Mineral (nutriente)
Elemento químico requerido como nutriente esencial por los organismos para realizar funciones vitales.
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 del cuerpo humano son calcio , fósforo , potasio , sodio y magnesio . [2] Los minerales restantes se denominan " oligoelementos ". Los oligoelementos generalmente aceptados son hierro , cloro , cobalto , cobre , zinc , manganeso , molibdeno , yodo y selenio ; [5] existe alguna evidencia de que puede haber más.

Cuatro elementos componen el 96% del peso del cuerpo humano : carbono , hidrógeno , oxígeno y nitrógeno ( CHON ). Estos elementos no suelen incluirse en las listas de minerales nutritivos. A veces se los denomina macrominerales. Los minerales menores (también llamados oligoelementos ) componen el resto y suelen ser el foco de las discusiones sobre los minerales en la dieta.

Las plantas obtienen minerales del suelo . [6] Los animales ingieren plantas, lo que hace que los minerales avancen en la cadena alimentaria . Los organismos más grandes también pueden consumir suelo (geofagia) o utilizar recursos minerales como salinas para obtener minerales.

Por último, aunque los minerales y los elementos son sinónimos en muchos sentidos, los minerales solo son biodisponibles en la medida en que pueden ser absorbidos. Para ser absorbidos, los minerales deben ser solubles o fácilmente extraíbles por el organismo consumidor. Por ejemplo, el molibdeno es un mineral esencial, pero el molibdeno metálico no tiene ningún beneficio nutricional. Muchos molibdatos son fuentes de molibdeno.

Elementos químicos esenciales para el ser humano

Se sabe que diecinueve elementos químicos son necesarios para sustentar los procesos bioquímicos humanos al cumplir funciones estructurales y funcionales, y hay evidencia de alrededor de diez más. [1] [7]

El oxígeno, el hidrógeno, el carbono y el nitrógeno son los elementos más abundantes en el cuerpo en términos de peso y constituyen aproximadamente el 96% del peso del cuerpo humano. El calcio constituye entre 920 y 1200 gramos del peso corporal de un adulto, y el 99% del mismo se encuentra en los huesos y los 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. [8] Los otros minerales principales (potasio, sodio, cloro, azufre y magnesio) constituyen solo el 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 ultraminerales restantes comprenden solo el 0,15% del cuerpo, o aproximadamente 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 ultraelementos en los seres humanos (y otros mamíferos), incluso basándose en los mismos datos. Por ejemplo, se debate si el cromo es esencial en los seres humanos. No se ha purificado ningún compuesto bioquímico que contenga cromo. Estados Unidos y Japón designan al cromo como un nutriente esencial, [9] [10] pero la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA), que representa a la Unión Europea, revisó la cuestión en 2014 y no está de acuerdo. [11]

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 tienden a tener compuestos solubles en rangos de pH fisiológicos: los elementos sin dichos compuestos solubles tienden a ser no esenciales (Al) o, en el mejor de los casos, solo pueden ser necesarios en trazas (Si). [1]

Elementos esenciales para los organismos superiores (eucarya). [12] [13] [14] [15] [1]
yo Él
LiSer BdonorteOhFNordeste
N / AMg AlabamaSiPAGSClArkansas
KCaliforniaCarolina del SurSíVCrMinnesotaFéCoNiCuZincGeorgiaEnComoSíEsKr
RbSrYZrNótese bienMesTcRuRhPdAgCdEnSnSbTeIXe
Leyenda:
  Los cuatro elementos orgánicos básicos
  Elementos de cantidad
 Oligoelementos  esenciales
  ¿Esencialidad o función a debate?

