Tarkalleen ottaen hivenaineet ovat niitä aineita, joita elimistö tarvitsee alle 100 mg vuorokaudessa. Siksi esimerkiksi natriumia ja kaliumia ei luokitella hivenaineiksi, sillä niiden tarve on suurempi. Muut kivennäisaineet luokitellaan makrokivennäisaineiksi eli aineiksi, joita tarvitaan enemmän kuin 100 mg vuorokaudessa.

Katsauksessa tarkastellaan seuraavia kivennäisaineita:

• Makrokivennäisaineet: natrium, magnesium, kalium, kalsium, fosfori, rikki ja kloori.

• Välttämättömät hivenaineet: molybdeeni, mangaani, rauta, koboltti, nikkeli, kupari, sinkki, seleeni ja jodi.

• Elimistössä muuten esiintyvät aineet: boori, pii ja fluori

Makrokivennäisaineet

Makrokivennäisiin kuuluvat natrium, magnesium, kalium, kalsium, fosfori, rikki ja kloori. Elimistö tarvitsee näitä aineita enemmän kuin 100 mg vuorokaudessa.

Magnesium

Magnesium on kirkkaan hopeanvalkoinen metalli, jonka kemiallinen merkki on Mg. Magnesium luokitellaan maa-alkalimetalleihin. Magnesium on metallina pehmeä ja kevyt, mutta samalla se esiintyy luonnossa vain yhdisteissä.

Magnesium osallistuu kehossa muun muassa lihasten ja hermoston toimintaan sekä solujen jakautumiseen. Naisilla magnesiumin päivittäiseksi saanniksi suositellaan 280 mg; miehille suositus on 350 mg.

Magnesiumravintolisien liiallinen käyttö aiheuttaa ruuansulatusoireita ja ripulia. Tästä syystä vuorokautisen saannin yläraja määräytyy lisäravinteista tai rikastetuista elintarvikkeista saatavan magnesiumin perusteella. Turvallisena lisäravinteista saatavan magnesiumin rajana pidetään 250 mg vuorokaudessa. (EFSA 2006.)

Kalsium

Kalsium on maa-alkalimetalleihin kuuluva alkuaine, jota esiintyy runsaasti maankuoressa. Kalsiumin kemiallinen merkki on Ca. Luonnossa kalsiumia ei esiinny vapaana, sillä se reagoi hyvin voimakkaasti muiden aineiden kanssa. Esimerkiksi simpukoiden kuoret ovat kalsiumkarbonaattia eli kalsiumin ja hiilidioksidin seosta.

Ihmisessä on kalsiumia noin 1–1,2 kg, josta suurin osa on luustossa. Aikuisten kalsiumintarpeeksi on määritelty 800 mg/vrk. Päivittäisen saannin ylärajaksi on määritelty 2500 mg.

Kalium

Kalium on hyvin reaktiivinen metalli, jonka alkuainetunnus on K. Englanniksi kalium tunnetaan nimellä "potassium", sillä kantasanana on "potash", "potaska" eli lehtipuutuhka, josta kaliumia saatiin aikanaan esimerkiksi lipeäkalan valmistamista varten.

Kaliumin saantisuositus on naisilla 3,1 g vuorokaudessa ja miehillä 3,5 g vuorokaudessa. EFSA (2006) ei määrittänyt kaliumille vuorokautisen saannin ylintä rajaa. Kuitenkin suomalaisissa ravitsemussuosituksissa (2014) kaliumin turvallisen vuorokautisen saannin ylärajana pidetään 3,7 g:aa, mutta tämä koskee vain ravintolisiä tai elintarvikkeiden täydentämistä.

Fosfori

Fosfori on epämetalleihin luettava aine, jonka kemiallinen merkki on P. Puhtaana fosfori on hyvin myrkyllistä, mutta eri yhdisteissä elämälle tarpeellista.

Fosforin vuorokautinen saantisuositus on aikuisille 600 mg. Raskaana oleville suositus on 700 mg ja imettäville 900 mg vuorokaudessa. Fosforin turvallisen vuorokautisen saannin ylärajana pidetään 5000 mg:aa.                  

