Nutricion y Dietetica Para Tecnologos en Alimentos(1)

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Rafael Moreno Rojas

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

© Rafael Moreno Rojas, 2000 Reservados todos los derechos. «No está permitida la reproducción total o parcial de este libro, ni su tratamiento informático, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico por fotocopia, por registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright.» Parte de los dibujos utilizados en este documento proceden de los clipart de libre uso de Corel Galery® Ediciones Díaz de Santos, S. A. Juan Bravo, 3-A. 28006 Madrid España Internet: http://www.diazdesantos.es E-Mail: [email protected] ISBN: 978-84-7978-465-2 Depósito legal: M. 44.607-2000 Diseño de cubierta: Ángel Calvete Fotocomposición: Fer, S. A. Impresión: Edigrafos

A mis hijas y mi mujer.

Índice

Agradecimientos ................................................................................................................

XXI

Presentación .....................................................................................................................

XXIII

1. Introducción a la nutrición. Antecedentes históricos................................................. 1.1. Conceptos Básicos.............................................................................................. 1.2. Origen y desarrollo histórico de la preocupación humana por la nutrición ................................................................................................... A) Prehistoria .................................................................................................... B) Dietética pitagórica....................................................................................... C) Dietética hipocrática..................................................................................... D) Dietética en el Occidente Medieval ............................................................... E) Dietética en el mundo moderno..................................................................... F) Evolución de los conocimientos sobre componentes mayoritarios de los alimentos (dietética científica) .......................................................................... G) Corolario ......................................................................................................

1 1

7 10

2. Fisiología de la nutrición humana .............................................................................. 2.1. Importancia de la nutrición en los animales y el hombre...................................... 2.2. Hambre, apetito y saciedad ................................................................................. 2.3. Principales nutrientes de los alimentos ................................................................ A) Principios inmediatos ................................................................................... B) Componentes minoritarios............................................................................ C) Agua y fibra dietética ................................................................................... 2.4. Composición corporal............................................................................................ 2.5. Acto alimentario. Bases anatómicas y funcionales...............................................

11 11 11 12 12 12 13 13 13

2 2 3 4 5 6

X

ÍNDICE

A) Digestión bucal............................................................................................. B) Paso faringe-esófago..................................................................................... C) Digestión gástrica......................................................................................... D) Digestión en el intestino delgado................................................................... E) Digestión en el intestino grueso..................................................................... 2.6. Concepto de biodisponibilidad ...........................................................................

14 14 15 15 19 20

3. Agua.............................................................................................................................

23

3.1. 3.2. 3.3.

Concepto, características fundamentales.............................................................. Utilidad fisiológica............................................................................................. Balance hídrico................................................................................................... A) Técnicas de su determinación ....................................................................... Control orgánico del balance hídrico................................................................... A) Control de entrada ........................................................................................ B) Control de salida .......................................................................................... Desarreglos del metabolismo hídrico.................................................................. A) Edema .......................................................................................................... B) Deshidratación..............................................................................................

23 24 24 25 26 26 27 27 28 28

4. Glúcidos .......................................................................................................................

29

3.4. 3.5.

4.1. 4.2. 4.3. 4.4.

4.5.

4.6. 4.7.

Concepto, terminología, bioquímica y clasificación............................................. Glúcidos digeribles............................................................................................. Utilidad fisiológica ............................................................................................ A) Función energética........................................................................................ B) Función estructural ....................................................................................... Características nutricionales................................................................................ A) Monosacáridos ............................................................................................. B) Disacáridos................................................................................................... C) Polisacáridos ................................................................................................ Digestión y metabolismo.................................................................................... A) Digestión de polisacáridos y oligosacáridos................................................... B) Absorción de monosacáridos ........................................................................ C) Metabolismo de la glucosa ........................................................................... D) Metabolismo de la galactosa ......................................................................... E) Metabolismo de la fructosa ........................................................................... F) Otros nutrientes relacionados con el metabolismo de los glúcidos ................. Requerimiento de glúcidos ................................................................................. Patologías más frecuentes relacionadas ............................................................... A) Intolerancia a la sacarosa............................................................................... B) Diabetes........................................................................................................ C) Caries dental .................................................................................................

29 29 31 31 31 31 32 32 32 32 32 33 33 34 34 34 35 35 35 36 38

ÍNDICE

XI

D) Intolerancia a la lactosa................................................................................ E) Galactosemia ............................................................................................... 4.8. Sustitutos de los glúcidos ...................................................................................

38 39 39

5. Fibra dietética............................................................................................................. 5.1. Concepto, terminología, características y clasificación........................................ 5.2. Composición de la fibra dietética........................................................................ A) Celulosa ....................................................................................................... B) Hemicelulosa ............................................................................................... C) Pectinas........................................................................................................ D) Lignina ........................................................................................................ E) Carragenatos ................................................................................................ F) Alginatos...................................................................................................... G) Gomas.......................................................................................................... 5.3. Clasificación de la fibra dietética ....................................................................... A) Fibra dietética soluble................................................................................... B) Fibra dietética insoluble................................................................................ 5.4. Utilidad fisiológica ............................................................................................ A) Efectos beneficiosos..................................................................................... B) Efectos perjudiciales..................................................................................... 5.5. Recomendaciones nutricionales .........................................................................

41 41 42 42 42 42 43 43 43 43 43 44 44 44 44 47 47

6. Aminoácidos y Proteínas ............................................................................................

49

6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5.

6.6.

6.7.

Concepto, terminología y características fundamentales...................................... Características nutricionales ............................................................................... Utilidad fisiológica de aminoácidos y proteínas .................................................. Metabolismo proteico......................................................................................... A) Metabolismo en ayuno.................................................................................. Calidad de la proteína......................................................................................... A) Aminoácidos esenciales................................................................................ B) Digestibilidad............................................................................................... C) Valor biológico ............................................................................................ D) Utilización proteica neta............................................................................... E) Coeficiente de eficacia proteica .................................................................... Recomendaciones proteicas................................................................................ A) Evaluación de las necesidades proteicas....................................................... B) Recomendaciones proteicas globales ............................................................ C) Recomendaciones de aminoácidos................................................................ D) Requerimiento de otros nutrientes para el metabolismo proteico ................... Enfermedades nutricionales relacionadas con las proteínas .................................. A) Homocistinuria ............................................................................................ B) Fenilcetonuria .............................................................................................. C) Malnutrición proteica...................................................................................

49 50 50 51 55 55 55 57 57 58 58 58 59 59 60 60 60 60 61 61

XII

ÍNDICE

7. Lipidos ..................................................................................................................... 7.1. Concepto y terminología .................................................................................... 7.2. Clasificación, estructura y propiedades ............................................................... A) Lipidos simples ............................................................................................ B) Lipidos complejos......................................................................................... 7.3. Utilidad fisiológica ............................................................................................ A) Triglicéridos ................................................................................................. B) Fosfolípidos y colesterol ............................................................................... C) Ácidos grasos esenciales............................................................................... 7.4. Aspectos nutricionales........................................................................................ 7.5. Digestión y metabolismo de los lipidos ............................................................... A) Digestión ...................................................................................................... B) Absorción ..................................................................................................... C) Distribución y metabolismo .......................................................................... 7.6. Aspectos particulares del colesterol (colesterolemia).......................................... A) Influencia del colesterol dietético .................................................................. B) Otros factores dietéticos que influyen sobre la aterogénesis ................................. 7.7. Ácidos grasos de conformación trans................................................................. 7.8. Recomendaciones internacionales.......................................................................

63 63 63 64 64 66 66 67 67 68 68 68 69 70 72 72 73 76 76

8. Alcohol ..................................................................................................................... 8.1. Concepto y terminología .................................................................................... 8.2. Metabolismo....................................................................................................... 8.3. Repercusiones sobre la salud............................................................................... A) Repercusiones directas ................................................................................. B) Repercusiones indirectas (metabólicas) ......................................................... 8.4. Aporte calórico del alcohol a la dieta.................................................................. 8.5. Implicaciones nutricionales del consumo de alcohol............................................ 8.6. Recomendaciones...............................................................................................

79 79 79 80 80 81 81 82 82

9. Electrólitos................................................................................................................... 9.1. Concepto y clasificación de los elementos inorgánicos........................................ A) Concepto de electrólitos ............................................................................... 9.2. Sodio .................................................................................................................. A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Control orgánico del sodio............................................................................ C) Características nutricionales ......................................................................... D) Recomendaciones nutricionales.................................................................... E) Repercusiones en la salud ............................................................................. 9.3. Potasio................................................................................................................ A) Utilidad fisiológica ....................................................................................... B) Control orgánico del potasio ......................................................................... C) Características nutricionales ......................................................................... D) Recomendaciones.........................................................................................

83 83 84 84 84 85 85 86 86 87 87 87 87 88

ÍNDICE

XIII

E) Repercusiones sobre la salud......................................................................... Cloro .................................................................................................................. A) Utilidad fisiológica ...................................................................................... B) Características nutricionales.......................................................................... C) Recomendaciones de cloro............................................................................ D) Repercusiones sobre la salud.........................................................................

89 89 89 90 90 90

10. Minerales..................................................................................................................... 10.1. Concepto de minerales........................................................................................ 10.2. Calcio................................................................................................................. A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Metabolismo................................................................................................. C) Características nutricionales ......................................................................... D) Recomendaciones......................................................................................... E) Repercusiones sobre la salud......................................................................... 10.3. Magnesio ........................................................................................................... A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Metabolismo................................................................................................. C) Características nutricionales.......................................................................... D) Recomendaciones......................................................................................... E) Repercusiones sobre la salud......................................................................... 10.4. Fósforo............................................................................................................... A) Utilidad fisiológica ...................................................................................... B) Características nutricionales.......................................................................... C) Recomendaciones......................................................................................... D) Repercusiones sobre la salud.........................................................................

91 91 91 91 91 94 95 95 96 96 96 97 97 98 98 98 99 100 100

11. Elementos traza........................................................................................................... 11.1. Concepto............................................................................................................ 11.2. Hierro................................................................................................................. A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Metabolismo................................................................................................. C) Características nutricionales.......................................................................... D) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... E) Repercusiones sobre la salud......................................................................... 11.3. Flúor .................................................................................................................. A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Metabolismo ................................................................................................ C) Características nutricionales.......................................................................... D) Recomendaciones......................................................................................... E) Repercusiones sobre la salud ........................................................................ 11.4. Yodo................................................................................................................... A) Utilidad fisiológica ......................................................................................

103 103 103 103 103 104 105 106 107 107 107 108 108 108 109 109

9.4.

XIV

ÍNDICE

11.5.

11.6.

11.7.

11.8.

11.9.

11.10.

11.11.

11.12.

B) Metabolismo ................................................................................................ C) Características nutricionales ......................................................................... D) Recomendaciones dietéticas......................................................................... E) Repercusiones sobre la salud ........................................................................ Selenio ............................................................................................................... A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Características nutricionales ......................................................................... C) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... D) Repercusiones sobre la salud ........................................................................ Cobre ................................................................................................................. A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Metabolismo................................................................................................. C) Características nutricionales.......................................................................... D) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... E) Repercusiones sobre la salud......................................................................... Zinc.................................................................................................................... A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Metabolismo ................................................................................................ C) Características nutricionales ......................................................................... D) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... E) Repercusiones sobre la salud......................................................................... Manganeso ......................................................................................................... A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Características nutricionales ......................................................................... C) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... D) Repercusiones sobre la salud ........................................................................ Cobalto............................................................................................................... A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Características nutricionales ......................................................................... C) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... D) Repercusiones sobre la salud ........................................................................ Cromo ................................................................................................................ A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Características nutricionales ......................................................................... C) Recomendaciones dietéticas ......................................................................... D) Repercusiones sobre la salud......................................................................... Níquel ................................................................................................................ A) Utilidad fisiológica ...................................................................................... B) Características nutricionales ......................................................................... C) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... D) Repercusiones sobre la salud......................................................................... Molibdeno..........................................................................................................

109 109 110 111 111 111 111 112 112 113 113 113 113 114 114 115 115 115 116 117 118 118 118 119 120 120 121 121 122 122 122 122 122 123 123 123 124 124 124 125 125 125

ÍNDICE

A) B) C) D)

XV

Utilidad fisiológica ....................................................................................... Características nutricionales.......................................................................... Recomendaciones dietéticas ......................................................................... Repercusiones sobre la salud.........................................................................

125 125 126 126

12. Vitaminas liposolubles ................................................................................................ 12.1. Concepto y clasificación de las vitaminas ........................................................... 12.2. Vitamina A......................................................................................................... A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Metabolismo................................................................................................. C) Cuantificación .............................................................................................. D) Características nutricionales.......................................................................... E) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... F) Repercusiones sobre la salud......................................................................... 12.3. Vitamina D......................................................................................................... A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Cuantificación .............................................................................................. C) Características nutricionales.......................................................................... D) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... E) Repercusiones sobre la salud......................................................................... 12.4. Vitamina E ......................................................................................................... A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Metabolismo ................................................................................................ C) Cuantificación .............................................................................................. D) Características nutricionales ......................................................................... E) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... F) Repercusiones sobre la salud......................................................................... 12.5. Vitamina K......................................................................................................... A) Utilidad fisiológica....................................................................................... B) Metabolismo................................................................................................. C) Características nutricionales.......................................................................... D) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... E) Repercusiones sobre la salud.........................................................................

127 127 127 127 128 128 129 129 130 130 130 131 132 132 132 133 133 134 134 135 135 136 137 137 137 138 139 139

13. Vitaminas hidrosolubles ............................................................................................. 13.1. Vitamina C......................................................................................................... A) Compuesto con actividad.............................................................................. B) Utilidad fisiológica....................................................................................... C) Metabolismo................................................................................................. D) Características nutricionales.......................................................................... E) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... F) Repercusiones sobre la salud......................................................................... 13.2. Vitamina B, ........................................................................................................

141 141 141 141 142 142 142 143 143

XVI

ÍNDICE

13.3.

13.4.

13.5.

13.6.

13.7.

13.8.

A) Compuestos con actividad ............................................................................ B) Utilidad fisiológica ....................................................................................... C) Características nutricionales .......................................................................... D) Recomendaciones dietéticas .......................................................................... E) Repercusiones sobre la salud ......................................................................... Vitamina B2 ....................................................................................................................................................................... A) Compuestos con actividad ............................................................................ B) Utilidad fisiológica ....................................................................................... C) Metabolismo................................................................................................. D) Características nutricionales.......................................................................... E) Recomendaciones dietéticas .......................................................................... F) Repercusiones sobre la salud ......................................................................... Vitamina B3 (PP).................................................................................................. A) Compuestos con actividad ............................................................................ B) Utilidad fisiológica ....................................................................................... C) Cuantificación............................................................................................... D) Características nutricionales .......................................................................... E) Recomendaciones dietéticas .......................................................................... F) Repercusiones sobre la salud ......................................................................... Vitamina B5........................................................................................................................................................................ A) Compuestos con actividad ............................................................................. B) Utilidad fisiológica ....................................................................................... C) Características nutricionales .......................................................................... D) Recomendaciones dietéticas .......................................................................... E) Repercusiones sobre la salud ......................................................................... Vitamina B6....................................................................................................................................................................... A) Compuestos con actividad ............................................................................. B) Utilidad fisiológica ....................................................................................... C) Características nutricionales .......................................................................... D) Recomendaciones dietéticas .......................................................................... E) Repercusiones sobre la salud ......................................................................... Vitamina B8 ....................................................................................................................................................................... A) Compuestos con actividad ............................................................................. B) Utilidad fisiológica ....................................................................................... C) Características nutricionales .......................................................................... D) Recomendaciones dietéticas .......................................................................... E) Repercusiones sobre la salud ......................................................................... Vitamina B9 (Bc)................................................................................................... A) Compuestos con actividad ............................................................................. B) Utilidad fisiológica ....................................................................................... C) Características nutricionales........................................................................... D) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... E) Repercusiones sobre la salud .........................................................................

143 144 144 144 145 146 146 146 146 147 147 147 148 148 148 149 149 150 151 151 151 152 152 152 152 153 153 153 154 154 155 155 155 156 156 156 157 157 157 157 158 159 159

ÍNDICE

XVII

13.9. Vitamina B12.................................................................................................................................................................... A) Compuestos con actividad ............................................................................ B) Utilidad fisiológica....................................................................................... C) Metabolismo................................................................................................. D) Características nutricionales.......................................................................... E) Recomendaciones dietéticas.......................................................................... F) Repercusiones sobre la salud.........................................................................

160 160 161 161 162 162 163

14. Energía ........................................................................................................................ 14.1. Concepto, utilidad fisiológica y cuantificación.................................................... 14.2. Contenido energético de los alimentos................................................................ A) Aporte energético de los principios inmediatos ............................................. B) Calorimetría ................................................................................................. 14.3. Necesidades energéticas del cuerpo humano....................................................... A) Factores de la demanda energética ................................................................ 14.4. Repercusiones sobre la salud ..............................................................................

165 165 165 165 166 168 168 174

15. Interacción entre componentes de los alimentos........................................................ 15.1. Concepto............................................................................................................ 15.2. Interacción de la energía..................................................................................... A) Energía vs. proteínas .................................................................................... B) Proteínas vs. energía..................................................................................... C) Energía vs. vitaminas .................................................................................... 15.3. Interacciones de los minerales ............................................................................ A) Factores que afectan la biodisponiblidad mineral .......................................... 15.4. Interacción entre minerales ................................................................................. A) Tipos de interacciones.................................................................................. B) Lugares de interacción fisiológica entre minerales......................................... 15.5. Interacción vitaminas-minerales ......................................................................... A) Ácido ascórbico-hierro................................................................................. B) Ácido ascórbico-cobre.................................................................................. C) Vitamina E-zinc ........................................................................................... D) Zinc-Vitamina A .......................................................................................... E) Vitamina A-hierro ........................................................................................ F) Riboflavina-hierro........................................................................................ G) Folato-zinc ................................................................................................... 15.6. Fibra-minerales .................................................................................................. 15.7. Fibra-vitaminas .................................................................................................. 15.8. Interacción entre vitaminas ................................................................................. A) Tipos de interacciones .................................................................................. B) Vitamina A sobre D...................................................................................... C) Vitamina A sobre E ...................................................................................... D) Vitamina A sobre K...................................................................................... E) Vitamina A sobre C......................................................................................

177 177 177 177 178 179 179 179 182 182 183 186 186 186 187 187 187 188 188 188 190 191 191 192 192 192 192

XVIII

ÍNDICE

F) Vitamina E sobre A....................................................................................... G) Vitamina E sobre K....................................................................................... H) Vitamina E sobre B12........................................................................................................................................ I) Vitamina C sobre B12....................................................................................................................................... J) Vitamina C sobre E ....................................................................................... K) Vitamina C sobre B6 ......................................................................................................................................... L) Vitamina C sobre A ...................................................................................... M) Vitamina B6 ............................................................................................................................................................. N) Vitamina B12............................................................................................................................................................. 0) Ácido fólico.................................................................................................. P) Ácido pantoténico.........................................................................................

192 193 193 194 194 194 194 195 195 195 196

16. Alimentos..................................................................................................................... 16.1. Concepto ............................................................................................................ A) Valor de los alimentos ................................................................................... 16.2. Alimentos protectores ......................................................................................... 16.3. Densidad de nutrientes ....................................................................................... 16.4. Clasificación de los alimentos ............................................................................ A) Rueda de los alimentos ................................................................................. B) Pirámide de los alimentos.............................................................................. 16.5. Grupos de alimentos........................................................................................... A) Leche y lácteos ............................................................................................. B) Carnes, huevos y pescado.............................................................................. C) Tubérculos, legumbres y frutos secos ............................................................ D) Verduras y hortalizas..................................................................................... E) Frutas............................................................................................................ F) Pan, pasta y cereales ..................................................................................... G) Grasas, aceites, mantequilla y margarina ...................................................... H) Dulces y azúcar............................................................................................. 1) Bebidas.........................................................................................................

197 197 198 199 200 201 201 202 203 203 205 207 208 209 209 211 212 213

17. Procesado de los alimentos ......................................................................................... 17.1. Introducción ....................................................................................................... 17.2. Clasificación del procesado................................................................................. A) Subdivisión................................................................................................... B) Unión............................................................................................................ C) Actuación con temperatura............................................................................ D) Otros métodos de procesado.......................................................................... 17.3. Influencia del procesado en la digestibilidad....................................................... 17.4. Influencia del procesado sobre los distintos nutrientes ......................................... 17.5. Corolario ............................................................................................................

215 215 215 215 217 217 218 219 219 227

18. Tablas de composición de alimentos ........................................................................... 18.1. Concepto.............................................................................................................

