Mangán: Mire jó az emberi szervezetben? Források az élelmiszerekben és a vízben

Mangán és tulajdonságai

A mangán egy ásványi elem, amely a Mn kémiai névvel ismert, és a latin manganum szóból származik.

A bolygón a tizenkettedik leggyakoribb elem. Nyomokban az élő szervezetek fontos alkotóeleme.

Mangán az emberi szervezetben: hasznos-e? Hogyan ismerhető fel a hiánya vagy a feleslege?

A mangánt mint kémiai elemet először Carl Wilhelm Scheele svéd kémikus ismerte fel 1774-ben, mégpedig a pirolusit nevű ásvány részeként.

Ugyanebben az évben egy másik svéd kémikus, Johan Gottlieb Gahn izolálta piroluszit hevítésével.

A mangán elnevezés a latin "magnes" szóból származik, ami mágnest jelent. Ez ismét a pirolusit ásványára utal, amelyről megállapították, hogy mágneses tulajdonságokkal rendelkezik.

A mangán a kémiai elemek periódusos rendszerének 7. csoportjába tartozó elem, és a 4. periódusban található.

Az elemek átmeneti elemeknek vagy más néven átmeneti fémeknek nevezett csoportjába sorolják.

Ez az elnevezés abból az időből származik, amikor a vegyészek a periódusos rendszer közepén elhelyezkedő elemeknek az alkálifémek és a nemfémek közötti átmeneti tulajdonságokat tulajdonítottak.

Tulajdonságait tekintve a mangán ezüstszürke fémes elem, amely hasonlíthat a vasra. A vashoz képest azonban keményebb és nagyon rideg.

Reaktív és nagyon könnyen oxidálódik. Levegőn felületesen oxidálódik, vízben pedig bomlik. A mangán és egyes vegyületei paramágneses tulajdonságokkal rendelkeznek.

A mangánnal kapcsolatos alapvető kémiai és fizikai információk táblázatos összefoglalása

A mangán a föld természetes eróziója során kerül a levegőbe, a talajba és a vizekbe. Szabad formában szinte egyáltalán nem fordul elő, éppen reakcióképessége és az a tény miatt, hogy könnyen oxidálódik.

Ezért szervetlen vagy szerves vegyületek formájában fordul elő, a szerves vegyületek vannak túlsúlyban.

A természetben főként ásványok formájában fordul elő. A leggyakoribb ásványok az oxidok, szilikátok vagy karbonátok. Ilyen például a már említett piroluszit (MnO2) vagy a braunit, a pszilomelán, a rodokrozid.

Napjainkban a mangán és vegyületei fontos ipari alkalmazásokat találnak különböző ágazatokban.

A mangán legnagyobb részét (a teljes éves termelés akár 90 %-át) az acélgyártásban használják fel, hogy javítsák annak tulajdonságait - növelve az alakíthatóságot, a szilárdságot és a tartósságot.

A mangán egyéb felhasználási területei:

• Az alumíniumötvözetekhez adják korrózió elleni védőanyagként.
• Pigmentként szolgál, például üveg, kerámia vagy drágakövek színezésére.
• Az üveg vas jelenléte által okozott zöld elszíneződések eltávolítására használják.
• Elemekben is megtalálható.
• A mezőgazdaságban műtrágyák (különösen a citrusfélék esetében), növényvédő szerek vagy penészölők adalékanyagaként használják.
• Egyes mangánvegyületek fertőtlenítő és fertőtlenítő hatását is kihasználják.
• Az orvostudományban kontrasztanyagként használják a képalkotó vizsgálatokban, és fontos összetevője a csecsemőtejnek vagy a szülői táplálásnak.

Mi a mangán funkciója az emberi szervezetben?

A mangán esszenciális nyomelem. Az embernek csak kis mennyiségben van rá szüksége. Mégis jelenléte az emberi szervezetben létfontosságú az egészség és a normális funkciók fenntartásához.

A szervezet nem képes saját maga előállítani a mangánt, és a külső környezetből történő bevitelétől függ.

A mangán az élő szervezetekben elsősorban ^Mn2+ vagy ^Mn3+ ionként fordul elő.

A mangánnak számos fontos élettani funkciója van.

Fő szerepe az enzimekkel és a szervezetben lévő enzimrendszerek működésével kapcsolatos. A mangán vagy ezen enzimek alkotórészeként működik (szükséges a képződésükhöz), vagy részt vesz a meglévő enzimek aktiválásában (szükséges a működésükhöz).

