Minéral (nutriment) - Mineral (nutrient)

Dans le contexte de la nutrition, un minéral est un élément chimique requis comme nutriment essentiel par les organismes pour remplir les fonctions nécessaires à la vie. Cependant, les quatre principaux éléments structurels du corps humain en poids ( oxygène , hydrogène , carbone et azote ) ne sont généralement pas inclus dans les listes des principaux minéraux nutritifs (l'azote est considéré comme un "minéral" pour les plantes, car il est souvent inclus dans les engrais). Ces quatre éléments composent environ 96% du poids du corps humain, et les minéraux majeurs (macrominéraux) et minéraux mineurs (également appelés oligo-éléments) composent le reste.

Les minéraux nutritifs, étant des éléments, ne peuvent pas être synthétisés biochimiquement par les organismes vivants. Les plantes puisent leurs minéraux dans le sol . La plupart des minéraux dans l'alimentation humaine proviennent de la consommation de plantes et d'animaux ou de l'eau potable. En tant que groupe, les minéraux sont l'un des quatre groupes de nutriments essentiels, les autres étant les vitamines , les acides gras essentiels et les acides aminés essentiels . Les cinq principaux minéraux du corps humain sont le calcium , le phosphore , le potassium , le sodium et le magnésium . Tous les éléments restants dans un corps humain sont appelés « oligo-éléments ». Les oligo-éléments qui ont une fonction biochimique spécifique dans le corps humain sont le soufre , le fer , le chlore , le cobalt , le cuivre , le zinc , le manganèse , le molybdène , l' iode et le sélénium .

La plupart des éléments chimiques qui sont ingérés par des organismes sont sous la forme de composés simples. Les plantes absorbent les éléments dissous dans les sols, qui sont ensuite ingérés par les herbivores et les omnivores qui les mangent, et les éléments remontent la chaîne alimentaire . Les organismes plus gros peuvent également consommer le sol ( géophagie ) ou utiliser des ressources minérales, telles que les pierres à lécher , pour obtenir des minéraux limités non disponibles par d'autres sources alimentaires.

Les bactéries et les champignons jouent un rôle essentiel dans l'altération des éléments primaires qui se traduit par la libération de nutriments pour leur propre nutrition et pour la nutrition d'autres espèces de la chaîne alimentaire écologique . Un élément, le cobalt , n'est utilisable par les animaux qu'après avoir été transformé en molécules complexes (par exemple, la vitamine B 12 ) par des bactéries. Les minéraux sont utilisés par les animaux et les micro - organismes pour le processus de minéralisation des structures, appelé biominéralisation , utilisé pour construire des os, des coquillages , des coquilles d'œufs , des exosquelettes et des coquilles de mollusques .

Éléments chimiques essentiels pour l'homme

On sait qu'au moins vingt éléments chimiques sont nécessaires pour soutenir les processus biochimiques humains en remplissant des rôles structurels et fonctionnels ainsi que des électrolytes .

L'oxygène, l'hydrogène, le carbone et l'azote sont les éléments les plus abondants dans le corps en poids et représentent environ 96% du poids d'un corps humain. Le calcium représente 920 à 1200 grammes du poids corporel d'un adulte, dont 99 % sont contenus dans les os et les dents. Cela représente environ 1,5% du poids corporel. Le phosphore est présent en quantités d'environ 2/3 du calcium et représente environ 1 % du poids corporel d'une personne. Les autres minéraux majeurs (potassium, sodium, chlore, soufre et magnésium) ne représentent qu'environ 0,85% du poids de l'organisme. Ensemble, ces onze éléments chimiques (H, C, N, O, Ca, P, K, Na, Cl, S, Mg) constituent 99,85% du corps. Les ~18 minéraux ultratraces restants ne représentent que 0,15% du corps, soit environ cent grammes au total pour une personne moyenne. Les fractions totales dans ce paragraphe sont des quantités WP:CALC basées sur la somme des pourcentages de l'article sur la composition chimique du corps humain

Différentes opinions existent sur la nature essentielle de divers éléments ultratraces chez l'homme (et d'autres mammifères), même sur la base des mêmes données. Par exemple, il n'y a pas de consensus scientifique sur le fait que le chrome soit un oligo-élément essentiel chez l'homme. Les États-Unis et le Japon désignent le chrome comme nutriment essentiel, mais l' Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA), représentant l'Union européenne, a examiné la question en 2014 et n'est pas d'accord.

