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VITAMINAS Y MINERALES Dra. Ma. Florencia Balzarini DEFINICIÓN Las vitaminas y minerales forman parte de los nutrientes esenciales y se denominan micronutrientes porque los necesitamos en pequeñas cantidades (miligramos o microgramos), pero son indispensables para el buen funcionamiento del cuerpo (ayudan a la reparación de tejidos, al crecimiento y a la defensa de las enfermedades) Vitaminas y Minerales Generalidades Sustancias químicas presentes en pequeñas cantidades en los alimentos y son indispensables para la vida, la salud, la actividad física Al ingerirlas de forma equilibrada y en dosis esenciales puede ser trascendental para promover el correcto funcionamiento fisiológico Necesarias e indispensables para la actividad catalítica de las enzimas, por ser de origen vitamínico es la fracción no proteica, forma la Holoenzima Sus requerimientos mínimos diarios no son muy altos (miligramos o microgramos contenidas en grandes cantidades de alimentos naturales) Vitaminas Vitaminas - Generalidades No producen energía y por tanto no implican calorías Función: Intervienen como catalizador en las reacciones bioquímicas provocando la liberación de energía Deficiencia: Produce malestares o enfermedades, a pesar de consumirse una dieta rica en los demás nutrimentos Usos: Fortificar (enriquecer) algunos productos de consumo cotidiano antioxidantes colorantes Fuentes: Frutas y verduras Vitaminas – Clasificación según su solubilidad Vitaminas Hidrosolubles Vitaminas – Clasificación según su solubilidad Vitaminas Liposolubles Vitaminas – Contenido en Alimentos Variaciones con respecto a productos procesados, sometidos a alguna transformación que provocó modificaciones en sus constituyentes VEGETALES Mayor proporción de vitaminas hidrosolubles Aspectos genéticos, prácticas culturales, radiación solar, disponibilidad de agua, época del año, fertilización, temperatura promedio, topografía, cosecha, almacenamiento, madurez en el momento del consumo, forma de preparación en el hogar ANIMAL Mayor contenido de vitaminas liposolubles Depende de la raza, de la dieta y de la salud del animal, etc. Vitaminas – Contenido en Alimentos Dentro de un mismo fruto, la distribución de vitaminas no es homogénea CEREALES Se ubican en la cascarilla que los cubre, por lo que la eficiencia de su molienda y de su extracción industrial determina la concentración residual de vitaminas (arroz, trigo, centeno, avena) En el caso del arroz, la molienda provoca un desperdicio de salvado, germen y cascarilla que hace que se pierda un porcentaje elevado de estos nutrimentos; el arroz pulido, sin cascarilla, contiene una proporción menor de vitaminas que el grano entero PRODUCTOS CÁRNICOS En el hígado se concentran las liposolubles, mientras que en el músculo sólo una pequeña cantidad de algunas hidrosolubles La edad y la alimentación de los animales, entre otras cosas, influyen directamente en la composición de la carne Reacciones químicas de deterioro Vitaminas – Contenido en Alimentos OTROS FACTORES pH Compuestos propios del alimento Aditivos añadidos pH muy ácidos o muy alcalinos, nitritos, sulfitos, óxidos de etileno y de propileno (usados en la sanitización), peróxidos, etc. Estabilidad de las vitaminas Oxígeno del aire Radiaciones electromagnéticas Induce su destrucción en el hogar (en ocasiones, estos daños son mayores a los que se inducen en la industria al abusar de las altas temperaturas Recalentar los alimentos provoca grandes pérdidas Consumidor Se recomienda que el cocimiento de los vegetales se haga en recipientes cerrados con la menor cantidad posible de agua para reducir la lixiviación y, de ser posible, beber dicha agua Vitaminas Liposolubles - ADEK El hombre las retiene en el tejido adiposo (hígado), por lo que una persona bien alimentada puede sobrevivir durante varias semanas sin necesidad de consumirlas; por el contrario, las hidrosolubles, deben ingerirse de manera sistemática, ya que no se almacenan tan fácilmente y pueden presentarse problemas si no se ingieren Son solubles en disolventes orgánicos y en aceites, pero insolubles en agua Sus estructuras contienen dobles enlaces sensibles a las reacciones de oxidación (más la A y la E) mediante mecanismos semejantes a la autooxidación de ácidos grasos insaturados Vitaminas Liposolubles - ADEK Vitamina A Se encuentra sólo en el reino animal Hígado Leche Huevo Pescado Etc. retinoides de alcohol o retinol, de aldehído o retinal y de ácido retinoico Vitámeros En los vegetales no existe como tal, pero sí como sus provitaminas o precursores carotenoides β-caroteno criptoxantina Vitaminas Liposolubles - ADEK Vitamina A Su carencia : Primaria privación dietética prolongada arroz Asia (endémica, falta de carotenos) Secundaria insuficiencia de conversión de caroteno en vitamina A o a interferencia en la absorción, el almacenamiento o el