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Mineral (nutriente)

La anhidrasa carbónica , una enzima que requiere zinc (esfera gris cerca del centro de esta imagen), es esencial para la exhalación de dióxido de carbono. En el contexto de la n...

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La anhidrasa carbónica , una enzima que requiere zinc (esfera gris cerca del centro de esta imagen), es esencial para la exhalación de dióxido de carbono.

En el contexto de la nutrición , un mineral es un elemento químico . Algunos "minerales" son esenciales para la vida, pero la mayoría no lo son. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Los minerales son uno de los cuatro grupos de nutrientes esenciales; los otros son las vitaminas , los ácidos grasos esenciales y los aminoácidos esenciales . [ 4 ] Los cinco minerales principales en el cuerpo humano son el calcio , el fósforo , el potasio , el sodio y el magnesio . [ 2 ] Los minerales restantes se llaman " oligoelementos ". Los oligoelementos generalmente aceptados son el hierro , el cloro , el cobalto , el cobre , el zinc , el manganeso , el molibdeno , el yodo , el selenio , [ 5 ] y el bromo ; [ 6 ] hay alguna evidencia de que puede haber más.

Los cuatro elementos organogénicos, a saber, carbono , hidrógeno , oxígeno y nitrógeno ( CHON ), que constituyen aproximadamente el 96% del peso corporal humano , [ 7 ] no suelen considerarse minerales (nutrientes). De hecho, en nutrición, el término «mineral» se refiere de forma más general a todos los demás elementos funcionales y estructurales presentes en los organismos vivos.

Las plantas obtienen minerales del suelo . [ 8 ] Los animales ingieren plantas, moviendo así los minerales a lo largo de la cadena alimentaria . Los organismos más grandes también pueden consumir suelo (geofagia) o utilizar recursos minerales como bloques de sal para obtener minerales.

Finalmente, si bien los términos mineral y elemento son en muchos sentidos sinónimos, la biodisponibilidad de los minerales depende de su capacidad de absorción. Para ser absorbidos, los minerales deben ser solubles o fácilmente extraíbles por el organismo que los consume. Por ejemplo, el molibdeno es un mineral esencial, pero el molibdeno metálico no aporta ningún beneficio nutricional. Muchos molibdatos son fuentes de molibdeno.

Elementos químicos esenciales para los seres humanos

Se sabe que veinte elementos químicos son necesarios para sustentar los procesos bioquímicos humanos desempeñando funciones estructurales y funcionales, y hay evidencia de algunos más. [ 1 ] [ 9 ]

El oxígeno, el hidrógeno, el carbono y el nitrógeno son los elementos más abundantes en el cuerpo por peso y constituyen aproximadamente el 96% del peso de un cuerpo humano. El calcio constituye de 920 a 1200 gramos del peso corporal de un adulto, y el 99% de este se encuentra en huesos y dientes. Esto es aproximadamente el 1,5% del peso corporal. [ 2 ] El fósforo se encuentra en cantidades de aproximadamente 2/3 del calcio y constituye aproximadamente el 1% del peso corporal de una persona. [ 10 ] Los otros minerales principales (potasio, sodio, cloro, azufre y magnesio) constituyen solo alrededor del 0,85% del peso del cuerpo. Juntos, estos once elementos químicos (H, C, N, O, Ca, P, K, Na, Cl, S, Mg) constituyen el 99,85% del cuerpo. Los ≈18 minerales ultratraza restantes comprenden solo el 0,15% del cuerpo, o alrededor de cien gramos en total para una persona promedio. Las fracciones totales en este párrafo son cantidades basadas en la suma de porcentajes del artículo sobre la composición química del cuerpo humano .

Existe cierta diversidad de opiniones sobre la naturaleza esencial de varios oligoelementos en humanos (y otros mamíferos), incluso basándose en los mismos datos. Por ejemplo, se debate si el cromo es esencial en humanos. No se ha purificado ningún compuesto bioquímico que contenga Cr. Estados Unidos y Japón designan al cromo como un nutriente esencial, [ 11 ] [ 12 ] pero la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA), que representa a la Unión Europea, revisó la cuestión en 2014 y no está de acuerdo. [ 13 ]

La mayoría de los nutrientes minerales conocidos y sugeridos tienen un peso atómico relativamente bajo y son bastante comunes en la tierra, o en el caso del sodio y el yodo, en el océano. También suelen tener compuestos solubles en rangos de pH fisiológicos: los elementos que carecen de dichos compuestos solubles tienden a ser no esenciales (Al) o, en el mejor de los casos, solo se necesitan en cantidades traza (Si). [ 1 ]

Funciones en los procesos biológicos

CDR = Cantidad Diaria Recomendada ; IA = Ingesta Adecuada; UL = Nivel Máximo de Ingesta Tolerable ; Las cifras mostradas corresponden a adultos de 31 a 50 años, hombres o mujeres, que no estén embarazadas ni en período de lactancia.

* Una porción de algas marinas supera el UL de EE. UU. de 1100 μg, pero no el UL de 3000 μg establecido por Japón. [ 39 ]

Nutrición dietética

Los dietistas pueden recomendar que la mejor manera de obtener minerales es mediante la ingesta de alimentos específicos ricos en el o los elementos químicos de interés. Estos elementos pueden estar presentes de forma natural en los alimentos (por ejemplo, el calcio en la leche) o añadidos a los mismos (por ejemplo, zumo de naranja enriquecido con calcio; sal yodada enriquecida con yodo ). Los suplementos dietéticos pueden formularse para contener varios elementos químicos diferentes (como compuestos), una combinación de vitaminas y/u otros compuestos químicos, o un solo elemento (como compuesto o mezcla de compuestos), como el calcio ( carbonato de calcio , citrato de calcio ) , el magnesio ( óxido de magnesio ) o el hierro ( sulfato ferroso , bisglicinato de hierro).

