Mineral (nutriente) - Mineral (nutrient)
No contexto da nutrição, um mineral é um elemento químico exigido como nutriente essencial pelos organismos para desempenhar funções necessárias à vida. No entanto, os quatro principais elementos estruturais do corpo humano, por peso ( oxigênio , hidrogênio , carbono e nitrogênio ), geralmente não são incluídos nas listas dos principais nutrientes minerais (o nitrogênio é considerado um "mineral" para as plantas, pois costuma ser incluído em fertilizantes). Esses quatro elementos compõem cerca de 96% do peso do corpo humano, e os minerais principais (macrominerais) e minerais secundários (também chamados de oligoelementos) compõem o restante.
Os minerais nutrientes, sendo elementos, não podem ser sintetizados bioquimicamente por organismos vivos. As plantas obtêm minerais do solo . A maioria dos minerais na dieta humana vem da ingestão de plantas e animais ou da ingestão de água. Como um grupo, os minerais são um dos quatro grupos de nutrientes essenciais, os outros dos quais são vitaminas , ácidos graxos essenciais e aminoácidos essenciais . Os cinco principais minerais do corpo humano são cálcio , fósforo , potássio , sódio e magnésio . Todos os elementos restantes em um corpo humano são chamados de "oligoelementos". Os oligoelementos que têm uma função bioquímica específica no corpo humano são enxofre , ferro , cloro , cobalto , cobre , zinco , manganês , molibdênio , iodo e selênio .
A maioria dos elementos químicos que são ingeridas por organismos estão na forma de compostos simples. As plantas absorvem os elementos dissolvidos no solo, que são posteriormente ingeridos pelos herbívoros e onívoros que os comem, e os elementos sobem na cadeia alimentar . Organismos maiores também podem consumir solo ( geofagia ) ou usar recursos minerais, como sal para a obtenção de minerais limitados, indisponíveis por meio de outras fontes dietéticas.
Bactérias e fungos desempenham um papel essencial no intemperismo de elementos primários que resultam na liberação de nutrientes para sua própria nutrição e para a nutrição de outras espécies da cadeia alimentar ecológica . Um elemento, o cobalto , está disponível para uso por animais somente após ter sido processado em moléculas complexas (por exemplo, vitamina B 12 ) por bactérias. Os minerais são usados por animais e microrganismos para o processo de mineralização de estruturas, chamado de biomineralização , usado para construir ossos, conchas , cascas de ovo , exoesqueletos e cascas de moluscos .
Elementos químicos essenciais para humanos
Sabe-se que pelo menos vinte elementos químicos são necessários para apoiar os processos bioquímicos humanos, atendendo a funções estruturais e funcionais, bem como eletrólitos .
Oxigênio, hidrogênio, carbono e nitrogênio são os elementos mais abundantes no corpo por peso e representam cerca de 96% do peso de um corpo humano. O cálcio representa 920 a 1200 gramas do peso corporal adulto, com 99% dele contido nos ossos e dentes. Isso é cerca de 1,5% do peso corporal. O fósforo ocorre em quantidades de cerca de 2/3 do cálcio e representa cerca de 1% do peso corporal de uma pessoa. Os outros minerais importantes (potássio, sódio, cloro, enxofre e magnésio) representam apenas cerca de 0,85% do peso do corpo. Juntos, esses onze elementos químicos (H, C, N, O, Ca, P, K, Na, Cl, S, Mg) compõem 99,85% do corpo. Os 18 minerais ultratraços restantes compreendem apenas 0,15% do corpo, ou cerca de cem gramas no total para uma pessoa média. As frações totais neste parágrafo são valores de WP: CALC com base na soma das porcentagens do artigo sobre a composição química do corpo humano
Existem diferentes opiniões sobre a natureza essencial de vários elementos ultratraciais em humanos (e outros mamíferos), mesmo com base nos mesmos dados. Por exemplo, não há consenso científico sobre se o cromo é um oligoelemento essencial em humanos. Os Estados Unidos e o Japão designam o cromo como um nutriente essencial, mas a Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos (EFSA), que representa a União Europeia, analisou a questão em 2014 e não concorda.
