Nutriente

Un nutriente es una sustancia utilizada por un organismo para sobrevivir, crecer y reproducirse. El requisito de ingesta de nutrientes en la dieta se aplica a animales, plantas, hongos y protistas. Los nutrientes pueden incorporarse a las células con fines metabólicos o ser excretados por las células para crear estructuras no celulares, como cabello, escamas, plumas o exoesqueletos. Algunos nutrientes se pueden convertir metabólicamente en moléculas más pequeñas en el proceso de liberación de energía, como carbohidratos, lípidos, proteínas y productos de fermentación (etanol o vinagre), lo que da como resultado agua y dióxido de carbono como productos finales. Todos los organismos requieren agua. Los nutrientes esenciales para los animales son las fuentes de energía, algunos de los aminoácidos que se combinan para crear proteínas, un subconjunto de ácidos grasos, vitaminas y ciertos minerales. Las plantas requieren minerales más diversos absorbidos a través de las raíces, más dióxido de carbono y oxígeno absorbidos a través de las hojas. Los hongos viven en materia orgánica muerta o viva y satisfacen las necesidades de nutrientes de su huésped.

Los diferentes tipos de organismos tienen diferentes nutrientes esenciales. El ácido ascórbico (vitamina C) es esencial, lo que significa que debe ser consumido en cantidades suficientes por los humanos y algunas otras especies animales, pero algunos animales y plantas pueden sintetizarlo. Los nutrientes pueden ser orgánicos o inorgánicos: los compuestos orgánicos incluyen la mayoría de los compuestos que contienen carbono, mientras que todos los demás productos químicos son inorgánicos. Los nutrientes inorgánicos incluyen nutrientes como el hierro, el selenio y el zinc, mientras que los nutrientes orgánicos incluyen, entre muchos otros, compuestos que proporcionan energía y vitaminas.

Una clasificación utilizada principalmente para describir las necesidades de nutrientes de los animales divide los nutrientes en macronutrientes y micronutrientes. Consumidos en cantidades relativamente grandes (gramos u onzas), los macronutrientes (carbohidratos, grasas, proteínas, agua) se utilizan principalmente para generar energía o incorporarse a los tejidos para su crecimiento y reparación. Los micronutrientes se necesitan en cantidades más pequeñas (miligramos o microgramos); tienen papeles bioquímicos y fisiológicos sutiles en procesos celulares, como funciones vasculares o conducción nerviosa. Cantidades inadecuadas de nutrientes esenciales, o enfermedades que interfieren con la absorción, dan como resultado un estado de deficiencia que compromete el crecimiento, la supervivencia y la reproducción. Los avisos al consumidor sobre la ingesta de nutrientes en la dieta, como la Ingesta dietética de referencia de los Estados Unidos, se basan en los resultados de la deficiencia.y proporcionar guías de macronutrientes y micronutrientes para los límites inferior y superior de ingesta. En muchos países, las reglamentaciones exigen que los macronutrientes y los micronutrientes en un contenido significativo se muestren en las etiquetas de los productos alimenticios. Los nutrientes en cantidades mayores de las que el cuerpo necesita pueden tener efectos nocivos. Las plantas comestibles también contienen miles de compuestos generalmente llamados fitoquímicos que tienen efectos desconocidos sobre la salud o la enfermedad, incluida una clase diversa con un estado no nutritivo llamado polifenoles, que aún no se conocen bien a partir de 2017.

Tipos

Macronutrientes

Los macronutrientes se definen de varias maneras.

• Los elementos químicos que los humanos consumimos en mayor cantidad son el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno, el oxígeno, el fósforo y el azufre, resumidos como CHNOPS.
• Los compuestos químicos que los humanos consumen en mayor cantidad y proporcionan energía a granel se clasifican como carbohidratos, proteínas y grasas. El agua también debe consumirse en grandes cantidades pero no aporta valor calórico.
• Los iones de calcio, sodio, potasio, magnesio y cloruro, junto con el fósforo y el azufre, se enumeran con los macronutrientes porque se requieren en grandes cantidades en comparación con los micronutrientes, es decir, las vitaminas y otros minerales, estos últimos a menudo descritos como minerales traza o ultratraza.