Funciones en los procesos biológicos

Elemento dietéticoRDA/AI Masculino/Femenino (EE. UU.) [mg] [16]UL (EE. UU. y UE) [mg] [16] [17]Categoría
Fuentes dietéticas de alta densidad de nutrientes		Términos de deficiencia/exceso
Potasio4700NE ; NEUn electrolito sistémico y es esencial en la corregulación del ATP con sodio.Batata, tomate, patata, frijoles, lentejas, lácteos, mariscos, plátano, ciruela pasa, zanahoria, naranja [18]hipocalemia / hipercalemia
Cloro23003600; NENecesario para la producción de ácido clorhídrico en el estómago, en las funciones de bomba celular y requerido para la defensa del huésped.La sal de mesa (cloruro de sodio) es la principal fuente dietética.hipocloremia / hipercloremia
Sodio15002300; NEUn electrolito sistémico y es esencial en la corregulación del ATP con potasio.Sal de mesa (cloruro de sodio, la fuente principal), algas marinas , leche y espinacas .hiponatremia / hipernatremia
Calcio10002500; 2500Necesario para la salud de los músculos, el corazón y el sistema digestivo, fortalece los huesos (ver hidroxiapatita ), apoya la síntesis y el funcionamiento de las células sanguíneas, ayuda en la coagulación sanguínea.Productos lácteos , huevos, pescado enlatado con espinas (salmón, sardinas), verduras de hojas verdes , frutos secos , semillas , tofu, tomillo, orégano, eneldo, canela. [19]hipocalcemia / hipercalcemia
Fósforo7004000; 4000Un componente de los huesos (ver hidroxiapatita ), de las células, en el procesamiento de energía, en el ADN y el ATP (como fosfato) y en muchas otras funciones.Carne roja, productos lácteos, pescado , aves, pan, arroz, avena. [20] [21] En contextos biológicos, generalmente se ve como fosfato [22]hipofosfatemia / hiperfosfatemia
Magnesio420/320350; 250Necesario para procesar ATP y para los huesos.Espinacas, legumbres , frutos secos, semillas, cereales integrales, mantequilla de maní, aguacate [23]Hipomagnesemia ( deficiencia de magnesio ) / hipermagnesemia
Hierro18/845; NENecesario para muchas proteínas y enzimas, especialmente la hemoglobina para prevenir la anemia.Carne, mariscos, nueces, frijoles, chocolate negro [24]Trastorno por deficiencia de hierro / sobrecarga de hierro
Zinc11/840; 25Necesario para varias clases de enzimas como las metaloproteinasas de matriz , la alcohol deshidrogenasa hepática , la anhidrasa carbónica y las proteínas de dedo de zinc.Ostras*, carnes rojas, aves, frutos secos, cereales integrales, productos lácteos [25]deficiencia de zinc / toxicidad del zinc
Manganeso2.3/1.811; NECofactor necesario para la superóxido dismutasaGranos, legumbres, semillas, frutos secos, verduras de hoja, té, café [26]deficiencia de manganeso / manganismo
Cobre0.910; 5Cofactor necesario para la citocromo c oxidasaHígado, mariscos, ostras, nueces, semillas; algunos: cereales integrales, legumbres [26]deficiencia de cobre / toxicidad del cobre
Yodo0,1501,1; 0,6Necesario para la síntesis de hormonas tiroideas y para ayudar a las enzimas en la defensa del huésped.Algas marinas ( kelp o kombu )*, cereales, huevos, sal yodada [27]Deficiencia de yodo ( bocio ) / yodismo ( hipertiroidismo [28] )
Molibdeno0,0452; 0,6Necesario para el funcionamiento de la xantina oxidasa , la aldehído oxidasa y la sulfito oxidasa [29]Legumbres, cereales integrales, frutos secos [26]Deficiencia de molibdeno / toxicidad del molibdeno [30]
Selenio0,0550,4; 0,3Esencial para la actividad de enzimas antioxidantes como la glutatión peroxidasa.Nueces de Brasil, mariscos, vísceras, carnes, cereales, productos lácteos, huevos [31]Deficiencia de selenio / selenosis
CobaltoningunoNE ; NEEl cobalto está disponible para el uso de los animales sólo después de haber sido procesado en moléculas complejas (por ejemplo, vitamina B 12 ) por bacterias. Los seres humanos contienen sólo miligramos de cobalto en estos cofactores. Una deficiencia de cobalto conduce a anemia perniciosa .Los músculos y el hígado animales son buenas fuentes dietéticas, también los mariscos y la carne de cangrejo. [32]anemia perniciosa / envenenamiento por cobalto

RDA = Ingesta diaria recomendada ; IA = Ingesta adecuada; UL = Nivel máximo de ingesta tolerable ; Las cifras que se muestran corresponden a adultos de 31 a 50 años, hombres o mujeres, ni 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. [33]

