Mangan: Apa manfaatnya bagi tubuh manusia? Sumber dalam makanan dan air

Mangan dan sifat-sifatnya

Mangan adalah unsur mineral yang dikenal dengan nama kimia Mn. Mangan berasal dari kata Latin manganum.

Mangan adalah elemen kedua belas yang paling melimpah di planet ini. Dalam jumlah kecil, mangan juga merupakan komponen penting dari organisme hidup.

Mangan dalam tubuh manusia: apakah bermanfaat? Bagaimana cara mengenali kekurangan atau kelebihannya?

Sebagai unsur kimia, mangan pertama kali dikenali pada tahun 1774 oleh ahli kimia Swedia Carl Wilhelm Scheele, khususnya sebagai bagian dari mineral pyrolusite.

Pada tahun yang sama, mangan diisolasi oleh ahli kimia Swedia lainnya, Johan Gottlieb Gahn, dengan memanaskan pyrolusite.

Nama mangan berasal dari kata Latin "magnes", yang diterjemahkan menjadi magnet, yang sekali lagi mengacu pada mineral pyrolusite, yang telah ditemukan memiliki sifat magnetik.

Mangan adalah unsur kelompok 7 dari tabel periodik unsur kimia dan ditemukan pada periode 4.

Ini diklasifikasikan dalam kelompok elemen yang disebut elemen transisi atau juga logam transisi.

Nama ini berasal dari waktu ketika para ahli kimia mengaitkan unsur-unsur di tengah tabel periodik dengan sifat transisi antara logam alkali dan non-logam.

Dari segi sifat, mangan adalah unsur logam berwarna abu-abu perak yang dapat menyerupai besi, namun lebih keras dan sangat rapuh dibandingkan dengan besi.

Mangan bersifat reaktif dan mudah teroksidasi, teroksidasi secara dangkal di udara dan terurai di dalam air. Mangan dan beberapa senyawanya memiliki sifat paramagnetik.

Ringkasan tabel informasi kimia dan fisika dasar tentang mangan

Mangan dilepaskan ke udara, tanah, dan air melalui erosi alami bumi. Mangan hampir tidak ada dalam bentuk bebas, justru karena reaktivitasnya dan mudah teroksidasi.

Oleh karena itu, ia muncul dalam bentuk senyawa anorganik atau organik, dan senyawa organik mendominasi.

Di alam itu terutama didistribusikan dalam bentuk mineral. Mineral yang paling umum adalah oksida, silikat atau karbonat. Misalnya, pyrolusite (MnO2) yang telah disebutkan atau braunite, psilomelane, rhodochroside.

Saat ini, mangan dan senyawanya memiliki aplikasi industri yang penting di berbagai sektor.

Proporsi terbesar mangan (hingga 90% dari total produksi tahunan) digunakan dalam produksi baja untuk meningkatkan sifat-sifatnya - meningkatkan kemampuan bentuk, kekuatan, dan daya tahannya.

Kegunaan lain dari mangan adalah:

• Ditambahkan ke dalam paduan aluminium sebagai bahan pelindung terhadap korosi.
• Berfungsi sebagai pigmen, misalnya dalam pewarnaan kaca, keramik, atau batu mulia.
• Digunakan untuk menghilangkan perubahan warna hijau pada kaca yang disebabkan oleh adanya besi.
• Ini termasuk dalam baterai.
• Di bidang pertanian, digunakan sebagai bahan tambahan dalam pupuk (terutama untuk tanaman jeruk), pestisida atau pembunuh jamur.
• Efek disinfektan dan antiseptik dari beberapa senyawa mangan juga dieksploitasi.
• Mangan digunakan dalam dunia kedokteran sebagai agen kontras dalam pemeriksaan pencitraan dan merupakan komponen penting dalam susu bayi atau nutrisi parenteral.

Apa fungsi mangan dalam tubuh manusia?

Mangan adalah elemen penting, manusia hanya membutuhkannya dalam jumlah kecil, namun keberadaannya dalam tubuh manusia sangat penting untuk menjaga kesehatan dan fungsi normal.

Tubuh tidak dapat memproduksi mangan sendiri dan bergantung pada asupannya dari lingkungan luar.

Bentuk utama mangan yang ditemukan dalam organisme hidup adalah sebagai ion ^Mn2+ atau ^Mn3+.

Mangan memiliki beberapa fungsi fisiologis yang penting.

Peran utamanya terkait dengan enzim dan fungsi sistem enzim dalam tubuh. Mangan bertindak sebagai komponen enzim ini (diperlukan untuk pembentukannya) atau terlibat dalam aktivasi enzim yang ada (diperlukan untuk fungsinya).