transporte de vitamina A (interferencia con la absorción o el almacenamiento es probable en la enfermedad celíaca) • Inhibe el crecimiento • Produce el endurecimiento del epitelio en varias partes del cuerpo principalmente de los sistemas respiratorio, visual, reproductivo y urinario, y afecta las estructuras ósea y dental • Su deficiencia causa xeroftalmia (disminución de la transparencia de la córnea) en los niños y ceguera nocturna en los adultos • Se cura con hígado de animales o peces o plantas con pigmentos amarillos o verdes Vitaminas Liposolubles - ADEK Estabilidad química: • Son sensibles a la oxidación, como las grasas y aceites, especialmente a temperaturas elevadas y en presencia de enzimas y de metales de transición (Fe y Cu), con radiaciones electromagnéticas y en sistemas con una baja actividad del agua • Al oxidarse, forman hidroperóxidos; por esta razón, la adición de antioxidantes como TBHQ y vitamina E, estabiliza sus preparaciones comerciales Vitamina A El abuso en el consumo de esta vitamina mediante preparaciones farmacéuticas puede ocasionar una intoxicación, lo cual no sucede si se lleva una alimentación balanceada Vitaminas Liposolubles - ADEK Vitamina D • La vitamina D2 y D3 son los más importantes • La Vitamina D3 contribuye al buen estado de los Huesos y los Dientes • La mayor parte de la vitamina D es creada por el cuerpo de manera natural a partir de la exposición a la luz del sol • También puede hallarse en el aceite de hígado de pescado, en los Huevos y en los pescados grasos como el Salmón, la Mantequilla o tomarse a través de suplementos • La función de estos compuestos, es ayudar a absorber y transportar el calcio y el fósforo a través de la pared intestinal, pero también a liberar el calcio de la estructura ósea, en caso necesario, para regular su concentración y la del fósforo en el plasma • Su deficiencia en la edad infantil ocasionada por una dieta carente o anémica en esta vitamina, produce raquitismo. Además provoca una mala formación de los huesos Vitaminas Liposolubles - ADEK Vitamina D • Se encuentra en los alimentos de origen animal • Un consumo excesivo provoca la concentración del calcio en el plasma y en algún momento su precipitación como fosfato en algunos órganos y tejidos que contienen mucoproteínas, como las articulaciones • Sus distintas formas comerciales se han utilizado para enriquecer la leche. Su contenido se puede aumentar, ya sea alimentando a las vacas con dietas ricas en este nutrimento, por irradiación solar, o por una adición directa de concentrados vitamínicos • Resiste muy bien los diferentes tratamientos térmicos a los que se somete normalmente la mayoría de los alimentos y presenta pocas pérdidas; sin embargo, puede oxidarse en contacto con el oxígeno y la luz. Vitaminas Liposolubles - ADEK Vitamina E • Compuestos de las familias de los tocoferoles y de los tocotrienoles (α, β, γ y δ- tocoferol y el α, β, γ y δ-tocotrienol) • El α-tocoferol es el más abundante en los alimentos, y es elmás activo biológicamente • Actúa como antioxidante natural a nivel celular y reduce los peróxidos provenientes de la oxidación de los ácidos linoleico y linolénico • Se recomienda una dieta rica en vitamina E cuando se consumen concentraciones elevadas de dichos ácidos • La vitamina C le ayuda a recuperar su función de antioxidante después de que actúa como tal Vitaminas Liposolubles - ADEK Vitamina E • Su deficiencia se manifiesta por degeneración tubular renal, necrosis hepática, distrofia muscular, etc. • En la refinación de los aceites, los tocoferoles y los tocotrienoles se deterioran, principalmente por oxidación, y se reduce su concentración hasta en un 70%. • Su actividad como antioxidante es débil en los aceites refinados, por lo que generalmente se recurre a los antioxidantes sintéticos • Comercialmente existen diversos derivados de la vitamina E que se emplean como nutrimento y como antioxidante • Su análisis y cuantificación se efectúa por métodos colorimétricos y por cromatografía líquida de alta presión. Vitaminas Liposolubles - ADEK Vitamina K Vitámeros naturales Vitámeros de origen sintético (más potentes) vitamina K1 filoquinona (presente en las hojas de las plantas) vitamina K2 menaquinona (sintetizada por las bacterias intestinales) menadiona Aditivo en alimentos Vitaminas Liposolubles - ADEK Vitamina K Deficiencia de vitamina K2 sangrado constante y presencia de moretones La vitamina K, abunda en el hígado, huevo, tomate; el brócoli, repollo y espinaca son también una buena fuente de esta vitamina La vitamina K1 es un aceite amarillo, mientras que la K2 y la menadiona son sólidos cristalinos con puntos de fusión de 54.5 y 106ºC, respectivamente Son muy estables al calor, pero sensibles a los hidróxidos alcalinos y a la luz; normalmente existen pocas pérdidas durante los distintos tratamientos y procesos a los que se someten los alimentos