Mely enzimekről van szó? Valójában az oxidoreduktok, transzferázok, hidrolázok, lyák, izomerázok vagy ligázok csoportjába tartozó enzimek széles köréről van szó.

Az enzimek e körén belül még olyan enzimeket is találunk, amelyek szigorúan függenek a mangán jelenlététől a szervezetben. Elegendő mangán nélkül ezek az enzimek nem képződnek és nem aktiválódnak.

Ilyenek például a következők:

• Glutamin-szintetáz - Az agyban működik, ahol bizonyos mérgező anyagokat bont le (anyagcsere-funkció).
• Szuperoxid-dizmutáz - A sejtek fő antioxidáns enzimje. A reaktív oxigénfajokat vízzé alakítja, ezáltal védi őket a károsodástól (antioxidáns funkció).
• Argináz - Az anyagcsere-folyamatok során keletkező mérgező ammónia lebontásához szükséges enzim a májban (anyagcsere-funkció).
• Piruvát-karboxiláz - A glükóz képződéséhez kulcsfontosságú enzim (anyagcsere-funkció).

A főbb élettani funkciók és folyamatok, amelyekben a mangán az enzimek befolyásolásával részt vesz, tehát a következőképpen foglalhatók össze:

• A szervezet normális fejlődése
• Befolyásolja az immunológiai, idegi és nemi hormonális funkciókat.
• Antioxidáns hatás
• A cukor-, zsír- és fehérjeanyagcsere szabályozása
• Energiaképzés a sejtekben
• Csont- és porcnövekedés
• Véralvadás
• A vércukorszint szabályozása az inzulintermelés befolyásolásával
• Az agy fejlődése és funkciói
• Sebgyógyulás a kollagéntermelés befolyásolásával

Mangán - a beviteltől a kiválasztásig

Felszívódás

A mangán többféle úton juthat a szervezetbe. A leggyakoribb útvonalak az emésztőrendszeren keresztül, belégzéssel (inhaláció), szülői úton vagy bőrrel való érintkezés útján.

Ezen útvonalak közül a szájon át történő felszívódás, azaz a mangán szájon át történő bevitele a legelterjedtebb útvonal. A felszívódás az emésztőrendszer környezetében történik.

A mangán fő forrásai a víz, az élelmiszer, az étrend-kiegészítők vagy az anyatej-helyettesítő tápszer.

A mangán kifejezetten a vékonybélben szívódik fel, két mechanizmus - passzív diffúzió vagy aktív, energiát igénylő transzport - révén. A felszívódás sebessége viszonylag magas.

A hordozók, amelyeken keresztül a mangán áthalad a bélsejteken, nem kifejezetten a mangán számára készültek. Más fémes elemeket is szállítanak, mint például vasat, rezet, cinket vagy kalciumot.

Ezek versenyeznek egymással egy adott hordozóért. Ez befolyásolhatja az egyes elemek felszívódási sebességét.

A bevitt mangán teljes mennyiségének csak körülbelül 3-5%-a szívódik fel az emésztőrendszerben.

A nőknél a mangán felszívódási aránya általában magasabb, mint a férfiaknál. Ez valószínűleg a nemek közötti vasszintbeli különbségnek köszönhető.

Ez azt tükrözi, hogy a vas és a mangán ugyanazt a transzportert használja a felszívódáshoz. Így ha a vasszint alacsonyabb, a mangánnak több lehetősége van a transzporterhez kötődni.

Szintén emiatt a nőknél alacsonyabb lehet a napi mangánbevitelre vonatkozó étrendi szükséglet.

A felszívódást befolyásoló másik tényező az életkor. A csecsemők és a gyermekek mangánbevitele magasabb. Ennek alapja a gyermek növekedése és fejlődése során természetesen nagyobb mangánszükséglet.

A mangán felszívódásának egyéb útjai (azaz a már említett belégzés vagy bőrön való átjutás) leggyakrabban azokat az embereket érintik, akik munkájuk során kapcsolatba kerülnek a mangánnal, mint például az ipari munkások, bányászok, hegesztők stb.

A mangánt parenteralisan (intravénásan) adják koraszülött csecsemőknek vagy teljes parenterális táplálásban részesülő személyeknek a megfelelő napi tápanyagbevitel - beleértve a mangánt is - fenntartásának részeként.

Elosztás és szabályozás

A felszívódott mangán az emésztőrendszerből kerül a vérbe, és a szervezet különböző részeibe oszlik el.

A vér fiziológiás koncentrációja 4 és 15 mg/l között mozog. A nőknél általában kb. 30 %-kal magasabb a koncentráció, mint a férfiaknál (a magasabb felszívódási sebesség miatt).