Los macronutrientes proporcionan energía:

• Los carbohidratos son compuestos formados por tipos de azúcar. Los carbohidratos se clasifican según su número de unidades de azúcar: monosacáridos (como glucosa y fructosa), disacáridos (como sacarosa y lactosa), oligosacáridos y polisacáridos (como almidón, glucógeno y celulosa).
• Las proteínas son compuestos orgánicos que consisten en aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Dado que el cuerpo no puede fabricar algunos de los aminoácidos (denominados aminoácidos esenciales), la dieta debe suministrarlos. A través de la digestión, las proteasas descomponen las proteínas en aminoácidos libres.
• Las grasas consisten en una molécula de glicerina con tres ácidos grasos unidos. Las moléculas de ácidos grasos contienen un grupo -COOH unido a cadenas hidrocarbonadas no ramificadas conectadas por enlaces simples solos (ácidos grasos saturados) o por enlaces dobles y simples (ácidos grasos insaturados). Las grasas son necesarias para la construcción y el mantenimiento de las membranas celulares, para mantener una temperatura corporal estable y para mantener la salud de la piel y el cabello. Debido a que el cuerpo no fabrica ciertos ácidos grasos (denominados ácidos grasos esenciales), deben obtenerse a través de la dieta.

Micronutrientes

Los micronutrientes apoyan el metabolismo.

• Los minerales dietéticos son generalmente oligoelementos, sales o iones como el cobre y el hierro. Algunos de estos minerales son esenciales para el metabolismo humano.
• Las vitaminas son compuestos orgánicos esenciales para el organismo. Por lo general, actúan como coenzimas o cofactores para varias proteínas en el cuerpo.

Esencialidad

Nutrientes esenciales

Un nutriente esencial es un nutriente requerido para la función fisiológica normal que no puede sintetizarse en el cuerpo, ya sea en absoluto o en cantidades suficientes, y por lo tanto debe obtenerse de una fuente dietética. Aparte del agua, que se requiere universalmente para el mantenimiento de la homeostasis en los mamíferos, los nutrientes esenciales son indispensables para varios procesos metabólicos celulares y para el mantenimiento y funcionamiento de tejidos y órganos. Los nutrientes considerados esenciales para el ser humano comprenden nueve aminoácidos, dos ácidos grasos, trece vitaminas, quince minerales y colina. Además, hay varias moléculas que se consideran nutrientes condicionalmente esenciales ya que son indispensables en ciertos estados de desarrollo y patológicos.

Aminoácidos

Un aminoácido esencial es un aminoácido que requiere un organismo pero que no puede sintetizar de novo y, por lo tanto, debe suministrarse en su dieta. De los veinte aminoácidos estándar que producen proteínas, nueve no pueden ser sintetizados endógenamente por humanos: fenilalanina, valina, treonina, triptófano, metionina, leucina, isoleucina, lisina e histidina.

Ácidos grasos

Los ácidos grasos esenciales (EFA, por sus siglas en inglés) son ácidos grasos que los humanos y otros animales deben ingerir porque el cuerpo los requiere para una buena salud pero no puede sintetizarlos. Se sabe que solo dos ácidos grasos son esenciales para los humanos: el ácido alfa-linolénico (un ácido graso omega-3) y el ácido linoleico (un ácido graso omega-6).

