Mineral (nutrisi)
Dalam konteks nutrisi, suatu mineral adalah unsur kimia yang dibutukan sebagai nutrisi esensial oleh mikroorganisme untuk melakukan fungsi yang diperlukan untuk hidup. Mineral berasal dari bumi dan tidak bisa diproduksi oleh makhluk hidup. Tanaman mendapatkan mineral dari tanah. Sebagian besar mineral dalam makanan manusia berasal dari memakan tumbuhan dan hewan atau dari air minum. Sebagai kelompok, "mineral" adalah satu dari empat kelompok nutrisi penting, yang lain adalah vitamin, asam lemak esensial, dan asam amino esensial.
Lima mineral utama dalam tubuh manusia adalah kalsium, fosfor, kalium, natrium, dan magnesium. Semua unsur yang tersisa dalam tubuh manusia disebut "unsur renik". Unsur renik yang memiliki fungsi biokimia spesifik dalam tubuh manusia adalah besi, kobalt, tembaga, seng, mangan, molibdenum, iodium, dan selenium.
Sebagian besar unsur kimia yang dicerna oleh organisme berbentuk senyawa sederhana. Tanaman menyerap unsur-unsur terlarut di tanah, yang kemudian dikonsumsi oleh herbivora yang memakannya, dan unsur-unsurnya bergerak sepanjang rantai makanan. Organisme yang lebih tinggi juga bisa mengkonsumsi tanah (geofagi) atau menggunakan sumber daya mineral, seperti garam jilat, untuk mendapatkan mineral terbatas yang tidak tersedia melalui sumber makanan lain.
Bakteri dan jamur memainkan peran penting dalam pelapukan unsur primer yang menghasilkan pelepasan nutrisi untuk nutrisi mereka sendiri dan untuk nutrisi spesies lain dalam rantai makanan ekologis. Satu unsur, kobalt, tersedia untuk digunakan oleh hewan hanya setelah diproses menjadi molekul kompleks (misalnya, vitamin B12) oleh bakteri. Mineral digunakan oleh hewan dan mikroorganisme untuk proses mineralisasi struktur, disebut "biomineralisasi", yang digunakan untuk membangun tulang, cangkang kerang, kulit telur, eksoskeleton dan kulit moluska.
Setidaknya ada dua puluh unsur kimia yang diketahui "dibutuhkan" untuk mendukung proses biokimia manusia dengan melayani peran struktural dan fungsional serta elektrolit. Namun, sebanyak total dua puluh sembilan unsur (termasuk hidrogen, karbon, nitrogen dan oksigen) diperkirakan digunakan oleh mamalia, seperti yang disimpulkan pada studi biokimia dan asupan. Di antara lima mineral utama, wanita dewasa memiliki kalsium 920-1000 g sementara pria dewasa memiliki ~ 1,22 kg, dengan 99% di antaranya terdapat pada tulang dan gigi, dan 1% lainnya pada cairan ekstraselular, struktur intraselular dan membran sel. Fosfor membentuk sekitar 1% dari berat tubuh seseorang. Empat mineral utama terakhir (kalium, natrium, klorin dan magnesium) membentuk hanya sekitar 0,85% dari berat badan. Bersama-sama, sebelas unsur kimia ini membentuk 99,85% tubuh.
Sebagian besar nutrisi mineral yang diketahui dan dianjurkan memiliki berat atom yang relatif rendah, dan cukup umum di darat, atau paling tidak, umum di laut (iodium, natrium):
Mineral berikut ini memainkan peran penting dalam proses biologis:
AKG = Nilai Harian; UL = Batas asupan atas yang dapat ditoleransi (Angka yang ditampilkan adalah untuk orang dewasa berusia 31-50, pria atau wanita tidak hamil atau menyusui)
* Satu porsi melebihi UL (batas asupan atas yang dapat ditoleransi).
Mineral hadir dalam darah manusia yang sehat pada konsentrasi massa dan molar tertentu. Gambar di bawah ini menyajikan konsentrasi masing-masing unsur kimia yang dibahas dalam artikel ini, dari kanan tengah ke kanan. Bergantung pada konsentrasinya, ada beberapa yang berada pada gambar bagian atas gambar, sementara yang lain berada di bagian bawah. Angka tersebut mencakup nilai relatif unsur penyusun darah lainnya seperti hormon. Pada gambar tersebut, mineral disorot dengan warna ungu.
Ahli gizi dapat merekomendasikan bahwa mineral paling baik dipasok dengan mengkonsumsi makanan tertentu yang kaya akan unsur kimia yang dikehendaki. Unsur-unsurnya mungkin ada secara alami dalam makanan (misalnya kalsium dalam susu) atau ditambahkan ke makanan (misalnya, jus jeruk yang diperkaya dengan kalsium; garam beriodium, garam yang difortifikasi; Dengan iodium). Suplemen makanan dapat diformulasikan untuk mengandung beberapa unsur kimia yang berbeda (sebagai senyawa), kombinasi vitamin dan/atau senyawa kimia lainnya, atau satu unsur tunggal (sebagai senyawa atau campuran senyawa), seperti kalsium (sebagai kalsium karbonat, kalsium sitrat, dll.) atau magnesium (seperti magnesium oksida, dll.), kromium (biasanya sebagai kromium(III) pikolinat), atau besi (sebagai besi bis-glisinat).