Natrium

Natriumia esiintyy pääasiassa ruokasuolassa, joka on natriumkloridia; samasta lähteestä saadaan myös klooria.

EFSA (2006) ei ole määritellyt ravinnosta saatavalle natriumille turvallisen päivittäisen saannin ylärajaa. Kuitenkin elimistön natriumin tarpeen ylittäminen on yhteydessä kohonneeseen verenpaineeseen, joka puolestaan on yhteydessä lisääntyneisiin sydän- ja verisuonisairauksiin. Amerikan sydänjärjestö suosittelee natriumin saannin ylärajaksi 2300 mg ja ideaalisesti 1500 mg. Yläraja vastaa noin yhtä teelusikallista natriumkloridia.

Rikki ja kloori

Rikki ja kloori ovat harvinaisia ravintolisissä sellaisenaan. Rikki on keltainen, epämetallien luokkaan kuuluva alkuaine, jonka kemiallinen merkki on S. Vapaana rikkiä esiintyy tuliperäisten alueiden maaperässä. Kloori (Cl) on vihertävä, myrkyllinen ja syövyttävä kaasu, joka kuitenkin natriumin kanssa muodostaa tavallista pöytäsuolaa. Klooria käytetään paljon erityisesti uimaveden desinfioimiseen.

EFSA (2006) ei ole asettanut myöskään ravinnosta saatavalle kloorille ylärajaa, mutta koska se on hyvin usein yhteydessä natriumiin, ruokasuolaa koskevia ohjeita noudattamalla selviää hyvin. Samoin EFSA ei käsitellyt koko dokumentissa rikin vuorokautisen saannin ylärajaa.

Rikkiä käytetään ravintolisissä muun muassa MSM:n eli metyylisulfonyylimetaanin muodossa.

Välttämättömät hivenaineet

Ihmiselle välttämättömiä hivenaineita ovat molybdeeni, mangaani, rauta, koboltti, nikkeli, kupari, sinkki, seleeni ja jodi. Näitä aineita elimistö tarvitsee alle 100 mg vuorokaudessa.

Jodi

Jodi on kiinteänä violetinmustaa ainetta, joka kaasuuntuessaan on violettia. Jodin nimi tulee kreikan kielen sanasta ”iodes”, joka tarkoittaa violettia. Jodi luokitellaan alkuaineena halogeeneihin ja sen kemiallinen merkki on I. Jodin alkoholiliuosta eli joditinktuuraa on käytetty aina 1960-luvulle saakka desinfiointiaineena.

Aikuisilla jodin suositeltu päiväsaanti on 150 µg, mutta raskaana oleville 175 µg ja imettäville 200 µg. Jodin korkein aikuisille turvallinen päiväsaanti on 600 µg.

Kromi

Kromi on metalliksi luokiteltu alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Cr. Kromin nimi johtuu kreikankielisestä sanasta ”khroma”, ”väri”. Kromia käytetään ruostetta estävänä pinnoitteena muun muassa autojen puskureissa. Elimistössä kromi osallistuu ravintoaineenvaihduntaan sekä verensokerin normaalitasojen säätelyyn.

Kromin runsaan saannin ei ole havaittu lisäävän hiirillä tai rotilla kasvaimien esiintymistä. WHO:n mukaan ravintolisistä saatavan kromin määrä ei saisi ylittää 250 µg vuorokaudessa. Kuitenkaan EFSA:n läpikäymissä tutkimuksissa aina 1000 µg eli 1 mg annoksiin saakka ei ole havaittu negatiivisia vaikutuksia. (EFSA 2006.) Toisaalta EFSA vuoden 2010 arviossaan pitäytyy WHO:n 250 µg:n suositukseen.

Kupari

Kupari on punaruskea metalli, jota on yleisesti käytetty lämminvesiputkissa. Kupari kuuluu jalometallien ryhmään, koska se kestää hyvin hapettumista. Kupari on elämälle välttämätön alkuaine, mutta se on myös suurina pitoisuuksina myrkyllistä.