A maioria dos nutrientes minerais conhecidos e sugeridos são de peso atômico relativamente baixo e são razoavelmente comuns em terra, ou para sódio e iodo, no oceano:
Elementos nutricionais na tabela periódica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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H | Ele | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Li | Ser | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N / D | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | Como | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | No | Sn | Sb | Te | eu | Xe | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cs | BA | * | Lu | Hf | Ta | C | Ré | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | No | Rn | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fr | Ra | ** | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* | La | Ce | Pr | WL | PM | Sm | Eu | D'us | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
** | Ac | º | Pa | você | Np | Pu | Sou | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | Não |
Lenda:
Elementos de quantidade
Considerado oligoelemento essencial pelos EUA, não pela União Europeia
Função sugerida de efeitos de privação ou manipulação metabólica ativa, mas nenhuma função bioquímica claramente identificada em humanos
Evidências circunstanciais limitadas para traços de benefícios ou ação biológica em mamíferos
Nenhuma evidência de ação biológica em mamíferos, mas essencial em alguns organismos inferiores.
(No caso do lantânio, a definição de um nutriente essencial como sendo indispensável e insubstituível não é totalmente aplicável devido à extrema semelhança dos lantanídeos . Os primeiros lantanídeos estáveis até Sm são conhecidos por estimular o crescimento de vários organismos usuários de lantanídeos .) |
Funções em processos biológicos
Elemento dietético | RDA / AI Masculino / Feminino (EUA) [mg] | UL (EUA e UE) [mg] | Categoria | Fontes dietéticas de alta densidade de nutrientes |
Termo para deficiência | Prazo para excesso |
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Potássio | 4700 | NE ; NE | Um eletrólito sistêmico e essencial na co-regulação do ATP com sódio | Batata doce, tomate, batata, feijão, lentilha, laticínios, frutos do mar, banana, ameixa, cenoura, laranja | hipocalemia | hipercalemia |
Cloro | 2300 | 3600; NE | Necessário para a produção de ácido clorídrico no estômago e nas funções de bomba celular | O sal de cozinha (cloreto de sódio) é a principal fonte alimentar. | hipocloremia | hipercloremia |
Sódio | 1500 | 2300; NE | Um eletrólito sistêmico e é essencial na co-regulação de ATP com potássio | Sal de cozinha (cloreto de sódio, a principal fonte), vegetais do mar , leite e espinafre . | hiponatremia | hipernatremia |
Cálcio | 1000 | 2500; 2500 | Necessário para a saúde dos músculos, coração e sistema digestivo, constrói os ossos, apóia a síntese e a função das células sanguíneas | Produtos lácteos , ovos, conservas de peixe com espinhas (salmão, sardinha), vegetais de folhas verdes , nozes , sementes , tofu, tomilho, orégano, endro, canela. | hipocalcemia | hipercalcemia |
Fósforo | 700 | 4000; 4000 | Um componente dos ossos (ver apatita ), células, no processamento de energia, no DNA e ATP (como fosfato) e muitas outras funções | Carne vermelha, laticínios, peixes , aves, pão, arroz, aveia. Em contextos biológicos, geralmente visto como fosfato | hipofosfatemia | hiperfosfatemia |
Magnésio | 420/320 | 350; 250 | Necessário para o processamento de ATP e para ossos | Espinafre, legumes , nozes, sementes, grãos inteiros, manteiga de amendoim, abacate |
hipomagnesemia , deficiência de magnésio |
hipermagnesemia |
Ferro | 18/08 | 45; NE | Necessário para muitas proteínas e enzimas, principalmente hemoglobina para prevenir a anemia | Carne, frutos do mar, nozes, feijão, chocolate amargo | falta de ferro | transtorno de sobrecarga de ferro |
Zinco | 11/8 | 40; 25 | Necessário para várias classes de enzimas, como metaloproteinases de matriz , álcool desidrogenase hepático , anidrase carbônica e proteínas de dedo de zinco | Ostras *, carne vermelha, aves, nozes, grãos inteiros, laticínios | deficiência de zinco | toxicidade de zinco |
Manganês | 2,3 / 1,8 | 11; NE | Co-fator necessário para superóxido dismutase | Grãos, legumes, sementes, nozes, vegetais folhosos, chá, café | deficiência de manganês | manganismo |
Cobre | 0.9 | 10; 5 | Co-fator necessário para citocromo c oxidase | Fígado, frutos do mar, ostras, nozes, sementes; alguns: grãos inteiros, legumes | deficiência de cobre | toxicidade do cobre |
