Un nutriente es una sustancia utilizada por un organismo para sobrevivir, crecer y reproducirse. El requisito de ingesta de nutrientes dietéticos se aplica a animales , plantas , hongos y protistas . Los nutrientes pueden incorporarse a las células con fines metabólicos o excretarse por las células para crear estructuras no celulares como cabello , escamas , plumas o exoesqueletos . Algunos nutrientes pueden convertirse 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 conduce a productos finales de agua y dióxido de carbono . Todos los organismos necesitan 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, además de dióxido de carbono y oxígeno absorbidos a través de las hojas. Los hongos viven de 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 para los seres humanos y algunas especies animales, pero la mayoría de los demás animales y muchas 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 proteínas, grasas, azúcares y vitaminas.
Una clasificación utilizada principalmente para describir las necesidades nutricionales 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 para incorporarse a los tejidos para el crecimiento y la reparación. Los micronutrientes se necesitan en cantidades más pequeñas ( miligramos o microgramos ); tienen funciones bioquímicas y fisiológicas sutiles en los procesos celulares, como las funciones vasculares o la 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. Las advertencias al consumidor para la ingesta de nutrientes dietéticos, como la Ingesta Dietética de Referencia de los Estados Unidos , se basan en la cantidad requerida para prevenir la deficiencia y brindan guías de macronutrientes y micronutrientes para los límites inferiores y superiores de ingesta. En muchos países, las regulaciones requieren que las etiquetas de los productos alimenticios muestren información sobre la cantidad de macronutrientes y micronutrientes presentes en el alimento en cantidades significativas. Los nutrientes en cantidades mayores a las que el cuerpo necesita pueden tener efectos nocivos. [1] Las plantas comestibles también contienen miles de compuestos generalmente llamados fitoquímicos que tienen efectos desconocidos sobre las enfermedades o la salud, incluida una clase diversa con un estado no nutritivo llamado polifenoles que siguen siendo poco comprendidos hasta 2024.
Los macronutrientes se definen de varias maneras. [2]
Los macronutrientes aportan energía:
Los micronutrientes son elementos dietéticos esenciales que se requieren en cantidades variables a lo largo de la vida para cumplir funciones metabólicas y fisiológicas . [6] [7]
Un nutriente esencial es un nutriente necesario 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 . [10] [11] Aparte del agua , que es universalmente necesaria para el mantenimiento de la homeostasis en los mamíferos, [12] los nutrientes esenciales son indispensables para varios procesos metabólicos celulares y para el mantenimiento y funcionamiento de los tejidos y órganos. [13] Los nutrientes considerados esenciales para los humanos comprenden nueve aminoácidos, dos ácidos grasos, trece vitaminas , quince minerales y colina . [13] Además, hay varias moléculas que se consideran nutrientes condicionalmente esenciales ya que son indispensables en ciertos estados patológicos y de desarrollo. [13] [14] [15]
Un aminoácido esencial es un aminoácido que un organismo necesita pero que no puede sintetizar de novo , por lo que debe ser suministrado en su dieta. De los veinte aminoácidos estándar que producen proteínas, nueve no pueden ser sintetizados endógenamente por los humanos: fenilalanina , valina , treonina , triptófano , metionina , leucina , isoleucina , lisina e histidina . [16] [17]
Los ácidos grasos esenciales (AGE) son ácidos grasos que los seres humanos y otros animales deben ingerir porque el cuerpo los necesita para una buena salud pero no puede sintetizarlos . [18] Solo se sabe que dos ácidos grasos son esenciales para los seres humanos: el ácido alfa-linolénico (un ácido graso omega-3 ) y el ácido linoleico (un ácido graso omega-6 ). [19]
Las vitaminas se presentan en una variedad de formas relacionadas conocidas como vitámeros . Los vitámeros de una vitamina dada realizan las funciones de esa vitamina y previenen los síntomas de deficiencia de esa vitamina. Las vitaminas son aquellas moléculas orgánicas esenciales que no están clasificadas como aminoácidos o ácidos grasos. Comúnmente funcionan 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 (por ejemplo, la vitamina E incluye tocoferoles y tocotrienoles ): [20] vitaminas A, C, D, E, K, tiamina (B 1 ), riboflavina (B 2 ), niacina (B 3 ), ácido pantoténico (B 5 ), piridoxina (B 6 ), 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. [21]
Los minerales son los elementos químicos exógenos indispensables para la vida. Aunque los cuatro elementos: carbono , hidrógeno , oxígeno y nitrógeno ( CH3ON ) son esenciales para la vida, son tan abundantes en los alimentos y bebidas que no se consideran nutrientes y no hay ingestas recomendadas para ellos como minerales. La necesidad de nitrógeno se aborda mediante los requisitos establecidos para la proteína, que se compone de aminoácidos que contienen nitrógeno. El azufre es esencial, pero nuevamente no tiene una ingesta recomendada. En cambio, se identifican ingestas recomendadas para los aminoácidos que contienen azufre metionina y cisteína .
Los oligoelementos esenciales para los seres humanos, enumerados en orden de ingesta diaria recomendada (expresada en masa), son potasio , cloruro , sodio , calcio , fósforo , magnesio , hierro , zinc , manganeso , cobre , yodo , cromo , molibdeno y 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 ser esenciales para los seres humanos, como el boro y el silicio .