Kuparin saannin tulisi olla aikuisilla 0,9 mg vuorokaudessa. Kuparin turvallisen päiväannoksen ylärajana pidetään 5 mg:aa. Tällä tasolla käytetty kupari on turvallista. (EFSA 2006.)

Kuparin suurempi saanti aiheuttaa oireita. Noin 4,8 mg juomaveden kautta saatua kuparia on yhdistetty vatsavaivoihin. Suurempi kuparin saanti aiheuttaa maksan toiminnassa oireita. Suuremmat annokset voivat johtaa kuolemaan. Esimerkiksi jotkut ovat tehneet itsemurhan kuparisulfaatilla, joka on kuparin ja rikkihapon muodostama, sininen suola. WHO:n mukaan tappava annos kuparisuoloja on noin 200 mg per painokilo; 70-kiloisella tämä tarkoittaa 14 gramman annosta. (EFSA 2006.) Alle 10 mg päiväsaantiiin ei ole yhdistynyt maksan toiminnan oireita. Tästä syystä kuparin saantisuosituksen yläraja on turvallisuussyistä puolitettu 5 mg:aan vuorokaudessa. (EFSA 2006.)

Molybdeeni

Molybdeeni on vähemmän tunnettu hivenaine. Se on puhtaana hopeanvalkoinen metalli, jonka kemiallinen merkki on Mo. Ihmiselimistössä molybdeeni osallistuu rikin aineenvaihduntaan.

Molybdeenin korkein turvallinen päiväannos on aikuisilla 0,6 mg eli 600 µg. (EFSA 2006.)

Rauta

Rauta kuuluu siirtymämetallien ryhmään ja sen kemiallinen merkki on Fe. Rauta on hopean värinen ja kiiltävä metalli, joka kuitenkin melko helposti ruostuu punaiseksi rautaoksidiksi. Sana ”rauta” tulee muinaisruotsin punaista tarkoittavasta sanasta.

Raudan päivittäisen saannin ylärajana pidetään 25 mg:aa; tämä tarkoittaa, että tämä sisältää ravinnosta saatavan raudan ja korkeintaan 10 mg lisäravinteista saatavaa rautaa. (Evira, s. 51.)       

Seleeni

Seleeni on puolimetalliksi luokiteltava alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Se. Ihmisten elimistössä seleeni toimii antioksidanttina ja osallistuu muun muassa kilpirauhasen toiminnan säätelyyn. Seleeniä on erityisen paljon parapähkinöissä.

Seleenin saantisuositus on naisilla 50 µg ja miehillä (sekä raskaana olevilla ja imettävillä) 60 µg vuorokaudessa. Turvallisen päiväsaannin ylärajana on 300 µg. (EFSA 2006.)   

Sinkki

Sinkki on metallinen alkuaine, joka on tunnettu jo ainakin kolme vuosituhatta messingissä, sinkin ja kuparin seoksessa. Kuitenkin sinkillä on myös on monia vaikutuksia ihmisen elimistössä, ja se osallistuu muun muassa DNA-synteesiin ja proteiinien muodostumiseen. Ihmisen elimistössä on noin 2–4 g sinkkiä. Sinkkiä poistuu virtsassa noin 300–700 µg vuorokaudessa. Sinkin saantisuositus on naisille 7 mg ja miehille 9 mg vuorokaudessa.

Rottakokeissa on havaittu, että 1 g sinkkiä per painokilo ei yleensä ole aiheuttanut oireita, mutta 2 g per painokilo on johtanut kuolemaan. Hyvin suuret sinkkimäärät ovat myös vaikuttaneet hedelmällisyyteen. Akuutti sinkkimyrkytys on ihmisillä harvinainen, ja sitä on tavattu 75–150 mg sinkkiannoksilla (sinkkisulfaatti aiheuttaa helpommin oireita kuin sinkkiasetaatti). Myös teollisuudessa sinkkipölyn hengittäminen voi aiheuttaa pahoinvointia, kuumetta, päänsärkyä ja kurkkukipua. (EFSA 2006.)