Vitaminas

Las vitaminas son moléculas orgánicas esenciales para un organismo que no se clasifican como aminoácidos o ácidos grasos. Suelen funcionar como cofactores enzimáticos, reguladores metabólicos o antioxidantes. Los humanos requieren trece vitaminas en su dieta, la mayoría de las cuales son en realidad grupos de moléculas relacionadas (p. ej., la vitamina E incluye tocoferoles y tocotrienoles): vitaminas A, C, D, E, K, tiamina (B ₁ ), riboflavina (B ₂ ), niacina (B ₃ ), ácido pantoténico (B ₅ ), vitamina B ₆ (p. ej., piridoxina), biotina (B ₇ ), folato (B ₉ ) y cobalamina (B ₁₂). El requerimiento de vitamina D es condicional, ya que las personas que se exponen lo suficiente a la luz ultravioleta, ya sea del sol o de una fuente artificial, sintetizan vitamina D en la piel.

Minerales

Los minerales son los elementos químicos exógenos indispensables para la vida. Aunque los cuatro elementos: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno son esenciales para la vida, son tan abundantes en los alimentos y bebidas que no se consideran nutrientes y no hay ingestas recomendadas para estos como minerales. La necesidad de nitrógeno se aborda mediante los requisitos establecidos para las proteínas, que se componen de aminoácidos que contienen nitrógeno. El azufre es esencial, pero nuevamente no tiene una ingesta recomendada. En cambio, se identifican las ingestas recomendadas para los aminoácidos metionina y cisteína que contienen azufre.

Los elementos nutritivos esenciales para los seres humanos, enumerados en orden de cantidad diaria recomendada (expresada en masa), son potasio, cloruro, sodio, calcio, fósforo, magnesio, hierro, zinc, manganeso, cobre, yodo, cromo, molibdeno, selenio. Además, el cobalto es un componente de la vitamina B ₁₂ que es esencial. Hay otros minerales que son esenciales para algunas plantas y animales, pero que pueden o no serlo para los humanos, como el boro y el silicio.

Colina

La colina es un nutriente esencial. Las colinas son una familia de compuestos de amonio cuaternario solubles en agua. La colina es el compuesto original de la clase de colinas, que consta de etanolamina que tiene tres sustituyentes metilo unidos a la función amino. Los seres humanos sanos alimentados con dietas compuestas artificialmente que son deficientes en colina desarrollan hígado graso, daño hepático y daño muscular. La colina no se clasificó inicialmente como esencial porque el cuerpo humano puede producir colina en pequeñas cantidades a través del metabolismo de la fosfatidilcolina.

Condicionalmente esencial

Los nutrientes condicionalmente esenciales son ciertas moléculas orgánicas que normalmente pueden ser sintetizadas por un organismo, pero bajo ciertas condiciones en cantidades insuficientes. En los seres humanos, tales condiciones incluyen nacimiento prematuro, ingesta limitada de nutrientes, crecimiento rápido y ciertos estados de enfermedad. El inositol, la taurina, la arginina, la glutamina y los nucleótidos se clasifican como condicionalmente esenciales y son particularmente importantes en la dieta y el metabolismo neonatal.

No esencial

Los nutrientes no esenciales son sustancias dentro de los alimentos que pueden tener un impacto significativo en la salud. La fibra dietética insoluble no se absorbe en el tracto digestivo humano, pero es importante para mantener la mayor parte de las deposiciones para evitar el estreñimiento. La fibra soluble puede ser metabolizada por bacterias que residen en el intestino grueso. La fibra soluble se comercializa como si tuviera una función prebiótica con afirmaciones de promover bacterias intestinales "saludables". El metabolismo bacteriano de la fibra soluble también produce ácidos grasos de cadena corta como el ácido butírico, que pueden ser absorbidos por las células intestinales como fuente de energía alimentaria.