Iodo | 0,150 | 1,1; 0,6 | Necessário para a síntese de hormônios da tireoide | Algas marinhas ( kelp ou kombu ) *, grãos, ovos, sal iodado | deficiência de iodo / bócio | iodismo hipertireoidismo |
Cromo | 0,035 / 0,25 | NE ; NE | Envolvido no metabolismo da glicose e dos lipídios, embora seus mecanismos de ação no corpo e as quantidades necessárias para uma saúde ótima não estejam bem definidos | Brócolis, suco de uva (especialmente vermelho), carne, produtos de grãos inteiros | Deficiência de cromo | Toxicidade de cromo |
Molibdênio | 0,045 | 2; 0,6 | Necessário para o funcionamento da xantina oxidase , aldeído oxidase e sulfito oxidase | Legumes, grãos inteiros, nozes | deficiência de molibdênio | toxicidade do molibdênio |
Selênio | 0,055 | 0,4; 0,3 | Essencial para a atividade de enzimas antioxidantes como a glutationa peroxidase | Castanha do Brasil, frutos do mar, carnes orgânicas, carnes, grãos, laticínios, ovos | deficiência de selênio | selenose |
Cobalto | Nenhum | NE ; NE | Necessário na síntese da vitamina B 12 , mas como as bactérias são necessárias para sintetizar a vitamina , geralmente é considerada parte da vitamina B 12, que vem da ingestão de animais e alimentos de origem animal (ovos ...) | Envenenamento por cobalto |
RDA = Dose Diária Recomendada ; AI = ingestão adequada; UL = nível de ingestão superior tolerável ; Os números mostrados são para adultos de 31-50 anos, homens ou mulheres, que não estão grávidas nem amamentando
* Uma porção de algas marinhas excede o UL dos EUA de 1100 μg, mas não o UL de 3.000 μg definido pelo Japão.
Concentrações de minerais no sangue
Os minerais estão presentes no sangue de um ser humano saudável em certas concentrações de massa e molar. A figura abaixo apresenta as concentrações de cada um dos elementos químicos discutidos neste artigo, do centro-direito para a direita. Dependendo das concentrações, alguns ficam na parte superior da imagem, enquanto outros ficam na parte inferior. A figura inclui os valores relativos de outros constituintes do sangue, como hormônios. Na figura, os minerais são coloridos destacados em roxo .
Nutrição dietética
Os nutricionistas podem recomendar que os minerais sejam melhor fornecidos pela ingestão de alimentos específicos ricos com o (s) elemento (s) químico (s) de interesse. Os elementos podem estar naturalmente presentes na comida (por exemplo, cálcio no leite) ou adicionados à comida (por exemplo, suco de laranja fortificado com cálcio; sal iodado fortificado com iodo ). Os suplementos dietéticos podem ser formulados para conter vários elementos químicos diferentes (como compostos), uma combinação de vitaminas e / ou outros compostos químicos, ou um único elemento (como um composto ou mistura de compostos), como cálcio ( carbonato de cálcio , citrato de cálcio ) ou magnésio ( óxido de magnésio ) ou ferro (sulfato ferroso, bis-glicinato de ferro).
O foco da dieta em elementos químicos deriva de um interesse em apoiar as reações bioquímicas do metabolismo com os componentes elementares necessários. Demonstrou-se que os níveis adequados de ingestão de certos elementos químicos são necessários para manter uma saúde ótima. A dieta pode atender a todos os requisitos de elementos químicos do corpo, embora os suplementos possam ser usados quando algumas recomendações não forem atendidas adequadamente pela dieta. Um exemplo seria uma dieta pobre em laticínios e, portanto, não atender à recomendação de cálcio.
Segurança
A lacuna entre a ingestão diária recomendada e o que são considerados limites superiores de segurança (ULs) pode ser pequena. Por exemplo, para o cálcio, a US Food and Drug Administration definiu a ingestão recomendada para adultos com mais de 70 anos em 1.200 mg / dia e o UL em 2.000 mg / dia. A União Europeia também define as quantidades recomendadas e limites superiores, que nem sempre estão de acordo com os EUA. Da mesma forma, o Japão, que define o UL para iodo em 3000 μg contra 1100 para os EUA e 600 para a UE. Na tabela acima, o magnésio parece ser uma anomalia, pois a ingestão recomendada para homens adultos é de 420 mg / dia (mulheres 350 mg / dia), enquanto o UL é inferior ao recomendado, de 350 mg. A razão é que o UL é específico para consumir mais de 350 mg de magnésio de uma vez, na forma de um suplemento dietético, pois isso pode causar diarreia. Alimentos ricos em magnésio não causam esse problema.