Su cuantificación se efectúa con cromatografía líquida de alta presión Vitaminas Hidrosolubles • El hombre tiene una capacidad limitada para almacenar las vitaminas hidrosolubles, por lo que requiere un consumo continuo • Al ingerir una cantidad excesiva, sólo se aprovecha una fracción y la otra se elimina en la orina • Están constituidas por el complejo B, que incluye tiamina (B1), riboflavina (B2), vitamina B6, vitamina B12, biotina, folatos, niacina y ácido pantoténico, y por la vitamina C • Excepto en el caso de esta última, la función biológica de las demás es conocida: actúan como coenzimas • En general, muchas de las B se encuentran juntas en los alimentos de origen vegetal • Por ser solubles en agua, la lixiviación es un mecanismo común de pérdida para todas ellas Vitaminas Hidrosolubles Tiamina (B1) • Su función en el organismo está dirigida a contribuir al metabolismo de la glucosa • Colabora con el buen funcionamiento del corazón y los sistemas nervioso y muscular • Podemos encontrarla en levaduras, la carne de cerdo, el pericarpio y el germen de los cereales, las nueces, el huevo, la leche, y el corazón, hígado y riñón de los animales • Su deficiencia causa beriberi pérdida de la memoria, dificultad para hablar e incapacidad para ciertos movimientos musculares, polineuritis (inflamación simultánea de varios nervios), problemas gastrointestinales, cardiovasculares y del sistema nervioso • Es una de las vitaminas más inestables • Se pierde por lixiviación en el agua de lavado, enjuague, etc., que está en contacto con los alimentos, o bien, en el agua de descongelamiento de productos cárnicos • Es afectada por • La cromatografía líquida de alta presión se utiliza igualmente para su análisis Vitaminas Hidrosolubles Tiamina (B1) pH nitritos que se usan en la elaboración de productos cárnicos compuestos derivados de las reacciones de oscurecimiento no enzimático peróxidos provenientes de la autooxidación de las grasas Vitaminas Hidrosolubles Riboflavina (B2) • Funcionan como coenzimas del grupo de las flavoproteínas que regulan los procesos de transferencia de hidrógenos en reacciones de oxidación-reducción de aminoácidos y de otros compuestos • Su deficiencia produce dermatitis seborreica, vascularización corneal, coloración anormal de la lengua, etc. • El hígado humano tiene la capacidad de almacenar una pequeña fracción, pero es insuficiente para satisfacer las necesidades diarias por periodos largos • Los hígados vacuno y porcino son los más ricos en riboflavina • La leche, el queso, la levadura de cerveza y los vegetales de hoja verde son una fuente importante, al igual que el corazón y el riñón de los animales, mientras que las frutas no lo son Vitaminas Hidrosolubles Riboflavina (B2) • Se puede perder en el agua de remojo o en la del lavado de las frutas y hortalizas, así como durante su cocción • Su estabilidad a altas temperaturas es buena (mejor que la tiamina) en la mayoría de los alimentos, ya que resiste la esterilización a pH ligeramente ácidos, pero a medida que se acerca a la neutralidad, se vuelve sensible, y en condiciones alcalinas es definitivamente muy termolábil • Los sulfitos la afectan poco • Es fotosensible el tipo de envase es muy importante para conservarla • Comercialmente se puede encontrar en forma cristalina, soluble en agua, que se añade para fortificar algunos alimentos Vitaminas Hidrosolubles Vitamina (B6) Vitámeros biológicamente activos con una estructura química semejante piridoxina o piridoxol (alcohol) piridoxal (aldehído) piridoxamina (derivado aminal) se encuentran en la sangre del hombre, la cual los distribuye por todo el cuerpo coenzima de un gran número de reacciones metabólicaspiridoxal (aldehído) Interviene en el metabolismo de lípidos y en la producción de aminas indispensables (neurotransmisoras (serotonina)) Vitaminas Hidrosolubles Vitamina (B6) • Su deficiencia puede causar desórdenes nerviosos, provocar convulsiones y neuropatías • En los vegetales se encuentra como piridoxol y en los alimentos de origen animal, como piridoxal y piridoxamina • la microflora intestinal del hombre la sintetiza, aprovechándose una porción que se absorbe • En general, resisten la mayoría de los tratamientos térmicos, pero la piridoxina es el más estable de ellos, por lo que es la forma que se usa para la fortificación • Es fotosensible, aunque en menor grado • Cuando se calienta en presencia de aminoácidos (ácidos aspártico y glutámico y los azufrados) o de algunos péptidos, se inducen reacciones que destruyen su actividad biológica Vitaminas Hidrosolubles Vitamina (B12) • La estructura más conocida es la cianocobalamina, que es la que normalmente se adiciona a los alimentos • Actúa como coenzima, interviene en la utilización de ácidos grasos • Su deficiencia causa estados de anemia perniciosa que implican diversos problemas metabólicos • Los excesos provenientes de