Enzim apa saja yang terlibat? Sebenarnya, kita berbicara tentang berbagai macam enzim dari kelompok oksidoreduktase, transferase, hidrolase, lisase, isomerase, atau ligase.

Dalam rentang enzim ini, kita bahkan menemukan enzim yang sangat bergantung pada keberadaan mangan di dalam tubuh. Tanpa mangan yang cukup, enzim-enzim ini tidak akan terbentuk atau diaktifkan.

Contohnya termasuk:

• Glutamin sintetase - Enzim ini bekerja di otak untuk memecah zat-zat beracun tertentu (fungsi metabolisme).
• Superoksida dismutase - Enzim antioksidan utama dalam sel. Enzim ini mengubah spesies oksigen reaktif menjadi air, sehingga melindunginya dari kerusakan (fungsi antioksidan).
• Arginase - Enzim dalam hati yang diperlukan untuk memecah amonia beracun yang dihasilkan selama proses metabolisme (fungsi metabolisme).
• Piruvat karboksilase - Enzim kunci untuk pembentukan glukosa (fungsi metabolisme).

Oleh karena itu, fungsi dan proses fisiologis utama yang melibatkan mangan dengan mempengaruhi enzim dapat diringkas sebagai berikut:

• Perkembangan normal organisme
• Pengaruh pada fungsi imunologi, saraf dan hormon seks
• Aksi antioksidan
• Pengaturan metabolisme gula, lemak dan protein
• Pembentukan energi dalam sel
• Pertumbuhan tulang dan tulang rawan
• Pembekuan darah
• Pengaturan kadar gula darah dengan memengaruhi produksi insulin
• Perkembangan otak dan fungsinya
• Penyembuhan luka dengan memengaruhi produksi kolagen

Mangan - dari asupan hingga ekskresi

Penyerapan

Mangan dapat masuk ke dalam tubuh melalui beberapa rute. Rute yang paling umum adalah melalui saluran pencernaan, inhalasi (menghirup), parenteral atau melalui kontak kulit.

Dari semua rute ini, rute penyerapan oral, yaitu asupan mangan melalui mulut, merupakan rute yang paling dominan. Penyerapan terjadi di lingkungan saluran pencernaan.

Sumber utama mangan adalah air, makanan, suplemen makanan, atau susu formula.

Mangan diserap secara khusus di usus kecil melalui dua mekanisme - difusi pasif atau transpor aktif yang membutuhkan energi. Tingkat penyerapannya relatif tinggi.

Pembawa yang dilalui mangan melalui sel-sel usus tidak secara khusus untuk mangan, tetapi juga membawa unsur-unsur logam lain seperti besi, tembaga, seng atau kalsium.

Hal ini dapat mempengaruhi tingkat penyerapan setiap elemen.

Dari jumlah total mangan yang tertelan, hanya sekitar 3-5% yang diserap dalam saluran pencernaan.

Tingkat penyerapan mangan pada wanita umumnya lebih tinggi daripada pria. Hal ini mungkin disebabkan oleh perbedaan kadar zat besi antara kedua jenis kelamin.

Hal ini mencerminkan fakta bahwa zat besi dan mangan menggunakan pengangkut yang sama untuk penyerapan, sehingga jika kadar zat besi lebih rendah, mangan memiliki lebih banyak kesempatan untuk berikatan dengan pengangkut tersebut.

Juga karena alasan ini, persyaratan diet harian untuk asupan mangan mungkin lebih rendah pada wanita.

Faktor lain yang mempengaruhi penyerapan adalah usia. Bayi dan anak-anak memiliki asupan mangan yang lebih tinggi. Hal ini didasarkan pada kebutuhan mangan yang lebih tinggi secara alami selama pertumbuhan dan perkembangan anak.

Rute penyerapan mangan lainnya (yaitu melalui inhalasi atau kulit yang telah disebutkan) paling sering melibatkan orang-orang yang bersentuhan dengan mangan dalam pekerjaan mereka, seperti pekerja industri, penambang, tukang las, dll.

Mangan diberikan secara parenteral (intravena) kepada bayi prematur atau orang yang menerima nutrisi parenteral total sebagai bagian dari menjaga asupan nutrisi harian yang memadai, termasuk mangan.

Distribusi dan regulasi

Mangan yang diserap masuk ke dalam darah dari saluran pencernaan dan didistribusikan ke berbagai bagian tubuh.

Konsentrasi fisiologis dalam darah berkisar antara 4 hingga 15 mg/l. Wanita biasanya memiliki konsentrasi sekitar 30% lebih tinggi daripada pria (karena tingkat penyerapan yang lebih tinggi).