229 229

ÍNDICE

XIX

18.2. Principales tablas de composición utilizadas....................................................... 18.3. Uso de las tablas de composición ....................................................................... A) Expresión de las cantidades.......................................................................... B) Fuentes de los datos ..................................................................................... C) Estructuración de las tablas.......................................................................... D) Los ceros en las tablas ................................................................................. E) Alimentos no contemplados en las tablas...................................................... F) Principales problemas derivados del uso de las tablas ................................... 18.4. Tablas de densidad de nutrientes ........................................................................ 18.5. Uso de tablas de composición por ordenador......................................................

229 231 231 231 232 237 238 238 239 239

19. Necesidades nutritivas. Recomendaciones internacionales........................................ 19.1. Requerimientos y recomendaciones ................................................................... A) Requerimientos nutricionales........................................................................ B) Cálculo de las recomendaciones................................................................... C) Instituciones que realizan recomendaciones................................................... 19.2. Tablas de recomendaciones nutricionales ........................................................... 19.3. Recomendaciones de nutrientes concretos........................................................... A) Proteínas...................................................................................................... B) Lípidos ......................................................................................................... C) Hidratos de carbono ...................................................................................... D) Elementos inorgánicos y vitaminas............................................................... 19.4. Guías alimentarias .............................................................................................. A) Guías alimentarias para la población española...............................................

241 241 241 243 244 245 248 248 249 250 250 250 251

20. Técnicas para la valoración del estado nutritivo de individuos .................................. 20.1. Dietética individual y colectiva ........................................................................... 20.2. Valoración nutricional individual........................................................................ 20.3. Historia médica social y dietética ........................................................................ A) Historia médica ............................................................................................ B) Historia social y económica .......................................................................... C) Recopilación dietética................................................................................... 20.4. Valoración de la composición corporal ............................................................... A) Densitometría ............................................................................................... B) Antropometría .............................................................................................. C) Métodos de dilución ..................................................................................... D) Creatinina urinaria........................................................................................ E) Potasio corporal total.................................................................................... F) Análisis de activación de neutrones in vivo.................................................... G) Absorciometría con rayos X de doble energía ............................................... H) Estudios de imagen....................................................................................... I) Absorción de rayos infrarrojos...................................................................... J) Impedancia bioeléctrica................................................................................. K) Conductividad eléctrica total (TOBEC o EMSCAN) .....................................

253 253 253 254 254 254 255 255 256 256 273 273 274 274 275 275 276 276 276

XX

ÍNDICE

20.5. Examen del aspecto físico................................................................................... 20.6. Pruebas bioquímicas .......................................................................................... A) Proteínas ...................................................................................................... B) Tiamina........................................................................................................ C) Riboflavina .................................................................................................. D) Piridoxina...................................................................................................... E) Niacina.......................................................................................................... F) Ácido ascórbico ............................................................................................ G) yitamina B,2............................................................................................................................................................ H) Ácido fólico .................................................................................................. I) Vitamina D.................................................................................................... J) Vitamina E .................................................................................................... K) Vitamina K .................................................................................................... L) Otros indicadores bioquímicos......................................................................

277 277 281 282 282 282 283 283 283 283 284 284 284 284

21. Bibliografía recomendada........................................................................................... 285

Agradecimientos

Deseo expresar mi agradecimiento en primer lugar a mi familia, a la cual he restado mucho tiempo para llevar a cabo el presente libro, así como muchos otros quehaceres académicos o de investigación, cuyo desarrollo es imposible durante el horario laboral. Agradezco también la formación adquirida gracias al empeño de buenos profesores —compañeros— amigos, que me han inculcado, con su ejemplo o su consejo, los valores necesarios para llevar a buen puerto las obras que me propongo. También deseo hacer extensivo el agradecimiento a mis alumnos, que me han motivado a elaborar la presente obra, y que han aguardado pacientemente, curso tras curso, que ésta viera la luz. Gracias a ellos he modelado el texto inicial para adecuarlo a sus necesidades de conocimiento, acomodándolo así para su mejor comprensión.

Presentación

Escribir un libro sobre Nutrición en nuestros días no es tarea fácil, pues son numerosas las obras sobre esta temática que abordan la materia, o de forma muy somera, o conformando verdaderas enciclopedias exhaustivas sobre el tema. En cuanto a la didáctica, encontramos también toda la gama, desde libros escritos exclusivamente para expertos en nutrición, hasta manuales muy pedagógicos en los que se esbozan cuatro ideas fundamentales, pero que se clarifican al extremo. Sin embargo, como profesor de Nutrición en varias licenciaturas, encuentro siempre una falta de adecuación para los colectivos con los que yo trabajo, al dedicarse la mayoría de las obras al mundo sanitario, y con una vocación inequívocamente terapéutica. A mi juicio, hacia falta un libro enfocado a colectivos muy formados en el ámbito alimentario, y cuyo principal objetivo es conocer los aspectos «en positivo» de la alimentación, es decir, los conceptos básicos de la alimentación dirigida al individuo sano. Que nadie se llame a engaño, la «Ciencia de la Nutrición» es la misma para un colectivo u otro, pero el desarrollo de los temas y el énfasis que se hace en unos aspectos u otros, es lo que hace de un libro que sea más aprovechable por aquellas personas a las que va destinado. Al ser el colectivo de Ciencia y Tecnología de los Alimentos en España, tan heterogéneo, ya que procede de diversas licenciaturas, bien, hasta el tercer curso, o bien, finalizadas es necesario desarrollar todo el abanico de enfoques en los temas, desde el bioquímico, hasta el fisiológico, para completar su formación, y que estos resulten más entendibles. Obviamente, algunas de las explicaciones resultarán redundantes sobre los conocimientos previos para estudiantes procedentes de una u otra licenciatura, pero resultan imprescindibles para los procedentes de otras, y lo que finalmente se pretende es que todos tengan un conocimiento amplio de la materia, sin lagunas debidas a la formación previa. He tratado de adornar la obra abundantemente, con dibujos (algunos, un tanto cómicos) con el objeto de aumentar la capacidad de fijación del estudiante, y ayudar en la tarea de recordar los conocimientos adquiridos. Es habitual en el estudiante, en una evocación de la materia a imáge-

XXIV

PRESENTACIÓN

nes que se recuerdan con facilidad, por ello, y siempre que he encontrado imágenes relacionadas, las he incluido, así como pequeños esquemas u otro tipo de figuras que permitan asimilar o comprender mejor lo expuesto en el texto. Por último, he de advertir que como obra didáctica y no de investigación, he preferido omitir la bibliografía consultada para elaborar cada tema, que en muchos casos, eran artículos científicos, y/o libros de difícil adquisición. En su lugar, al final del libro se relaciona una bibliografía recomendada (aunque, obviamente, no toda la recomiendo con idéntico énfasis) de libros fácilmente asequibles y que puedan complementar lo expuesto en el presente. Necesariamente, no todos los libros recomendados son igualmente asequibles, existiendo algunas obras claves, cuya adquisición puede ser más compleja o, simplemente, se encuentran en un idioma diferente al nuestro, por lo que su utilidad puede ser algo menor, pero que pienso que era ineludible citarlos. Obviamente, los conocimientos que se incluyen en la obra no son fruto mayoritario de mi investigación, sino que, muy por el contrario, son una recopilación, ordenación y discriminación sobre información bibliográfica existente, por lo que pido disculpas a los respectivos autores por no mencionar explícitamente las fuentes de la que procede, lo cual se debe a procurar que la lectura fuese más fluida.

1 Introducción a la nutrición. Antecedentes históricos 1.1. Conceptos básicos Los conceptos «Nutrición» y «Dietética», no por ampliamente conocidos, tienen una definición unívoca, siendo el concepto de estas dos palabras bastante distinto según la fuente consultada. Para desarrollar los conceptos de «Nutrición» y «Dietética» en Ciencia y Tecnología de los Alimentos, empezaremos definiendo lo que la Real Academia Española de la Lengua entiende por ellas: Nutrición es la acción y el efecto de nutrir o nutrirse. Nutrir es aumentar la sustancia del cuerpo animal o vegetal por medio del alimento, reparando las partes que se van perdiendo en virtud de acciones catabólicas. Dietética es la ciencia que trata de la alimentación conveniente en estado de salud y en las enfermedades. Estas definiciones, desde un punto de vista científico, son demasiado simplistas. Definiciones más precisas son expresadas por casi todos los autores que dedican alguna obra a esta disciplina. Sin embargo, entre las definiciones más acertadas destacan las siguientes: Nutrición es el conjunto de procesos biológicos mediante los cuales determinadas formas de materia y energía del medio externo son captadas, transformadas y utilizadas por el organismo viviente a través de una incesante actividad, en virtud de la cual el organismo puede crecer, mantenerse, reproducirse y reponer las pérdidas materiales y energéticas ligadas al desarrollo de sus diversas actividades funcionales. La alimentación sería la primera fase de la nutrición, es decir, la captación de determinadas formas de materia y energía del medio externo. Dietética es la interpretación y aplicación racional de los principios de la ciencia de la alimentación con el fin de establecer los regímenes alimenticios más idóneos en distintas condiciones fisiológicas y patológicas.

2

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Ante estas definiciones podemos establecer el concepto de «Nutrición y Dietética» como el estudio de los compuestos nutritivos de los alimentos, sus características y sus fuentes; de las acciones fisiológicas que permiten la obtención, distribución, utilización y eliminación de dichos compuestos nutritivos; y de la utilización adecuada de los alimentos para el mantenimiento o restauración de la salud. Los aspectos nutricionales de los alimentos han estado en cierto modo desatendidos en el mundo alimentario, pendiente de aspectos de más inmediata trascendencia como son los toxicológicos y tecnológicos. Sin embargo, en las últimas décadas a resurgido un elevado interés por la nutrición dirigida hacia los efectos que la alimentación tiene sobre ciertos desórdenes orgánicos y patologías. Estos desórdenes o patologías pueden estar directamente relacionados con la dieta (obesidad, hipercolesterolemia, anemias, etc.) o, simplemente, actuar la dieta como un agente eficaz de su atenuación (hipertensión, diabetes, osteomalacia, litiasis, etc.). El tratamiento dietético de estos desórdenes o patologías suele ser abordado por el colectivo médico; sin embargo, existe otro aspecto tan importante como el tratamiento nutricional: la prevención de la aparición de dichos desórdenes nutricionales, que junto al seguimiento de tratamientos dietéticos establecidos, puede ser labor del científico y tecnólogo de los alimentos, tanto en la formulación y el desarrollo de los mismos, la elaboración de dietas para colectividades, y en la labor divulgativa que este colectivo puede desarrollar. Por consiguiente, el enfoque de la temática sobre Nutrición y Dietética en el colectivo de Ciencia y Tecnología de los Alimentos no puede ser el mismo que el dado en la actualidad para el colectivo de médicos o farmacéuticos, aun cuando la estructura del índice pueda ser similar. Los aspectos de patologías concretas relacionadas con la nutrición deben abordarse sólo de forma meramente informativa para su prevención, para que el tecnólogo de los alimentos conozca las motivaciones de su actuación alimentaria frente a la prevención de dichas patologías, o la coadyuvación mediante tratamientos dietéticos ya establecidos para las patologías previamente diagnosticadas por el colectivo sanitario.

1.2. Origen y desarrollo histórico de la preocupación humana por la nutrición A) Prehistoria El hombre, y es de suponer que en cierta manera sus antecesores prehomínidos, es un animal en el que predomina el carácter volitivo sobre el instinto. Por ello, y debido al elevado número de especies principalmente vegetales que pueden ser más o menos tóxicas para él, es de suponer que entre los hombres primitivos e incluso los prehomínidos existiese la figura del higienista alimentario, encarnada por los individuos de mayor edad, que por su propia experiencia, y tal vez por la de sus antecesores, desaconsejaran el consumo de ciertos alimentos en beneficio de la salud del grupo. Puede que ya de estas épocas arranque la superstición primigenia que relaciona la religión

INTRODUCCIÓN A LA NUTRICIÓN. ANTECEDENTES HISTÓRICOS

3

con aspectos de la nutrición y el castigo de las deidades sobre el consumo de ciertos alimentos que le han de estar vedados al hombre, lo cual podría relacionarse con una posible visión del pecado original cristiano, aunque hay autores que centran dicho pecado en el descubrimiento de la agricultura por parte de la mujer. A partir de los reductos de tribus de costumbres primitivas en la actualidad, se ha comprobado que la incidencia de enfermedades carenciales en este tipo de sociedades cazadoras-recolectoras es muy baja, en parte por la variedad en el consumo de alimentos, al no existir grandes cantidades de ninguno en concreto, y en parte también por la ausencia de alimentos refinados, lo que provoca la eliminación de ciertos nutrientes en beneficio de otros. Podemos pensar, por tanto, que en el hombre primitivo la mayor preocupación sanitaria relacionada con el alimento era la puramente higienista. Sin embargo, con el paso del tiempo, el descubrimiento del fuego (eliminación de toxinas termolábiles y de ciertos nutrientes), la agricultura (preponderancia de ciertos alimentos cultivables), el pastoreo (mayor consumo de carne) y el refinamiento (con la eliminación de ciertos nutrientes, y un aumento de la manipulación que implica un mayor riesgo microbiológico), comienzan a aparecer las enfermedades nutricionales, la desnutrición generalizada (por plagas sobre cosechas) y las intoxicaciones de origen microbiano. Debido a todos estos hechos surge una preocupación alimentaciónsalud, ya no tan obvia como la primigenia en que la causa y el efecto estaban muy relacionados, por lo que las posibles interpretaciones toman cierto cariz místico o filosófico. Las primeras referencias escritas relacionadas con la preocupación del hombre por la relación entre la alimentación y la salud las encontramos en la Grecia clásica. El término dietética deriva del griego díaita, siendo empleada esta palabra con un sentido mucho más amplio del que se le da en la actualidad, ya que era una especie de régimen de vida o «conjunto de hábitos del cuerpo y alma que constituían la actividad vital del hombre»

B) Dietética pitagórica Hoy en día parece aceptado de forma genérica que el padre de la dietética es Pitágoras (584504 a.C.) quien en su doctrina pitagórica predicaba la práctica de una forma de vida que permitiera establecer un nexo armónico entre hombre y universo. La dietética pitagórica, como hemos indicado, no era exclusivamente alimentaria y constaba de una serie de preceptos, como normas morales que formaban acúsmata o symbola, que las recogían en forma oracular, aunque al parecer los acúsmatas podrían ser sólo una recopilación y ordenación de preceptos religiosos más antiguos. También la dietética pitagórica constaba de ejercicios físicos para el perfeccionamiento del cuerpo (por ejemplo, recomendaba competir, pero nunca ganar, para endurecer el cuerpo y el espíritu). Por último, la dietética pitagórica tenía una sección alimentaria que se subdividía en dos preceptos, la moderación en la comida y bebida, y la abstención de alimentos tabú. La moderación era norma general de conducta pitagórica, que incluso la predicaba en las relaciones sexuales, indicando que la «Venus» (el sexo) se ha de usar en invierno, pero no en verano y en primavera y otoño de forma ligera, pero que si se usaba en todo tiempo era malo para la salud.

4

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Esta moderación en el ámbito alimentario rozaba en la frugalidad. El desayuno habitualmente era miel, y la comida pan de mijo o torta de cebada y verdura cocida o cruda, siendo rarísima la incorporación de un bocado de carne, siempre procedente de sacrificios rituales. Con este régimen se pretendía vencer a las sensaciones del cuerpo. En tiempo de meditación se utilizaba una alimentación (en parte alucinógena) para mitigar el hambre y la sed basándose en semillas de adormidera, otras plantas y miel, con lo cual se llegaba a un estado óptimo de meditación. Se pretendía con este régimen alimentario, tanto objetivos morales, como no enfermar, ni que hubiese modificaciones en el peso corporal. En cuanto a la abstención alimentaria, se prohibían los productos cárnicos, en especial las partes relacionadas con «su fundamento, nacimiento, crecimiento, principio y fin» (riñones, genitales, matriz, médula, cabeza y patas). Determinados productos vegetales también estaban prohibidos, como las habas y ciertos pescados (salmonete) y mariscos (ortiga de mar y otros muchos). En la prohibición del consumo de carne existe un motivo pseudoreligioso, y es su creencia en metempsicosis o trasmigración de las almas (una especie de doctrina reencarnativa), que pudo ser origen también de la prohibición de las habas como si de carne humana se tratase (testículos, riñones o embriones), o el regreso de las almas de debajo de la tierra. Debemos tener muy en cuenta que la finalidad última de la dietética pitagórica es conseguir un estado perfecto de catarsis, donde el cuerpo no influya sobre la elaboración filosófica.

C) Dietética hipocrática A finales del siglo VI a.C, y sobre todo en el siglo v a.C, la dietética se incorpora a la doctrina médica perdiendo parte de su sentido moral y aumentando en el aspecto técnico, fundamentalmente higiénico. Los preceptos médico-dietéticos de esta época se atribuyen a Hipócrates (460 a 377 a.C.) en forma de su Corpus Hippocraticum. En esta época la salud se entendía como un equilibrio entre lo que nutre (los alimentos) y lo que desgasta (principalmente los ejercicios). Se hablaba de plétora cuando había un exceso de alimento o una falta de ejercicio y de vacuidad en caso contrario, y ambas cosas debían ser enmendadas de inmediato a través de la dieta. Pero la dieta no se entendía exclusivamente como una rectificación de conductas voluntariamente viciadas por el individuo, sino como una forma de mejorar características innatas en él, como por ejemplo, aumentar la inteligencia. Se creía que un individuo era bobo cuando predominaba en su organismo el agua sobre el fuego, por lo que su alma era lenta y la alcanzaban las emociones. La dieta para bobos consistía en alimentos más secos y en pequeña cantidad, ejercicio abundante y activo, baños y vómitos tras los baños (desde luego les convenía espabilarse a los pobres bobos). La dietética de esta época tenia seis pilares fundamentales: la alimentación, el ejercicio, los baños, la actividad sexual, las evacuaciones y los sueños. En cuanto a la alimentación era importante su cantidad, calidad, gusto, procedencia, aspecto, grado de frescura y de preparación (de

INTRODUCCIÓN A LA NUTRICIÓN. ANTECEDENTES HISTÓRICOS

5

gran importancia esta última, clasificándose en función de ésta en naturales y artificiales). En cuanto a los ejercicios también se clasificaban en naturales y artificiales, siendo los naturales, la vista, el oído y el pensamiento, que al parecer secaban el cuerpo (en antítesis con los bobos que lo tenían hiperhidratado). Los baños podían ser fríos o calientes, y con o sin ungüentos. La actividad sexual se consideraba que adelgazaba, humedecía y calentaba. Entre las evacuaciones se hablaba de purgas y de vómitos, que servían para corregir excesos alimentarios. Y por último los sueños que debían ser controlados en cuanto a duración, relación con las comidas y calidad del lecho. Este pensamiento dietético viene influido por dos directrices, la sabiduría popular y el pensamiento por analogía. De la sabiduría popular se obtenía el conocimiento de las propiedades de los alimentos, como la mayor flatulencia de las habas que de los guisantes, la mayor energía del trigo que de la cebada, y el mayor poder laxante de esta última sobre el primero, etc. En cuanto al pensamiento por analogía, se obtenían propiedades de los alimentos en función de sus características. Por ejemplo, las carnes más fuertes son las de los animales que mayor ejercicio hacen y de las regiones más ejercitadas; o las mejores cualidades de los alimentos poco elaborados por estar más cerca de lo vivo, y el mayor poder laxante de los alimentos madurados por estar más cerca de la corrupción. Un aspecto muy interesante de este pensamiento dietético es la acomodación individual de la dieta, es decir, no existía una dieta ideal sino que había que diseñar la dieta de acuerdo con las características del individuo y su entorno. En este sentido las dietas tenían dos principios fundamentales: el de compensación y el de conformidad. Por el principio de compensación se trataba de paliar los excesos, por ejemplo, en invierno (época húmeda), se debía consumir una alimentación seca, poca bebida y preferiblemente debería ser vino lo más seco posible, así como asados y pan, siendo consumidas las verduras en poca cantidad. La edad y el sexo también eran definito-rios de compensación, ya que se consideraba a los jóvenes secos y duros, y a las mujeres y ancianos como húmedos y flojos. El principio de conformidad indicaba que todo cambio brusco era nefasto y, por tanto, que el cúmulo de cambios también lo era, por lo que los cambios en la dieta debían realizarse de forma progresiva. Con todo esto comprobamos que la dietética de esta época era de carácter personal, y lo que se predicaba eran los preceptos fundamentales, quedando en manos del individuo la elaboración de su propia dieta. Esto fue muy alabado por Sócrates (470 a 399 a.C.), que lo consideraba un indicio más de cultura. En cambio Platón (428 a 347 a.C.), en su República, consideraba la dietética como una práctica nefasta, ya que mantiene mediante regímenes largos y trabajosos la vida de aquellos que tienen mala salud, o habían contraído enfermedades contagiosas, lo cual era una carga para la República.