A mangán a vérben a vörösvérsejtekhez kötődik, amelyek szállítják. ^Mn2+ vagy ^Mn3+ ionok formájában szállítják. A ^Mn2+ túlsúlyban van.

A szervek, amelyekben a legnagyobb mennyiségű mangán koncentrálódik, a máj, a hasnyálmirigy, a csontok, a vastagbél, a vesék és az agy (0,15-1,3 mg/kg). Kisebb mértékben a húgyutak vagy a vörösvértestek.

A mangán képes átjutni a vér-agy gáton, a vér-agy gáton, a méhlepényen, és az anyatejjel is kiválasztódik.

A mangánszint fiziológiás szinten tartása fontos a szervezet egészsége és megfelelő működése szempontjából. Ebben a folyamatban az ún. homeosztázist fenntartó szabályozó mechanizmusok vesznek részt.

A máj a fő szerv, amely szabályozza a szervezetben lévő mangánt. Szabályozza a bevitelt és a bélrendszereken keresztül történő kiválasztást.

Egyrészt befolyásolja a belekben található transzportereket, ezáltal szabályozza a felszívódást. Másrészt a vérből a felesleges mangánt felfogja és az epén keresztül (amely a májban képződik) kiválasztja vissza a belekbe.

Továbbá a bélben már felszívódó mangán mennyiségének szigorú szabályozása miatt a túlzott táplálékbevitel miatti mérgezés nagyon ritka.

A szervezetben lévő mangánfeleslegre a legérzékenyebb szerv az agy. Mérgezés esetén az agy és a központi idegrendszer rendellenességei a legnyilvánvalóbb és egyben a legsúlyosabb tünetek.

Kiválasztás

A mangán elsődleges kiválasztási útvonala az epe, miután a máj felveszi.

Az epével együtt kerül vissza a belekbe, majd a széklettel távozik a szervezetből.

A májbetegségben szenvedő betegek ezért hajlamosak lehetnek a mangánfeleslegre és ezáltal a mangántoxicitásra.

Ezenkívül a mangán nagyon kis mennyiségben a vizelettel, a tejjel vagy az izzadsággal is kiválasztódik.

Mennyi a mangán ajánlott napi bevitele?

A mangán átlagos napi bevitelére vonatkozó ajánlások az adatok hiánya miatt nem kerültek megállapításra.

Az Európai Élelmiszerbiztonsági Hatóság azonban közzéteszi a mangán megfelelő bevitelére vonatkozó értékeket. A megfelelő bevitel egy megfigyelésen alapuló átlagos érték. Feltételezhetően megfelel a lakosság szükségleteinek.

A megfelelő napi mangánbevitel táblázata életkor szerint

Táplálékban található mangánforrások

A lakosság nagy része számára az élelmiszerek és az ivóvíz a fő mangánforrások, amelyekből a szükséges napi bevitelt megfelelően fedezni lehet.

A mangánban gazdagabb élelmiszerek közé tartoznak a diófélék (mogyoró, mandula, pekándió), rizs, búzacsíra, korpa, zab, hüvelyesek, zöld leveles zöldségek, gyümölcsök (ananász), tea, csokoládé és tenger gyümölcsei (különösen a kagyló).

Az ivóvízben lévő mangán mennyisége a helytől és a szennyezettség mértékétől függ. 1 µg/l és 2 mg/l között mozog.

Jelenleg mangántartalmú étrend-kiegészítők kaphatók a piacon, de csak több összetevőből álló készítmények - multivitamin vagy ásványi anyag tartalmú étrend-kiegészítők - formájában.

A mangánszulfát mellett azonban a mangánszulfát, a mangánaszkorbát vagy a mangánt tartalmazó aminosavkomplexek is gyakran használatosak.

Potenciális mangán-élelmiszer kölcsönhatások léphetnek fel a diófélékben, magvakban, babban, szójában vagy gabonafélékben jelen lévő fitinsav egyidejű bevitelével, valamint a káposztában, spenótban vagy édesburgonyában jelen lévő oxálsav egyidejű bevitelével.

Mindkét esetben a mangán felszívódásának enyhe gátlása áll fenn.

A mangán felszívódásának enyhe csökkenése tapasztalható a teákban bőségesen előforduló tanninok egyidejű bevitelével is.

Továbbá a már említett vas nagy mennyiségben csökkenti a mangán felszívódását az emésztőrendszerben. A kalcium és a foszfor szintén csökkenti a mangán felszívódásának mértékét.