La plupart des nutriments minéraux connus et suggérés ont un poids atomique relativement faible et sont raisonnablement courants sur terre, ou pour le sodium et l'iode, dans l'océan :

Éléments nutritionnels du tableau périodique
H   Il
Li Être   B C N O F Ne
N / A mg   Al Si P S Cl Ar
K Californie   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Géorgie Comme Se Br Kr
Rb Sr   Oui Zr Nb Mo Tc Ru Rhésus PD Ag CD Dans Sn Sb Te je Xe
Cs Ba * Lu Hf Ta W Os Je pt Au Hg Tl Pb Bi À Rn
Fr Ra ** G / D Rf DB Sg Bh hs Mont DS Rg Cn Nh Fl Mc Niv Ts Og
 
  * La Ce Pr nd après-midi SM UE Dieu To Dy Ho Euh Tm Yb
  ** c.a. E Pennsylvanie U Np Pu Un m Cm Noir Cf. Es FM Maryland Non
Légende:
  Éléments de quantité
  Oligo- éléments essentiels
  Oligo-élément considéré comme essentiel par les États-Unis, pas par l'Union européenne
  Fonction suggérée par les effets de privation ou la manipulation métabolique active, mais aucune fonction biochimique clairement identifiée chez l'homme
  Preuves circonstancielles limitées pour des traces d'avantages ou une action biologique chez les mammifères
  Aucune preuve d'action biologique chez les mammifères, mais essentielle chez certains organismes inférieurs.
(Dans le cas du lanthane, la définition d'un nutriment essentiel comme étant indispensable et irremplaçable n'est pas complètement applicable en raison de l'extrême similitude des lanthanides . Les lanthanides précoces stables jusqu'à Sm sont connus pour stimuler la croissance de divers organismes utilisant des lanthanides. .)

Rôles dans les processus biologiques

Élément alimentaire RDA/AI Homme/Femme (États-Unis) [mg] UL (États-Unis et UE) [mg] Catégorie
Sources alimentaires à haute densité nutritionnelle
Terme pour déficience Terme de franchise
Potassium 4700 NE ; NE Un électrolyte systémique et est essentiel dans la corégulation de l' ATP avec le sodium Patate douce, tomate, pomme de terre, haricots, lentilles, produits laitiers, fruits de mer, banane, pruneau, carotte, orange hypokaliémie hyperkaliémie
Chlore 2300 3600 ; NE Nécessaire à la production d'acide chlorhydrique dans l'estomac et aux fonctions de la pompe cellulaire Le sel de table (chlorure de sodium) est la principale source alimentaire. hypochlorémie hyperchlorémie
Sodium 1500 2300 ; NE Un électrolyte systémique et est essentiel dans la corégulation de l' ATP avec le potassium Sel de table (chlorure de sodium, principale source), légumes de mer , lait et épinards . hyponatrémie hypernatrémie
Calcium 1000 2500 ; 2500 Nécessaire à la santé des muscles, du cœur et du système digestif, renforce les os, soutient la synthèse et la fonction des cellules sanguines Produits laitiers , œufs, conserves de poisson avec arêtes (saumon, sardines), légumes à feuilles vertes , noix , graines , tofu, thym, origan, aneth, cannelle. hypocalcémie hypercalcémie
Phosphore 700 4000 ; 4000 Un composant des os (voir apatite ), des cellules, dans le traitement de l'énergie, de l'ADN et de l'ATP (sous forme de phosphate) et de nombreuses autres fonctions Viande rouge, produits laitiers, poisson , volaille, pain, riz, avoine. Dans des contextes biologiques, généralement considérés comme du phosphate hypophosphatémie hyperphosphatémie
Magnésium 420/320 350 ; 250 Nécessaire pour le traitement de l' ATP et pour les os Épinards, légumineuses , noix, graines, grains entiers, beurre d'arachide, avocat hypomagnésémie ,
carence en magnésium
hypermagnésémie
Le fer 8/18 45 ; NE Nécessaire à de nombreuses protéines et enzymes, notamment l' hémoglobine pour prévenir l' anémie Viande, fruits de mer, noix, haricots, chocolat noir carence en fer trouble de surcharge en fer
Zinc 11/8 40 ; 25 Requis pour plusieurs classes d' enzymes telles que les métalloprotéinases matricielles , l' alcool déshydrogénase hépatique , l' anhydrase carbonique et les protéines à doigt de zinc Huîtres*, viande rouge, volaille, noix, céréales complètes, produits laitiers carence en zinc toxicité du zinc
Manganèse 2.3/1.8 11 ; NE Cofacteur requis pour la superoxyde dismutase Céréales, légumineuses, graines, noix, légumes à feuilles, thé, café carence en manganèse manganisme
Le cuivre 0,9 dix; 5 Cofacteur requis pour la cytochrome c oxydase Foie, fruits de mer, huîtres, noix, graines; certains : grains entiers, légumineuses carence en cuivre toxicité du cuivre
Iode 0,150 1.1 ; 0,6 Nécessaire à la synthèse des hormones thyroïdiennes Algues ( varech ou kombu )*, céréales, œufs, sel iodé carence en iode / goitre iodisme Hyperthyroïdie
Chrome 0,035/0,25 NE ; NE Impliqué dans le métabolisme du glucose et des lipides, bien que ses mécanismes d'action dans l'organisme et les quantités nécessaires à une santé optimale ne soient pas bien définis Brocoli, jus de raisin (surtout rouge), viande, produits à grains entiers Carence en chrome Toxicité du chrome
Molybdène 0,045 2 ; 0,6 Nécessaire au fonctionnement de la xanthine oxydase , de l' aldéhyde oxydase et de la sulfite oxydase Légumineuses, grains entiers, noix carence en molybdène toxicité du molybdène
Sélénium 0,055 0,4 ; 0,3 Essentiel à l'activité des enzymes antioxydantes comme la glutathion peroxydase Noix du Brésil, fruits de mer, abats, viandes, céréales, produits laitiers, œufs carence en sélénium sélénose
Cobalt rien NE ; NE Nécessaire à la synthèse de la vitamine B 12 , mais comme les bactéries sont nécessaires pour synthétiser la vitamine , elle est généralement considérée comme faisant partie de la vitamine B 12 qui provient de la consommation d'animaux et d'aliments d'origine animale (œufs...) Intoxication au cobalt