D) Dietética en el Occidente Medieval Desde la Grecia Clásica hasta el alto medievo, la dietética se basó en los postulados hipocráticos sin que existieran grandes modificaciones de sus ideas fundamentales. Las principales obras realizadas durante esta época fueron Regula Vitae, Ordo Vitalis, y Ars Vivendi.

6

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Gracias a la conservación y mejora de los tradicionales saberes griegos por parte de los árabes, en el siglo XII surge en Occidente una nueva corriente de pensamiento en torno a la Dietética. Las fuentes de esta nueva corriente son las obras de los árabes Alí-Abbas, Rhazes, Avicena y Averroes y el judío Maimónides. En las obras de estos autores se recopilaba todo el saber médico griego fundido con el conocimiento médico tradicional árabe, y fueron traducidas al latín y posteriormente al resto de lenguas cultas. Los tratados de dietética medievales, denominados en forma genérica Regimina Sanitatis estaban en su mayoría centrados en torno al precepto galénico de las sex res non naturales (seis cosas no naturales), que eran: aire-medio ambiente, comida-bebida, movimiento-reposo, sueño-vigilia, excreciones-secreciones y afecciones de ánimo. Estos seis entes son los que modifican al hombre, y más concretamente, a su salud, y son recogidos con ligeras modificaciones por la mayoría de, autores árabes y judíos, anteriormente citados. Estas seis cosas no naturales, en unión a los preceptos clásicos de compensación y conformidad, trataban de obtener un máximo de salud y perfección física, pero también espiritual, por lo que no se desligaban totalmente de su origen moral. De entre estas seis cosas no naturales, la que más nos interesa es la segunda: comida-bebida. En esta época estaba en boga la concepción de los humores corporales, y por esto se clasificaba a la comida y bebida según el tipo de humor a que diera lugar en función de su ligereza o pesadez. A su vez, la bebida era divida en tres grupos, la que sólo era bebida (el agua), la que era alimento (el vino) y la que era ambas cosas (hidromiel). Se consideraba la comida como reparadora del cuerpo, y la bebida como su vehiculador a través del organismo. La bebida más importante era con diferencia el vino, el cual se recomendaba en sus diferentes variedades, y con o sin la adición de agua, según la época del año y la complexión del individuo. Los dos principios básicos que regían la ingestión de bebida y comida eran el de necesidad (sólo consumir lo que el cuerpo necesita y sólo cuando le apeteciera) y el de uniformidad (debía evitarse la excesiva variedad de manjares en la mesa pues estimulaba la sobreingestión y, por tanto, dificultaba una digestión armónica). El exceso en la comida y bebida se pensaba que producía enfermedad y vejez prematura, amén de ser uno de los siete pecados capitales, la gula, que era considerada como una forma de matarse lentamente, es decir, un suicidio, por lo que se debería responder en el Juicio Final. Como curiosidad podemos referir que dentro del 5o grupo de cosas no naturales (excrecionessecreciones), se encontraba el coito (como eliminación de semen), el cual, en exceso, era considerado pecado capital (lujuria), pero a su vez, su defecto era considerado pernicioso al producir pesadez, dureza y sequedad al cuerpo y al espíritu.

E) Dietética en el mundo moderno El pensamiento de Regimina Vitatis permaneció sin grandes variaciones hasta el siglo xvi, conservándose a partir de esta fecha en parte el espíritu de dicho pensamiento con ciertas modificaciones. El concepto de la integridad del cuerpo durante el siglo XVIII, partía del equilibrio de los cuatro humores básicos, como en épocas anteriores, aunque se relacionaba con la similitud del cuer-

INTRODUCCIÓN A LA NUTRICIÓN. ANTECEDENTES HISTÓRICOS

7

po humano y el universo, por lo que los cuatro humores se asimilaban a los principios de Empedocles (aire, agua, tierra y fuego). A todo ello se suma el calor vital y el húmedo radical, según los cuales el cuerpo permanecía vivo gracias al calor vital que se nutria del húmedo radical (como en una lampara de aceite la llama se nutre del aceite). Para mantener el calor vital había que conservar el húmedo radical mediante su restitución a través de los alimentos, pero al ser todos ellos impuros, estas impurezas deterioraban la calidad del húmedo radical, por lo que se debían consumir sólo los alimentos menos impuros. Un sentimiento emergente en esta época es el de la autoimposición de la dieta, siendo claro defensor de esta política Torres Villarroel, en su obra Vida natural y católica, a mediados del siglo xvm, que indicaba que «eligiésemos por médico a la dieta y la templanza...». Estas y otras afirmaciones fueron objeto de censura inquisitorial de su obra, pues también predicaba la autonomía del individuo frente a la ley o la Iglesia (siempre desde un punto de vista religioso).

F) Evolución de los conocimientos sobre componentes mayoritarios de los alimentos (dietética científica) La conversión de la dietética y la higiene alimentaria en ciencias modernas se fue produciendo en los siglos XIX y principios del XX, aunque ya a principios del siglo XVII Sanctorius (médico italiano) indagó sobre la interacción de los alimentos con el cuerpo humano. Durante varias semanas estuvo pesándose, así como, también los alimentos que ingería y sus productos de excreción; encontrando unas misteriosas pérdidas de peso que no podía justificar. Sobre esas mismas fechas, un abogado, el francés Réaumur, procedió a estudiar el alimento que regurgitaba un milano domesticado por él, pudiendo comprobar que no estaba ni putrefacto ni molturado, por lo que se descartaban las teorías existentes de que el estómago actuaba pudriendo el alimento o triturándolo. Además, pudo obtener jugo gástrico, comprobando que era ácido y que podía descomponerse carne parcialmente con él. Hacia mediados del siglo XVII, Spallanzani, siguiendo los métodos iniciados por Réaumur, ingirió carne y pan envueltos en pequeñas bolsas de lino, con lo que demostró que la digestión no es una fermentación sino un proceso químico. En 1822 un hombre herido de bala en el estómago fue atendido por el doctor Beaumont, gracias a cuyos cuidados se restableció, pero le quedó abierta una perforación que comunicaba el estómago con el exterior. Esta circunstancia fortuita la aprovechó Beaumont para llevar a cabo hasta 238 observaciones de temperatura, obtención de jugo gástrico y determinación de la velocidad de digestión de los alimentos. Observó también las condiciones que estimulaban la producción de jugo gástrico. Lamentablemente, el individuo se cansó de servir de conejillo de indias. Muy pronto se identificó el jugo gástrico como ácido clorhídrico, y en 1835 se descubrió otro agente provocador de la digestión, identificado como una enzima denominada pepsina. En cuanto a la dietética, dos fueron los promotores de su incorporación al mundo científico, el conocimiento de los componentes mayoritarios de los alimentos, y las investigaciones en torno al recambio material y energético del organismo.

8

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

a) Componentes mayoritarios de los alimentos Entre los artífices de esta evolución encontramos a: Fourcroy (1755-1809), químico francés que aisló una sustancia similar a la albúmina a partir del germen de trigo, con lo que echaba por tierra la teoría de la «animalización» de los vegetales, que proclamaba que en el organismo de los herbívoros se producía una supuesta incorporación del nitrógeno del aire. Magendie (1783-1855), fisiólogo francés que demostró la esencialidad de los alimentos nitrogenados al comprobar que perros alimentados exclusivamente con agua destilada, azúcar y grasas, morían, en tanto que si además se les suministraban alimentos nitrogenados vivían perfectamente. Prout (1785-1850), médico y químico inglés que en 1827 enunció la existencia de tres clases de sustancias alimentarias orgánicas a las que denominó sacarinas, oleosas y albuminosas. A partir de este momento se empezaron a estudiar por separado estas tres clases de sustancias: l) Hidratos de carbono Schmidt, en 1844, determinó la presencia de azúcar en la sangre. Bernard, entre 1848 y 1857, descubre el glucógeno y su propiedad de ser polímero de glucosa interpretándolo como sustrato de la energía animal. n) Grasas Liebig, en 1843, demostró que las grasas podían sintetizarse en el organismo a partir de los hidratos de carbono. Bernard, en 1849, comprueba el papel de jugo pancreático en la descomposición y absorción de las grasas. ni) Proteínas Mulder, en 1838, acuña el término de proteínas y demuestra la analogía entre albúminas animales y vegetales. Liebig, a partir de 1841, comienza a estudiar el fenómeno oxidativo de los nutrientes y da una clasificación de los mismos en energéticos (hidratos de carbono y grasas) y plásticos (proteínas), elaborando las primeras tablas de nutrientes. Fueron muy numerosos los investigadores que entre mediados del siglo xix y principios del xx diseñaron técnicas de separación proteica e identificaron los diferentes aminoácidos. b) Recambio material y energético del organismo Los estudios de metabolismo cobraron una importancia decisiva gracias a los estudios de Lavoisier (padre de la calorimetría), que en 1785 llegó a indicar que de cada 100 g de oxigeno absorbidos en la respiración, 81 g reaparecían en forma de CO2, y los 19 g restantes se combinaban con hidrógeno para formar agua, lo cual indicaba que la respiración era simplemente una

INTRODUCCIÓN A LA NUTRICIÓN. ANTECEDENTES HISTÓRICOS

9

combustión lenta, y que la cantidad de CO2 generada en la combustión de un alimento por una llama o por un organismo vivo era idéntica. El término metabolismo fue acuñado con su significado actual en 1836 por Gmelin, aunque tardó algunos años en consolidarse. El primer balance metabólico fue llevado a cabo por Boussingault en 1839, que determinó la cantidad de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y sales que consumía una vaca, y la cantidad que eliminaba por orina, heces y leche. Los primeros en medir lo que posteriormente Pflüger llamaría «cociente respiratorio» fueron Regnault y Reiset mediante una campana hermética donde introducían animales a los que suministraban oxígeno y retiraban anhídrido carbónico, cuantificando ambos (CR = Vol. CO2/Vol. O2). Comprobaron que el CR aumentaba con el consumo de alimentos vegetales y disminuía con el de animales o el ayuno. Pettenkofer y Voit realizaron este mismo tipo de experiencias con una campana diseñada para hombres. Rubner, en 1883, perfeccionó la calorimetría y determinó los valores calóricos de orina y heces bajo distintos regímenes dietéticos, pero su principal aportación fue la Teoría Isodinámica, en la que enunciaba que el uso que hace el organismo de la energía es independiente del principio inmediato del que procede. Atwater, en 1896, recopila la primera tabla composicional de alimentos en los que no sólo figuran los nutrientes básicos sino además su aporte energético, gracias a la cuantificación energética de hidratos de carbono, grasas y proteínas. c) Minerales y vitaminas I) Minerales Desde principios del siglo xix existía la curiosidad de la función que tenían las sales minerales que quedaban como remanente de la incineración de la materia orgánica, siendo Boussingault uno de los primeros en comprobar el efecto beneficioso de la sal común sobre la salud de los gansos y, en cierta manera, la esencialidad del hierro. Sin embargo, la evidencia de la existencia de otros nutrientes, que no eran los mayoritarios conocidos, vino de la mano de una experiencia de Lunin en 1880, que trató de comprobar si los grupos sulfuro de las proteínas se convertían en ácido sulfúrico, para lo que alimentó a ratones con dietas purificadas formadas por los nutrientes básicos presentes en la leche, comprobando que morían en poco tiempo. No fue hasta el siglo xx que se empezó a comprobar la relación de algunos minerales con el organismo, concretamente Marine y Lenhart, que en 1909 comprobaron la relación del yodo con el tiroides. Ocho años después, Marine y Kimball comprueban la curación del bocio endémico mediante la administración de yodina. Desde principios de siglo hasta los años 50 fue la época de mayor esplendor en descubrimientos de la esencialidad de los elementos minerales.

10

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

II) Vitaminas En cuanto a las vitaminas, las enfermedades producidas por su carencia eran conocidas desde antiguo, aunque no así su etiología. El escorbuto, por ejemplo, había sido el azote de travesías en barco, expediciones y guerras, provocando gran numero de bajas, sobre todo en largas travesías. Aunque la causa tardó siglos en descubrirse, el remedio, en cambio, parecía ser conocido de antaño por los indios americanos, y ya en el siglo xvi se indicaba la conveniencia del jugo de limón para evitar y corregir este mal, aunque hasta mediados del XVIII, no se realizaron los primeros experimentos científicos sobre la cuestión llevados a cabo impecablemente por Lind, aunque a pesar del éxito de los mismos, tardaron en implantarse cincuenta años como norma de navegación. Hasta el año 1890 no se consigue una carencia experimental, siendo Eijkmann el que alimentando gallinas exclusivamente con arroz blanco descubre la aparición de una enfermedad muy parecida al beriberi, que se podía combatir alimentándolas con salvado o carne. Pero hasta 1901 Grijn no da la correcta interpretación de la existencia de una carencia en el arroz blanco (Vitamina B,). En 1912 Funk indica que estas enfermedades se debían a la falta de algún compuesto vital en los alimentos, y denomina a estos compuestos como vitaminas. McCollum y Davis indican en 1913 la existencia de dos tipos de vitaminas, liposolubles (A) o, hidrosolubles (B). A partir de esta fecha se van sucediendo, con verdadera asiduidad, las inducciones de enfermedades carenciales experimentales, y posteriormente, el aislamiento de sus agentes causales e identificación.

G) Corolario En la actualidad la nutrición y la dietética se han constituido como ciencias con total implantación en la sociedad actual, siendo numerosísimas las publicaciones y avances científicos en este ámbito, aunque por desgracia y debido a su apogeo actual también es objeto de numerosos desaprensivos, que con mayor o menor base científica se lanzan a remediar las necesidades fisiológicas o puramente estéticas del hombre actual con dietas o remedios milagrosos para combatir dichos males.

2 Fisiología de la nutrición humana 2.1. Importancia de la nutrición en los animales y el hombre Todos los seres vivos necesitan energía para vivir, para mantener los niveles de entropía de su sistema en el universo. Esta energía necesaria, según la primera ley de la termodinámica, no se puede crear, sino que ha de transformarse. Las plantas transforman la energía solar en moléculas organizadas muy energéticas, en las que almacenan dicha energía. Sin embargo, los animales, y entre ellos los seres humanos, no podemos hacerlo, por lo que nos aprovechamos del almacén de energía realizado por los vegetales (u otros animales) para conseguir nuestro propio aporte de energía, almacenándolo en forma de nuevas moléculas propias organizadas, también muy energéticas. Las necesidades energéticas de los animales son las que ocasionan una especialización de sus órganos para poder adquirir dicha energía. Estos órganos han de poder transformar y vehicular las partes vegetales y animales que contienen dicha energía en las moléculas lo más sencillas posibles para que puedan servir de elemento de construcción de las nuevas moléculas complejas. La especialización existente en los animales para obtener energía de otros seres vivos es lo que conocemos como aparato digestivo.

2.2. Hambre, apetito y saciedad Todos hemos sentido alguna vez esa sensación de opresión gástrica intermitente en periodos de ayuno prolongado y que inmediatamente asociamos a la idea de necesidad de comer. Debido a este fenómeno se pensó en un principio que el hambre era una sensación regulada por el estómago, el cual se contrae al permanecer durante mucho tiempo vacío. Sin embargo, estudios realizados han demostrado que el estómago no es el órgano encargado de regular las sensaciones de hambre y saciedad (pues tampoco se suele comer nunca hasta llenar completamente el estómago),

12

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

sino que son dos centros hipotalámicos los encargados de determinar, uno el estado de hambre (con su cortejo de signos) y otro la saciedad. Estos centros reaccionan ante estímulos químicos de composición de la sangre y no a estímulos físicos del estómago. El concepto de apetito es diferente por completo del de hambre, ya que el apetito es una sensación psicológica relacionada con ciertos alimentos hacia los cuales se puede tener apetencia incluso estando saciados.

2.3. Principales nutrientes de los alimentos Se puede hablar de dos grupos de nutrientes principales en los alimentos: los principios inmediatos y los componentes minoritarios.

A) Principios inmediatos En nutrición se denomina principios inmediatos a los grupos de sustancias químicas que componen mayoritariamente los organismos vivos, y por supuesto, los alimentos, que proporcionan un aporte energético considerable y cuya presencia es necesaria en los organismos para un correcto funcionamiento, pudiendo presentar de forma simultánea a la meramente energética una función plástica. Los principios inmediatos en nutrición se dividen en hidratos de carbono, lípidos y proteínas. Sus características bioquímicas y sus funciones metabólicas son muy distintas y se estudiaran en cada uno de sus apartados correspondientes. Existe una sustancia energética que en ocasiones puede aportar una porción considerable de la energía de la dieta, aunque no lo podemos clasificar como nutriente en si, el alcohol.

B) Componentes minoritarios En cuanto a los componentes minoritarios, los podemos dividir fundamentalmente en compuestos inorgánicos y vitaminas, siendo los primeros elementos atómicos cuya presencia en los organismos es necesaria, fundamentalmente para que se puedan producir determinadas reacciones bioquímicas. Las vitaminas, en cambio, son sustancias complejas que aunque poseen una capacidad energética, y no sean utilizadas normalmente por el organismo, permiten, al igual que los minerales, que se produzcan determinadas reacciones bioquímicas en el organismo que sin su presencia no podrían producirse. Además, el organismo es incapaz de producir estas sustancias en cantidades suficientes para el rendimiento orgánico necesario.

FISIOLOGÍA DE LA NUTRICIÓN HUMANA

13

C) Agua y fibra dietética Entre los nutrientes principales, según la definición de nutrición, podríamos incluir también el agua, aunque no presente ni poder energético ni se pueda incluir como mineral o vitamina. No obstante, el agua es esencial para la vida y para que se produzca la absorción de nutrientes. Por último, nos referiremos a un componente de la dieta, que aunque no podemos incluirlo entre los nutrientes (al no absorberse), se considera, dentro de la nutrición moderna, un componente muy ventajoso de la dieta. La referencia es clara hacia la fibra dietética, tan de moda actualmente.

2.4. Composición corporal El cuerpo humano está constituido por los mismos nutrientes que se requieren para su funcionamiento; pero no todos los nutrimentos que constituyen el cuerpo humano son parte integrante y fundamental del mismo. Por ejemplo, de los 9 kg de grasa que se indican en la Tabla 2.1, sólo 1 kg sería esencial y el resto constituirían las reservas del organismo, que en individuos obesos puede suponer hasta un 70 % del peso corporal; de los 1 kg de proteínas, no se podría prescindir de más de 2 kg sin ocasionar daños permanentes; en cambio, sólo podemos eliminar 200 g de hidratos de carbono, que en emaciaciones prolongadas son repuestos a partir de las reservas de proteínas y grasas; se puede perder hasta un 10 % de agua y hasta un tercio de los minerales sin grave riesgo para la salud.

2.5. Acto alimentario. Bases anatómicas y funcionales Para comprender en toda su amplitud el fenómeno de la digestión, vamos a ir desglosando cada fase del mismo y estudiando sus implicaciones nutricionales.

TABLA 2.1.

Composición corporal modelo

Nutriente

kg

Proteínas Grasas Hidratos de carbono Agua Minerales

11 9 1 40 4

Total

65

%

17,0 13,8 1,5 61,6 6,1 100,0

14

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

A) Digestión bucal a) Masticación La masticación es el conjunto de movimientos realizados por las mandíbulas, lengua y mejillas con objeto de disgregar los alimentos. Durante la masticación se consigue: • Triturar los alimentos, con lo que se reblandecen los inatacables, y se aumenta la superficie de los atacables enzimáticamente. • Mezclar los alimentos con saliva, aumentando su humedad y facilitando la acción de las enzimas salivares. b) Salivación Existen tres glándulas salivares principales: parótidas, sublinguales y submaxilares. Además de ellas, existen pequeñas glándulas mucosas que segregan mucus. Se producen entre 1 y 1,5 litros de saliva al día, de los cuales dos tercios corresponden a las parótidas y casi el tercio restante a las submaxilares. La composición de la saliva es en un 99% agua, y el resto fundamentalmente electrólitos ( K + , C1- , PO 42- y Ca 2+ ). La concentración de los electrólitos en la saliva difiere de la plasmática y no siempre es proporcional al volumen segregado. Además de agua y electrólitos, la saliva contiene enzimas, y entre éstas destacamos la amilasa salival (requiere para su funcionalidad Ca, con actividad glucogenolítica, principalmente a pH neutro) y las galactosidasas. Las funciones de la saliva son: lubrificar el paso del bolo digestivo hacia el estómago, digestión del almidón, humidificación del bolo, aclarado de la boca (evitando la proliferación excesiva de gérmenes), y solubilización de las sustancias que dan gusto a los alimentos. Además de la masticación y de la secreción de saliva, la fase bucal de la alimentación tiene otro efecto importante, y es el de obtener información de los alimentos mediante el sentido del gusto (influido por el olfato), lo cual favorece la producción de los jugos gástricos.