Nutrición dietética

Los dietistas pueden recomendar que la mejor forma de obtener minerales sea ingiriendo alimentos específicos ricos en el elemento químico de interés. Los elementos pueden estar presentes de forma natural en los alimentos (p. ej., calcio en la leche de vaca) o pueden añadirse a los alimentos (p. ej., jugo de naranja fortificado con calcio; sal yodada fortificada con yodo ). Los suplementos dietéticos pueden formularse para que contengan 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 calcio ( carbonato de calcio , citrato de calcio ) o magnesio ( óxido de magnesio ), o hierro ( sulfato ferroso , bisglicinato de hierro). [ cita requerida ]

El enfoque dietético en los elementos químicos se deriva del interés por apoyar las reacciones bioquímicas del metabolismo con los componentes elementales necesarios. [34] Se ha demostrado que se requieren niveles adecuados de ingesta de ciertos elementos químicos para mantener una salud óptima. La dieta puede satisfacer todos los requerimientos de elementos químicos del cuerpo, aunque se pueden utilizar suplementos cuando la dieta no satisface adecuadamente algunas recomendaciones. Un ejemplo sería una dieta baja en productos lácteos y, por lo tanto, que no cumpla con la recomendación de calcio.

Plantas

Estructura del núcleo Mn 4 O 5 Ca del sitio de evolución del oxígeno en las plantas, que ilustra una de las muchas funciones del oligoelemento manganeso. [35]

La lista de minerales que necesitan las plantas es similar a la de los animales. Ambos utilizan enzimas muy similares, aunque existen diferencias. Por ejemplo, las legumbres albergan nitrogenasa que contiene molibdeno , pero los animales no. Muchos animales dependen de la hemoglobina (Fe) para el transporte de oxígeno, pero las plantas no. Los fertilizantes suelen estar diseñados para abordar las deficiencias minerales en suelos particulares. Algunos ejemplos incluyen la deficiencia de molibdeno , la deficiencia de manganeso , la deficiencia de zinc , etc.

Seguridad

La diferencia entre la ingesta diaria recomendada y los límites superiores seguros puede ser pequeña. Por ejemplo, para el calcio, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos ha establecido la ingesta recomendada para adultos mayores de 70 años en 1200 mg/día y el UL en 2000 mg/día. [16] La Unión Europea también establece cantidades recomendadas y límites superiores, que no siempre coinciden con los de los Estados Unidos. [17] Lo mismo ocurre con Japón, que establece el UL para el yodo en 3000 μg frente a los 1100 de los Estados Unidos y los 600 de la UE. [33] En la tabla anterior, el magnesio parece ser una anomalía, ya que la ingesta recomendada para los hombres adultos es de 420 mg/día (para las mujeres, 350 mg/día), mientras que el UL es inferior al recomendado, de 350 mg. La razón es que el UL 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. [36]

Elementos considerados posiblemente esenciales para los humanos pero no confirmados

Se ha sugerido que muchos ultraelementos son esenciales, pero tales afirmaciones generalmente no se han confirmado. La evidencia definitiva de la eficacia proviene de la caracterización de una biomolécula que contiene el elemento con una función identificable y comprobable. [5] Un problema con la identificación de la eficacia es que algunos elementos son inocuos en bajas concentraciones y son omnipresentes (ejemplos: silicio y níquel en estado sólido y en polvo), por lo que faltan pruebas de eficacia porque las deficiencias son difíciles de reproducir. [34] Se sabe que los ultraelementos de algunos minerales como el silicio y el boro tienen un papel, pero se desconoce la naturaleza bioquímica exacta, y se sospecha que otros, como el arsénico, tienen un papel en la salud, pero con evidencia más débil. [5] En particular, el arsénico en trazas parece tener un efecto positivo en algunos organismos, pero también lo tiene el plomo , lo que muestra la incertidumbre detrás de si algunos oligoelementos son realmente esenciales. [1] El estroncio es tolerado y es un componente de algunos medicamentos, [37] pero no es esencial, solo beneficioso. [1] Los elementos no esenciales a veces pueden aparecer en el cuerpo cuando son químicamente similares a los elementos esenciales (por ejemplo, Rb + y Cs + reemplazando a Na + ), de modo que la esencialidad no es lo mismo que la absorción por un sistema biológico. [1]