Fokus diet pada unsur kimia berasal dari ketertarikan untuk mendukung reaksi biokimia suatu metabolisme dengan komponen unsur yang dibutuhkan. Tingkat asupan unsur kimia tertentu yang tepat telah ditunjukkan untuk menjaga kesehatan optimal. Diet dapat memenuhi semua persyaratan unsur kimia tubuh, walaupun suplemen dapat digunakan bila beberapa persyaratan (misalnya kalsium, yang terutama ditemukan pada produk susu) tidak terpenuhi oleh makanan, atau bila timbul defisiensi kronis atau akut akibat patologi, cedera , dll. Penelitian telah mendukung bahwa mengubah senyawa mineral anorganik (karbonat, oksida, dll.) dengan mereaksikannya dengan ligan organik (asam amino, asam organik, dll.) meningkatkan ketersediaan hayati mineral suplemen.
Banyak unsur ultrarenik telah dianjurkan sebagai esensial, namun klaim semacam itu biasanya belum dikonfirmasi. Bukti khasiat definitif berasal dari karakterisasi biomolekul yang mengandung unsur tersebut dengan fungsi yang dapat diidentifikasi dan dapat diuji. Salah satu masalah dalam mengidentifikasi keampuhan adalah bahwa beberapa unsur tidak berbahaya pada konsentrasi rendah dan pervasif (contoh: silikon dan nikel dalam bentuk padat dan debu), jadi bukti kemanjurannya kurang karena defisiensi sulit untuk diulang. Unsur ultrarenik dari beberapa mineral seperti silikon dan boron diketahui memiliki peran namun sifat biokimiainya tidak diketahui, dan yang lainnya seperti arsenik dan kromium dicurigai memiliki peran dalam kesehatan, namun dengan bukti lebih lemah. Peran untuk mineral renik meliputi katalisis enzim, menarik molekul substrat, reaksi redoks, dan efek struktural atau pengaturan pada "protein binding".
Penelitian terbaru menunjukkan hubungan yang erat antara organisme hidup dan unsur kimia di planet ini. Hal ini mendorong redefinisi mineral sebagai "unsur atau senyawa, amorf atau kristalin, yang terbentuk melalui proses 'biogeokimia'. Penambahan awalan 'bio' mencerminkan apresiasi yang lebih besar, meskipun pemahamannya tidak lengkap, tentang proses pembentukan mineral oleh makhluk hidup". Ahli biologi dan ahli geologi baru-baru ini mulai menghargai besaran biogeoengineering mineral. Bakteri telah berkontribusi pada pembentukan mineral selama miliaran tahun dan secara kritis menentukan siklus biogeokimia mineral di planet ini. Mikroorganisme dapat mengendapkan logam dari larutan sehingga berkontribusi terhadap pembentukan deposit bijih, selain kemampuannya untuk mengkatalisis disolusi mineral, untuk respirasi, pengendapan, dan pembentukan mineral.
Sebagian besar mineral di alam adalah anorganik. Nutrisi mineral mengacu pada kelas mineral yang lebih kecil, yang dimetabolisme untuk pertumbuhan, perkembangan, dan vitalitas organisme hidup. Mineral nutrisi didaur ulang oleh bakteri yang secara bebas tersuspensi di kolom air yang luas di samudera dunia. Mereka menyerap bahan organik terlarut yang mengandung nutrisi mineral saat mereka mengais-ngais melalui individu yang sekarat dan keluar dari fitoplankton besar yang sedang mekar. Flagelata adalag bacterivora efektif dan juga jamak ditemukan di kolom air laut. Flagelata dimenangi oleh zooplankton sedangkan fitoplankton berkonsentrasi pada partikel yang lebih besar yang tersuspensi di kolom air karena dikonsumsi oleh zooplankton yang lebih besar, dengan ikan sebagai predator teratas. Mineral nutrisi berputar melalui rantai makanan laut ini, dari bakteri dan fitoplankton ke flagelata dan zooplankton yang kemudian dimangsa oleh ikan. Bakteri penting dalam rantai ini karena hanya mereka yang memiliki kemampuan fisiologis untuk menyerap nutrisi mineral terlarut dari laut. Prinsip daur ulang dari lingkungan laut ini berlaku untuk banyak ekosistem tanah dan juga air tawar. Di ekosistem terestrial, jamur memainkan peran yang sama dengan bakteri: mereka memobilisasi unsur gizi yang menyusun materi yang tidak dapat diakses oleh organisme lain dan mengangkut nutrisi yang didapat ke ekosistem untuk menambal kekurangan gizinya.