B) Paso faringe-esófago a) Deglución Consiste en la propulsión de los alimentos de la boca hacia el estómago, dividiéndose en tres etapas: bucal (voluntaria), faríngea y esofágica. El bolo alimenticio formado en la boca se sitúa en una posición caudal a la lengua y con la ayuda de ésta es empujada hacia atrás mediante un movimiento voluntario, seguido de una serie de actos reflejos que impiden que el alimento pase a las vías respiratorias y que lo conducen, vía faringe-esófago, hasta el cardias en la entrada del estómago.

_____________________________ FISIOLOGÍA DE LA NUTRICIÓN HUMANA _____________________________ 15_

C) Digestión gástrica El estómago está compuesto por tres partes fundamentales: la región del cardias, el fundus y la región pilórica. La penetración del bolo alimenticio en el estómago esta regulada por el cardias, y al entrar en el estómago el bolo se sitúa hacia el centro de la masa que allí existe (estando el alimento más antiguo en la periferia). Mediante esta disposición, el alimento que llega antes es el primero en ser atacado por el jugo gástrico, en tanto que el último alimento ingerido permanece en el centro a pH más elevado, y por tanto, aún bajo la acción de la amilasa salivar. La digestión gástrica es un fenómeno provocado por el estómago mediante dos acciones principales: la actividad secretora y la motilidad (favoreciendo a la primera y regulando el tránsito de los alimentos). La acción motora del estómago fragmenta la masa de alimentos y la hace progresar hacia el píloro, por donde va siendo evacuada en pequeñas cantidades. El tiempo que permanece el alimento en el estómago depende de la composición del mismo, estimándose por término medio de 2 a 4 horas y media. Los líquidos suelen permanecer poco tiempo en el estómago, seguidos en velocidad por hidratos de carbono, proteínas, y por último, la grasa y sustancias no digeribles, que pueden permanecer durante mucho tiempo en el mismo. La secreción gástrica contiene dos grupos principales de compuestos, por una parte el ácido clorhídrico, y por otra, las enzimas digestivas. El volumen de la secreción gástrica se encuentra entre los 2,5 y los 3 litros diarios. La segregación de ácido clorhídrico se produce a una concentración constante de 0,15 N, existiendo un efecto neutralizador por parte de algunas células de la mucosa digestiva que se realiza en una segunda fase. La principal enzima producida en la secreción gástrica es la pepsina, la cual se activa en el estómago a pH ácido a partir del pepsinógeno (existen varias fracciones). Su función es proteolítica. Otras enzimas presentes en el estómago son la renina (coagula la leche) y la lipasa gástrica. En la secreción gástrica se encuentran también mucoprotéinas y el factor intrínseco. El factor intrínseco no interviene en la digestión, pero en unión a la proteína R de la saliva protegen a la vitamina B12 del jugo gástrico para facilitar su absorción posterior en el duodeno y yeyuno una vez liberadas de la proteína R. En el estómago prácticamente no se absorbe nada en cantidades considerables, a excepción del alcohol.

D) Digestión en el intestino delgado El intestino delgado es un tubo de unos 5 m de longitud (de 3 a 8 m) que une el estómago con el colon. Su primera porción es el duodeno de unos 25 cm de largo. El resto está formado por el yeyuno e íleon (aunque la diferencia entre ambos no es fácil de apreciar).

16

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Para aumentar la superficie de absorción existen unas válvulas conniventes que aumentan entre 3 y 10 veces la superficie interna intestinal. Además, cada válvula presenta vellosidades que aumentan de 10 a 20 veces la superficie de las válvulas. Estas estructuras hacen que la superficie del intestino pase de 8 cm2/cm a 250 cm2/cm. Al intestino llega una masa alimenticia semidigerida que recibe el nombre de «quimo». a) Enzimas intestinales I) Enzimas para digerir hidratos de carbono Para la digestión de los hidratos de carbono existen dos tipos fundamentales de enzimas las a y b sacaridasas. Entre las primeras encontramos las a glicosidasas como las disacaridasas que digieren disacáridos (maltosa, isomaltosa, sacarosa y trehalosa), y la oligosacaridasa que digiere oligosacáridos. Entre las del grupo b la principal es la lactasa. Las del grupo a se localizan en la membrana, en tanto que las del grupo b suelen localizarse en citoplasma o en los lisosomas, excepto la lactasa, que se localiza también en membrana. II) Enzimas para digerir proteínas En la membrana celular, concretamente en el ribete en cepillo, se encuentran algunas peptidasas que descomponen las proteínas en aminoácidos para su tránsito. Entre ellas destacamos las a-aminopeptidasas (cortan secuencialmente péptido a péptido a partir de un extremo N-terminal), g-glutamil transpeptidasa y la enteropeptidasa (que activan las enzimas proteolíticas del páncreas). b) Páncreas exocrino El páncreas, además de sus funciones endocrinas, desarrolla una función primordial en la digestión de los alimentos en el intestino, con la secreción del jugo pancreático. La secreción de jugo pancreático se lleva a cabo en el duodeno. El jugo pancreático esta compuesto por: • Agua en un 98%. • Cationes: Na+, K+, Ca2+, Mg2+ y Zn2+ (aunque este último, en cantidades vestigiales, puede estar asociado exclusivamente a proteínas). • Aniones: cloro y bicarbonato (probablemente el sodio y fósforo presente estén ligados a proteínas). • Proteínas: el 90% son enzimas de los tipos que se aprecian en el cuadro. La proporción de cada una de las enzimas en el jugo pancreático, depende del tipo de dieta consumida, siendo los mecanismos de regulación la presencia de los propios compuestos de degradación (péptidos, hidratos de carbono o lípidos) en la corriente sanguínea durante la digestión, la que lo realiza.

FISIOLOGÍA DE LA NUTRICIÓN HUMANA____________________________17

TABLA 2.2.

Enzimas secretadas por el páncreas

Las enzimas mencionadas, sobre todo las proteolíticas, no llegan al duodeno en forma activa, sino como cimógenos que son activados por activadores específicos dependientes de Ca, o por las mismas enzimas activas una vez liberadas de los activadores (como la tripsina). c) Hígado exocrino El hígado, además de las funciones hemáticas y detoxificante presenta una actividad exocrina relacionada principalmente con la digestión de las grasas, mediante la secreción de bilis. La bilis está producida por los hepatocitos y es segregada en los canalículos biliares que forman. Estos canalículos forman una red en el interior del lobulillo hepático y, en su periferia, continúan en los conductillos biliares, los cuales ya tienen epitelio biliar, desembocando en los canales biliares de los espacios porta, donde se les une una rama arterial y otra venosa. De esta estructura se desprende que la bilis no es el resultado de un proceso de filtración, sino de una autentica elaboración, pudiendo probablemente estar inactiva durante su paso por los conductos biliares y/o activarse en ellos. La bilis se almacena en la vesícula biliar durante el reposo digestivo, la cual se vacía gracias a la acción de la hormona colecistocineína, que se produce en la mucosa entérica en presencia de lípidos. Existe también una evacuación nerviosa de la vesícula biliar de menor importancia.

18

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

La bilis tiene una función emulsificante, ocasionando la disgregación de las micelas grasas, facilitando de esta manera su absorción intestinal. I) Composición de la bilis La bilis es una solución formada por un 90-95% de agua, con electrólitos y compuestos orgánicos. Estos compuestos orgánicos fundamentalmente son bilirrubina, ácidos biliares, colesterol y fosfolípidos. El colesterol (hidrófobo) está en forma de micelas con los fosfolípidos y los ácidos biliares (y probablemente la bilirrubina). Los electrólitos están prácticamente en la misma concentración que los plasmáticos, a excepción del sodio, bicarbonato, potasio y calcio, que pueden estar mucho más elevados. Los ácidos biliares son al parecer los responsables del proceso de secreción de la bilis, al producir su excreción activa por parte de los hepatocitos, un gradiente de osmolaridad que facilita la salida de agua, sobre la que se vehiculan el resto de compuestos. Los electrólitos (sobre todo sodio, bicarbonato y calcio) también parecen ser excretados de manera activa favoreciendo el gradiente osmolar, siendo su concentración proporcional a la de ácidos biliares. A esta acción de aumentar el gradiente osmolar y facilitar la producción de bilis se le llama efecto colerético. d) Absorción intestinal La función principal del intestino es la absorción de agua y nutrimentes. La absorción intestinal, como se puede comprobar en la Tabla 2.3, no es idéntica para todas las sustancias. Las moléculas lipídicas son absorbidas con mayor facilidad por parte de las células intestinales, al ser la membrana de éstas también de una estructura lipídica. Los lípidos en el tubo digestivo se organizan en micelas o gotas de grasa cuya disgregación facilitan las sales biliares. Los hidratos de carbono y aminoácidos no son solubles en la membrana celular por lo que su incorporación ha de realizarse por un sistema de transporte. En cambio, no existe ningún problema para su solubilidad en la luz intestinal. Para el paso de las sustancias hidrosolubles, existen en la membrana lo que se conoce como poros, que permiten o no el paso de sustancias en función de su tamaño y carga eléctrica. TABLA 2.3.

Absorción intestinal máxima en el organismo humano durante 24 h

FISIOLOGÍA DE LA NUTRICIÓN HUMANA

19

I) Absorción de electrólitos Para la incorporación de sodio al organismo existen en las membranas laterales y básales de las células intestinales lo que se conocen como bombas de sodio, que expulsan hacia los intersticios celulares el sodio que existe en el interior de la célula, penetrando éste desde la luz intestinal por difusión simple. El resto de electrólitos penetran por difusión, en función del gradiente creado por el sodio. II) Absorción de moléculas hidrosolubles no cargadas La difusión de aminoácidos y hexosas se realiza en función de su gradiente a través de los poros de la membrana celular, siempre que su tamaño lo permita. Además de esta vía, existen transportadores específicos en la membrana para hexosas y aminoácidos concretos. Al parecer, lo que hace funcionar estos transportadores específicos es precisamente el gradiente de sodio creado entre el exterior e interior de las células. III) Absorción de lípidos La absorción de lípidos a través de la membrana externa, parece ser un proceso puramente de difusión de gradientes facilitados por la lipofilia de la membrana celular. Una vez los monoglicéridos y ácidos grasos están en el interior de la célula, existe una captación de los mismos por el retículo endoplásmico donde se resintetizan los triglicéridos, que se unen a fosfolípidos, colesterol y proteínas para formar los quilomicrones que salen por las paredes laterales de la célula IV) Absorción de proteínas La absorción de proteínas se realiza en dos formas: la primera es una absorción activa poco específica de péptidos de cadena corta; en la otra, la absorción de aminoácidos se lleva a cabo por cuatro mecanismos diferentes, según la carga eléctrica de los mismos. Los aminoácidos neutros se absorben por difusión facilitada; los dibásicos y azufrados, mediante un proceso activo dependiente de Na+. Los iminoácidos y la glicina se incorporan por un transportador contra gradiente no dependiente de Na+, al igual que ocurre con los aminoácidos bicarboxílicos que presentan un transportador específico no dependiente de Na+.

E) Digestión en el intestino grueso El colon discurre desde la válvula ileocecal al canal anal. Su longitud es de 1,20 m y un diámetro de 7 cm en el ciego, y de 3 a 4 cm en el colon izquierdo. La superficie interna del colon no es vellosa como la del intestino delgado, sino lisa, y en ella se encuentran las glándulas de Lieberkühn. En esta zona del aparato digestivo es donde se forman las heces. En el ciego se procede la digestión parcial de la celulosa por parte de los microorganismos allí presentes, generándose ácidos orgánicos, CO2 y H2. También se forma urea y amoniaco, y las sales biliares son transformadas en ácidos biliares, la bilirrubina en urobilinógeno y urobilina que colorean de marrón las heces.

20

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

En el ciego y colon derecho e izquierdo se reabsorbe una elevada proporción de agua (1L /día), de sodio (80-100 mEq/día), de cloruros (100-150 mEq/día) y bicarbonatos (60 mEq/día), en tanto que el potasio no se reabsorbe, y se producen ácidos orgánicos y amoniaco (aunque parte de ellos se reabsorben).

2.6. Concepto de biodisponibilidad Por biodisponibilidad se entiende el grado de actividad o cantidad de un nutriente u otra sustancia que alcanza el tejido diana para ejercer su acción. Habitualmente se emplea el término biodisponiblidad en nutrición para referirnos al porcentaje de un determinado nutriente presente en un alimento, que un organismo es capaz de absorber. El grado de biodisponiblidad varia con numerosos factores. Hemos de partir de la base de que la biodisponibilidad es diferente dependiendo del nutriente de que se trate, ya que el grado de absorción varia en función de los mecanismos que posee el organismo para incorporarlos. En cada nutriente se pueden distinguir tres grupos de factores que pueden afectar su biodisponibilidad: Factores dietéticos Cantidad total del nutriente en la ingesta: — En ocasiones una elevada concentración del nutriente en la ingesta produce un descenso de su absorción (al menos porcentualmente). Forma química del compuesto: — No todas las formas químicas de los nutrientes tienen idéntica capacidad de ser absorbidas por el organismo. Habitualmente, las formas orgánicas son mejor asimiladas que las inorgánicas, y existen para determinadas formas concretas mecanismos específicos de absorción. Interacciones dietéticas: — Otros componentes de la ingesta pueden afectar al grado absortivo de los nutrientes. La forma en que lo realizan es muy variada dependiendo del nutriente y el componente o componentes concretos, pero en líneas generales, podemos hablar de competencia por los lugares activos de absorción, desnaturalización o inactivación de nutrientes, quelación, modificaciones del medio que potencian o inhiben la absorción, absorciones asociadas, etc. Factores fisiológicos Estado de desarrollo fisiológico: — A lo largo de la vida del individuo el grado de absorción de nutrientes varía, siendo habitualmente máximo, en líneas generales, para todos los nutrientes, durante el periodo de crecimiento. Estatus nutricional: — En estados de penuria nutricional la capacidad absortiva de numerosos nutrientes por parte del organismo se magnifica enormemente.

FISIOLOGÍA DE LA NUTRICIÓN HUMANA

21

Estado de salud: — Si el estado de salud no es el óptimo, pueden modificarse los grados absortivos de los diferentes nutrientes. Gestación o lactación: — Habitualmente la gestación y lactación incrementan la capacidad absortiva de numerosos nutrientes. Adaptabilidad a cambios en la dieta: — Ante cambios en la dieta, los grados absortivos pueden variar hasta adaptarse a la nueva situación. Factores individuales Edad, sexo, raza y actividad física.

3 Agua

3.1. Concepto, características fundamentales El agua es un compuesto químico cuya fórmula es H2O, es decir, que contiene en su molécula un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. Aunque lo que entendemos por agua pura no se ajusta realmente a esta fórmula, sino que está formada por 33 sustancias diferentes entre las que destacan 18 formadas por tres isótopos de oxígeno y tres de hidrógeno. Las propiedades físicas del agua son un tanto anómalas, aunque nos puedan parecer de lo más usual, ya que han servido de referencia para numerosas constantes físicas y químicas. A temperatura ordinaria, es un líquido inodoro, insípido e incoloro en pequeñas cantidades (retiene el rojo en grandes cantidades, por lo que se ve azul). Sus puntos de fusión y ebullición sirven de referencia para establecer la escala Celsius, siendo respectivamente 0o y 100°C. La estructura de la molécula no es lineal sino en forma de V, presentando un ángulo entre los dos enlaces de 105°, que al ser el oxígeno más electronegativo da a la molécula una gran polaridad. Esto ocasiona una elevada cohesión a las moléculas de agua entre si, y hace además que sea un excelente disolvente de compuestos de naturaleza iónica al neutralizar la atracción electrostática de los iones del compuesto, permitiendo su disociación. Sobre moléculas apolares, el agua ejerce un efecto que propicia la asociación entre ellas. Desde un punto de vista bioquímico el agua es fundamental, pues es el medio en que se producen los procesos vitales en los organismos vivos. El agua supone la sustancia más abundante en los seres vivos. Debido a estas características, el agua es imprescindible para la vida, y todos los seres vivos deben mantener su estado de hidratación para subsistir, necesitando, si su actividad no se desarrolla en un medio acuático, métodos para preservar su contenido hídrico y/o aportar de manera periódica agua a sus organismos. No olvidemos en este sentido que la vida surgió en el agua y lógicamente en «el agua» ha de seguir desarrollándose.

24

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

3.2. Utilidad fisiológica Como ya se ha indicado, el agua es el componente mayoritario de los seres vivos, y concretamente en el hombre constituye más del 60% de su peso corporal. Un individuo de 65 kg de peso contiene aproximadamente 40 litros de agua, de los cuales 25 constituyen fluidos intracelulares y 15 fluido extracelular. Aunque ésta es la división más aceptada del agua corporal, realmente sería una división ficticia, ya que en realidad todo el agua corporal está en comunicación, incluso la que se encuentra en el interior de los huesos. La unidad que se indica como compartimento intracelular es un tanto irreal, ya que la comunicación del agua de cada célula se establece directamente con el agua intersticial circundante y no con el de otras células. El contenido en agua de un órgano o alimento no influye en su consistencia. En este sentido y como ejemplo, la sangre presenta similar porcentaje de agua que el corazón, aunque como todos sabemos su consistencia es muy diferente. La principal utilidad fisiológica del agua, como se ha expuesto, es la de servir de medio en el cual se producen prácticamente la totalidad de las reacciones orgánicas en los seres vivos. Pero no es esa la única función del agua en el ser vivo, siendo también reactivo o producto de reacción de dichos procesos bioquímicos. También forma parte integrante de macromoléculas biológicas como ácidos nucleicos, proteínas o glucógeno. El agua es además, en el ser humano y numerosos animales terrestres, un medio ideal de eliminar las sustancias químicas más peligrosas generadas en su interior (urea, ácido úrico, creatinina). También permite una más fácil incorporación de las sustancias nutritivas al interior del organismo y vehicula las sustancias que han de favorecer la descomposición de los alimentos en moléculas absorbibles. Otra de las múltiples funciones del agua es la de poder disipar calor del organismo mediante su evaporación (580 kcal/L) y la de servir de protección a estructuras externas del organismo per se o vehiculando sustancias con este cometido (como las lágrimas). Mencionaremos como último ejemplo (aunque podrían enumerarse otros), la función de vehicular las sustancias nutritivas para toda la economía orgánica, además de entes defensivos de la misma a través de la sangre y otros líquidos orgánicos.

3.3. Balance hídrico El balance hídrico del organismo se hace en función del agua incorporada y eliminada del mismo, según apreciamos en la Tabla 3.1, con el ejemplo del balance hídrico de un hombre joven de vida sedentaria, alimentado con una dieta de 2.200 kcal/día: Como se puede comprobar, hay una diferencia, en este caso, de 9 mi que han entrado a formar parte del organismo. Las necesidades de agua que el organismo tiene se cifran aproximadamente en 1 ml/caloría y día.

25

AGUA

TABLA 3.1. Balance hídrico. Agua (ml/día) Ingesta Bebida Contenida en alimentos Metabólica

1.180 1.115 279 2.574

Excretada Orina Heces Evaporación

1.295 56 1.214 2.565

La incorporación de agua al organismo se hace por tres mecanismos fundamentales: el agua de bebida, el agua constituyente de los alimentos y el agua metabólica (producida en la oxidación de hidratos de carbono, lípidos y proteínas). La excreción de agua se realiza mediante la orina, el agua fecal, y las pérdidas por sudoración y evaporación.

A) Técnicas de su determinación Para determinar el balance hídrico de un individuo hemos de controlar todos las incorporaciones y eliminaciones del mismo. a) Incorporaciones del agua al organismo. I) Agua de bebida La determinación del agua de bebida es muy sencilla de realizar, por simple volumetría. II) Agua de los alimentos La determinación de este agua es también muy sencilla; por simple desecación a peso constante y diferencia con respecto al peso inicial. III) Agua metabólica Este agua ha de ser estimada a partir del agua resultante de la oxidación de los principios inmediatos, siendo el resultado de 0,41g/g de proteína, 1,07 g/g de lípidos, 0,60 g/g de glúcidos, y 1,17 g/g de alcohol.