El enfoque dietético en los elementos químicos se deriva del interés por apoyar las reacciones bioquímicas del metabolismo con los componentes elementales necesarios. [ 40 ] Se ha demostrado que los niveles adecuados de ingesta de ciertos elementos químicos son necesarios para mantener una salud óptima. La dieta puede cubrir todos los requerimientos de elementos químicos del cuerpo, aunque se pueden usar suplementos cuando algunas recomendaciones no se cumplen adecuadamente con la dieta. Un ejemplo sería una dieta baja en productos lácteos, y por lo tanto no cumplir con la recomendación de calcio.

Plantas

Estructura del núcleo Mn 4 O 5 Ca del sitio de liberación de oxígeno en las plantas, que ilustra una de las muchas funciones del oligoelemento manganeso. [ 41 ]

La lista de minerales que necesitan las plantas es similar a la de los animales. Ambos utilizan enzimas muy parecidas, aunque existen diferencias. Por ejemplo, las leguminosas contienen nitrogenasa con molibdeno , pero los animales no. Muchos animales dependen de la hemoglobina (Fe) para el transporte de oxígeno, pero las plantas no. Los fertilizantes suelen diseñarse para corregir deficiencias minerales en suelos específicos. Algunos ejemplos son la deficiencia de molibdeno , la de manganeso , la de zinc , etc.

Seguridad

La diferencia entre la ingesta diaria recomendada y los límites superiores seguros (LS) puede ser pequeña. Por ejemplo, para el calcio, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. estableció la ingesta recomendada para adultos mayores de 70 años en 1200  mg/día y el LS en 2000  mg/día. [ 19 ] La Unión Europea también establece cantidades recomendadas y límites superiores, que no siempre coinciden con los de EE. UU. [ 20 ] De igual modo, Japón, que establece el LS para el yodo en 3000 μg frente a 1100 para EE. UU. y 600 para la UE. [ 39 ] En la tabla anterior, el magnesio parece ser una anomalía, ya que la ingesta recomendada para hombres adultos es de 420  mg/día (mujeres 350  mg/día) mientras que el LS es inferior a la recomendada, en 350  mg. La razón es que el LS es específico para consumir más de 350  mg de magnesio de una sola vez, en forma de suplemento dietético, ya que esto puede causar diarrea. Los alimentos ricos en magnesio no causan este problema. [ 42 ]

Elementos considerados posiblemente esenciales para los humanos, pero no confirmados.

Se ha sugerido que muchos elementos ultratraza son esenciales, pero tales afirmaciones generalmente no se han confirmado. La evidencia definitiva de eficacia proviene de la caracterización de una biomolécula que contiene el elemento con una función identificable y comprobable. [ 5 ] Un problema para identificar la eficacia es que algunos elementos son inocuos en bajas concentraciones y son omnipresentes (ejemplos: silicio y níquel en sólidos y polvo), por lo que falta prueba de eficacia porque las deficiencias son difíciles de reproducir. [ 40 ] Se pensó alguna vez que algunos elementos tenían un papel de naturaleza bioquímica desconocida, pero la evidencia no siempre ha sido sólida. [ 5 ] Por ejemplo, se pensó alguna vez que el arsénico era probablemente esencial en mamíferos, [ 43 ] pero parece que solo lo utilizan los microbios; [ 6 ] y si bien se pensó durante mucho tiempo que el cromo era un oligoelemento esencial basándose en modelos de roedores, y se propuso que estaba involucrado en el metabolismo de la glucosa y los lípidos , [ 44 ] [ 45 ] estudios más recientes han puesto esto en duda. Puede que aún tenga un papel en la señalización de la insulina, pero la evidencia no es clara y solo parece ocurrir en dosis que no se encuentran en las dietas normales. [ 6 ] El boro es esencial para las plantas, [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] pero no para los humanos, [ 6 ] aunque los estudios de agotamiento-reposición en humanos mostraron beneficios para la salud ósea y cerebral. [ 49 ]

En ocasiones, pueden aparecer elementos no esenciales en el cuerpo cuando son químicamente similares a elementos esenciales (por ejemplo, Rb + y Cs + reemplazando a Na + ), por lo que la esencialidad no es lo mismo que la absorción por un sistema biológico. [ 1 ]

Ecología mineral

Los animales y los microorganismos utilizan diversos iones para el proceso de mineralización de estructuras, denominado biomineralización , que se utiliza para construir huesos , conchas marinas , cáscaras de huevo , [ 57 ] exoesqueletos y conchas de moluscos . [ 58 ]

Los minerales pueden ser bioingenierizados por bacterias que actúan sobre metales para catalizar la disolución y precipitación de minerales . [ 59 ] Los nutrientes minerales son reciclados por bacterias distribuidas en suelos, océanos, agua dulce , agua subterránea y sistemas de agua de deshielo de glaciares en todo el mundo. [ 59 ] [ 60 ] Las bacterias absorben materia orgánica disuelta que contiene minerales al alimentarse de floraciones de fitoplancton . [ 60 ] Los nutrientes minerales circulan a través de esta cadena alimentaria marina , desde bacterias y fitoplancton hasta flagelados y zooplancton , que luego son consumidos por otros organismos marinos . [ 59 ] [ 60 ] En los ecosistemas terrestres , los hongos tienen funciones similares a las de las bacterias, movilizando minerales de materia inaccesible para otros organismos y luego transportando los nutrientes adquiridos a los ecosistemas locales . [ 61 ] [ 62 ]

Véase también

Referencias

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