preparaciones farmacéuticas se eliminan en la orina y en la heces • Esta vitamina no existe en alimentos vegetales y sólo se encuentra en la leche, la carne, el huevo y en otros productos de origen animal, como el hígado, corazón y riñones (vegetarianos) • Es sintetizada por microorganismos (bacterias, hongos y levaduras) la contienen los alimentos fermentados (muchas de sus preparaciones comerciales provienen de fermentaciones) • Su determinación cuantitativa se lleva a cabo por métodos microbiológicos, usando el Lactobacillus leichmannii Vitaminas Hidrosolubles Vitamina (B12) • Es estable a las temperaturas de esterilización en un intervalo de pH de 4 a 6 • En condiciones alcalinas se vuelve muy inestable a las radiaciones electromagnéticas del UV y al calor, y la presencia del ácido ascórbico, de tiamina y de niacina conjuntamente, puede causar su destrucción • Las sales férricas la estabilizan y las ferrosas la destruyen • En general, la mayoría de los procesos industriales y caseros de preparación de los alimentos causan pocas mermas Vitaminas Hidrosolubles Biotina • Coenzimaen la hidrólisis y la síntesis de ácidos grasos y de aminoácidos • Está presente en la levadura de cerveza deshidratada y en diversos alimentos, sobre todo en los de origen animal, como hígado, riñón y músculo, y en los cereales • La microflora intestinal la sintetiza, por lo que el hombre generalmente no padece problemas por su deficiencia • Su carencia provoca fatiga, depresión, náuseas, dermatitis y dolores musculares • Estable frente a los ácidos, los álcalis, al calor, al oxígeno y a la luz, y prácticamente no existen pérdidas en los alimentos procesados, excepto las que se ocasionan por lixiviación • Su determinación generalmente se lleva a cabo por métodos microbiológicos Huevo crudo Biotina + glucoproteína (avidina) = Complejo Insoluble evita absorción de Biotina Vitaminas Hidrosolubles Folatos • Se diferencian por el número de residuos de ácido glutámico que contienen Ácido Fólico (más representativo e importante) Está formado por una molécula de ácido pteroico al que se le une un ácido glutámico • Su deficiencia puede causar defectos en los recién nacidos, como la espina bífida • Los excesos se eliminan en la orina • Contribuyen, junto con las vitaminas B6 y B12, a metabolizar y a eliminar la homocisteina (aminoácido natural del organismo humano, que en niveles altos propicia enfermedades cardiovasculares) • Se encuentra en los vegetales de hojas verdes, en el hígado, en la carne, en el riñón y en menor cantidad en las frutas • La forma de ácido fólico es la más estable de todas y por eso se utiliza en la fortificación de alimentos • Se destruye por oxidación, la cual se acelera con las temperaturas altas, como ocurre durante el cocimiento de los alimentos, tanto en el hogar como en la industria. En ausencia de oxígeno resiste la esterilización • El pH también influye (más estable a pH ácidos) • La presencia de nitritos y de sulfitos, y probablemente de fosfatos, acelera su destrucción • En los productos deshidratados, la actividad del agua y el contenido de agua residual influyen igualmente en la estabilidad Vitaminas Hidrosolubles Folatos Vitaminas Hidrosolubles Niacina Vitámeros ácido nicotínico (en las plantas) nicotinamida (reino animal) producida a partir del triptófano • Su deficiente consumo da origen a la enfermedad llamada pelagra, que ocasiona problemas de diarrea, dermatitis y demencia, por lo que también se le ha llamado la enfermedad de las “3D” • Los excesos consumidos se eliminan en la orina • Ampliamente distribuida en la naturaleza: No siempre está disponible, ya que forma complejos no asimilables con diversos constituyentes de los alimentos (caso de los cereales que la contienen unida a una proteína, y que forma un complejo difícil de romper en el tracto gastrointestinal) Vitaminas Hidrosolubles Niacina • La leche, los huevos y otros productos de origen animal no son importantes proveedores de niacina, pero sí de triptófano; el hígado es una excelente fuente, al igual que otros tejidos animales • La niacina es tal vez la más estable de las vitaminas • Comercialmente existen sus dos vitámeros sintéticos, que se añaden para fortificar algunos alimentos • Su determinación puede efectuarse usando el Lactobacillus arabinosis, o con diversos métodos espectrofotométricos y cromatográficos. Vitaminas Hidrosolubles Ácido Pantoténico • Participa en el metabolismo de hidratos de carbono y en la hidrólisis y síntesis de lípidos (ácidos grasos, colesterol y otros esteroles) • Se encuentra en muchos alimentos, tanto en forma libre como ligada, en cereales, levaduras, hígado, huevo, leche, etc. y por tanto es difícil observar casos de deficiencia en el hombre • Su deficiencia produce fatiga, náusea, problemas de sueño y ardor en los pies y las piernas Vitaminas Hidrosolubles Vitamina C ácido L-ascórbico ácido L-deshidroascórbico