No nutrientes

El etanol (C ₂ H ₅ OH) no es un nutriente esencial, pero proporciona aproximadamente 29 kilojulios (7 kilocalorías) de energía alimentaria por gramo. Para licores (vodka, ginebra, ron, etc.) una porción estándar en los Estados Unidos es de 44 mililitros ( 1+¹ ⁄ ₂ onzas líquidas estadounidenses), que al 40% de etanol (80 grados) serían 14 gramos y 410 kJ (98 kcal). Al 50% de alcohol, 17,5 gy 513 kJ (122,5 kcal). El vino y la cerveza contienen una cantidad similar de etanol en porciones de 150 y 350 ml (5 y 12 onzas líquidas estadounidenses), respectivamente, pero estas bebidas también contribuyen a la ingesta de energía alimentaria a partir de componentes distintos del etanol. Una porción de vino de 150 ml (5 onzas líquidas estadounidenses) contiene de 420 a 540 kJ (100 a 130 kcal). Una porción de cerveza de 350 ml (12 onzas líquidas estadounidenses) contiene de 400 a 840 kJ (95 a 200 kcal). Según el Departamento de Agricultura de EE. UU., según las encuestas NHANES 2013–2014, las mujeres de 20 años en adelante consumen en promedio 6,8 gramos de alcohol por día y los hombres consumen en promedio 15,5 gramos por día.Ignorando la contribución no alcohólica de esas bebidas, las contribuciones promedio de etanol a la ingesta diaria de energía alimentaria son 200 y 450 kJ (48 y 108 kcal), respectivamente. Las bebidas alcohólicas se consideran alimentos con calorías vacías porque, si bien proporcionan energía, no aportan nutrientes esenciales.

Por definición, los fitoquímicos incluyen todos los componentes nutricionales y no nutricionales de las plantas comestibles. Se incluyen como componentes nutricionales los carotenoides provitamina A, mientras que los que no tienen un estado nutricional son diversos polifenoles, flavonoides, resveratrol y lignanos, que a menudo se afirma que tienen efectos antioxidantes, que están presentes en numerosos alimentos vegetales. Varios compuestos fitoquímicos están bajo investigación preliminar por sus efectos potenciales sobre las enfermedades y la salud humana. Sin embargo, la calificación para el estado nutricional de los compuestos con propiedades mal definidas in vivo es que primero deben definirse con un nivel de ingesta dietética de referencia para permitir un etiquetado de alimentos preciso.una condición no establecida para la mayoría de los fitoquímicos que se afirma que son nutrientes antioxidantes.

Deficiencias y toxicidad

Ver Vitamina, Mineral (nutriente), Proteína (nutriente)

Una cantidad inadecuada de un nutriente es una deficiencia. Las deficiencias pueden deberse a una serie de causas, incluida una ingesta inadecuada de nutrientes, llamada deficiencia dietética, o cualquiera de varias condiciones que interfieren con la utilización de un nutriente dentro de un organismo. Algunas de las condiciones que pueden interferir con la utilización de nutrientes incluyen problemas con la absorción de nutrientes, sustancias que causan una necesidad mayor de lo normal de un nutriente, condiciones que causan la destrucción de nutrientes y condiciones que causan una mayor excreción de nutrientes. La toxicidad de los nutrientes ocurre cuando el consumo excesivo de un nutriente daña a un organismo.

En los Estados Unidos y Canadá, los niveles recomendados de ingesta dietética de nutrientes esenciales se basan en el nivel mínimo que "mantendrá un nivel definido de nutrición en un individuo", una definición algo diferente de la utilizada por la Organización Mundial de la Salud y Food and Agriculture. Organización de un "requisito básico para indicar el nivel de ingesta necesario para prevenir signos patológicamente relevantes y clínicamente detectables de insuficiencia dietética".