26

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Si el individuo no gana ni pierde peso quiere decir que todos los nutrientes incorporados son oxidados, y por tanto, los cálculos son exactos. Sin embargo, si el individuo pierde peso, han de tenerse en cuenta las grasas y proteínas endógenas que se oxidan, además de las de los alimentos; y por el contrario, si el individuo gana peso, quiere decir que no todos los nutrientes se han oxidado y por tanto, no producen agua. En cualquier caso, como el agua metabólica no supone un aporte elevado al balance hídrico total, pequeños errores de su cálculo no tienen graves repercusiones en el computo final. b) Pérdidas I) Eliminación por orina Las pérdidas por orina, al igual que indicamos en el caso del agua de bebida, se determinan por simple volumetría. II) Humedad fecal Se determina por desecación, como se hacia con la constituyente de los alimentos. III) Agua metabólica de las heces Más difícil es determinar el agua metabólica de las heces, para lo cual ha de analizarse su composición y determinar de nuevo la proporción de agua generada en la oxidación de sus componentes. IV) Pérdidas evaporativas, pérdidas invisibles Existe una pérdida de agua de difícil determinación que forma parte de las denominadas pérdidas invisibles (ya enunciadas por Sanctorius). Estamos hablando de las pérdidas evaporativas. El cálculo de las pérdidas invisibles se realiza normalmente por diferencia entre el peso de los alimentos y agua ingeridos menos las pérdidas de peso en heces y orina ± cambios de peso corporal. Las pérdidas evaporativas suponen aproximadamente el 93 % de las pérdidas invisibles, y de forma usual se calculan como: Pérdidas invisibles - el peso de CO2 expirado + el peso de O2 inspirado. El cómputo de pérdidas evaporativas incluye otras de difícil estimación y pequeña cuantía, como las de lágrimas, fluidos sexuales, vómitos, diarreas, supuración por quemaduras, exudación en úlceras, hemorragias, etc.

3.4. Control orgánico del balance hídrico A) Control de entrada La sed es el principal mecanismo regulador de la entrada de agua al organismo, y uno de los más importantes en la regulación del balance hídrico.

AGUA

27

Antiguamente se pensaba que la sed se producía por la sequedad de la boca y garganta. Hoy en día se sabe que la sequedad de boca y garganta es un mecanismo para indicar al organismo la necesidad de agua, y se produce cuando la osmolaridad en sangre aumenta más de un 1 %, lo que se detecta en el hipotálamo en un centro próximo al del hambre. Cuando se pierde simultáneamente agua y sodio no se promueve el mecanismo de la sed, existiendo circunstancias en que se elimina mucha cantidad de agua y sodio, como es el caso de sudoraciones profusas en zonas tropicales, por actividad física intensa o por causa febril, o cuando existen vómitos y diarreas. En estos casos pueden producirse deshidrataciones graves al no funcionar el mecanismo fisiológico de la sed, por lo que se debe obligar a esas personas, no sólo al consumo de agua, sino además de sodio (incluso en forma de sal, lo que puede parecer un contrasentido).

B) Control de salida No existe un control de salida de agua por sudor o respiración, por lo que cuando la sudoración es profusa o el ambiente es muy seco, las pérdidas hídricas pueden ser muy elevadas (hasta 500 ml/h por sudor). Los problemas ocasionados por las pérdidas respiratorias son especialmente graves en las escaladas de montaña, donde debido a la altitud se aumenta el ritmo respiratorio, y al ser el aire muy frío, su contenido hídrico es muy bajo. Las pérdidas por heces suelen estar controladas por el colon que reabsorbe la mayor parte del agua de los alimentos y la aportada por el organismo para la digestión. Sin embargo, como indicábamos anteriormente, en caso de diarreas o vómitos profusos, se puede perder una gran cantidad de agua. El principal mecanismo regulador del balance hídrico es el riñon. La función renal regula mediante la concentración de la orina las pérdidas renales de agua. En caso de deshidrataciones graves, el riñon también elimina agua, pues es necesario mantener disuelta la urea y cloruro sódico que han de excretarse a partir de la proteína y sal consumida en los alimentos. Sin embargo, la concentración de la orina en esas circunstancias es la máxima posible (unos 830 mi a partir de 100 g de proteína y 10 g de sal). No obstante, en condiciones fisiológicas, el agua consumida excede las necesidades renales, por lo que el agua excedente del balance hídrico es excretada por el riñon diluyendo la orina. La hormona ADH (antidiurética) y un control hipotalámico son los principales responsables del control renal del equilibrio hídrico.

3.5. Desarreglos del metabolismo hídrico Dos son las principales repercusiones para la salud de un deficiente control hídrico: el edema y la deshidratación.

28

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

A) Edema Es una acumulación de agua en el tejido subcutáneo debido a una imposibilidad de eliminar el exceso de agua que se acumula en el cuerpo. El edema generalizado suele deberse a problemas en la regulación renal. En ningún caso, por elevada que sea la ingestión de agua, se produce una acumulación orgánica de la misma si la función renal no está perturbada.

B) Deshidratación Como hemos indicado con anterioridad, la deshidratación es la falta de agua en el organismo debido a que, o bien los mecanismos reguladores de la misma no funcionan adecuadamente, o bien por la falta de agua disponible para su consumo. Los motivos principales de deshidratación cuando el individuo tiene agua disponible pueden ser de tres tipos: fallo renal (exceso de eliminación de agua), fallo del centro regulador de la sed, o pérdida simultánea de agua y electrólitos (sodio).

4 Glúcidos

4.1. Concepto, terminología, bioquímica y clasificación Los glúcidos, carbohidratos o hidratos de carbono son macrocomponentes de la dieta al igual que las proteínas y los lípidos, y junto a estos últimos y el alcohol, constituyen las principales fuentes de energía. Los glúcidos son aldehidos o cetonas que tienen dos o más grupos hidroxilo, y su fórmula empírica es (CH2O)n. Se pueden clasificar según su complejidad en simples (monosacáridos y disacáridos) y complejos (polisacáridos), y según su digestibilidad en digeribles (azúcares y almidones) y no digeribles (fibra). Las moléculas de di, oligo o polisacáridos se forman por la unión de dos o más monómeros o monosacáridos, normalmente por enlaces del tipo α -1,4 ó α -1,6, estando formada la fibra principalmente por polisacáridos en los que abundan los enlaces β -1,4. De todos los glúcidos, el más usual es la glucosa en su forma más corriente de α -D-glucopiranosa, siendo ésta la base para una gran cantidad de polisacáridos. Bajo el concepto de glúcidos de la dieta se engloban también las pentosas, que entran a formar parte en pequeña cantidad de la dieta, y algunos ácidos orgánicos (cítrico, málico) y polialcoholes (sorbitol, xilitol), que presentan algún valor energético. El valor del contenido en glúcidos dado en las tablas composicionales se suele calcular por diferencia, es decir, el peso residual tras restar el peso de agua, proteínas, grasa y cenizas. Esto da como resultado la cantidad total de la suma de una serie de sustancias como azúcares, almidones, fibra y pequeñas cantidades de compuestos orgánicos.

4.2 Glúcidos digeribles La ingesta media de glúcidos en una sociedad desarrollada es de unos 300 g/día en varones, y 180 g/día en mujeres. De estos glúcidos consumidos el 40 % procede de cereales, y un 20 % de frutas y otros vegetales. Aproximadamente la mitad de los glúcidos digeribles son mono-

30

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Tipos de glúcidos

sacáridos y disacáridos. Estos se obtienen principalmente de fruta, leche, refrescos, golosinas, mermeladas y postres dulces, siendo principalmente sacarosa y fructosa. Los glúcidos complejos constituyen aproximadamente la otra mitad y proceden principalmente de los productos de cereales (harina, pan, arroz, maíz), patatas, legumbres, y algunos otros vegetales (sobre todo almidón vegetal). Los glúcidos digeribles constituyen la principal fuente de energía de la dieta, proporcionando sobre un 45 % del total en adultos. Un 11 % de la energía y el 25 % de los carbohidratos de la dieta son proporcionadas por los endulzantes adicionados a los alimentos (principalmente sacarosa). Los alcoholes de azúcar suelen estar presentes de forma natural en las frutas. Su absorción es más lenta e incompleta que la de otros endulzantes, y tienen menor incidencia en las caries, por lo que estos alcoholes, como el sorbitol, son utilizados para elaborar dietas especiales y en alimentos como golosinas dietéticas y chicles. En algunas personas estos alcoholes provocan un efecto laxante que se añade a su escasa y lenta absorción, por encima de 30 gramos de sorbistol.

GLÚCIDOS

31

4.3. Utilidad fisiológica A) Función energética Como ya hemos indicado, los glúcidos tienen en el organismo una misión primordial como fuente de energía directamente utilizable. La glucosa es la forma habitual en que el organismo distribuye la energía por la economía orgánica, existiendo mecanismos muy precisos que regulan los niveles de glucemia, y que permiten una máxima eficacia en la utilización de la misma. El resto de monosacáridos pueden ser utilizados por el organismo como fuentes de energía de dos maneras fundamentales: • Incluyéndolos en el ciclo metabólico de la glucosa o transformándolos en ésta. • Metabolizándolos en forma de ácidos grasos a partir de acetil CoA.

B) Función estructural Los glúcidos, además de su función energética, desempeñan otras labores como la de la ribosa en los ácidos nucleicos, o la unión a lípidos y proteínas de sulfato de condroitina, ácido hialurónico, ácido glucurónico y sulfato de dermatano. Algunos de estos son fundamentales en la formación de la matriz gelificada del espacio intersticial y del cartílago del tejido conectivo. Estos compuestos se forman en circunstancias normales a partir de la glucosa de la dieta, pero ante su deficiencia se siguen formando a expensas de aminoácidos glucogénicos.

4.4. Características nutricionales Los hidratos de carbono están presentes en un amplio grupo de alimentos, sobre todo de origen vegetal. Entre las principales fuentes de estos nutrientes destacan los cereales, sobre todo en forma de pan, pasta, arroz, cereales de desayuno, y repostería. También se encuentran en cantidades abundantes en otros vegetales como leguminosas, o tubérculos como la patata, aunque estos últimos por su contenido hídrico, porcentualmente, pueden parecer peores proveedores de glúcidos. Golosinas y los dulces suelen ser una fuente de cantidades elevadas de carbohidratos, pero dado su carácter de proveedores preferentemente de azúcares sencillos, su calidad nutricional, como se discutirá más adelante, no es tan adecuada.

3 2 __________________ NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS ____________________

Las carnes, pescados y sus derivados suelen ser pobres fuentes de carbohidratos. Comentaremos a continuación algunas de las fuentes dietéticas de carbohidratos concretos:

A) Monosacáridos No suelen presentarse de forma libre, sino como compuestos de degradación de polisacáridos o disacáridos. Se suelen obtener de forma industrial para la edulcoración de alimentos.

B) Disacáridos Mucho más habituales que los monosacáridos: • Sacarosa. Procedente de azúcar de caña y de remolacha. Se suele emplear como edulcorante alimentario de sobremesa. • Lactosa. El azúcar natural de la leche, y por tanto presente también en numerosos productos lácteos y alimentos elaborados con ellos. • Maltosa. Presente en cereales en germinación, pero sobre todo como producto intermedio de la digestión del almidón.

C) Polisacáridos • Glucógeno. Presente en hígado y músculo de los animales, aunque en cantidades pequeñas, las cuales se reducen si el animal se encuentra en un esfuerzo antes de morir (caza y pesca), así como en el proceso post mortem. • Almidón. Presente en grandes cantidades en cereales, leguminosas y tubérculos.

4.5. Digestión y metabolismo A) Digestión de polisacáridos y oligosacáridos La digestión de los polisacáridos comienza en la boca gracias a la acción de la amilasa salival que actúa sobre los almidones de la dieta (amilosa, amilopeptina y glucógeno), descomponiéndolos en oligosacáridos e incluso en disacáridos. Hasta que los glucidos no alcanzan las primeras regiones del intestino delgado no sufren reacciones catalíticas distintas a las iniciadas en la boca. En el duodeno, la amilasa pancreática, principalmente, reduce los glucidos a disacáridos (el más frecuente es la maltosa = a-1,4 glucosa, glucosa). En la membrana del ribete en cepillo de la mucosa intestinal existen disacaridasas que descomponen los disacáridos.

GLÚCIDOS

33

B) Absorción de monosacáridos Una vez libres los monosacáridos, estos son absorbidos por un mecanismo activo dependiente de la bomba de sodio y potasio, y por tanto de energía, pero con una gran velocidad (se calcula el máximo teórico de unos 10 kg de azúcar/día). La velocidad de asimilación de los glúcidos de la dieta depende linealmente de su complejidad, ya que cuanto más complejos son, necesitan un periodo de hidrólisis más largo; sin embargo, la sacarosa se asimila prácticamente a la misma velocidad (o más) que la glucosa y fructosa. Tras la absorción de los monosacáridos, éstos son principalmente transportados vía vena, al hígado.

C) Metabolismo de la glucosa La absorción de glucosa provoca un aumento en la glucemia, debido a lo cual aumenta la secreción pancreática de insulina descendiendo la de glucagón. El efecto de este mecanismo es una retención de la glucosa en hígado y músculo, aumentando la síntesis de glucógeno en ellos gracias a la mayor acción de la enzima glucógeno sintetasa. Pero dado el enorme volumen de la molécula de glucógeno sólo puede almacenarse un máximo de 100 g en hígado y unos 500 g en

Metabolismo de los glúcidos

3 4 __________________NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS _____________________

músculo, por lo que cuando se va aproximando a estas cantidades es necesaria la conversión de glucosa en ácidos grasos y triglicéridos, principalmente en hígado y tejido adiposo. Cuando termina la absorción de glucosa descienden los niveles de glucemia lo que desencadenan mecanismos reguladores opuestos a los antes citados. Descienden los niveles de insulina, aumentan los de glucagón, se frena la glucogenogénesis y comienza la glucogenolisis. El glucagón favorece también en circunstancias extremas la gluconeogénesis, es decir, la formación de glucosa a partir de ciertos aminoácidos y, en menor medida, triglicéridos, siendo más eficaz en liberar estos últimos la noradrenalina y principalmente la falta de insulina. En la liberación de glucosa-6-fosfato muscular tienen una acción decisiva las catecolaminas liberadas ante un ejercicio físico o situaciones de estrés. Al no existir glucosa-6-fosfato fosfatasa en el músculo, este no puede liberar glucosa al torrente circulatorio, por lo que todo el glucógeno almacenado en el músculo ha de utilizarse in situ. Los principales trastornos relacionados con el metabolismo de la glucosa son principalmente intolerancias a la glucosa y diabetes. Para determinarlas se pueden hacer mediciones de glucosa en sangre en ayunas (no debe ser mucho más alto de 80 mg/100 mi). Si se superan los 180 mg/100 mi comienza a haber perdidas de glucosa por orina, y por tanto, esta analítica puede ser indicativa de casos severos. Para una mayor precisión se suelen realizar curvas de glucemia, también llamadas de tolerancia a la glucosa, administrando por vía oral glucosa en ayunas y observando su evolución en sangre durante dos o tres horas.

D) Metabolismo de la galactosa En el hígado se transforma mediante una transferasa en uridindifosfoglucosa (UDP-glucosa) que se puede incorporar al glucógeno. La presencia de galactosa en sangre no provoca incremento de insulina.

E) Metabolismo de la fructosa Normalmente, la fructosa absorbida se transforma en el hígado en piruvato y a-glicerofosfato. El piruvato es transformado en acetil-CoA, que principalmente va a formar ácidos grasos, por lo que la principal acción del metabolismo de la fructosa es la conversión en grasa. La ingestión de grandes cantidades de fructosa puede provocar una reducción de la actividad biosintética corporal (incluyendo síntesis de proteínas) debido al descenso de las concentraciones de ATP utilizado principalmente en el metabolismo de la fructosa. Tampoco este azúcar provoca la secreción de insulina.

F) Otros nutrientes relacionados con el metabolismo de los glúcidos Son numerosos los nutrientes imprescindibles para el metabolismo de los glúcidos, siendo los principales las vitaminas del grupo B, lo que se comentará en su capítulo correspondiente.

GLÚCIDOS

35

4.6. Requerimiento de glúcidos La glucosa absorbida por el intestino o liberada en el hígado es una excelente fuente de energía. Otras hexosas de la dieta, como la galactosa, son convertidas en glucosa en el hígado; la mayoría de aminoácidos, el glicerol y algunos ácidos orgánicos pueden ser también convertidos en glucosa. Debido a esto no deberían existir unos requerimientos absolutos de carbohidratos bajo circunstancias normales. Sin embargo, en ausencia de carbohidratos, la lipolisis de los triglicéridos y la oxidación de los ácidos grasos se incrementa y se acumulan cuerpos cetónicos. Una dieta libre de carbohidratos se asocia con un derrumbamiento brusco de las proteínas del organismo, perdidas de cationes (especialmente sodio) y deshidratación. Estos efectos de las dietas bajas en carbohidratos son paliados con la ingestión de 50 a 100 g de carbohidratos. La OMS recomienda que, sobre todo durante la infancia, al menos la mitad de la energía sea suministrada por carbohidratos. Un gramo de carbohidratos proporciona 4 kcal, por lo que para unas 2.000 kcal, seria necesario ingerir al menos 250 g de glúcidos. También se hace énfasis por parte de los organismos internacionales de que el consumo de glúcidos lo sea preferentemente de polisacáridos, en lugar de mono o disacáridos. Los azúcares sencillos, fundamentalmente la sacarosa, en los alimentos provee de un buen sustrato para la acción de microorganismos en la boca, que es responsable de las caries dentales, sobre todo infantiles. El potencial de producción de caries depende de la posibilidad de los carbohidratos de adherirse a la superficie dental y de la frecuencia de consumo, afectando ambos sucesos al tiempo que los carbohidratos se encuentra disponibles como substrato para las bacterias. La ingestión de otros alimentos puede inhibir la producción de hidrogeniones debido, a la ingestión de sacarosa y por tanto su cariogenicidad. Los chicles, caramelos y otras golosinas pueden ser más cariogénicos que el azúcar consumida con la comida. Un adecuado consumo de flúor inhibe parcialmente el deterioro dental producido por los azúcares de la dieta.

4.7. Patologías más frecuentes relacionadas A) Intolerancia a la sacarosa Aunque el consumo medio de azúcar puede ser de 60 kg/año, esta media no es realmente ilustrativa de su consumo en determinados grupos de población, ya que es mucho más acusado el consumo de este nutriente por parte del tramo más joven de la sociedad, pudiendo llegar en ellos la media hasta los 100 kg/año en varones adolescentes. Una de las repercusiones más directa de este consumo de sacarosa lo hemos descrito ya, y es la producción de caries. Otra repercusión preocupante es la mayor incidencia en la obesidad. Sin embargo, no está claramente establecido que el consumo de altas cantidades de sacarosa predisponga a intolerancias a este nutriente o diabetes. Esta posible relación podría deberse a la provocación, por el consumo masivo de este azúcar, de la liberación masiva y rápida de insulina por parte de las células (3 pancreáticas (islotes de Langerhans), las cuales, si el proceso se hace crónico en el tiempo, podrían llegar a agotarse. Otro posible motivo relaciona el consumo de ele-

36

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

vadas cantidades de sacarosa (denominada frecuentemente como «calorías vacías»), con deficiencias en cromo al no consumirse los alimentos que lo contienen y por tanto, producirse un déficit del factor de tolerancia a la glucosa.

B) Diabetes La diabetes se caracteriza por una glucemia elevada en estado de ayuno y por curvas de tolerancia a la glucosa anormalmente altas. Actualmente se establecen varios tipos de diabetes: Diabetes mellitus Insulino dependiente (DMID) Tipo I. — Se caracteriza por una insuficiente secreción de insulina por el páncreas con tendencia a la cetosis y cetoacidosis, y suele darse sobre todo en personas muy jóvenes, requiriendo tratamiento con insulina. No insulino dependiente (DMNID) Tipo II. — Se produce una secreción de insulina inadecuada o ineficaz, se manifiesta sobre todo en adultos y suele tratarse bien exclusivamente con una dieta adecuada. Asociada a otras alteraciones. — Enfermedades pancreáticas, endocrinas, síndromes genéticos, inducción por drogas, anomalías de receptor, malnutrición. Diabetes gestacional — Es una tolerancia anormal a la glucosa: la glucemia basal y los tests de sobrecarga oral son superiores a los normales pero inferiores a los valores considerados como diagnóstico de diabetes. La diabetes no sólo tiene las repercusiones propias nutritivas, sino que debido a desviaciones de las rutas metabólicas de la glucosa puede provocar hinchamiento y hasta desmielinización en los axones de las neuronas. También se produce una acumulación de sorbitol en el cristalino con la consiguiente aparición de cataratas. a) DMID (tipo I) Los diabéticos de tipo I, ya hemos indicado que comienzan a sufrir la enfermedad fundamentalmente desde niños, presentando máxima incidencia entre los 11 y 14 años, y siendo algo más precoz en niñas. El número de afectados en España es de 113 por cada millón de habitantes. Esta media aumenta con el tiempo, así como disminuye la edad media de presentación de la enfermedad, sin que se conozcan los motivos de estos cambios.