Vitámeros • Es un derivado de los hidratos de carbono (su síntesis química parte de la D-glucosa) • Es un agente ácido y altamente reductor, por lo que se oxida muy fácilmente • Se encuentra principalmente en vegetales frescos, y en cereales • No la contienen: leche, carnes y pescados y sus derivados por esta razón, el consumo rutinario de frutas y verduras aporta la vitamina C requerida diariamente, ya que, al ser hidrosoluble, el hombre no la almacena • A diferencia de otras vitaminas, el humano no la sintetiza, mientras que algunos animales sí la producen Vitaminas Hidrosolubles Vitamina C Su contenido en vegetales varía de manera considerable conforme a muchos factores relacionados con las prácticas agrícolas (genética, fertilizantes, insolación, riego, etc.), con el manejo pos cosecha y con la preparación para su consumo En el caso de las papas, las heridas o cortes que sufren provocan un gran aumento de la actividad respiratoria y de la división celular, que van acompañadas de un incremento de la vitamina C El frío inhibe su síntesis, mientras que las temperaturas cálidas y la oscuridad la favorecen Se considera que la regeneración de la vitamina E, después de actuar como antioxidante celular, se favorece por el ácido ascórbico Ayuda en la absorción intestinal del hierro, por lo que es fundamental en la dieta basadas sólo en granos y semillas Vitaminas Hidrosolubles Vitamina C Su deficiencia en la dieta provoca el escorbuto, inflamación articular, hemorragias subcutáneas, incapacidad de los osteoblastos (células productoras de las sustancias intercelulares óseas) para funcionar De todas las vitaminas, la C es la más inestable y la más reactiva Se oxida fácilmente Debido a la influencia del oxígeno en la cinética de la destrucción de esta vitamina se recomienda, que la concentración de los jugos de cítricos se haga a baja temperatura y al vacío y no en recipientes abiertos expuestos al aire Vitaminas Hidrosolubles Vitamina C Su oxidación está en función de • A medida que aumenta la actividad del agua se favorece su destrucción, ya que el Cu y el Fe actúan como catalizadores al solubilizarse • Presenta una alta termosensibilidad se destruye en las diversas etapas de la industrialización; los pretratamientos que reciben los vegetales (lavado, pelado, escaldado, sulfitación, etc.) y las condiciones térmicas del secado y enlatado pueden variar considerablemente según el producto comercial de que se trate Disponibilidad del oxígeno T° pH (más estable a pH ácidos) Metales de transición (hierro y cobre) y luz Sales aw Peróxidos Ciertas enzimas (la ácido ascórbico oxidasa que contiene cobre) • Conociendo los factores que influyen en su estabilidad y en la cinética de su destrucción, es posible optimizar las condiciones de procesamiento para conservar la mayor cantidad de vitamina • Cuantitativamente se determina con métodos tradicionales, como el de la reducción del indicador 2,6-diclorofenol-indofenol; también se pueden utilizar diversas técnicas espectrofotométricas y cromatográficas, como la de gases y la líquida de alta presión Vitaminas Hidrosolubles Vitamina C Vitamina pH=7 pH<7 pH>7 Aire u O2 Luz Calor % Pérdida por cocción A Estable Inestable Semi Estable Inestable Inestable Mod. Estable 30 K Estable Inestable Inestable Estable Inestable Estable 5 D Estable Estable Inestable Inestable Inestable Mod. Estable 40 E o Tocoferol Estable Estable Estable Inestable Inestable Inestable 55 C o Ác. Ascórbico Inestable Estable Inestable Inestable Inestable Inestable 100 B1 o Tiamina Inestable Estable Inestable Inestable Estable Inestable 80 B6 o Piridoxina Estable Estable Estable Estable Inestable Mod. estable 40 Ác. Fólico Inestable Inestable Estable Inestable Inestable Inestable ≈ 100 B2 o RiBoflavina Estable Estable Inestable Estable Inestable Inestable 75 PP o Niacina Estable Estable Estable Estable Estable Estable 75 B5 o Ác. Pantoténico Estable Inestable Inestable Estable Estable Inestable ≈ 50 Biotina Estable Estable Estable Estable Estable Inestable 60 B12 o Cobalamina Estable Estable Estable InestableInestable Estable 10 Colina Estable Estable Estable Estable Estable Estable 5 Inositol Estable Estable Estable Estable Estable Inestable 95 Estabilidad de las Vitaminas FUENTES DE OBTENCIÓN DEFICIENCIAS Minerales - Generalidades Los minerales son micronutrientes inorgánicos que el cuerpo necesita en cantidades o dosis muy pequeñas, son tan importantes como las vitaminas, y sin ellos nuestro organismo no podría realizar las amplias funciones metabólicas como, la síntesis de hormonas o elaboración de los tejidos Los minerales se metabolizan y se excretan pero no se catabolizan Son constituyentes del organismo deben ser ingeridos con la dieta para compensar las pérdidas por: orina-sudor-lágrimas- descamación Minerales - Generalidades Esenciales No Esenciales Su eliminación de la dieta conduce a un deterioro