Elementos considerados possivelmente essenciais para humanos, mas não confirmados
Muitos elementos ultratrace foram sugeridos como essenciais, mas tais afirmações geralmente não foram confirmadas. A evidência definitiva de eficácia vem da caracterização de uma biomolécula contendo o elemento com uma função identificável e testável. Um problema com a identificação da eficácia é que alguns elementos são inócuos em baixas concentrações e são penetrantes (exemplos: silício e níquel em sólidos e poeira), portanto, faltam provas de eficácia porque as deficiências são difíceis de reproduzir. Elementos ultratraciais de alguns minerais, como silício e boro, são conhecidos por terem um papel, mas a natureza bioquímica exata é desconhecida, e outros, como o arsênico, são suspeitos de ter um papel na saúde, mas com evidências mais fracas.
Elemento | Descrição | Excesso |
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Bromo | Possivelmente importante para a arquitetura da membrana basal e o desenvolvimento do tecido, como um catalisador necessário para a produção de colágeno IV . | bromismo |
Arsênico | Essencial em modelos de ratos, hamsters, cabras e galinhas, mas nenhuma pesquisa foi feita em humanos. | envenenamento por arsênico |
Níquel | O níquel é um componente essencial de várias enzimas , incluindo urease e hidrogenase . Embora não sejam exigidos por humanos, alguns são considerados exigidos por bactérias intestinais, como a urease exigida por algumas variedades de Bifidobacterium . Em humanos, o níquel pode ser um cofator ou componente estrutural de certas metaloenzimas envolvidas na hidrólise , reações redox e expressão gênica . A deficiência de níquel deprimiu o crescimento em cabras, porcos e ovelhas e diminuiu a concentração de hormônio tireoidiano circulante em ratos. | Toxicidade de níquel |
Flúor | O flúor (como o flúor ) não é considerado um elemento essencial porque os humanos não precisam dele para crescer ou sustentar a vida. A pesquisa indica que o principal benefício dentário do flúor ocorre na superfície da exposição tópica. Dos minerais nesta tabela, o flúor é o único para o qual o Instituto de Medicina dos EUA estabeleceu uma ingestão adequada . | Envenenamento por flúor |
Boro | O boro é um nutriente essencial para as plantas , necessário principalmente para manter a integridade das paredes celulares. O boro tem se mostrado essencial para completar o ciclo de vida em representantes de todos os reinos da vida. Em animais, foi demonstrado que a suplementação com boro reduz a excreção de cálcio e ativa a vitamina D. | Sem efeitos agudos (LD50 de ácido bórico é 2,5 gramas por quilograma de peso corporal)
Os efeitos crônicos da exposição de longo prazo a altas doses de boro não são totalmente elucidados |
Lítio | Com base nas concentrações plasmáticas de lítio, atividade biológica e observações epidemiológicas, há evidências, não conclusivas, de que o lítio é um nutriente essencial. | Toxicidade de lítio |
Estrôncio | Foi descoberto que o estrôncio está envolvido na utilização do cálcio no corpo. Tem ação promotora na absorção de cálcio pelos ossos em níveis moderados de estrôncio na dieta, mas uma ação raquitogênica (produtora de raquitismo) em níveis dietéticos mais elevados. | Certas formas de raquitismo |
De outros | O silício e o vanádio estabeleceram, embora especializados, papéis bioquímicos como cofatores estruturais ou funcionais em outros organismos e são possivelmente, até mesmo provavelmente, usados por mamíferos (incluindo humanos). Em contraste, o tungstênio , os primeiros lantanídeos e o cádmio têm usos bioquímicos especializados em certos organismos inferiores, mas esses elementos parecem não ser utilizados por mamíferos. Outros elementos considerados possivelmente essenciais incluem alumínio , germânio , chumbo , rubídio e estanho . | Múltiplo |
Ecologia mineral
Os minerais podem ser submetidos à bioengenharia por bactérias que atuam sobre os metais para catalisar a dissolução e precipitação dos minerais . Os nutrientes minerais são reciclados por bactérias distribuídas pelos solos, oceanos, água doce , água subterrânea e sistemas de degelo de geleiras em todo o mundo. As bactérias absorvem matéria orgânica dissolvida contendo minerais à medida que eliminam os florescimentos do fitoplâncton . Os nutrientes minerais circulam nessa cadeia alimentar marinha , desde bactérias e fitoplâncton até flagelados e zooplâncton , que são comidos por outras formas de vida marinha . Em ecossistemas terrestres , os fungos têm papéis semelhantes aos das bactérias , mobilizando minerais de matéria inacessível por outros organismos e, em seguida, transportando os nutrientes adquiridos para os ecossistemas locais .
Veja também
Referências
Leitura adicional
- Humphry Bowen (1966) Trace Elements in Biochemistry . Academic Press .
- Humphrey Bowen (1979) Environmental Chemistry of the Elements . Academic Press, ISBN 0-12-120450-2 .