La colina es un nutriente esencial. [22] [23] [24] Las colinas son una familia de compuestos de amonio cuaternario solubles en agua . [25] [26] La colina es el compuesto original de la clase de colinas, que consiste en etanolamina que tiene tres sustituyentes de metilo unidos a la función amino. [27] Los 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. [28]
Los nutrientes condicionalmente esenciales son ciertas moléculas orgánicas que normalmente pueden ser sintetizadas por un organismo, pero en ciertas condiciones en cantidades insuficientes. En los seres humanos, tales condiciones incluyen el nacimiento prematuro , la ingesta limitada de nutrientes, el crecimiento rápido y ciertas enfermedades. [14] 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. [14]
Los nutrientes no esenciales son sustancias presentes en los alimentos que pueden tener un impacto significativo en la salud. La fibra dietética no se absorbe en el tracto digestivo humano. [29] La fibra soluble se metaboliza en butirato y otros ácidos grasos de cadena corta por las bacterias que residen en el intestino grueso. [30] [31] [32] La fibra soluble se comercializa como si cumpliera una función prebiótica y se afirma que promueve las bacterias intestinales "saludables". [33]
El etanol (C 2 H 5 OH) no es un nutriente esencial, pero aporta aproximadamente 29 kilojulios (7 kilocalorías) de energía alimentaria por gramo. [34] En el caso de las bebidas espirituosas (vodka, ginebra, ron, etc.), una porción estándar en los Estados Unidos es de 44 mililitros ( 1+1 ⁄ 2 onzas líquidas estadounidenses), que con un 40% de etanol (80 grados) serían 14 gramos y 410 kJ (98 kcal). Con un 50% de alcohol, 17,5 g y 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 150 ml (5 onzas líquidas estadounidenses) de vino contiene de 420 a 540 kJ (100 a 130 kcal). Una porción de 350 ml (12 onzas líquidas estadounidenses) de cerveza contiene de 400 a 840 kJ (95 a 200 kcal). [ cita requerida ] Según el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, basándose en las encuestas NHANES 2013-2014, las mujeres de 20 años o más consumen en promedio 6,8 gramos de alcohol por día y los hombres consumen en promedio 15,5 gramos por día. [35] 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. [34]
Por definición, los fitoquímicos incluyen todos los componentes nutricionales y no nutricionales de las plantas comestibles. [36] Se incluyen como constituyentes nutricionales los carotenoides de provitamina A , [37] mientras que los que no tienen estatus nutricional son diversos polifenoles , flavonoides , resveratrol y lignanos que están presentes en numerosos alimentos vegetales. [38] Algunos compuestos fitoquímicos están bajo investigación preliminar por sus efectos potenciales sobre las enfermedades y la salud humanas. [36] [37] [38] Sin embargo, la calificación para el estatus 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 preciso de los alimentos, [39] una condición no establecida para la mayoría de los fitoquímicos que se afirma que brindan beneficios antioxidantes. [40]
Ver Vitamina , Mineral (nutriente) , Proteína (nutriente)
Una cantidad inadecuada de un nutriente es una deficiencia. Las deficiencias pueden deberse a varias 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. [1] 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. [1] La toxicidad de nutrientes ocurre cuando el consumo excesivo de un nutriente daña a un organismo. [41]
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 la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura de un "requerimiento basal para indicar el nivel de ingesta necesario para prevenir signos patológicamente relevantes y clínicamente detectables de una insuficiencia dietética". [42]
Al establecer las pautas nutricionales humanas, las organizaciones gubernamentales no necesariamente están de acuerdo en las cantidades necesarias para evitar la deficiencia o las cantidades máximas para evitar el riesgo de toxicidad. [43] [44] [45] Por ejemplo, para la vitamina C , las ingestas recomendadas varían de 40 mg/día en la India [46] a 155 mg/día para la Unión Europea. [47] La siguiente tabla muestra los Requerimientos Promedio Estimados (EAR) y las Ingestas Dietéticas Recomendadas (RDA) de los EE. UU. para vitaminas y minerales, 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 más altas que el promedio. Las Ingestas Adecuadas (IA) se establecen cuando no hay información suficiente para establecer EAR y RDA. Los países establecen niveles máximos de ingesta tolerables , también conocidos como límites superiores (UL), basados en cantidades que causan efectos adversos. Los gobiernos son lentos para revisar la información de esta naturaleza. En el caso de los valores estadounidenses, excepto el calcio y la vitamina D, todos los datos datan de 1997 a 2004. [17]
* Las cantidades diarias recomendadas de niacina y magnesio son superiores al 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 del cual pueden aparecer los síntomas, por lo que los UL pueden diferir según la fuente. [43] [44]
Requisitos promedio estimados de EAR US.
Cantidades diarias recomendadas por RDA en EE. UU.: más altas para adultos que para niños, y pueden ser incluso más altas para mujeres embarazadas o en período de lactancia.
IA EE.UU. Ingesta adecuada; Las IA se establecen cuando no hay suficiente información para establecer EAR y RDA.
La ingesta de referencia de la población PRI es el equivalente de la dosis diaria recomendada en la Unión Europea; es más alta para los adultos que para los niños y puede ser incluso más alta para las mujeres embarazadas o en período de lactancia. En el caso de 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 .
Todavía no se han establecido, o no se establecerán, los NE EAR, PRI o AI (la UE no considera el cromo un nutriente esencial).
Los nutrientes de las plantas están compuestos por más de una docena de minerales absorbidos a través de las raíces, además del dióxido de carbono y el oxígeno absorbidos o liberados a través de las hojas. Todos los organismos obtienen todos sus nutrientes del entorno que los rodea. [48] [49]
Las plantas absorben carbono, hidrógeno y oxígeno del aire y del suelo en forma de dióxido de carbono y agua. [50] Otros nutrientes se absorben del suelo (las excepciones incluyen algunas plantas parásitas o carnívoras). Contando estos, hay 17 nutrientes importantes para las plantas: [51] 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, nitrógeno , fósforo y azufre también son necesarios en cantidades relativamente grandes. Juntos, los " seis grandes " son los macronutrientes elementales para todos los organismos . [52] Provienen 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 ).
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