constante y reproducible de una función fisiológica Minerales - Generalidades Macro-Elementos Se encuentran en el organismo en el orden del g. Su requerimiento es superior a 100 mg (Na, K, Cl, Ca, Mg, P, S) Micro-Elementos Están presentes en el organismo en cantidades del orden del mg (trazas). Su requerimiento es inferior a 100 mg o se desconoce (Fe, Zn, Cu, Cr, Mo, Mn, F, I, Se) Ultra-Traza Están presentes en el organismo en cantidades del orden del mg o ng. (Ni, As, Va, B, Sn, Li, Si, Co) Actúan de diversas maneras Formación de tejidos rígidos del cuerpo (Ca, P, F, Mg, etc.) Cofactor de enzimas (Mn, Zn, Cu, Mo, Na, etc.) Integrante de vitaminas, hormonas, mioglobina y hemoglobina (Co, I, Fe, etc.) Controlar la presión osmótica de fluidos celulares y del pH (Na, K, Cl, etc.) Parte constitutiva de algunas macromoléculas (S, P, Fe, etc.) Minerales - Generalidades Química de los Minerales Son la fuente más abundante de minerales Concentraciones bajas y variablesSe encuentran en Múltiples formas químicas Iones Libres Complejos Compuestos Diversidad de las propiedades químicas El n° y diversidad de los componentes no minerales Cambios químicos que tienen lugar (procesado, almacenamiento, digestión) Química de los Minerales Contienen minerales en proporción a las necesidades del animal Pueden ser fuentes de minerales pero su contenido puede variar dependiendo del contenido mineral del suelo El estado de maduración de un vegetal, fruta o grano puede influenciar su contenido mineral El agua de bebida tiene un contenido variable de minerales y puede contener cantidades significativas de Na, Mg y F Química de los Minerales NO se destruyen por el calor, luz, oxidante, valores extremos de pH u otros factores que afectan a los nutrientes orgánicos PUEDEN ELIMINARSE por lixiviación (agua de remojo) o separación física (molienda) La BIODISPONIBILIDAD puede verse afectada por diversos factores y procesos o Molienda (↓BD) (Queremos obtener el endospermo y sacamos el salvado y germen perdiendo minerales importantes) o Retención de Ca en el queso o Cocción de los alimentos en agua o La riqueza de un elemento traza puede aumentar durante el procesado (agua, del equipo o del material de envasado) Química de los Minerales CENIZAS • Calcinar la muestra en presencia de oxigeno • Estima el contenido total de minerales, pero pueden formarse especies (óxidos, sulfatos, fosfatos, nitritos, cloruros y otros haluros) sobreestimando el contenido mineral total debido al O2 presente en estos aniones. MINERALES INDIVIDUALES Incineración y medición por: • Espectroscopia de absorción atómicaMide un mineral por vez • Espectrómetros de plasma acoplado inductivamente Permiten cuantificar simultáneamente varios minerales Biodisponibilidad de Minerales La proporción de un nutriente en un alimento, dieta o suplemento dietario que es absorbida y utilizada para las funciones corporales normales que le son propias La BD de los minerales oscila entre <1% en algunas formas de Fe hasta >90% para el Na+ y el K+ BD va a ser función del alimento y del organismo del individuo que consume ese alimento Biodisponibilidad de Minerales El conocimiento de la BD sirve para Establecer las ingestas dietéticas recomendadas (RDA) Evaluar la adecuación de la ingesta a las recomendaciones Seleccionar los compuestos mas eficaces y establecer recomendaciones para la restauración, fortificación o enriquecimiento de alimentos o productos dietéticos Biodisponibilidad de Minerales La cantidad que esta disponible para la absorción va a depender 1- Contenido y la especie química del mineral en el alimento (las formas muy insolubles se absorben mal) 2- Composición de la dieta – Ligandos: promotores o inhibidores de la absorción • Ligandos que forman quelatos solubles con metales pueden ↑ la absorción • Ligandos de ↑PM pueden ↓la absorción • Ligandos que forman quelatos insolubles con metales pueden ↓ la absorción 3- Actividad redox de los componentes del alimento 4- Las secreciones GI y las interacciones luminales Biodisponibilidad de Minerales La proporción de los minerales disponibles que es captada por las células de la mucosa y el grado de utilización en el organismo dependen de: 5- Interacciones mineral – mineral Altas concentraciones de un mineral en la dieta puede inhibir la absorción de otro (a nivel de mucosa) (fortificación o consumo de suplementos) La cantidad que esta disponible para la absorción va a depender Biodisponibilidad de Minerales 6- Factores relacionados con el huésped • Las reservas del organismo: la regulación homeostática de los minerales del organismo puede operar en el sitio de absorción, aumentándola en situaciones de deficiencia • Demandas fisiológicas: crecimiento, mujeres en edad fértil (Fe), embarazo, lactancia • Estados de salud: ciertas enfermedades, infecciones, ciertos medicamentos, los trastornos que conducen a mala absorción ↓ absorción