도 하지만 그보다는 물에 잘 녹아 첨가하기 편하기 때문이다. 때로는 첨가량이 많은 것처럼 보이기 위하여 표기 함량을 애매하게 한 제품도 있으므로 주의하여야 한다. 예를 들어 ‘탄산칼슘(CaCO3) 100mg 함유’라고 표기하면 소비자들은 칼슘이 100mg 함유된 것으로 오해하기 쉽다. 그러나, 탄산칼슘의 분자량은 100이며, 그 중 칼슘의 원자량은 40이므로 실제 칼슘 함량은 40mg에 불과한 것이다.
칼슘은 지나치게 섭취할 경우는 오히려 해가 되므로 주의하여야 한다. 건강기능식품으로 판매되고 있는 칼슘 보충제의 경우 칼슘의 낮은 흡수율을 고려하여 섭취 기준량을 정한 것이므로 표시되어 있는 기준량을 준수하는 것이 바람직하다. 칼슘의 과잉섭취로 인한 유해 영향으로는 우유알칼리증후군(milk-alkali syndrome), 신장결석, 다른 무기질(철, 아연, 마그네슘, 인 등)의 흡수와 이용률 저하 등이 거론된다. 우유알칼리증후군은 오랜 기간 많은 양의 우유나 칼슘제 등을 섭취하였을 경우 나타나는 증상으로 소화제, 제산제, 감기약 등의 흡수를 방해하여 약의 효과를 떨어뜨리거나 고칼슘혈증, 신부전증 등이 나타난다. 칼슘의 과잉섭취가 신장결석의 원인이 될 수 있다고 하나 아직은 자료가 불충분한 상태이고, 칼슘이 다른 무기질의 흡수나 대사를 방해한다는 것도 칼슘 단독의 작용이 아니므로 정량화하기 어렵기 때문에 칼슘의 상한섭취량은 우유알칼리증후군을 기준으로 설정되었다.
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