És a magnézium, amely amellett, hogy csökkenti a felszívódást, még a mangán kiválasztását is növeli.

Hogyan ismerhető fel a mangánhiány és a mangántöbblet?

A mangán számos biológiai folyamatban vesz részt az emberi szervezetben, és gyakorlatilag nélkülözhetetlen. Túlzott felhalmozódása mégis potenciális kockázatot jelenthet.

A mangán jó és káros szintje közötti határvonal meglehetősen vékony. Ezért fontos, hogy a szervezetben a szabályozó mechanizmusok megfelelően működjenek a mangán homeosztázis fenntartásához.

Ennek a homeosztázisnak a megzavarása és a mangánhiány vagy mangántúlsúly kialakulása általában egészségügyi komplikációkat vagy mellékhatásokat eredményez.

Mangánhiány

A mangán elégtelen mennyiségének megléte a szervezetben ritka állapot, amelyet embernél alig figyelnek meg.

Ennek oka, hogy az élelmiszerekben és az ivóvízben elegendő mangán van a napi szükséglet fedezésére.

A mangánhiány okozta megnyilvánulásokat és szövődményeket csak kísérleti úton és a hiány mesterséges előidézésével (többnyire állatokon) vizsgálták.

A mangánhiány a következő szövődményeket okozta:

• A csontok növekedésének és fejlődésének elmaradása
• A csontváz alakjának rendellenességei
• károsodott szaporodási funkciók
• Mozgáskorlátozottság
• károsodott zsír-, fehérje- és szénhidrát-anyagcsere, túlzott glükóztolerancia.
• Hangulati változások
• Veleszületett rendellenességek

Néhány esetben mangánhiányt figyeltek meg emberekben. Ezekben az esetekben olyan tüneteket figyeltek meg, mint a gyulladásos bőrbetegségek, a haj- és körömnövekedés visszamaradása, csökkent koleszterinszint, csökkent véralvadás vagy a vér kalcium- és foszforszintjének emelkedése.

Mangánfelesleg

A mangán esetében sokkal gyakoribb az ellenkező helyzet, azaz a szervezetben való felhalmozódásának előfordulása.

A túlsúlyt leggyakrabban a mangán túlzott mértékű lenyelése vagy belélegzése okozza. Okozhatja a homeosztázis fenntartását szolgáló szabályozási folyamatok hibája is.

A szervezetben kialakuló mangánfelesleg kockázati csoportjai a következők:

• Csecsemők és gyermekek - a mangán emésztőrendszerben történő természetes módon magasabb felszívódási sebessége miatt.
• Mesterséges tejjel táplált csecsemők és parenterális táplálásban részesülő betegek.
• A májban a mangán kiválasztásában részt vevő transzporter veleszületett rendellenességében szenvedő betegek.
• Krónikus májbetegségben szenvedő betegek, akiknél a májműködés a felesleges mangánnak az epébe történő kiválasztása szempontjából rosszul működik.
• Vashiányos betegek - a vashiány növeli a mangán felszívódásának sebességét a gyomor-bélrendszerben.
• Olyan veszélyes munkakörökben dolgozók, ahol a mangán koncentrációja megemelkedik - hegesztők, bányászok, acélmunkások. Általában mangánvegyületek belégzésével jár.

A mangántoxicitás elsődleges célszerve az agy. Az agyi érintettség jellegzetes neurológiai tünetekben nyilvánul meg - egységesen manganizmusnak nevezik.

Manganizmusban az egyén szellemi és motoros képességei különösen érintettek.

A manganizmus hosszú idő alatt alakul ki. A korai szakaszban az érintettnél lelassult reakciók, ingerlékenység, depresszió, hangulatingadozás, kényszeres vagy agresszív viselkedés, hallucinációk vagy értelmi zavarok jelentkezhetnek.

Később általános gyengeség, arckifejezések elvesztése, beszédproblémák, túlzott nyálfolyás és izzadás, akaratlan végtagmozgások, remegés, izommerevség, járásváltozások (előre görnyedve járás), ügyességi és egyensúlyi problémák, valamint gyakoribb elesések jelentkeznek.

Ezek azonban nem reagálnak a Parkinson-kór kezelésére használt levodopára.

Az agykárosodással kapcsolatos tünetek mellett a manganizmus májbetegségeket (májzsugor, májenzimzavarok) vagy szív- és érrendszeri zavarokat (megnövekedett pulzusszám, csökkent vérnyomás) is okozhat.

A mangán túlzott belélegzéses expozíciójának fő tünetei a köhögés, hörghurut, tüdőgyulladás és a tüdőfunkció károsodása.