AJR = Apport Alimentaire Recommandé ; AI= Apport adéquat ; UL = Apport supérieur tolérable ; Les chiffres indiqués concernent les adultes de 31 à 50 ans, hommes ou femmes ni enceintes ni allaitantes

* Une portion d'algues dépasse l'UL américain de 1 100 g mais pas l'UL de 3 000 g fixée par le Japon.

Concentrations sanguines de minéraux

Les minéraux sont présents dans le sang d'un être humain en bonne santé à certaines concentrations massiques et molaires. La figure ci-dessous présente les concentrations de chacun des éléments chimiques abordés dans cet article, du centre-droit vers la droite. Selon les concentrations, certains sont dans la partie supérieure de l'image, tandis que d'autres sont dans la partie inférieure. Le chiffre comprend les valeurs relatives d'autres constituants du sang tels que les hormones. Sur la figure, les minéraux sont surlignés en violet .

Alimentation diététique

Les diététistes peuvent recommander que les minéraux soient mieux fournis en ingérant des aliments spécifiques riches en élément(s) chimique(s) d'intérêt. Les éléments peuvent être naturellement présents dans l'aliment (par exemple, le calcium dans le lait de vache) ou ajoutés à l'aliment (par exemple, le jus d'orange enrichi en calcium ; sel iodé enrichi en iode ). Les compléments alimentaires peuvent être formulées de manière à contenir plusieurs différents éléments chimiques (comme des composés), une combinaison de vitamines et / ou d' autres composés chimiques, ou un seul élément (comme un composé ou mélange de composés), tels que le calcium ( carbonate de calcium , citrate de calcium ) ou du magnésium ( oxyde de magnésium ), ou du fer (sulfate ferreux, bis-glycinate de fer).

L'accent alimentaire mis sur les éléments chimiques découle d'un intérêt à soutenir les réactions biochimiques du métabolisme avec les composants élémentaires requis. Il a été démontré que des niveaux d'apport appropriés de certains éléments chimiques sont nécessaires pour maintenir une santé optimale. L'alimentation peut répondre à tous les besoins en éléments chimiques du corps, bien que des suppléments puissent être utilisés lorsque certaines recommandations ne sont pas suffisamment respectées par l'alimentation. Un exemple serait un régime pauvre en produits laitiers, et donc ne répondant pas à la recommandation pour le calcium.

Sécurité

L'écart entre l'apport quotidien recommandé et ce qui est considéré comme des limites supérieures de sécurité (UL) peut être faible. Par exemple, pour le calcium, la Food and Drug Administration des États-Unis a fixé l'apport recommandé pour les adultes de plus de 70 ans à 1 200 mg/jour et l'UL à 2 000 mg/jour. L'Union européenne fixe également des quantités recommandées et des limites supérieures, qui ne sont pas toujours en accord avec les États-Unis. De même, le Japon, qui fixe l'UL pour l'iode à 3000 μg contre 1100 pour les États-Unis et 600 pour l'UE. Dans le tableau ci-dessus, le magnésium apparaît comme une anomalie car l'apport recommandé pour les hommes adultes est de 420 mg/jour (femmes 350 mg/jour) alors que l'UL est inférieur à celui recommandé, à 350 mg. La raison en est que l'UL est spécifique à la consommation de plus de 350 mg de magnésium en une seule fois, sous forme de complément alimentaire, car cela peut provoquer des diarrhées. Les aliments riches en magnésium ne causent pas ce problème.