de minerales La cantidad que esta disponible para la absorción va a depender Biodisponibilidad de Minerales Muy distinta entre ellos Na, K y Cl Ca, Fe, P y Mg Forman compuestos sencillos que existen en disolución, por lo que forman iones libres fácilmente absorbibles Integran compuestos insolubles, son más difíciles de asimilar Deficiencias Dietéticas I, Se, Co Fe, Zn, Ca Dietas exclusivamente vegetarianas Asociada a una baja BD en la dieta Minerales - Calcio Elemento mineral más abundante en el organismo Es un macronutriente Tejido óseo (99%), cristal de hidroxiapatita dureza de los huesos Fluidos y tejidos (1%) Ca sérico, libre o ionizado (47.5%), complejado (6.5%), unido a proteínas (46%) Regulación de funciones fisiológicas (contracción muscular, transmisión de impulsos nerviosos, coagulación sanguínea, etc.) Capacidad para formar complejos Minerales - Calcio El pico máximo de densidad mineral ósea depende de la ingesta de Ca durante el crecimiento La persistencia de bajas ingestas produce desmineralización esquelética y osteoporosis en la vida adulta Minerales - Calcio Productos lácteos (leche, yogurt, ricota BD) Legumbres, hortalizas de hoja, semillas, peces que se consumen enteros, productos elaborados (dulces)) (↓ BD) Factores dietarios: modulan la abs y excreción por orina Factores relacionados con el huésped: *cantidad ingerida *requerimientos edad, sexo estado fisiológico Consumo de medicamentos (corticoides osteoporosis x consumo prolongado) Influye en la BD Zn Fe El uso de agentes secuestradores como el EDTA y de fosfatos, pirofosfatos y tripolifosfatos en la industria alimentaria puede traer problemas de absorción del calcio y de otros elementos al interactuar con ellos y hacerlos indisponibles Formación de huesos y dientes En presencia de un exceso de fósforo se pueden producir fosfatos de calcio que son insolubles y no absorbibles Minerales - Calcio Minerales - Calcio Muchas veces es un aditivo que se utiliza como Mejorador de la textura *Geles con macromoléculas (pectinas de bajo metoxilo, alginatos) *Firmeza en hortalizasenlatadas Minerales - Fósforo Fósforo 80% se localiza en los huesos y en los dientes 20% se concentra en los fluidos extracelulares Participa en el metabolismo de las proteínas, los lípidos y los hidratos de carbono Interviene en la fosforilación de la glucosa y del glicerol Se combina con ácidos grasos en los fosfolípidos Es parte del ATP y de los ácidos nucleicos (ADN y ARN) Forma las fosfoproteínas se aprovecha un 70% del consumido y el 30% restante se desecha en las heces Acción Minerales - Hierro El Fe del organismo se encuentra en dos compartimentos Forman parte de: • hemoglobina (tpte. O2) • mioglobina (contracción muscular) Son componentes de las enzimas tisulares: • Citocromo (metabolismo energético) • catalasa • peroxidasa Funcional Reserva Depósito de Fe: • ferritina • hemosiderina Tpte. de Fe : • transferrina (asociada con el Fe) Se encuentra asociado a proteínas Minerales - Hierro • Se absorbe principalmente en el duodeno • Es transportado por la transferrina y depositado como ferritina y hemosiderina (hígado, médula ósea, sistema retículo endotelial (SRE)) Minerales - Hierro La cantidad de Fe absorbida es insuficiente para cubrir los requerimientos Depleción de los depósitos Anemia Ferropénica (↓ de la [Hb] • Reduce el rendimiento en el trabajo en adultos (astenia, fatiga, anorexia) • Se asocia con anormalidades en la conducta y desarrollo cognitivo y motor en infantes (Irreversible si la deficiencia es grande) • Efectos adversos en el embarazo Minerales - Hierro • Requerimientos aumentados Embarazo, crecimiento, pérdidas menstruales o infecciones parasitarias (crónicas en niños) • La cantidad insuficiente provista por la dieta • Los constituyentes de los alimentos alteran la absorción Fuente: nuevo-6.cpt (researchgate.net) Minerales - Hierro https://www.researchgate.net/profile/Gaspar-Ros/publication/270959331_Biodisponibilidad_del_hierro_de_los_alimentos/links/54ba9ffa0cf29e0cb04bd42f/Biodisponibilidad-del-hierro-de-los-alimentos.pdf Minerales - Hierro El Fe se encuentra en los alimentos como BD Fe Hemínico > BD Fe no Hemínico Fe Hemínico Presente en carnes (vaca, pollo, pescado) Funcional Fe no Hemínico Reserva Presente en lácteos, cereales, frutas y verduras Minerales - Hierro Inhibidores • Fitatos (cereales) • Taninos • Polifenoles • Proteinas (vegetales, lácteos, huevo) • Ca Promotores • Ácido ascórbico • AA, péptidos • Ácido cítrico • EDTA Composición dietaria Contenido y especie química (Se encuentra en dos estados de oxidación, Fe2+ Fe3+) Secreciones GI El Fe+3 se reduce a Fe+2 gracias al ácido estomacal y en esta forma atraviesa la mucosa gastrointestinal Minerales - Hierro Puede ↑ o ↓la BD del Fe • Molienda↑BD porque elimina parte de los fitatos • Calentamiento y almacenamiento↓la BD porque se pueden destruir los AA • Procesos tradicionales de