GLÚCIDOS

37

La etiología de la enfermedad se indica como un proceso autoinmune en el que el sistema inmunitario ataca sistemáticamente a las células B de los islotes de Lanherans destruyéndolas, y por tanto, desapareciendo la producción de insulina. Existe una predisposición a padecer la enfermedad evidenciada por la casuística en enfermos con antecedentes familiares. El fenómeno desencadenante del proceso autoinmune puede ser ciertas infecciones víricas o por tóxicos, por lo que el momento de iniciarse el proceso autinmune puede variar en el tiempo. Una vez producido el proceso autoinmune la instauración de la enfermedad se va produciendo de forma progresiva conforme se van destruyendo las células insulinógenas, apareciendo la crisis cuando los niveles de insulinemia son ineficaces. El tratamiento de la enfermedad, como su nombre indica, requiere la inoculación de insulina dos o tres veces al día en relación con las comidas, debiendo instaurar dicho tratamiento el personal sanitario. El segundo punto importante del tratamiento de la DMID es la dieta. En ella no se deben eliminar los glúcidos como en un principio se creía, ya que el consumo de los mismos hace aumentar la sensibilidad a la insulina y por tanto, permite reducir las dosis. Las pautas dietéticas actuales indican que las dietas de estas personas han de ser similares a las de individuos normales, equilibrada en glúcidos, lípidos y proteínas, y con un aporte adecuado de vitaminas y minerales. En lo que debe haber mayor limitación es en la ingestión de glúcidos simples (azúcares), siendo recomendable, igualmente, bajos niveles de grasas saturadas y colesterol, y un aporte elevado en fibra. Las comidas deben estar relacionadas con la administración insulínica y es preferible que se distribuyan a lo largo del día en al menos 4 ó 5 tomas. En la actualidad se recomienda que esta terapia se acompañe de la realización de un ejercicio físico moderado (de baja resistencia o aeróbico). b) DMNID (tipo II) Este tipo de diabetes se suele dar por un agotamiento parcial de las células de los islotes pancreáticos, por lo que la eficacia insulínica no es total. No requieren la inoculación de insulina para su tratamiento. El factor fundamental del tratamiento de los diabéticos de DMNID es la dieta, en la cual se deben tener en cuenta los siguientes factores: — Distribución de comidas a lo largo del día en al menos 4 ó 5 tomas. — Reducir al mínimo la ingesta de glúcidos sencillos. — Dieta equilibrada en principios inmediatos. — Consumo de altas cantidades de fibra. — Combatir la posible obesidad. Últimamente se están popularizando las dietas para diabéticos consistentes en la sustitución de la glucosa por fructosa. Aunque es cierto que la fructosa por si misma no estimula la secreción de insulina pancreática, ni requiere de esta hormona para su metabolismo, no se conocen las repercusiones que el consumo elevado de este azúcar pueda provocar, aunque

38

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

como hemos indicado antes, puede reducir la actividad biosintética y otros posibles efectos secundarios aún no bien esclarecidos.

C) Caries dental El diente se encuentra sometido a un proceso continuo de desmineralización y remineralización, que en la incidencia de caries se desequilibra hacia una pérdida de masa mineral del diente. En la casuística de la caries existen varios factores: Individuales. Se sabe que la incidencia de caries está influida por fenómenos hormonales que hacen que determinadas circunstancias individuales ocasionen una mayor incidencia de caries, como puede ser época de crecimiento, menopausia, gestación y lactación. Sustrato. La acción cariogénica se produce fermentación fundamentalmente por la de glúcidos sobre la superficie dental. Se ha comprobado que no todos los glúcidos presentan un potencial cariogénico igual, pudiendo distinguirse entre: Polisacáridos. Incidencia muy baja. Azúcares intrínsecos (lactosa, fructosa y sacarosa presentes en los alimentos). Incidencia baja. Azúcares extrínsecos (azúcares adicionados a los alimentos). Elevada incidencia. Placa dental. Para que se produzca la caries es necesario que existan gérmenes en la boca que produzcan la fermentación del sustrato. La bacteria que se cita en mayores casuísticas es el Streptococcus mutans. Tiempo. Este factor es decisivo ya que es más importante que la cantidad de azúcar ingerida. En este sentido, el tiempo se refiere al de contacto del azúcar con el diente, que varia con el grado de adherencia del alimento y con el momento en que se ingiere, ya que el consumo simultáneo de otros alimentos puede ocasionar el arrastre del azúcar adherido. Para acortar en la medida de lo posible este tiempo de acción es conveniente la limpieza de los dientes tras la ingestión de alimentos. Fluoración. El flúor atenúa los efectos cariogénicos de los demás factores, por lo que se debe realizar la fluoración de las aguas potables y la limpieza de los dientes con una pasta fluorada.

D) Intolerancia a la lactosa La ausencia de lactasa en la membrana de ribete en cepillo de la mucosa intestinal es la causa de la intolerancia de algunos individuos a este azúcar. Al no poder absorberse, la flora intestinal lo utiliza produciendo metano, CO2 e incluso H2, lo cual provoca flatulencia y otros trastornos intestinales. La lactosa presenta además una elevada higrocospicidad, lo que provoca también diarreas.

GLÚCIDOS

39

Este trastorno, además del componente genético, tiene como coadyuvante el escaso o nulo consumo de productos lácteos que hace descender la capacidad de producir enzima en adultos.

E) Galactosemia Cuando se presentan defectos genéticos en la transferasa que transforma la galactosa a UDPglucosa en el hígado, se produce la galactosemia congénita del recién nacido al no poder metabolizar la galactosa de la leche, por lo que se producen síntomas como cataratas, neuropatías, y pérdidas de galactosa por orina. Para el tratamiento dietético, tanto de la intolerancia a la lactosa como de la galactosemia, pueden tener un interés elevado determinados derivados lácteos fermentados como quesos y yogur, y los alimentos ricos en glúcidos tipo dextrosa-maltosa, que suelen ser bien tolerados.

4.8. Sustitutos de los glúcidos Debido a la incidencia fundamentalmente de obesidad, diabetes y caries en la población mundial, el estudio de sustancias alternativas a los glúcidos, y más concretamente a los azúcares sencillos, esta totalmente en boga y la panacea actual es la obtención de edulcorantes acalóricos. En este sentido se está avanzando mucho, existiendo hoy en día numerosos compuestos cuyo contenido calórico es más bajo que el de la sacarosa. Igualmente podemos destacar la sacarina, aspartame, acesufame K, xilitol, jarabe de glucosa hidrogenado, isomaltol, sorbitol o manitol. Aunque la mayoría de ellos son menos calóricos que la sacarosa, sus propiedades fisicoquímicas no siempre son todo lo adecuadas que deberían, o bien el grado de dulzura no es óptimo, o su potencial cariogénico no es el adecuado. La tendencia actual es la de utilizar la combinación de varios de estos productos simultáneamente, ya que la mayoría de ellos actúan de forma sinérgica.

5 Fibra dietética

5.1. Concepto, terminología, características y clasificación La fibra dietética, que es un componente habitual de los alimentos de origen vegetal, ha tomado un gran interés en el mundo de la nutrición desde la promulgación de la hipótesis de Burkit, en 1973; de la estrecha relación entre la carencia de fibra en la dieta y la incidencia de determinadas enfermedades y trastornos fisiológicos, sobre todo en países industrializados. Por fibra de la dieta se entiende una mezcla heterogénea de sustancias de propiedades físicas y químicas muy diferentes, que varían según el tipo de alimento. La definición de fibra dietética se refiere al total de los polisacáridos de la planta, junto con la lignina, que son resistentes a la hidrólisis por enzimas digestivas del tracto gastrointestinal, aunque por extensión se engloba bajo esta definición la lignina y todo componente polisácarido con enlaces ((31-4) no atacables por las enzimas digestivas humanas. No se deben confundir los términos fibra de la dieta y fibra bruta, este último es un término obsoleto que se refiere al residuo (principalmente celulosa y lignina) que queda después de tratar los alimentos con ácidos y álcalis. Los alimentos generalmente contienen más fibra de la dieta que fibra bruta, aunque la verdadera distinción entre ambas no estriba en sus cantidades. El nombre de fibra puede llevar a confusión, pues normalmente no presenta aspecto fibroso (largo y correoso). Y en cuanto a su digestibilidad, hay que matizar

42

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

que los microorganismos del colon pueden digerirla entre un 10 y un 80 %, pudiéndose absorber parte de los compuestos generados. Los alimentos más ricos en fibra son el salvado, semillas completas, sobre todo de cereales (es decir alimentos integrales), frutos secos, legumbres, tubérculos y frutas.

5.2. Composición de la fibra dietética Son numerosos los componentes de la fibra dietética, destacando: lignina, celulosa, hemicelulosa, alginatos, carragenatos, pectinas, xantanos, gomas, xiloglucanos, gomas de exudación, dextranos, inulina y 1,3 β -D-glucanos. Y se incluyen tanto los que están presentes en los alimentos como los adicionados como aditivos. Existen otros componentes de la fracción de fibra dietética que no estarían incluidas dentro de la definición y cuyo significado biológico puede ser muy importante, como es el caso de proteínas de la pared celular, polifenoles de alto peso molecular, cutinas, ácido fítico, esteres de ácido acético, minerales y almidón resistente. Detallaremos ahora los siete componentes mayoritarios de la fibra dietética:

A) Celulosa Es polisacárido estructural componente de las paredes celulares vegetales y constituye la molécula más abundante de la naturaleza. Es un polímero lineal no ramificado de D(+) glucosa que posee enlaces β (1-4) glucosídicos. Por su hidrólisis completa con ácidos concentrados se obtiene D-glucosa, pero la hidrólisis parcial genera el disacárido celobiosa, formado por un enlace entre las unidades de glucosa tipo β (1-4). El tracto digestivo de los mamíferos no posee enzimas capaces de degradar la celulosa, ya que no es hidrolizada ni por la α -amilasa, ni por la β -amilasa. Presenta una elevada afinidad por el agua, aunque es insoluble en ella. Se encuentra fundamentalmente en hortalizas, frutas, y cereales.

B) Hemicelulosa No está relacionada estructuralmente con la celulosa. Esta formada por polímeros de pentosas, sobre todo D-xilanos, los cuales son derivados de la D-xilosa con enlace β (1-4), y poseen cadenas laterales de arabinosa y otros azúcares (ácido glucurónico y galactosa), lo que le confiere distintas propiedades químicas.

C) Pectinas Es un polímero de unidades de metil D-galacturonato unidas por enlaces glicosídicos ( β 1-4). La cadena principal posee segmentos de L-ramnosa, y en menor cantidad se encuentran también

FIBRA DIETÉTICA

43

presentes D-galactanos y L-arabinanos, unidos al galacturonato. Los grupos carboxílicos de restos galacturónicos están esterificados en diferentes proporciones con metanol y los grupos OH pueden estar acetilados en pequeña cantidad. Una propiedad física de las pectinas es la de formar geles termorreversibles a pH 3, que en presencia de Ca y otros catinones divalentes los hace insolubles en agua, siendo su capacidad de formar geles directamente proporcional a su peso molecular e inverso al grado de esterificación. El contenido de pectinas es mayor en frutas y menor en hortalizas y cereales.

D) Lignina Es una sustancia cementante intracelular propia de los vegetales de estructura y naturaleza amorfa y compleja. Contiene componentes fenólicos, polisacáridos, ácidos urónicos y proteínas. Representa la parte hidrofóbica de la fibra dietética. El contenido medio de lignina en cereales, hortalizas crudas y frutas es de 7, 3 y 17% respectivamente, siendo especialmente alto en semillas de frutas y vegetales maduros.

E) Carragenatos Son galactanos extraídos de algas rojas, cuyos monómeros son D-galactosa y 3,6-anhidro-Dgalactosa. Tienen capacidad de formar geles cuando están asociados a determinados iones, y son solubles en agua.

F) Alginatos Son polisacáridos constituyentes de la pared celular de las algas pardas, cuyos monómeros son el ácido D-manurónico y L-gulurónico unidos por enlaces ( β 1-4). Son solubles en agua en forma de sal con metales alcalinos, magnesio, amonio y aminas; la presencia de cationes polivalentes incrementa la viscosidad de las disoluciones de alginatos.

G) Gomas Son moléculas de alto peso molecular, constituidas por polímeros hidrofílicos de unidades monosacáridas y derivados, unidos por enlaces glucosídicos formando largas cadenas, pudiendo estar constituidos por un solo tipo de monosacárido o por distintos tipos. Las gomas naturales se encuentran asociadas a las paredes celulares de las plantas y microorganismos y a los exudados de las plantas. En los alimentos pueden aparecer como constituyentes naturales o como aditivos, ya que son utilizados en la industria alimentaria como gelificantes y estabilizantes.

5.3. Clasificación de la fibra dietética Se han propuesto numerosas clasificaciones de la fibra dietética, según su relación con las estructuras de la pared celular, según su naturaleza química, etc. La clasificación más interesante

44

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

desde el punto de vista nutricional se realiza en función de su solubilidad en agua. Los efectos fisiológicos varían notablemente según su capacidad de disolverse en agua.

A) Fibra dietética soluble Incluye pectinas, gomas, mucílagos, ciertos tipos de hemicelulosa solubles y polisacáridos de reserva de la planta. Esta fracción, aunque variable, suele ser muy abundante en frutas, vegetales foliáceos, hortalizas y legumbres (25%-40% respecto al total de fibra dietética). La fibra dietética soluble sufre un proceso de fermentación en el colon con producción de hidrogeno, metano, dióxido de carbono y ácidos grasos de cadena corta que son absorbidos y metabolizados. Son el componente de la fibra que mayor acción tienen, como veremos, sobre el colesterol plasmático, absorción de glucosa y por tanto, sobre la diabetes.

B) Fibra dietética insoluble Incluye la celulosa, lignina y algunas fracciones de la hemicelulosa. Predomina en las hortalizas, verduras, leguminosas frescas y en los granos de cereal. Este componente de la fibra apenas sufre procesos fermentativos y está más relacionada con la regulación de tránsito intestinal.

5.4. Utilidad fisiológica Metabólicamente hablando, la fibra no es necesaria para que se desarrolle la actividad orgánica del individuo. No obstante, se ha comprobado que la ingestión regular de cantidades significativas de fibra resulta beneficiosa para el organismo, y por tanto, es conveniente su ingestión. Actualmente es objeto de un considerable interés y de extensos trabajos publicados, pero debido a que el incremento del consumo de fibra de la dieta está asociado a cambios en otros constituyentes dietéticos es difícil establecer la verdadera relación de estos fenómenos con la fibra exclusivamente.

A) Efectos beneficiosos a) Regulador de la absorción de la glucosa La fibra dietética produce un retraso de la absorción de la glucosa de la dieta en el intestino. Esta propiedad está fundamentalmente asociada a la fracción soluble, y más concretamente, a su capacidad para formar geles coloidales que disminuyen el contacto del quimo gelificado con la mucosa intestinal y por tanto, la tasa de digestión enzimatica.

FIBRA DIETÉTICA

45

Este efecto resulta de gran interés, ya que los picos de glucemia se atenúan y por tanto, la incidencia insulínica no tiene por que ser tan brusca, con lo que mejora la eficacia insulínica en diabéticos. También se habla de ciertos componentes presentes en la fibra que inhiben parcialmente la hidrólisis del almidón, aunque como comentaremos posteriormente, esta hipótesis no es del todo cierta. b) Efecto hipocolesterolémico Se citan como responsables de este efecto algunos componentes de la fibra soluble, como son las pectinas y gomas fundamentalmente y los carragenatos. Aunque parece clara la relación entre estos componentes y un descenso de la colesterolemia, no está totalmente esclarecido el mecanismo barajándose varias hipótesis: 1. Reducción de la absorción de colesterol y grasa en el intestino. En este sentido se apunta que la gelificación del quimo puede dificultar la absorción de grasa por inhibición de la formación de la micela per se o por el secuestro de ácidos biliares. También se apunta como fenómeno coincidente una menor absorción por acelerar el transito intestinal. 2. Cambios endocrinos. Al parecer podría producir un cambio en la relación HDL/LDL, lo cual puede deberse a unos niveles de glucemia más bajos, con lo que la producción de insulina disminuiría y por tanto, la síntesis de colesterol plasmático que deriva de ella. 3. Efectos de los metabolitos producidos en el colon. Los ácidos grasos de cadena corta (fundamentalmente el propionato) producidos en el colon a partir de la fibra dietética soluble, parecen tener un efecto depresor de la síntesis de colesterol hepático. 4. Incremento de las necesidades de producción biliar. La fibra produce un fenómeno de adsorción y posterior excreción de ácidos biliares que al no readsorberse han de ser de nuevo elaborados a partir del colesterol, por lo que pueden descender los niveles orgánicos. 5. Efecto de los componentes de la fibra dietética. Fundamentalmente en cereales (salvado de arroz y de soja), existen compuestos como el cicloartenol o tocotrienoles que al parecer inhiben la síntesis de colesterol. c) Efecto preventivo frente al cáncer de colon El consumo de dietas ricas en alimentos vegetales (y por ello fibra y carbohidratos complejos) esta inversamente relacionado con cáncer de colon. En cambio, el consumo de altas cantidades de grasas y proteínas parecen favorecer la proliferación de dicho cáncer. Entre los posibles causantes de esta enfermedad se incluye algunos derivados de los ácidos biliares y concretamente el ácido litocólico.

46

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Los mecanismos que se especulan por los que la fibra puede tener un efecto protector frente al cáncer de colon son variados: 1. Rápido tránsito de la masa fecal. Al disminuir el tiempo de contacto de las sustancias carcinogénicas con la mucosa cólica. 2. Efecto diluyente. El mayor volumen fecal crea un efecto de dilución de las sustancias carcinogénicas. 3. Acidificación del contenido cólico. La fermentación de la fibra, hemos comentado, produce ácidos grasos de cadena corta, y la acidificación producida parece inactivar la enzima microbiana 7- α -dehidrolasa que transforman los ácidos biliares de primarios a secundarios. Al mismo tiempo la acidificación dificulta la absorción de calcio, el cual parece ser otro factor protector al dificultar la absorción de ácidos biliares. 4. Mejor nutrición de las células cólicas. Los ácidos grasos de cadena corta son nutrientes especialmente adecuados para las células cólicas, y en especial el butirato que parece favorecer el desarrollo de las células cólicas en detrimento de las tumorales, teniendo un efecto protectivo en la réplica del ADN. 5. Retención de ácidos biliares. Como comentamos, la fibra produce una inmovilización de los ácidos biliares que no pueden ser utilizados por la flora intestinal para su transformación en secundarios. 6. Consumo de alimentos de origen vegetal. Algunos autores indican que realmente el efecto no lo produce la fibra sino el mero hecho de consumir mayor proporción de alimentos de origen vegetal frente a los de origen animal. d) Incremento del volumen fecal y disminución del tiempo de tránsito intestinal La fibra dietética, sobre todo la insoluble, debido a su carácter higroscópico, retiene gran cantidad de agua, por lo que las heces producidas son blandas, de mayor volumen y, por supuesto, mayor contenido hídrico, siendo su transito intestinal más rápido, por lo que alivia el estreñimiento. De estas propiedades la principal responsable es la celulosa, si bien las pectinas y gomas producen un paso por el intestino delgado más rápido, y aunque su capacidad de retención de agua es mayor, esta se pierde al ser fermentadas, por lo que el volumen fecal no se ve sensiblemente modificado. e) Efecto de saciedad Las dietas ricas en fibra provocan una mayor sensación de saciedad (ideal para dietas hipocalóricas de regímenes adelgazantes). Este efecto de saciedad es debido a que los alimentos ricos en fibra presentan un contenido calórico bajo para la actividad masticatoria que requieren y el volumen que ocupan. Además las pectinas y las gomas por su acción osmótica captadora de agua y por su propiedad de forma coloi-

FIBRA DIETÉTICA

47

des tipo gel, retrasan el proceso fisiológico de vaciado del estómago (retrasa la sensación de hambre). f) Disminución del riesgo de formación de cálculos biliares También se investiga actualmente una posible acción de disminución del riesgo de formación de cálculos biliares, al poseer el citado efecto de adsorción sobre los ácidos biliares.