ElementoDescripciónExceso
BromoPosiblemente importante para la arquitectura de la membrana basal y el desarrollo de tejidos, como catalizador necesario para producir colágeno IV . [15]bromismo
ArsénicoEsencial en modelos de rata, hámster, cabra y pollo, pero no se han realizado investigaciones en humanos. [38]envenenamiento por arsénico
NíquelEl níquel es un componente esencial de varias enzimas , incluidas la ureasa y la hidrogenasa . [39] Aunque no es necesario para los seres humanos, se cree que algunas son necesarias para las bacterias intestinales, como la ureasa requerida por algunas variedades de Bifidobacterium . [40] En los seres humanos, el níquel puede ser un cofactor o componente estructural de ciertas metaloenzimas involucradas en la hidrólisis , las reacciones redox y la expresión genética . La deficiencia de níquel deprimió el crecimiento en cabras, cerdos y ovejas, y disminuyó la concentración de hormona tiroidea circulante en ratas. [41]Toxicidad del níquel
FlúorPuede tener un papel en la mineralización biológica, y se han encontrado síntomas de deficiencia de flúor en cabras, pero no hay evidencia clara de esencialidad en humanos. [42] La investigación indica que el beneficio dental primario del flúor ocurre en la superficie por exposición tópica. [43] [44] Sin embargo, incluso si no es esencial, el flúor aún sería un elemento beneficioso por esta razón. [42] De los minerales en esta tabla, el flúor es el único para el cual el Instituto de Medicina de EE. UU. ha establecido una Ingesta Adecuada . [45]Intoxicación por flúor
BoroEl boro es un nutriente esencial para las plantas , necesario principalmente para mantener la integridad de las paredes celulares. [46] [47] [48] Se ha demostrado que el boro es esencial para completar el ciclo de vida en representantes de todos los reinos de la vida. [39] [49] En los animales, se ha demostrado que el boro suplementario reduce la excreción de calcio y activa la vitamina D. [50]Sin efectos agudos (la DL50 del ácido bórico es de 2,5 gramos por kilogramo de peso corporal)
LitioCon base en las concentraciones plasmáticas de litio, la actividad biológica y las observaciones epidemiológicas, existe evidencia, no concluyente, de que el litio es un nutriente esencial. [13] [14]Toxicidad del litio
CromoSe propone que interviene en el metabolismo de la glucosa y los lípidos , aunque sus mecanismos de acción en el organismo y las cantidades necesarias para una salud óptima no están bien definidos [51] [52]deficiencia de cromo / toxicidad del cromo
SilicioSe han detectado síntomas de deficiencia en pollos y ratas, pero no en seres humanos. Hay pruebas circunstanciales que sugieren que se trata de un nutriente esencial que probablemente tenga un efecto sobre la función y la composición del cerebro y los huesos. [42]
VanadioTiene un papel bioquímico establecido, aunque especializado, en otros organismos (algas, líquenes, hongos, bacterias) y hay evidencia circunstancial significativa de su esencialidad en los seres humanos. Es bastante tóxico para un oligoelemento y el requerimiento, si es esencial, es probablemente pequeño. [42]
EstañoLas ratas alimentadas con una dieta sin lata mostraron un crecimiento inadecuado, pero la evidencia de esencialidad es limitada en otros aspectos. [1] [42]Envenenamiento por estaño
OtroEl tungsteno , los primeros lantánidos y el cadmio tienen usos bioquímicos especializados en ciertos organismos inferiores, pero estos elementos parecen no ser utilizados por los mamíferos. [42]

Ecología mineral

Los animales y microorganismos utilizan diversos iones para el proceso de mineralización de estructuras, llamado biomineralización , que se utiliza para construir huesos , conchas marinas , cáscaras de huevo , [53] exoesqueletos y caparazones de moluscos . [54] [ cita requerida ]

Los minerales pueden ser biodiseñados por bacterias que actúan sobre los metales para catalizar la disolución y precipitación de minerales . [55] 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. [55] [56] Las bacterias absorben materia orgánica disuelta que contiene minerales mientras recolectan floraciones de fitoplancton . [56] Los nutrientes minerales circulan a través de esta cadena alimentaria marina , desde bacterias y fitoplancton hasta flagelados y zooplancton , que luego son consumidos por otras formas de vida marina . [55] [56] En los ecosistemas terrestres , los hongos tienen funciones similares a las bacterias, movilizando minerales de materia inaccesible para otros organismos y luego transportando los nutrientes adquiridos a los ecosistemas locales . [57] [58]

Véase también

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Lectura adicional

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Minerales dietéticos .
  • "Vitaminas y minerales". nhs.uk . 23 de octubre de 2017.
  • Concepto de alimento nutritivo: hacia un índice de densidad nutricional
  • Los metales en la nutrición
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