Mangan terikat di dalam darah pada sel darah merah, yang mengangkutnya, diangkut sebagai ion ^Mn2+ atau ^Mn3+, ^Mn2+ lebih banyak.

Organ-organ di mana jumlah terbesar mangan terkonsentrasi adalah hati, pankreas, tulang, usus besar, ginjal, dan otak (dari 0,15 hingga 1,3 mg/kg). Pada tingkat yang lebih rendah, saluran kemih atau sel darah merah.

Mangan memiliki kemampuan untuk melintasi sawar darah-otak, sawar darah-otak, plasenta dan juga diekskresikan dalam ASI.

Mempertahankan kadar mangan pada tingkat fisiologis penting untuk kesehatan dan berfungsinya tubuh. Mekanisme pengaturan yang mempertahankan apa yang disebut homeostasis terlibat dalam proses ini.

Hati adalah organ utama yang mengatur mangan dalam tubuh, yang mengontrol asupan dan ekskresinya melalui usus.

Di satu sisi, mereka mempengaruhi transporter yang terletak di usus, sehingga mengatur penyerapan. Di sisi lain, mereka menangkap kelebihan mangan dari darah dan mengeluarkannya kembali ke usus melalui empedu (yang terbentuk di hati).

Selain itu, karena pengaturan yang ketat terhadap jumlah mangan yang telah diserap dalam usus, toksisitas akibat asupan makanan yang berlebihan sangat jarang terjadi.

Organ yang paling sensitif terhadap kelebihan mangan dalam tubuh adalah otak. Pada toksisitas, gangguan pada otak dan sistem saraf pusatlah yang paling jelas terlihat dan juga merupakan gejala yang paling serius.

Ekskresi

Rute utama ekskresi mangan adalah empedu setelah diambil oleh hati.

Bersama empedu, mangan masuk kembali ke dalam usus dan kemudian dibuang dari tubuh melalui tinja.

Oleh karena itu, pasien dengan penyakit hati mungkin rentan terhadap kelebihan mangan dan karenanya mengalami toksisitas mangan.

Selain itu, mangan juga diekskresikan dalam jumlah yang sangat kecil dalam urin, susu atau keringat.

Berapa asupan harian mangan yang direkomendasikan?

Rekomendasi untuk asupan harian rata-rata mangan belum ditetapkan karena kurangnya data.

Namun, Otoritas Keamanan Pangan Eropa menerbitkan nilai untuk asupan mangan yang memadai. Asupan yang memadai adalah nilai rata-rata berdasarkan pengamatan, yang diasumsikan sesuai dengan kebutuhan populasi.

Tabel asupan harian mangan yang memadai berdasarkan usia

Sumber mangan dari makanan

Bagi sebagian besar penduduk, makanan dan air minum adalah sumber utama mangan yang dapat mencukupi asupan harian yang dibutuhkan.

Makanan yang mengandung mangan lebih tinggi termasuk kacang-kacangan (hazelnut, almond, kemiri), beras, bibit gandum, dedak, gandum, polong-polongan, sayuran berdaun hijau, buah (nanas), teh, cokelat, dan makanan laut (terutama kerang).

Jumlah mangan dalam air minum tergantung pada lokasi dan tingkat polusi, berkisar antara 1 µg/l hingga 2 mg/l.

Saat ini, suplemen makanan yang mengandung mangan tersedia di pasaran, tetapi hanya dalam bentuk sediaan multi-bahan - suplemen multivitamin atau mineral.

Namun, selain mangan sulfat, mangan sulfat, mangan askorbat, atau kompleks asam amino dengan mangan juga biasa digunakan.

Interaksi mangan-makanan yang potensial dapat terjadi dengan asupan asam fitat secara bersamaan, yang terdapat dalam kacang-kacangan, biji-bijian, kacang-kacangan, kedelai, atau sereal, dan juga dapat terjadi dengan asupan asam oksalat secara bersamaan, yang terdapat dalam kubis, bayam, atau ubi jalar.

Dalam kedua kasus tersebut, ada sedikit penghambatan penyerapan mangan.

Ada juga sedikit pengurangan penyerapan mangan dengan asupan tanin secara bersamaan, yang berlimpah dalam teh.

Selain itu, zat besi, yang telah disebutkan, mengurangi penyerapan mangan di saluran pencernaan pada tingkat tinggi. Kalsium dan fosfor juga mengurangi tingkat penyerapan mangan.

Dan magnesium, yang, selain mengurangi penyerapan, bahkan meningkatkan ekskresi mangan.