B) Efectos perjudiciales Entre las principales contraindicaciones se encuentra la de producir irritación del tracto gastrointestinal en ciertas enteropatías. a) Disminución de la biodisponiblidad mineral Esta ha sido una de las principales limitaciones que se ha esgrimido contra la fibra dietética a la cual se achacaba un grado de retención mineral muy elevado (sobre todo cationes divalentes Fe, Cu, Zn, Ca y Mg). Sin embargo, hoy en día se sabe que realmente no es así, y que dicho efecto es variable dependiendo del componente de la fibra de que se trate. La fibra soluble parece tener un mayor efecto en la retención mineral, pero al ser fermentada en el colon libera los minerales que pueden ser absorbidos. Estudios realizados in vivo demuestran que la celulosa no afecta a la absorción de Fe, Ca, Mg, Cu o Zn. La hemicelulosa sólo afecta ligeramente a la absorción de Fe, pero no a los demás. Las pectinas parecen variar su grado de quelación con el pH final del quimo, aunque al ser fermentadas el efecto total in vivo es de una modificación inapreciable de la biodisponibilidad mineral. La lignina parece ser la que más afectaría a la biodisponibilidad de Fe, Cu y Zn, aunque en presencia de Ca y/o Mg, esta acción disminuye, si bien no conocemos resultados de estudios in vivo. Las sustancias que parecen tener un mayor efecto sobre la biodisponibilidad mineral son los fitatos y oxalatos, los cuales están habitualmente presentes (aunque no en grandes cantidades) en los alimentos de origen vegetal y se relacionan con la fibra dietética. Como conclusión, podríamos indicar que el consumo de fibra dietética en las cantidades que habitualmente se consumen en las sociedades desarrolladas no supone un factor decisivo sobre la biodisponibilidad mineral, acostumbrándose el organismo en una seis semanas.

5.5. Recomendaciones nutricionales La ingesta media de fibra varía mucho de un país a otro e incluso entre individuos, aunque en líneas generales se suele considerar baja. En Europa el consumo medio de fibra oscila entre 10 y 15 g/día, siendo en España el consumo medio ligeramente superior (18 g/día).

4 8 __________________ NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS ____________________

Desde la última década, numerosas organizaciones internacionales han recomendado un incremento del consumo de fibra por encima de 20 g/día, concretamente la Sociedad Dietética Americana recomienda entre 20 y 30 g/día procedente de alimentos vegetales. El Instituto Nacional para el Cáncer (EE UU) recomienda entre 20 y 40 g/día. Obviamente estas recomendaciones son para individuos adultos sanos, pudiendo ser menores para niños y ancianos. Se recomienda que este consumo no se aumente por la adición de concentrados de fibra a la dieta, sino por un mayor consumo de frutas, vegetales, legumbres y cereales integrales, los cuales, además, aportan minerales y proteínas.

6 Aminoácidos y proteínas

6.1. Concepto, terminología y características fundamentales Los aminoácidos son sustancias orgánicas formadas por al menos una función amínica (-NH2), y al menos una función acida, que en los aminoácidos naturales es siempre una función carboxílica (-COOH). La única excepción a esta regla es la taurina, cuyo grupo ácido es -SO3H. La fórmula estructural general de los aminoácidos es: En todos los aminoácidos excepto la glicina el átomo de carbono a es asimétrico, por lo que poseen actividad óptica, siendo solamente las formas L, las que entran a formar parte de las proteínas. Debido a la presencia del grupo amino y el carboxílico, los aminoácidos tienen propiedades anfotéricas, y por ello es frecuente que se utilice la electroforesis para su análisis. Existen un total de 20 aminoácidos que en la naturaleza forman parte de los organismos vivos y de los alimentos, y que varían en cuanto a su tamaño, forma, carga y reactividad química. Puede existir algún aminoácido más en la naturaleza, aunque derivan de los anteriores, siendo modificados por los organismos. Los aminoácidos pueden unirse entre si mediante enlaces peptídicos formando cadenas de mayor o menor longitud que reciben el nombre de péptidos o polipéptidos, si el número de aminoácidos es inferior a 100 o si su peso molecular es menor de 10.000, denominándose proteínas a partir de dicho tamaño. El término prótidos se aplica tanto a proteínas, polipéptidos, como a los mismos aminoácidos. Aunque la unión de los aminoácidos se realiza de forma lineal, la morfología adoptada varía notablemente dependiendo de la secuencia de los aminoácidos que los forman. Los prótidos, en ocasiones, pueden presentar en su estructura átomos de azufre, fósforo, o iones metálicos. Dada su heterogeneidad, es difícil establecer características bioquímicas de solubilidad, estabilidad al calor, o agentes corrosivos.

50

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Las características de una proteína dependen fundamentalmente de la secuencia de los aminoácidos que la constituyen que influye decisivamente en su configuración tridimensional y actividad funcional.

6.2. Características nutricionales Los compuestos nitrogenados son frecuentes en todos los alimentos, siendo concretamente las proteínas abundantes en un gran número de alimentos, y estando presente en mayor o menor cantidad formando, las estructuras tisulares de la mayoría de los alimentos.

Se consideran como abundantes en proteínas los alimentos cárnicos, lácteos, huevos y pescado, los cuales además son alimentos con una calidad proteica elevada (ver más adelante calidad de la proteína). Entre los alimentos de origen vegetal, son buenas fuentes los cereales, las legumbres y frutos secos, aunque la calidad de este tipo de proteína suele ser inferior por su biodisponibilidad y por la existencia de algún aminoácido limitante. El consumo medio de proteínas se cifra entre 80 y 120 g/día. De este consumo de proteínas, aproximadamente el 70 % son de origen animal. Concretamente en España, el consumo medio de proteínas se cifra entre 95-100 g/día, que puede suponer un 14 % del aporte calórico diario.

6.3. Utilidad fisiológica de aminoácidos y proteínas La función primordial de los aminoácidos en el organismo es la de servir de monómeros de construcción de las proteínas, para lo cual deben de aportarse en la dieta cantidades suficientes en cantidad y calidad (esenciales) para poder construir todas las proteínas que requiera el organismo. Además de esa función primordial de servir de base para la construcción de proteínas, los aminoácidos son utilizados también en otros cometidos como la síntesis de ácidos nucleicos y de neurotransmisores (acetilcolina, etc.), hormonas no polipeptídicas (melatonina, tiroxina, etc.). Además, son la forma ideal de transporte orgánico de nitrógeno. Por último, el esqueleto

AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS

51

hidrocarbonado de los aminoácidos puede servir como fuente de energía al utilizarse en las rutas metabólicas para convertirse en glucosa (aminoácidos glucogénicos), y/o acetil CoA (aminoácidos cetogénicos). Los aminoácidos no esenciales pueden ser sintetizados en el organismo a partir de la glucosa y una fuente nitrogenada, como lo puede ser el citrato amónico. En cuanto a las proteínas, sus funciones son muy variadas: — Catálisis enzimatica. Casi todas las reacciones químicas en los sistemas biológicos están catalizadas por macromoléculas específicas denominadas enzimas, sin las cuales dichas reacciones se producirían de forma mucho más lenta o simplemente no se producirían. Todas las enzimas son proteínas. — Transporte y almacenamiento. Muchos iones y moléculas pequeñas son transportados por proteínas específicas. Por ejemplo, el oxígeno es transportado en la hemoglobina por la sangre y almacenado por la mioglobina en el músculo. — Movimiento coordinado. Las proteínas son el componente principal del músculo, pero no sólo estos movimientos son producidos por las proteínas, sino también el de los cromosomas en la mitosis o el flagelo de los espermatozoides. — Soporte mecánico. La fuerza de tensión de la piel o el hueso se deben al colágeno, que es una proteína fibrosa. — Protección inmune. Los anticuerpos son proteínas muy especificas que reconocen y se combinan con sustancias extrañas al organismo. — Generación y transmisión de impulsos nerviosos. Aunque los mediadores químicos de transmisión nerviosa son moléculas más simples, los receptores de dichos mediadores son proteínas. — Control de crecimiento y diferenciación. La réplica del material genético está mediada también por proteínas.

6.4. Metabolismo proteico Se calcula en unos 11 kg la cantidad de proteína presente en el organismo humano, de los cuales el 40 % está presente en el tejido muscular. Aproximadamente el 2 % (240 g) se hidroliza y resintetiza diariamente, por lo que son necesarios al menos 260 g de aminoácidos diarios, ya que hay una perdida de un 10 % en forma de agua a partir del enlace peptídico. De esta cantidad, sólo un 1/6 es necesario que se aporte por la dieta, ya que el resto puede ser reutilizado. Entre las proteínas que presentan un mayor grado de reutilización se encuentran las enzimas digestivas, ya que son degradados en la luz intestinal y sus aminoácidos son de nuevo absorbidos. Por el mismo motivo, las células descamadas en el tubo digestivo tienen también un alto grado de reutilización. El grado de reutilización depende de su origen, siendo aproximadamente entre un 70 y un 95 % de las proteínas de origen vegetal, y de entre un 85 y un 100 % de las de origen animal.

52

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Aproximadamente un 6 % del contenido nitrogenado de los alimentos es eliminado con las heces en forma de proteínas no digeridas, cuerpos bacterianos y material excretado por el organismo. La digestión de las proteínas de la dieta comienza en el estómago, gracias a la acción conjunta del ácido clorhídrico (que desnaturaliza las proteínas) y la pepsina (con verdadera acción proteolítica). En el duodeno sigue el proceso digestivo proteolítico a expensas de la acción de las endopeptidasas intestinales, y sobre todo, de las exopepsinas pancreáticas (tripsina, quimiotripsina, carboxipeptidasa, etc.), que reducen las proteínas a aminoácidos y péptidos pequeños. Existen en la membrana de ribete en cepillo de la mucosa intestinal, peptidasas que liberan los aminoácidos a partir de péptidos de cadena corta, y en el citoplasma del enterocito otras peptidasas, por lo que los péptidos que llegan al torrente circulatorio son muy escasos, siendo finalmente hidrolizados en hígado y tejidos periféricos. Es difícil que pasen oligopéptidos al torrente circulatorio, sin embargo, se puede dar el caso de absorciones de proteínas integras que pasan al torrente sanguíneo, las cuales pueden ocasionar alergias, e incluso se estipula en que puedan ser motivo de enfermedades autoinmunes, excepto, como es natural, en recién nacidos donde la absorción de proteínas completas con el calostro resulta muy beneficioso. La absorción de aminoácidos en el intestino delgado se realiza por un mecanismo de transporte activo y especifico según el tipo de aminoácido. Incluso los dipéptidos tienen un transportador especifico. La velocidad de absorción difiere de un tipo de aminoácido a otro, siendo los más rápidamente absorbidos los ramificados, y los menos, los no esenciales.

AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS

53

Los aminoácidos son transportados por sangre hasta el hígado, donde se produce la metabolización del exceso proteico consumido. Simultáneamente se produce la síntesis proteica, la cual se ve muy incrementada durante el periodo en que la concentración de aminoácidos en sangre es elevada. Entre las proteínas sintetizadas en el hígado la más abundante es la albúmina, la cual podría ser una especie de almacén y transportador de aminoácidos. Se cifra en 1/3 de la síntesis proteica la producción de proteínas plasmáticas por parte del hígado, aunque por supuesto el músculo también realiza su propia síntesis proteica coincidiendo con los periodos de máxima concentración de aminoácidos en sangre. Al aumentar la concentración de aminoácidos en sangre se provoca la excreción de insulina, la cual favorece la penetración de los aminoácidos en el citoplasma de las células, aumentando también la síntesis proteica. No todos los aminoácidos provocan con igual intensidad la excreción de insulina, presentando mayor actividad los de cadena ramificada. Otros aminoácidos estimulan la secreción de glucagón, que favorece el transporte de aminoácidos al hígado, la formación de glucosa a partir de aminoácidos y posiblemente también la formación de urea a partir de los aminoácidos. Aproximadamente 75 g de proteína muscular son resintetizados diariamente. Este hecho se puede determinar a partir de la cantidad de 3 metil-histidina presente en orina, ya que la histidina mediada no puede ser reutilizada al resintetizar las proteínas miofibrilares, y por tanto, se pierde por orina. Sin embargo, el tejido muscular es uno de los que tienen un periodo de resíntesis más lento, siendo de los más rápidos los eritrocitos y leucocitos, epitelios y procesos pancreáticos. El metabolismo de todos los aminoácidos no es idéntico, y su difusión sanguínea depende en gran medida del tipo de aminoácido de que se trate. En la aminoacidemia juega un papel decisi-

54

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

vo el hígado que retira por la circulación portal gran cantidad de aminoácidos del torrente circulatorio, a excepción de los de cadena ramificada, que no son metabolizados en el hígado, sino en corazón, músculo esquelético y cerebro. Principalmente en el músculo, el exceso de aminoácidos de cadena ramificada no necesarios para la construcción de proteínas se emplean como fuente nitrogenada para la síntesis de aminoácidos no esenciales. La principal vía de excreción de las proteínas es la urinaria, en forma de urea, aunque también existen pérdidas significativas en forma de amoniaco y creatinina por piel y cabello, y pequeñas cantidades de aminoácidos libres en orina. Existe un ciclo de glucosa-alanina para la eliminación de nitrógeno del cuerpo humano. En este ciclo la mayoría de aminoácidos del músculo (u otros órganos) son transformados en alanina o glutamina, siendo esta última transformada en alanina en el riñón y el tejido intestinal. En el hígado, la alanina y otros aminoácidos son catabolizados rindiendo glucosa y amoniaco, el cual entra en el ciclo de la urea. La glucosa formada pasa al torrente circulatorio y es captada en el músculo donde se degrada a piruvato, que posteriormente es transformado en alanina, la cual de nuevo abandona el músculo. Como resumen del metabolismo podemos indicar que ante la absorción de proteínas aumenta la aminoacidemia, y con ella, la síntesis proteica en hígado y músculo, aumentando la albuminemia, y el exceso de aminoácidos se metaboliza produciendo moléculas de glucosa y acetil CoA, las cuales se utilizan como energía directa o como almacén lipídico. La albúmina circula por todo el organismo aportando una reserva de aminoácidos móvil. En periodos de ayuno prolongado, y en condiciones normales de reciclaje, las proteínas son degradadas hasta sus metabolitos más básicos, urea, amoniaco y creatinina, que son excretados del organismo.

AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS

55

A) Metabolismo en ayuno En casos de ayunos prolongados, o ingreso de escasas cantidades de hidratos de carbono (por ejemplo, en dietas severas para obesos), existe una primera reacción del organismo consistente en el catabolismo proteico muscular como fuente primaria de glucosa, unido a la gluconeogénesis producida a partir del glicerol de los triglicéridos. Esto ocasiona una emaciación rápida que puede dar síntomas de debilidad. El catabolismo de las reservas grasas es más lento, dando como resultado la liberación de cuerpos cetónicos al torrente sanguíneo (muy necesarios en estas circunstancias para el sistema nervioso), por lo que aumenta la acidez sanguínea, que para ser compensada necesita una desviación del metabolito de las proteínas hacia la formación de amoniaco (en riñon) en lugar de la urea. En caso de que no se pudiera corregir la cetosis, se produce cetoacidosis y con ella grandes perdidas de cationes (sodio y potasio) y por consiguiente, deshidratación.

6.5. Calidad de la proteína A) Aminoácidos esenciales El factor fundamental que determina las necesidades proteicas de un organismo es la provisión de los aminoácidos que ese organismo es incapaz de producir por si mismo. En la Figura de abajo podemos ver cuales de los aminoácidos son esenciales para el hombre, que en total son ocho.

56

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Dentro de este grupo, conviene señalar que debido a la existencia de sistemas enzimaticos y rutas metabólicas específicas, gran parte de los requerimientos de metionina pueden sustituirse por cisteina, y los de fenilalanina por tirosina, y viceversa. La histidina es esencial en la infancia, pero no parece que lo sea en la edad adulta, aunque es posible, que al ser los estudios nutricionales relativamente escasos en el tiempo (7-10 días), pudieran existir reservas de este aminoácido, o bien procedentes de la degradación de la hemoglobina y otras proteínas endógenas. En cualquier caso, parece haber una confirmación experimental de la producción de este aminoácido por parte del hígado. La arginina se ha comprobado que se biosintetiza en hígado y también parcialmente en riñón, en el sistema enzimático implicado en el ciclo de la urea. Sin embargo, pudiera ser necesario un aporte dietético extra para facilitar una velocidad de crecimiento máxima (estudiado en ratas). TABLA 6.1. Contenido en aminácidos esenciales de algunos alimentos Alimento

Lisina

Azufrados

Treonina

Triptófano

Leucina

Proteína ideal

5,5

3,5

4,0

1,0

7,0

Huevo Leche Carne de ternera Pollo Lentejas

6,4 7,8 8,7 8,8 6,1

5,5 3,3 3,8 4,0 1,5

5,0 4,6 4,4 4,3 3,6

1,6 1,4 1,2 1,2 0,9

8,8 9,8 8,2 7,2 7,0

Harina de maíz

2,9

3,2

4,0

0,6

13,0

Hay muchos trabajos publicados sobre la cantidad de aminoácidos esenciales que se deben proporcionar con la dieta, e incluso se ha hablado una «proteína ideal» que supliera las necesidades en aminoácidos esenciales. De la observación de la tabla podemos deducir que los porcentajes de la proteína ideal están muy próximos a los de la proteína del huevo y de la leche de vaca (cerca del 20% del nitrógeno de la leche es de origen no proteico). En líneas generales podemos indicar que las proteínas procedentes de los animales proporcionan perfiles adecuados de aminoácidos esenciales. Sin embargo, la proteína vegetal (con excepción de la de soja), no cubre, las demandas proteicas del ser humano, ya que suelen ser deficientes en uno o varios aminoácidos esenciales. Las proteínas de raíces vegetales tienen un 50% de su contenido nitrogenado en forma de péptidos de cadena corta y aminoácidos libres, especialmente glutamina y asparragina. Los cereales y nueces suelen ser deficientes en lisina, y algunas veces, también en triptófano; las leguminosas son deficientes en aminoácidos azufrados. Debido a esto, al mezclar alimentos vegetales de distinta procedencia (cada uno con su carencia particular), se puede conseguir un preparado proteico vegetal que reúna todos los aminoácidos esenciales en cantidades adecuadas. Un ejemplo de este tipo de preparados es el constituido por el maíz (deficiente en lisina), y las alubias pardas (deficientes en metionina), aunque la tradición culinaria ha aportado otras como las lentejas con

AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS

57

arroz, el arroz con guisantes o con habas, o la simple costumbre de consumir pan con los platos de legumbres... En el caso de personas vegetarianas se ha de cuidar mucho (sobre todo si no ingieren huevos, ni derivados lácteos) el seleccionar bien y mezclar los alimentos vegetales que se consumen. Un índice eficaz para determinar la calidad de la proteína es «el índice de Aminoácido Esencial». Se basa en la determinación del aminoácido esencial menos abundante en la proteína de estudio «aminoácido limitante». El cálculo de este índice se realiza de la siguiente forma:

B) Digestibilidad Además del criterio del contenido en aminoácidos esenciales, la calidad de una proteína también se mide por su digestibilidad, y en general, por su capacidad de impulsar el crecimiento corporal. Los alimentos de origen animal contienen mayor cantidad de proteína digerible que los de origen vegetal. Para comparar el grado de digestibilidad se utiliza el coeficiente de digestibilidad del nitrógeno proteico. Se define como «Coeficiente de Digestibilidad» (CD) la relación entre el nutriente absorbido en el tracto gastrointestinal y el nutriente total contenido en la dieta, expresándose en %. Se calcula como:

Para un calculo más exacto del CD ha de restársele al nutriente fecal total la parte excretada endógenamente.

C) Valor biológico El valor biológico (VB), de una proteína se determina midiendo el nitrógeno ingerido y e nitrógeno eliminado por heces y orina. Para ello, previamente los sujetos (normalmente animales TABLA 6.2. Digestibilidad de algunos alimentos

5 8 __________________ NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS _____________________

de experimentación) a estudiar han de someterse a una dieta aproteica durante un tiempo. Se determinará el nitrógeno fecal y urinario endógeno, es decir, no relacionado con la dieta (durante el periodo de dieta aproteica). Posteriormente, se alimenta con un porcentaje determinado de la proteína objeto de estudio. Este porcentaje ha de ser ligeramente inferior al adecuado para cubrir las demandas de crecimiento. Por último, el valor biológico se calcula de la siguiente forma:

D) Utilización proteica neta Es un concepto relacionado con el valor biológico y el coeficiente de digestibilidad. La utilización proteica neta (UPN) se calcula como

Por supuesto, el cálculo del N absorbido y retenido es idéntico al realizado en el valor biológico. Por tanto, se puede calcular la utilización proteica neta de la siguiente manera:

E) Coeficiente de eficacia proteica El coeficiente de eficacia proteica (CEP) se basa en el cálculo de la relación entre ganancia de peso corporal y los gramos de proteína ingerida.

6.6. Recomendaciones proteicas La Organización Mundial de la Salud indica como cantidad mínima de proteína a ingerir 0,8 g/kg peso vivo y día, y parece que esta forma de expresarse es mejor que otras utilizadas, como por superficie corporal o por gasto energético. Sin embargo, estos requerimientos varían con la edad y con la situación fisiológica.

AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS

59

A) Evaluación de las necesidades proteicas Para determinar las necesidades de proteínas de un individuo se puede hacer el cálculo del balance de nitrógeno, que se basa en que un individuo adulto que ha alcanzado la plenitud de crecimiento, alimentado con una dieta deficiente en proteínas, presentará balances nitrogenados negativos (ingesta < pérdidas); y si después se alimenta con una dieta rica en proteínas presentará balances nitrogenados positivos. El punto óptimo de consumo de proteínas se establece en la cantidad en la que la incorporación de nitrógeno iguale a las pérdidas. Sin embargo, este cálculo es muy variable, ya que depende de factores como la cantidad de energía que se toma, siendo menores las necesidades proteicas cuando el balance calórico es correcto, al poder sintetizar algunos aminoácidos el organismo. También se pueden estimar las necesidades proteicas simplemente determinando las pérdidas nitrogenadas, partiendo de que la ingesta debe igualarlas. De los cálculos de necesidades proteicas realizados en distintas poblaciones se comprueba que dichas necesidades varían ostensiblemente de un individuo a otro. Las principales pérdidas de nitrógeno se producen por vía urinaria y fecal, existiendo también pérdidas por descamación epitelial, sudor y por el cabello. No ha podido ser demostrada la pérdida de N2 a través de la respiración. Normalmente se dan balances nitrogenados positivos en el crecimiento, la regeneración tisular de algún órgano dañado por quemaduras, en la evolución de un cáncer o cuando se ha estado sometido a dietas hipoproteicas. Los balances nitrogenados negativos pueden presentarse por baja ingestión de proteínas, atrofias musculares (por ejemplo, escayolas), y cuando hay una producción excesiva de glucocorticoides que tienen un efecto catabólico sobre el tejido muscular. Por último, se pueden presentar balances nitrogenados negativos cuando hay déficit de uno o varios aminoácidos esenciales. Por tanto, las necesidades de proteínas de un individuo han de evaluarse en función de un amplio numero de incidencias.

B) Recomendaciones proteicas globales a) Adultos El National Research Council, en su última edición de ingestas dietéticas recomendadas (NRC, 1989), recomienda para ambos sexos una ingesta proteica mínima de 0,75 g/kg de peso vivo al día. La Organización Mundial de la Salud recomienda que la proporción de proteínas sea del 12-15 % del aporte total de calorías de la dieta. b) Gestación Durante la gestación se recomienda aumentar en 10 g diarios el consumo de proteínas. c) Lactación Durante los 6 primeros meses de lactación se recomienda aumentar en 15 g/día la cantidad de proteína ingerida, y durante el segundo semestre, en 12 g/día.

60

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

TABLA 6.3. Recomendaciones de ingesta de aminoácidos

d) Lactantes y niños Se recomienda un consumo proteico en niños de hasta los 6 meses de 13 g/día, hasta el año de 14 g/día; de 1 a 3 años de 16 g/día; de 4 a 6 años de 24 g/día; de 7 a 11 años 28 g/día; y a partir de ahí las recomendaciones de adultos.

C) Recomendaciones de aminoácidos Para la asignación de recomendaciones de aminoácidos esenciales hay que tener en cuenta que algunos de ellos pueden ser sintetizados en parte a partir de otros, como es el caso de la cisteina, que puede ser remplazada en un 30 % por la metionina, y la tirosina en un 50 % por la fenilalanina. En base a esto, las recomendaciones según los grupos de edad son las siguientes, expresados en mg/kg de peso vivo.

D) Requerimiento de otros nutrientes para el metabolismo proteico El principal nutriente requerido para el metabolismo proteico es la vitamina B6, la cual interviene en el paso del grupo amino de un cetoácido a un aminoácido o viceversa, por lo que es fundamental, tanto la síntesis de aminoácidos no esenciales, como en el catabolismo proteico.

6.7. Enfermedades nutricionales relacionadas con las proteínas A) Homocistinuria Se produce normalmente por un defecto congénito del metabolismo, por el cual la enzima cistationina sintetasa está en concentraciones muy bajas o totalmente ausente, lo cual lleva a la acu-

AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS

61

mulación de un metabolito de la metionina llamado homocisteina, que se excreta por orina como un dímero llamado homocistina. Este exceso de homocisteina provoca aterosclerosis muy rápidamente por lo que los individuos suelen morir en la infancia o comienzo de la adolescencia. La misma sintomatología se puede producir si se consumen grandes cantidades de proteína y escasas de vitamina B6, ya que la piridoxina actúa como cofactor de la enzima implicada. La enfermedad congénita se suele tratar reduciendo el consumo proteico, y más concretamente en metionina, y con la administración de dosis elevadas de vitamina B6.

B) Fenilcetonuria Se produce por la deficiencia o carencia total (hereditaria) de fenilalanina hidrolasa hepática, que transforma la fenilalanina en tirosina que la primera reacción del catabolismo de la fenilalanina. La acumulación de este aminoácido en sangre provoca graves trastornos en el sistema nervioso central, sobre todo durante la infancia. El exceso del aminoácido se transforma en fenilpirúvico, que es excretado por orina. Se suelen corregir los efectos de la enfermedad con una reducción de la cantidad de fenilalanina en la dieta, sin eliminarla totalmente, pues una pequeña cantidad es necesaria para la normal síntesis proteica.

C) Malnutrición proteica Esta enfermedad es propia del tercer mundo, donde se conoce por Kwashiorkor (espíritu del mal que se lleva al primer hijo al nacer), donde normalmente va asociada a una malnutrición calórica, recibiendo entonces la enfermedad conjunta el nombre de marasmo. La malnutrición proteica ocasiona una baja síntesis de proteínas plasmáticas, entre ellas, por supuesto, la albúmina, lo que ocasiona un descenso de la presión osmótica sanguínea, que provoca extravasación de líquidos que se acumulan principalmente en los espacios intersticiales (muy aparente en el vientre). Cuando a la malnutrición proteica se le suma la calórica, se produce una rápida emaciación muscular para mantener la glucemia normal, lo que ocasiona debilidad, y un elevado riesgo de complicación con cualquier otra enfermedad.

7 Lípidos

7.1. Concepto y terminología Los lípidos son un grupo heterogéneo de sustancias que tienen en común su relativa insolubilidad en agua (hidrofobia), su apreciable solubilidad en los disolventes apolares (cloroformo, éter, éter de petróleo, alcohol, sulfuro de carbono, etc.) y el hecho de ser propios de los seres vivos, o derivados de estos. La estructura de los lípidos se caracteriza por una relativa falta de oxigeno, estando compuestos casi exclusivamente de carbono e hidrógeno, lo que les da el carácter hidrofóbico. Los procesos oxidativos de las grasas producen más calorías que los hidratos de carbono y proteínas. Se calcula que un 41 % del aporte calórico de la dieta en España se corresponde a las grasas, siendo la proporción de grasas animales superior a las de origen vegetal (hasta 3/1), con un aporte de 390 mg de colesterol. La proporción de ácidos grasos es de 29 % en saturados, 45 % monoinsaturados y 16 % poliinsaturados.

7.2. Clasificación, estructura y propiedades Existen diferentes formas de clasificar los lípidos, por ejemplo, en atención a su localización podemos hablar de: a) Lípidos de depósito: En el tejido subcutáneo, perirrenal, etc., su función es nutritiva y pro tectora. Es susceptible de amplias variaciones, dependientes de las condiciones nutritivas del individuo. b) Lípidos celulares o estructurales: No extraibles directamente, se encuentra combinados, en general, con las proteínas (lipoproteínas), y forman parte de las estructuras celulares y en principio no se modifican con el estado de nutrición del individuo.

64

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Desde un punto de vista químico, los lípidos se pueden clasificar en: a) Simples: formados por C, H y O, con estructuras sencillas. b) Complejos: en su composición se encuentra otros átomos además de C, H y O, y/o su estructura es compleja.

A) Lípidos simples Son los llamados gliceridos, triglicéridos o grasas neutras. Son esteres de los ácidos grasos con la glicerina. Constituyen la categoría más difundida y abundante de los lípidos, suponiendo más del 95 % del contenido lipídico de los alimentos y del cuerpo humano. Los triglicéridos naturales suelen ser triglicéridos mixtos, al contener dos o tres tipos de ácidos grasos diferentes. A temperatura ambiente pueden ser sólidos (grasas) o líquidos (aceites). Su punto de fusión depende de la longitud de la cadena de los ácidos grasos constituyentes y, especialmente, de su grado de insaturación. Los triglicéridos que contienen ácidos grasos no saturados tienen puntos de fusión más bajos que los que contienen ácidos grasos saturados. Con frecuencia, los lípidos de origen vegetal son mucho más ricos en ácidos grasos no saturados (aceites) que las de origen animal (grasas). La grasa humana es más insaturada que la mayoría de las grasas animales. En la elaboración de margarinas se hidrogenan los dobles enlaces presentes en los aceites vegetales, consiguiéndose una mayor solidificación de la misma. Normalmente, los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados presentan una conformación cis, lo que ocasiona el plegamiento sobre sí mismo de la cadena del ácido graso, y dificulta su «empaquetamiento», y por tanto les confiere un estado más líquido. En las técnicas comerciales de hidrogenación se producen también cambios configuracionales, produciéndose dobles enlaces de tipo trans que son más fácilmente empaquetables, y por tanto confieren una consistencia más sólida. Aunque el tipo de grasa que se consume en la dieta condiciona el tipo de grasa que se almacena en los adipocitos, realmente no son las mismas moléculas las que se ingieren y las que se almacenan en el organismo, merced a procesos de saturación y elongación de la cadena carbonada.

B) Lípidos complejos a) Fosfolípidos Son los principales constituyentes estructurales de los lípidos celulares. Su denominación deriva del hecho de que por hidrólisis liberan, entre otros productos, fosfato inorgánico.

LÍPIDOS

65

La mayor parte de los fosfolípidos son derivados del ácido fosfatídico, que es el glicerol con uno de sus grupos hidroxilo fosforilado. Podemos considerar representantes típicos de los fosfolípidos las lecitinas o fosfatidilcolinas, abundantes en el tejido cerebral, en la yema de huevo y en semilla de soja. Las cefalinas difieren de la fosfatidilcolina por tener la etanolamina o la serina en el lugar de la colina; abundan en el tejido cerebral y son un constituyente fundamental de la tromboplastina, una lipoproteína necesaria en el proceso normal de coagulación de la sangre. Son también fosfolípidos los inositolfosfátidos o fosfatidilinositoles, caracterizados por la presencia de una molécula de inositol esterificando al ácido fosfórico. Las esfingomielinas, que presentan en lugar de glicerina, esfingosina (un aminoalcohol no saturado de 18 átomos de carbono). Forman parte de la vaina de mielina de las fibras nerviosas. Los fosfolípidos se caracterizan por poseer terminales polares con cargas negativas (fosfato) o positivas (etanolamina, colina, etc.) y por tanto, tienen propiedades de detergente (reduce la tensión superficial entre las grasas y el agua, facilitando la emulsión). Los tres fosfolípidos más abundantes en alimentos y organismo son la fosfatidil colina (lecitina), fosfatidil serina y fosfatidil etanolamina (cefalinas). b) Glucolípidos o cerebrósidos Se diferencian de los fosfolípidos por no contener ácido fosfórico, sino un glúcido (normalmente galactosa). Constituyen el 1,8 % del tejido cerebral. Por hidrólisis, liberan cantidades equimolares de esfingosina, galactosa y un ácido graso de 24 átomos de carbono (lignocérico o cerebrónico). c) Isoprenoides Sustancias derivadas del isopreno (metilbuteno), unidad básica de 5 carbonos capaz de unirse consigo misma varias veces. Entre los isoprenoides, destacan los terpenos, que constan de 2 a 6 unidades de isopreno, moléculas habitualmente volátiles de origen fundamentalmente vegetal que forman parte de los aceites esenciales de los vegetales. Los carotenoides son unidades de 40 carbonos (8 isoprenos) de origen normalmente vegetal. Los estéridos o esferoides, contienen un anillo gonano o esterano, es decir, ciclopentano-perhidrofenantreno, con más o menos modificaciones. A este grupo pertenecen el colesterol, los ácidos biliares, saponinas, corticoesteroides, estrógenos, progestágenos, andrógenos y numerosos glucósidos vegetales. Dado que las membranas vegetales no contienen colesterol y sólo pequeñas cantidades de otras sustancias análogas (fitoesteroles), estos alimentos de origen vegetal se consideran exentos de colesterol.

66

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

7.3. Utilidad fisiológica A) Triglicéridos La estructura de los triglicéridos es la más apropiada para almacenar eficazmente las calorías necesarias para todos los procesos corporales que requieren aporte de energía. Si comparamos el almacenamiento de energía en forma de triglicéridos con la forma de glucógeno, se comprueba que este último requiere mucho mayor espacio para almacenar una cantidad equivalente en los triglicéridos. Esto se debe a tres hechos: • Mayor potencial energético de las grasas (9 kcal/g) frente a los hidratos de carbono (4 kcal/g). • El glucógeno se empaqueta menos densamente que los triglicéridos. • El glucógeno requiere la presencia de una cierta cantidad de agua para su estabilidad, la cual ocupa lugar y peso sin suministrar energía. La mayor masa de triglicéridos se encuentra en el tejido adiposo, ocupando el 99 % del volumen del adipocito en forma de una enorme gota de triglicéridos. Estos adipocitos se encuentran, bien formando el tejido especifico o dispersos en el tejido muscular y el conectivo. También podemos encontrar triglicéridos en forma de pequeños cúmulos de grasa intracelular (de rápida utilización en el metabolismo energético) en células no adiposas (hepatocitos y fibras musculares).

LÍPIDOS

67

Además de su cometido energético, los triglicéridos tiene otras funciones importantes, como la de actuar de precursores de otros lípidos como fosfolípidos o colesterol, la de servir de estructura de almohadillado que protege contra agresiones físicas externas (corazón, ríñones, epidídimo y glándula mamaria), y por último, la de servir como aislante térmico ante el frío o el calor.

B) Fosfolípidos y colesterol La principal función, cuantitativamente hablando, de los fosfolípidos y el colesterol es la de constituir la estructura lipídica de todas las membranas celulares, tanto exterior como de los orgánulos del citosol. La estructura química actualmente aceptada de la membrana celular (mosaico fluido) consiste en una matriz lipídica semilíquida en cuyo seno se encuentran inmersas diferentes proteínas de membrana. La matriz lipídica consta de una doble capa interna de colesterol (sobre todo esterificado) y dos capas de fosfolípidos distribuidos de forma que los grupos polares se orientan hacia los medios acuosos extra e intracelulares, orientándose los grupos apolares hacia el interior de la membrana. Algunos de estos componentes de la membrana son precursores de otras moléculas lipídicas de interés biológico (a partir del colesterol, principalmente) como es el caso de prostaglandinas, leucotrienos y tromboxanos, ácidos biliares, hormonas esteroideas, estrógenos, progesterona, andrógenos y colecalciferol.

C) Ácidos grasos esenciales Para el funcionamiento normal de los sistemas corporales es preciso que en la dieta humana se encuentren presentes triglicéridos que contenga ácidos grasos esenciales, los cuales no pueden ser sintetizados por el organismo humano. Estos ácidos grasos se caracterizan por presentar un doble enlace en algún punto situado en los últimos siete carbonos de la cadena, especialmente en los carbonos 6 y 7 (p. ej., ácido linoleico [C18:2; ω -6]). En determinadas circunstancias se pueden presentar necesidades especiales en ácidos grasos poliinsaturados con doble enlace en los carbonos 3 y 4 como el ácido linolénico [C18;3; ω -3], que es particularmente abundante en los fosfolípidos del sistema nervioso e imprescindible para la configuración de las estructuras celulares, y especialmente en el sistema nervioso, si bien se había debatido sobre su esencialidad después de comprobarse que no reduce los síntomas dérmicos causados por la deficiencia de ác. linoleico. En personas adultas, se calcula que entre un 1 y un 2 % del aporte calórico de la dieta diaria debe de estar constituido por ácidos grasos esenciales según el NRC, y hasta un 3 % según la FAO/OMS No es frecuente la carencia en ácidos grasos esenciales si se consume suficiente cantidad de aceites vegetales y derivados. Dicha carencia se manifiesta por lesiones cutáneas rojizas, sobre todo en los carrillos y zonas de abrasión epitelial. El ácido araquidónico [C20:4; ω -6] es otro ácido graso esencial, precursor de sustancias como prostaglandinas, leucotrienos y tromboxanos. Su esencialidad es también debatida al comprobarse que el organismo humano es capaz de sintetizarlo a partir de ácido linoleico.

68

NUTRICIÓN Y DIETÉTICA PARA TECNÓLOGOS DE ALIMENTOS

Las prostaglandinas son sustancias análogas a las hormonas, ejerciendo su acción cuando son segregadas en regiones próximas. Se producen en todo el organismo, teniendo numerosas funciones como en procesos inflamatorios, mantenimiento de la presión arterial, jaquecas, etc. La síntesis de prostaglandinas tiene lugar a nivel de membrana plasmática, y comienza con la liberación del ácido araquidónico de los fosfolípidos de la membrana. La hidrólisis del enlace éster que une el ácido al glicerol se realiza por una lipasa sensible a hormonas y neurotransmisores. El ácido araquidónico es el sustrato de la enzima prostaglandin sintetasa, primera enzima del ciclo de formación de prostaglandinas y tromboxanos. Esta es la enzima que bloquean los fármacos antijaquecosos (aspirina). Los leucotrienos y tromboxanos presentan funciones fisiológicas menos conocidas, aunque han sido asociados a procesos fisiopatológicos de algunas enfermedades.

7.4. Aspectos nutricionales Los lípidos son aportados por un gran número de alimentos, aunque podemos indicar como principales aportadores a los alimentos grasos, tales como los propios aceites (oliva, girasol, etc.), las grasas animales (tocino, manteca, nata, mantequilla, etc.), y margarinas y salsas (sobre todo mayonesa).

Existen aportadores de lípidos no tan obvios, como son los embutidos y los fritos (muy abundantes, por ejemplo, en patatas, huevos o precocinados). Recordamos que los alimentos aportadores de colesterol son siempre de origen animal, destacando huevos y marisco.

7.5. Digestión y metabolismo de los lípidos A) Digestión La hidrólisis de las grasas en el aparato digestivo tiene lugar casi exclusivamente en duodeno y yeyuno. En estas localizaciones existe un pH ligeramente alcalino (debido al bicarbonato pan-

LÍPIDOS

69

creático), estando presentes las sales biliares, y siendo donde actúan principalmente las lipasas pancreáticas. En el duodeno las sales biliares emulsionan las grasas, lo cual, unido a los movimientos peristálticos, ocasiona la disgregación de las grandes gotas de grasa del quimo, aumentando unas 10.000 veces la superficie de exposición de dicha grasa, favoreciendo la acción de las lipasas. Las micelas de grasa parcialmente digeridas difunden por la superficie de las células de la mucosa intestinal. Las sustancias más polares (ácidos grasos de cadena corta, fosfato, colina, etc.) difunden a través del medio acuoso. En el ser humano la mayor parte de los triglicéridos se hidrolizan a monoglicéridos y ácidos grasos, formándose también algo de glicerol libre. Los fosfolípidos son total o parcialmente hidrolizados, y el colesterol se desesterifica.

B) Absorción La absorción intestinal (en duodeno y yeyuno) de las grasas (degradadas en sus componentes constitutivos), se realiza por difusión simple, siendo los ácidos biliares reabsorbidos en las regiones más distales del intestino. Una vez en el citoplasma de los enterocitos, los triglicéridos, fosfolípidos y esteres de colesterol son de nuevo resintetizados y se unen con pequeñas cantidades de proteína (polipéptidos apo A, B y C) formando unos conglomerados lipídico-proteicos que reciben el nombre de quilomicrones, y que son vertidos al espacio extracelular para pasar a continuación al sistema linfático. Los quilomicrones (