20–90 mg päiväannosten ei ole havaittu aiheuttavan ongelmia raskauden etenemiselle. Pitkän aikaa saadut 50–300 mg sinkkiannokset vuorokaudessa ovat aiheuttaneet ongelmia muun muassa elimistön kupariaineenvaihdunnassa. Samoin kuuden viikon ajan otetut 300 mg annokset voivat heikentää immuunijärjestelmän toimintaa. (EFSA 2006.)

EFSA:n (2006) tutkijat havaitsivat, että 50 mg vuorokausiannos ei tutkimusten mukaan ole aiheuttanut oireita. Tästä syystä he suosittelevat suositellun vuorokautisen saannin ylärajaksi varmuuden vuoksi arvoa 25 mg. Tämä arvo sopisi myös raskaana oleville ja imettäville.       

Elimistössä laajalti esiintyvät aineet

Boori, pii ja fluori ovat aineita, jotka esiintyvät laajalti elimistössä, mutta joiden merkityksestä ihmisen terveydelle ei ole vielä päästy yksimielisyyteen. Aineille ei ole määritelty suositeltavaa vuorokausiannosta, koska tätä ei ole voitu määrittää.

Boori

Boori on puolimetalleihin lukeutuva alkuaine, jonka kemiallinen merkki on B. Boori on hyvin kovaa, ja alkuaineista vain hiili puhtaan timantin muodossa on kovempaa.

Boorille ei ole annettu suositeltavaa päiväannosta. Kuitenkin suurin turvallinen vuorokausiannos on 10 mg. (EFSA 2006.)

Pii

Pii on puolimetalli, jota ei luokitella metalleihin eikä epämetalleihin. Piin kemiallinen merkki on Si. Pii esiintyy yleensä silikaatteina tai piioksidina; tutuimmat muodot lienevät hiekka ja kivet, joissa on paljon piitä. Pii on hyvin runsasta maassa: maan kuoresta on silikaatteja noin 90 %, ja puhtaana piinä laskettuna maan kuoresta neljännes on piitä. Piitä käytetään erityisesti elektroniikkateollisuudessa transistoreissa ja prosessoreissa.

Eläinkokeissa on havaittu, että rotilla 2500 mg ja hiirillä 7500 mg per painokilo annettu annos piioksidia on vähentänyt kasvua. Kuitenkin tutkijat ovat sitä mieltä, että tämä ei johdu niinkään piistä itsestään vaan siitä, että lisätty määrä on aiheuttanut ravintoaineiden epätasaista jakautumista. Määrät vastaavat 70-kiloisella ihmisellä 175 g ja 525 g annoksia, eli käytännössä samaa kuin söisi noin 200–500 grammaa kvartsihiekkaa päivässä. (EFSA 2006.)

EFSA (2006) totesi, että tällä hetkellä ei voida määrittää piin ylintä turvallista annosta ihmisille. Yleisesti ottaen pii on kuitenkin turvallista, sillä monessa muodossaan se on heikosti imeytyvää.

Fluori

Fluori on halogeeneihin kuuluva, kellanvihreä kaasu, jonka kemiallinen merkki on F. Fluori on erittäin reaktiivinen aine, ja sen muodostama vetyfluoridi on yksi harvoista aineista, jotka pystyvät syövyttämään lasia. Fluoria käytetään erityisesti hammastahnoissa edistämään hampaiden mineralisaatiota.

Fluorin tappavana annoksena pidetään 40–80 mg painokiloa kohti (70-kiloisella noin 2,8–5,6 g) tai 5–10 g natriumfluoridia. Myös pienemmät annokset ovat aiheuttaneet oireita. Esimerkiksi 0,5 mg per painokilo per vuorokausi (70-kiloisella noin 35 mg) aiheuttaa pahoinvointia, oksentamista, ripulia ja ruokahaluttomuutta. EFSA (2006) on määritellyt turvallisen vuorokautisen annoksen ylärajan aikuisille 7 mg:aan. (EFSA 2006.)