preparación de alimentos: Leudado del pan, remojado, germinación y fermentación de cereales↓la cantidad de inhibidores por activación de fitasas endógenas que degradan el inositol hexa fosfato IP6, inositol penta fosfato IP5, inositol mono fosfato IP1 e inositol con menor contenido de fosfato que no interfieren en la absorción↑BD Minerales - Hierro Fe de Contaminación Puede incorporarse al alimento en las distintas etapas de su elaboración • Durante la recolección y almacenamiento (polvo, tierra) • Preparación (ollas) • Procesado (molienda) BD= f (pH, inhibidores y promotores, condiciones del procesado del alimento: T°, t de cocción, pH, etc.) Minerales - Hierro Lactancia Pérdidas menstruales Embarazo ↑necesidad de Fe Requerimientos aumentados: mujeres en edad fértil, embarazo, crecimiento de lactantes, niños (<2 años) y adolescentes Minerales - Hierro Reservas de Fe los individuos deficientes en Fe lo absorben mas eficientemente que aquellos cuyas reservas son adecuadas Deficiencias de otros micronutrientes deficiencia de vitamina A, Cu, Mo, vitamina C Afecciones a/hipoclorhidria : < absorción (personas que tienen disminuido el ácido del estómago) Infecciones parasitarias pueden aumentar la absorción de Fe (pérdida de sangre intestinal), o disminuir (mala absorción) (infecciones parasitarias crónicas) Minerales - Hierro ↑ Ingesta de cereales y tubérculos dietas con ↑ del % de inhibidores, pobres en Fe Hemínico ↓ Ingesta de productos animales, frutas y vegetales Son responsables de la alta incidencia de anemia por deficiencia de Fe Minerales - Hierro Intoxicación aguda: dosis ↑↑↑ de Fe terapéutico (niño que toma suplemento vitamínico) Intoxicación subaguda: anemia hemolítica del prematuro dosis terapéuticas + déficit en vit E Toxicidad crónica y sobrecarga de Fe: acumulación de Fe orgánico a largo plazo Potencial tóxico: catalizador de reacciones redox puede producir lesiones en lípidos, proteinas y ácidos nucleicos Minerales - Zinc Leche, huevos, hígado, remolacha Salmón maníes La ubicación en el organismo es intracelular Esta distribuido en todo el organismo: Tejido muscular (60%) Huesos (25%) Piel y cabellos (8%) TGI y páncreas (2%) Sangre (2%) Minerales - Zinc Interviene en el metabolismo, crecimiento, reproducción, reparación de tejidos e inmunidad celular Forma parte de sistemas enzimáticos (metaloenzimas) Función estructural Interviene en el almacenamiento y liberación de insulina, movilización de vit A del hígado, etc. El organismo regula la absorción y excreción del Zn a través de secreciones GI Deficiencia marginal existe en países industrializados y en países en desarrollo, por incorrecta alimentación Se detecta cuando aparecen manifestaciones clínicas o retardo en el crecimiento, que son revertidos mediante suplementación con Zn Minerales - Zinc Presencia de inhibidores de Zn en la absorción (causa mas común) Ingesta dietaria inadecuada (patrón de consumo: cereales y tubérculos, muy poca carne) Síndromes de mala absorción o elevadas pérdidas por diarreas (se incrementa la pérdida de Zn endógeno) Mayor contenido: la carne roja, magra y los mariscos (40-50 ppm) Otras fuentes proteicas: carne de cerdo (20-30 ppm) aves (1- 20 ppm), pescados y leche (3-5 ppm), tienen < contenido de Zn Los alimentos de origen vegetal poseen ↓ cantidades, salvo los cereales enteros (30-50 ppm) y las legumbres (25-35 ppm) Minerales - Zinc Cantidad disponible para la absorción Inhibidores • Fitatos (IP6-IP5) • Ca (complejos con fitatos y Zn) • Polifenoles Promotores • Proteinas cárnicas • AA • Ácidos orgánicos • Citrato • EDTA Influencia de procesos fitatos (forman complejos con el Zn y Ca) Todos los procesos que disminuyen el contenido de fitatos (molienda) aumenta la BD del Zn Minerales - Zinc ↑de requerimientos o Crecimiento o Lactancia Dietas bajas en Zn: ↑ la absorción y la retención del Zn Enfermedades: mala absorción, diarreas, baja secreción ácida ↓absorción BD de Zn de la dieta: 15-50% ( es más alta que la BD del FE en la dieta (≈30%) Minerales - Yodo • Participa de la tiroxina de la hormona tiroidea • Regula la T° corporal • Se encuentra en los alimentos de origen marino • Junto con el flúor se ha usado para enriquecer la sal de mesa • Su deficiencia causa aparición de Bocio Minerales - Sodio • Los alimentos pueden aportar 70% del sodio que ingerimos • Se encuentra en la sal que se añade a los alimentos • Su exceso puede conducir a hipertensión arterial • Participa en la función nerviosa y muscular Minerales - Potasio • Principal catión intracelular • Mantenimiento hidroelectrolítico • Participa en la función cardíaca y transmisión nerviosa Minerales - Magnesio • Interviene en la formación de huesos y dientes • Coenzima en el metabolismo de hidratos de carbono • Constituyente de diversos líquidos intracelulares • Cofactor de varias enzimas. Minerales - Cobre
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