Éléments considérés comme peut-être essentiels pour l'homme mais non confirmés

De nombreux éléments ultratraces ont été suggérés comme essentiels, mais de telles affirmations n'ont généralement pas été confirmées. La preuve définitive de l'efficacité provient de la caractérisation d'une biomolécule contenant l'élément ayant une fonction identifiable et testable. Un problème avec l'identification de l'efficacité est que certains éléments sont inoffensifs à de faibles concentrations et sont omniprésents (exemples : silicium et nickel dans le solide et la poussière), donc la preuve de l'efficacité fait défaut car les déficiences sont difficiles à reproduire. Les éléments ultratraces de certains minéraux tels que le silicium et le bore sont connus pour avoir un rôle mais la nature biochimique exacte est inconnue, et d'autres comme l' arsenic sont soupçonnés d'avoir un rôle dans la santé, mais avec des preuves plus faibles.

Élément La description Excès
Brome Peut-être important pour l' architecture de la membrane basale et le développement des tissus, en tant que catalyseur nécessaire pour fabriquer du collagène IV . bromisme
Arsenic Essentiel dans les modèles rat, hamster, chèvre et poulet, mais aucune recherche n'a été faite chez l'homme. empoisonnement à l'arsenic
Nickel Le nickel est un composant essentiel de plusieurs enzymes , dont l' uréase et l' hydrogénase . Bien que non requis par les humains, certains sont considérés comme requis par les bactéries intestinales, comme l'uréase requise par certaines variétés de Bifidobacterium . Chez l'homme, le nickel peut être un cofacteur ou un composant structurel de certaines métalloenzymes impliquées dans l' hydrolyse , les réactions redox et l'expression des gènes . Une carence en nickel a ralenti la croissance chez les chèvres, les porcs et les moutons, et a diminué la concentration d' hormones thyroïdiennes circulantes chez les rats. Toxicité du nickel
Fluor Le fluor (sous forme de fluorure ) n'est pas considéré comme un élément essentiel car les humains n'en ont pas besoin pour leur croissance ou pour maintenir leur vie. La recherche indique que le principal avantage dentaire du fluorure se produit à la surface de l'exposition topique. Parmi les minéraux de ce tableau, le fluorure est le seul pour lequel l'Institute of Medicine des États-Unis a établi un apport suffisant . Intoxication au fluorure
Bore Le bore est un nutriment végétal essentiel , nécessaire principalement pour maintenir l'intégrité des parois cellulaires. Le bore s'est avéré essentiel pour compléter le cycle de vie des représentants de tous les règnes de la vie. Chez les animaux, il a été démontré que des suppléments de bore réduisent l'excrétion de calcium et activent la vitamine D. Aucun effet aigu (DL50 de l'acide borique est de 2,5 grammes par kilogramme de poids corporel)

Les effets chroniques de l'exposition à long terme à des doses élevées de bore ne sont pas entièrement élucidés

Lithium Sur la base des concentrations plasmatiques de lithium, de l'activité biologique et des observations épidémiologiques, il existe des preuves, non concluantes, que le lithium est un nutriment essentiel. Toxicité du lithium
Strontium Le strontium s'est avéré impliqué dans l'utilisation du calcium dans le corps. Il a une action favorisant l'absorption du calcium dans les os à des niveaux alimentaires modérés de strontium, mais une action rachitogène (produisant le rachitisme) à des niveaux alimentaires plus élevés. Certaines formes de rachitisme
Autre Le silicium et le vanadium ont établi des rôles biochimiques bien que spécialisés en tant que cofacteurs structurels ou fonctionnels dans d'autres organismes, et sont peut-être, voire probablement, utilisés par les mammifères (y compris les humains). En revanche, le tungstène , les premiers lanthanides et le cadmium ont des utilisations biochimiques spécialisées dans certains organismes inférieurs, mais ces éléments ne semblent pas être utilisés par les mammifères. D' autres éléments considérés comme peut - être essentiels comprennent l' aluminium , le germanium , le plomb , le rubidium et l' étain . Plusieurs

Écologie minérale

Les minéraux peuvent être modifiés par des bactéries qui agissent sur les métaux pour catalyser la dissolution et la précipitation des minéraux . Nutriments minéraux sont recyclés par des bactéries distribuées dans les sols, les océans, l' eau douce , les eaux souterraines et les glaciers fluvioglaciaires systèmes dans le monde entier. Les bactéries absorbent la matière organique dissoute contenant des minéraux lorsqu'elles récupèrent les proliférations de phytoplancton . Les nutriments minéraux parcourent cette chaîne alimentaire marine , des bactéries et du phytoplancton aux flagellés et au zooplancton , qui sont ensuite consommés par d'autres espèces marines . Dans les écosystèmes terrestres , les champignons ont des rôles similaires à ceux des bactéries , mobilisant les minéraux de la matière inaccessible par d'autres organismes, puis transportant les nutriments acquis vers les écosystèmes locaux .

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes