Por definição, elemento é um material que não pode ser decomposto em uma forma mais simples, por meios químicos comuns (Storer, 1984). Os elementos comuns ao protoplasma, isto é, comuns à matéria viva, são Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O) e Nitrogênio (N). Estes quatro elementos representam, juntos, cerca de 95% de toda a matéria viva existente. No que diz respeito à classificação dos elementos minerais, segundo o critério quantitativo, ela pode ser dividida em macroelemento, microelemento e elementos traços, conforme a Tabela 1.
Os elementos minerais essenciais aos organismos vivos representam cerca de 5% do peso vivo de um animal adulto. MacDowell, 1999, de acordo com Teixeira, 2001, cita que os elementos minerais essenciais denominados macrominerais são formados por sete elementos: Cálcio (Ca), Fósforo (P), Potássio (K), Magnésio (Mg), Sódio (Na), Enxofre (S) e Cloro (Cl). Os elementos minerais essenciais classificados como microminerais são formados por 18 minerais, de acordo com MacDowell, 1999. Os microminerais essenciais são: Arsênio (As), Boro (B), Cádmio (Cd), Cromo (Cr), Cobalto (Co), Cobre (Cu), Flúor (F), Iodo (I), Ferro (Fe), Lítio (Li), Manganês (Mn), Molibdênio (Mo), Níquel (Ni), Selênio (Se), Silício (Si), Estanho (S), Vanádio (V) e Zinco (Zn). Portanto, atualmente, 25 elementos minerais são reconhecidos como essenciais à dieta dos animais. Vale ressaltar que alguns destes elementos foram reconhecidos recentemente, como é o caso do Cromo (Cr), tido como essencial na ultima revisão do National Research Council (NRC), Beef Cattle, em 1996.
O conceito de essencialidade refere-se ao fato de que sem o elemento mineral, não é possível se estabelecer e perdurar a vida (Maletto, 1994). Na carência ou deficiência de um dado elemento mineral essencial ocorre uma serie de fenômenos negativos que invariavelmente leva a um desequilíbrio homeostático, sendo, resumidamente, observados os seguintes fenômenos: perda de desempenho produtivo, ocorrências de enfermidades de origem mineral e morte. A Tabela 2 ilustra a oferta de um determinado elemento mineral e seus efeitos na saúde e na produção, que vão desde uma deficiência severa até uma toxicidade severa. Este conceito é válido para todos os elementos minerais e o nutricionista deve estar sempre em busca do nível adequado do mineral na dieta.
A classificação dos minerais também pode ser efetuada com base em suas funções, como as biológicas, que determinam a sua essencialidade. Teixeira, UFLA, 2001, classifica os elementos minerais como elementos essenciais, elementos provavelmente essenciais e elementos de função incerta, conforme mostra a Tabela 3.
De um modo geral, a suplementação mineral tem sido realizada com base nas formas salinas inorgânicas simples como cloretos, óxidos, carbonatos e sulfatos, ou complexas como farinhas de ostras e farinhas de ossos. Mais recentemente, teve inicio a utilização de fontes de minerais em forma orgânica e estas fontes de minerais estão sendo consideradas a nova fronteira da suplementação mineral. Os minerais, quando em forma orgânica, além da apresentarem maior biodisponibilidade, são mais tolerados pelo organismo animal quando comparados às fontes inorgânicas, em razão de fatores que incluem sua neutralidade, ou seja, ausência de carga elétrica, e sua estabilidade.
O conceito de biodisponibilidade pode ser definido como predisposição de um elemento em tornar-se parte integrante do organismo que o recebeu. Visando avaliar o grau de toxicidade, experimentos realizados com ratos de laboratório recebendo duas diferentes fontes de cromo mostraram que o cromo em forma orgânica foi muito mais tolerado pelo organismo animal do que o cromo inorgânico na forma de cloreto de cromo. O experimento também avaliou duas diferentes fontes de zinco e constatou que o zinco em forma orgânica foi menos tóxico que o sulfato de zinco, conforme a Tabela 4.
As características básicas dos minerais em forma orgânica incluem baixa toxicidade e alta absorção, além de grande estabilidade, com conseqüente ausência de efeitos advindos de interações antagônicas tanto com outros minerais como de outros nutrientes e/ou componentes da dieta, como fibra e gordura que “seqüestram” minerais carreando-os para fora do trato digestivo junto com as fezes.
A menor toxicidade dos minerais em forma orgânica é particularmente importante nas situações em que as exigências de minerais encontram-se elevadas, como em casos de estresse, esforço físico elevado ou momentos fisiológicos específicos, como gestação e lactação. Nestes casos, há aumento significativo das exigências em minerais e o uso de fontes inorgânicas em doses elevadas, alem de não ter a mesma biodisponibilidade dos minerais em forma orgânica, pode ocasionar intoxicações marginais ou severas. No caso do selênio, por exemplo, que apresenta dose tóxica muito próxima da dose recomendada, o uso de selênio orgânico se faz ainda mais necessário e oportuno. Sabe-se que o selênio desempenha um papel fundamental nos sistemas antioxidantes, sobretudo na forma de selenoproteínas (Lyons, 2003). O problema de ordem prática da suplementação do selênio ainda existe, uma vez que muitas indústrias ainda utilizam o selenito de sódio inorgânico como fonte deste elemento. Porém, para que níveis ideais de antioxidantes sejam atingidos, o selênio deve ser administrado em estado natural, ou seja, selenoaminoacidos contidos nas plantas ou selênio industrial em forma orgânica. Apenas sob esta forma mais biodisponível e menos tóxica se consegue armazenar selênio em quantidade suficiente para suprir as necessidades do sistema antioxidante (Lyons, 2003). Os benefícios do uso do selênio orgânico incluem redução de morbidade e mortalidade, maior eficiência alimentar e melhor desempenho reprodutivo (Lyons, 2003). A Association American Feed Control Oficial (AAFCO), que define as normas e os padrões dos alimentos destinados à produção animal, no ano 2000 estabeleceu as seguintes classificações de minerais em forma orgânica, segundo o tipo de ligação que apresentam os minerais complexados:
• Quelato metal aminoácido: resultado da reação de um sal metálico solúvel com aminoácidos, em proporção molar 1:1, 1:2 (preferencialmente) ou 1:3, a fim de se criar ligações covalentes combinadas;
• Complexo metal aminoácido: obtido da complexação de um sal metálico solúvel e um ou mais aminoácidos;
• Complexo metal aminoácido específico: semelhante ao anterior, mas resultado da ligação com um aminoácido específico;
• Metal proteinado: resultado da quelatação de um sal metálico solúvel com uma proteína parcialmente hidrolisada;
• Complexo metal-polissacarídeo: obtido por meio da complexação de um sal metálico solúvel e uma solução de polissacarídeos.
A palavra quelato tem origem do grego chele, que significa garra ou pinça. A quelatação consiste na formação de anéis heterocíclicos, constituídos por um átomo metabólico central que coordena duas ou mais espécies iônicas ou moléculas ligadas às posições ativas do mesmo (Malleto, 1984). O mesmo pesquisador define a quelatação como sendo uma invenção da natureza que torna possível a circulação dos íons metais nos organismos vivos na forma biodisponível e, portanto, menos tóxica. De fato, no organismo animal existem moléculas em que os minerais fazem parte de sua constituição como, por exemplo, a hemoglobina, que contém ferro, a enzima glutation-peroxidase, que contém selênio, e a vitamina B12, que contém cobalto. Podemos definir quelato como um elemento mineral que passa pó um complexo mecanismo industrial, que, por fim, torna-se ligado a um agente quelatante (ou ligante), resultando em um composto de alta biodisponibilidade e baixa toxicidade, capaz de suprir com maior eficiência as exigências de minerais. Por definição, um quelato forma-se quando duas ou mais partes separadas e únicas de uma mesma molécula ligante (neste caso, um aminoácido) formam ligações coordenadas covalentes e iônicas com o mesmo átomo de um metal. Asmead, 1996, comenta que pelo menos dois, às vezes três aminoácidos, podem ligar-se ao mesmo átomo de metal, criando moléculas anelares bicíclicas (tipo dipeptídeo) e tricíclicas (tipo tripeptídeo). Uma vez quelado o mineral, os produtos que o compõem já não são aminoácidos ou íons de metal. Eles compartilham propriedades com os metais e aminoácidos, conservando, porém, propriedades exclusivas.