Al establecer pautas de nutrientes humanos, las organizaciones gubernamentales no necesariamente acuerdan las cantidades necesarias para evitar la deficiencia o las cantidades máximas para evitar el riesgo de toxicidad. Por ejemplo, para la vitamina C, las ingestas recomendadas oscilan entre 40 mg/día en la India y 155 mg/día en la Unión Europea.La siguiente tabla muestra los requisitos promedio estimados (EAR) y las cantidades dietéticas recomendadas (RDA) de EE. UU. para vitaminas y minerales, los PRI para la Unión Europea (el mismo concepto que las RDA), seguidos de lo que tres organizaciones gubernamentales consideran la ingesta máxima segura. Las RDA se establecen más altas que las EAR para cubrir a las personas con necesidades superiores al promedio. Las ingestas adecuadas (IA) se establecen cuando no hay suficiente información para establecer EAR y RDA. Los países establecen niveles de ingesta superiores tolerables, también denominados límites superiores (UL), en función de las cantidades que causan efectos adversos. Los gobiernos tardan en revisar información de esta naturaleza. Para los valores de EE. UU., con la excepción del calcio y la vitamina D, todos los datos datan de 1997–2004.

* Las cantidades diarias recomendadas de niacina y magnesio son más altas que el límite superior tolerable porque, para ambos nutrientes, los UL identifican las cantidades que no aumentarán el riesgo de efectos adversos cuando los nutrientes se consumen como una porción de un suplemento dietético. La suplementación con magnesio por encima del UL puede causar diarrea. La suplementación con niacina por encima del UL puede causar enrojecimiento de la cara y una sensación de calor corporal. Cada país o agencia reguladora regional decide un margen de seguridad por debajo de cuándo pueden ocurrir los síntomas, por lo que los UL pueden diferir según la fuente.

Requisitos promedio estimados de EAR US.

RDA Cantidades dietéticas recomendadas de EE. UU.; mayor para los adultos que para los niños, y puede ser incluso mayor para las mujeres embarazadas o lactantes.

Ingesta adecuada de AI EE. UU.; AI establecidos cuando no hay información suficiente para establecer EAR y RDA.

La Ingesta de Referencia de la Población PRI es el equivalente de la RDA en la Unión Europea; mayor para los adultos que para los niños, y puede ser incluso mayor para las mujeres embarazadas o lactantes. Para la tiamina y la niacina, los PRI se expresan como cantidades por megajulio (239 kilocalorías) de energía alimentaria consumida.

Límite superior Niveles máximos de ingesta tolerables.

No se han determinado los UL de ND.

Aún no se han establecido o no se establecerán NE EAR, PRI o AI (la UE no considera al cromo como un nutriente esencial).

Planta

Los nutrientes de las plantas consisten en más de una docena de minerales absorbidos a través de las raíces, además de dióxido de carbono y oxígeno absorbidos o liberados a través de las hojas. Todos los organismos obtienen todos sus nutrientes del medio que los rodea.

Las plantas absorben carbono, hidrógeno y oxígeno del aire y del suelo en forma de dióxido de carbono y agua. Otros nutrientes se absorben del suelo (las excepciones incluyen algunas plantas parásitas o carnívoras). Contando estos, hay 17 nutrientes importantes para las plantas: estos son macronutrientes; nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), azufre (S), magnesio (Mg), carbono (C), oxígeno (O) e hidrógeno (H), y los micronutrientes; hierro (Fe), boro (B), cloro (Cl), manganeso (Mn), zinc (Zn), cobre (Cu), molibdeno (Mo) y níquel (Ni). Además de carbono, hidrógeno y oxígeno; También se necesitan nitrógeno, fósforo y azufre en cantidades relativamente grandes. Juntos, los "Seis Grandes" son los macronutrientes elementales para todos los organismos. Se obtienen de materia inorgánica (por ejemplo, dióxido de carbono, agua, nitratos, fosfatos, sulfatos y moléculas diatómicas de nitrógeno y, especialmente, oxígeno) y materia orgánica (carbohidratos, lípidos, proteínas).

Espiral de nutrientes

Nutrient Spiraling es un modelo dentro de la ecología de la corriente que integra los flujos biogeoquímicos dentro del ecosistema de la corriente. Se trata del número de veces que un átomo de nitrógeno (como nitrato) o fósforo (como fosfato) se mueve en espiral entre el bentos y la columna de agua a lo largo de un río continuo.