Bagaimana cara mengenali kekurangan dan kelebihan mangan?

Mangan terlibat dalam sejumlah proses biologis dalam tubuh manusia dan secara praktis sangat diperlukan. Namun, akumulasi yang berlebihan dapat menimbulkan potensi risiko.

Batas antara tingkat mangan yang baik dan berbahaya cukup tipis. Oleh karena itu, mekanisme pengaturan dalam tubuh harus berfungsi dengan baik untuk mempertahankan homeostasis mangan.

Gangguan homeostasis ini dan perkembangan kekurangan atau kelebihan mangan biasanya mengakibatkan komplikasi kesehatan atau efek samping.

Kekurangan mangan

Keberadaan jumlah mangan yang tidak mencukupi dalam tubuh adalah kondisi langka yang jarang terjadi pada manusia.

Hal ini karena ada cukup mangan dalam makanan dan air minum untuk memenuhi kebutuhan harian.

Manifestasi dan komplikasi yang disebabkan oleh defisiensi mangan hanya dipelajari secara eksperimental dan dengan menginduksi defisiensi secara artifisial (sebagian besar pada hewan).

Kekurangan mangan telah menyebabkan komplikasi berikut ini:

• Keterbelakangan pertumbuhan dan perkembangan tulang
• Kelainan pada bentuk tulang
• Gangguan fungsi reproduksi
• Gangguan mobilitas
• Gangguan metabolisme lemak, protein dan karbohidrat, toleransi glukosa yang berlebihan
• Perubahan suasana hati
• Cacat bawaan

Dalam beberapa kasus, kekurangan mangan telah diamati pada manusia. Dalam kasus-kasus ini, gejala-gejala seperti gangguan kulit inflamasi, pertumbuhan rambut dan kuku yang terhambat, penurunan kadar kolesterol, penurunan pembekuan darah, atau peningkatan kadar kalsium dan fosfor dalam darah telah diamati.

Kelebihan mangan

Dalam kasus mangan, situasi yang berlawanan jauh lebih umum terjadi, yaitu terjadinya penumpukan di dalam tubuh.

Kelebihan paling sering disebabkan oleh konsumsi atau penghirupan mangan yang berlebihan, dan juga dapat disebabkan oleh kegagalan proses regulasi yang menjaga homeostasis.

Kelompok risiko untuk mengembangkan kelebihan mangan dalam tubuh adalah:

• Bayi dan anak-anak - karena tingkat penyerapan mangan yang lebih tinggi secara alami dalam saluran pencernaan
• Bayi yang diberi susu buatan dan pasien yang menerima nutrisi parenteral
• Pasien dengan kelainan bawaan pada transporter di hati yang terlibat dalam ekskresi mangan
• Pasien dengan penyakit hati kronis yang menyebabkan fungsi hati yang buruk dalam hal ekskresi kelebihan mangan ke dalam empedu
• Pasien dengan kekurangan zat besi - kekurangan zat besi meningkatkan laju penyerapan mangan di saluran pencernaan
• Orang-orang dalam pekerjaan berbahaya di mana konsentrasi mangan meningkat - tukang las, penambang, pekerja baja. Biasanya melibatkan penghirupan senyawa mangan

Organ target utama toksisitas mangan adalah otak. Keterlibatan otak dimanifestasikan oleh gejala neurologis yang khas - yang secara seragam disebut sebagai manganisme.

Pada manganisme, kemampuan mental dan motorik individu sangat terpengaruh.

Manganisme berkembang dalam jangka waktu yang lama. Pada tahap awal, penderita mungkin mengalami reaksi yang melambat, lekas marah, depresi, perubahan suasana hati, perilaku kompulsif atau agresif, halusinasi, atau gangguan intelektual.

Kemudian, terjadi kelemahan umum, kehilangan ekspresi wajah, masalah bicara, air liur dan keringat yang berlebihan, gerakan anggota tubuh yang tidak disengaja, tremor, kekakuan otot, perubahan gaya berjalan (berjalan membungkuk ke depan), masalah dengan ketangkasan dan keseimbangan, dan lebih sering jatuh.

Namun, mereka tidak merespons levodopa, obat yang digunakan untuk mengobati penyakit Parkinson.

Selain gejala yang berkaitan dengan kerusakan otak, manganisme juga dapat menyebabkan gangguan hati (sirosis, gangguan pada enzim hati) atau gangguan kardiovaskular (peningkatan denyut jantung, penurunan tekanan darah).

Gejala utama dari paparan inhalasi mangan yang berlebihan adalah batuk, bronkitis, pneumonia, dan gangguan fungsi paru-paru.