Para ser classificado como mineral quelatado, o agente quelante presente deve necessariamente (Kratzer, Vohra, 1986 apud Spears, 1996) conter, no mínimo, dois grupos funcionais (oxigênio, nitrogênio, amino e hidroxila), capazes de doar um par de elétrons e combinar-se, por meio de ligações covalentes, com um metal, formando um anel heterocíclico com o metal. As ligações covalentes necessárias para a síntese de minerais orgânicos são resultantes da superposição das órbitas externas das moléculas. As ligações covalentes consomem altas quantidades de energia para sua formação, sendo o tipo de união que se observa nas ligações peptídicas entre os aminoácidos e que só podem ser desfeitas por procedimentos drásticos como a hidrólise em ácido forte e em alta temperatura (Junqueira & Carneiro, 2000). O conhecimento das interações e ligações entre as moléculas é o que permite a produção de minerais em forma orgânica estáveis, podendo, desta forma, alterar, desmontar e montar estruturas moleculares de interesse nutricional e zootécnico, aumentando, assim, sua eficiência funcional.
Experimentos realizados na Flórida, nos Estados Unidos da América (EUA), mostram que alguns microminerais quelatados podem estimular certos processos biológicos e ainda estar presentes em órgãos em forma e em quantidade diferenciada, quando comparados aos minerais inorgânicos. O reconhecimento dos minerais em forma orgânica pelo organismo por meio de receptores específicos do trato digestivo foi chamado por Maletto de tropismo eletivo.
A existência destes tropismos foi demonstrada experimentalmente com provas de laboratório com animais que recebiam minerais em forma orgânica preparados com os radioisótopos dos metais de transição sobre os quais se desejava verificar a eficácia, confrontando-as com a distribuição intra-orgânica dos mesmos elementos radioisotópicos inseridos em sais inorgânicos de uso comum. Destas provas de laboratório concluiuse que com o uso dos minerais em forma orgânica ocorreram diferentes concentrações de um dado elemento mineral em certos órgãos, fato que se verificou mais limitado quando se utilizou fontes de minerais inorgânicos.
Rojas, 1995, citado por Pereira, 2002, realizou experimento com 40 ovinos que receberam 360mg de zinco/dia oriundo de quatro fontes diferentes (Zn-metionina, Zn-lisina, sulfato de zinco - ZnSO4, óxido de zinco - ZnO ou uma dieta controle com 16 a 20mg de zinco/kg). Os animais receberam os tratamentos por três semanas. Em seguida permaneceram quatro semanas sem suplementação para então serem submetidos a um novo período de sete dias de suplementação. O zinco foi analisado em amostras de plasma obtidas ao longo do experimento e em fragmentos de fígado, pâncreas, rins, ossos, medula óssea, pele, cascos, músculo e olhos obtidos após o abate dos animais no final do período experimental. Os resultados mostraram que o fornecimento de Zn-lisina resultou em maior acumulo de zinco no fígado, pâncreas e rins que os tratamentos com Zn-metionina e ZnSO4. Estes, por sua vez, apresentaram resultados superiores aos tratamentos ZnO e controle.
Com base no trabalho de Rojas parece ficar evidente a hipótese levantada por Maletto de que os minerais orgânicos podem apresentar tropismo eletivo de órgãos e aparelhos. Vandergrift, 1993, afirma que, do ponto de vista metabólico, os minerais em forma orgânica podem favorecer alguns processos, uma vez que a relação mineral-aminoácido pode indicar o tipo de tecido no qual o mineral será introduzido (Tabela 5).
Em resumo, os minerais em forma orgânica estão sendo considerados a nova fronteira da mineralização, pelos seguintes motivos:
• Melhoram o ganho de peso, a conversão alimentar e o desempenho;
• Reduzem as despesas com medicamentos, por promoverem melhor estado de saúde;
• São mais biodisponíveis e menos tóxicos, constituindo-se, desta forma, em uma alternativa econômica e ambientalmente correta.
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Publicado na revista Fármacos & Medicamentos 53 (Julho/Agosto 2008)
