miércoles, 5 de mayo de 2010
EL COBRE
CARACTERÍSTICAS GENERALESEl cobre (del latín CŬPRUM, y éste del griego Kýpros), cuyo símbolo es Cu, es el elemento químico de número atómico 29. Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, caracterizada por ser los mejores conductores de electricidad. Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.
El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.
Fue uno de los primeros metales en ser utilizado por el ser humano en la prehistoria. El cobre y su aleación con el estaño, el bronce, adquirieron tanta importancia que los historiadores han llamado Edad del Cobre y Edad del Bronce a dos periodos de la Antigüedad. Aunque su uso perdió importancia relativa con el desarrollo de la siderurgia, el cobre y sus aleaciones siguieron siendo empleados para hacer objetos tan diversos como monedas, campanas y cañones. A partir del siglo XIX, concretamente de la invención del generador eléctrico en 1831 por Faraday, el cobre se convirtió de nuevo en un metal estratégico, al ser la materia prima principal de cables e instalaciones eléctricas.
El cobre posee un importante papel biológico en el proceso de fotosíntesis de las plantas, aunque no forma parte de la composición de la clorofila. El cobre contribuye a la formación de glóbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguíneos, nervios, sistema inmunológico y huesos y por tanto es un oligoelemento esencial para la vida humana.
El cobre se encuentra en una gran cantidad de alimentos habituales de la dieta tales como ostras, mariscos, legumbres, vísceras y nueces entre otros, además del agua potable y por lo tanto es muy raro que se produzca una deficiencia de cobre en el organismo. El desequilibrio de cobre en humanos ocasiona una enfermedad hepática conocida como enfermedad de Wilson.
El cobre es el tercer metal más utilizado en el mundo, por detrás del hierro y el aluminio. La producción mundial de cobre refinado se estimó en 15,8 Mt en el 2006, con un déficit de 10,7% frente a la demanda mundial proyectada de 17,7 Mt.
En la naturaleza se encuentran dos isótopos estables: Cu63 y Cu65. El más ligero de ellos es el más abundante (69,17%). Se han caracterizado hasta el momento 25 isótopos radiactivos de los cuales los más estables son el Cu67, el Cu64 y el Cu61 con periodos de semidesintegración de 61,83 horas, 12,70 horas y 3,333 horas respectivamente. Los demás radioisótopos, con masas atómicas desde 54,966 uma (Cu55) a 78,955 uma (Cu79), tienen periodos de semidesintegración inferiores a 23,7 minutos y la mayoría no alcanzan los 30 segundos. Los isótopos Cu68 y Cu70 presentan estados metaestables con un periodo de semidesintegración mayor al del estado fundamental.
Los isótopos más ligeros que el Cu63 estable se desintegran principalmente por emisión beta positiva, originando isótopos de níquel, mientras que los más pesados que el isótopo Cu65 estable se desintegran por emisión beta negativa dando lugar a isótopos de cinc. El isótopo Cu64 se desintegra generando Zn64, por captura electrónica y emisión beta positiva en un 69% y por desintegración beta negativa genera Ni64 en el 31% restante.
Características químicas
En la mayoría de sus compuestos, el cobre presenta estados de oxidación bajos, siendo el más común el +2, aunque también hay algunos con estado de oxidación +1. Expuesto al aire, el color rojo salmón inicial se torna rojo violeta por la formación de óxido cuproso (Cu2O) para ennegrecerse posteriormente por la formación de óxido cúprico (CuO). La coloración azul del Cu+2 se debe a la formación del ión [Cu (OH2)6]+2.
Propiedades biológicas
En las plantas, el cobre posee un importante papel en el proceso de la fotosíntesis y forma parte de la composición de la plastocianina. Alrededor del 70% del cobre de una planta está presente en la clorofila, principalmente en los cloroplastos. Los primeros síntomas en las plantas por deficiencia de cobre aparecen en forma de hojas estrechas y retorcidas, además de puntas blanquecinas. Las panículas y las vainas pueden aparecer vacías por una deficiencia severa de cobre, ocasionando graves pérdidas económicas en la actividad agrícola.
El cobre contribuye a la formación de glóbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguíneos, nervios, sistema inmunológico y huesos y por tanto es esencial para la vida humana. El cobre se encuentra en algunas enzimas como la citocromo c oxidasa, la lisil oxidasa y la superóxido dismutasa.
El desequilibrio de cobre en el organismo cuando se produce en forma excesiva ocasiona una enfermedad hepática conocida como enfermedad de Wilson, el origen de esta enfermedad es hereditario, y aparte del trastorno hepático que ocasiona también daña al sistema nervioso. Se trata de una enfermedad poco común. Puede producirse deficiencia de cobre en niños con una dieta pobre en calcio, especialmente si presentan diarreas o desnutrición. También hay enfermedades que disminuyen la absorción de cobre, como la enfermedad celiaca, la fibrosis quística o al llevar dietas restrictivas.
Precauciones sanitarias del cobre
A pesar de que el cobre es un oligoelemento necesario para la vida, unos niveles altos de este elemento en el organismo pueden ser dañinos para la salud. La inhalación de niveles altos de cobre puede producir irritación de las vías respiratorias. La ingestión de niveles altos de cobre puede producir náuseas, vómitos y diarrea. Un exceso de cobre en la sangre puede dañar el hígado y los riñones, e incluso causar la muerte. Ingerir por vía oral una cantidad de 30 g de sulfato de cobre es potencialmente letal en los humanos.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) en su Guía de la calidad del agua potable recomienda un nivel máximo de 2 mg/l. El mismo valor ha sido adoptado en la Unión Europea como valor límite de cobre en el agua potable, mientras que en Estados Unidos la Agencia de Protección Ambiental ha establecido un máximo de 1,3 mg/l. El agua con concentraciones de cobre superiores a 1 mg/l puede ensuciar la ropa al lavarla y presentar un sabor metálico desagradable. La Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades de Estados Unidos recomienda que, para disminuir los niveles de cobre en el agua potable que se conduce por tuberías de cobre, se deje correr el agua por lo menos 15 segundos antes de beberla o usarla por primera vez en la mañana.
El cobre es un micromineral que podemos encontrar en grandes proporciones en el hígado y músculo de los animales y en menores proporciones en el esqueleto, en la piel, en la lana y en el iris del ojo.
Los requerimientos dietéticos de cobre varían mucho entre especies. Los niveles recomendados para una especie pueden ocasionar toxicidad en otra. Por ejemplo, 10 ppm es el nivel recomendado por la NRC (Consejo de Investigación Nacional de USA) para ganado vacuno lechero, pero bajo ciertas condiciones 10 ppm puede ocasionar toxicidad en ovejas. Por hacer una comparación, los cerdos de cebo se alimentan frecuentemente con 100 a 250 ppm de cobre en la ración para mejorar su crecimiento. Según el NRC, las aves de corral requieren aproximadamente 8 ppm de cobre.
Las ovejas son únicas en lo que respecta al acumular el cobre en el hígado más fácilmente que otros animales de granja. Sobre un período de tiempo, pueden alcanzar niveles de 1000-3000 ppm de cobre en materia seca. A causa de la variación en las recomendaciones de las concentraciones de cobre en distintos animales, es difícil mantener un nivel de cobre en una mezcla de trazas de sales minerales para todas las especies. Una de las alternativas será la de tener un producto bajo en cobre para ovejas y un producto alto en cobre para las otras especies. Esto aseguraría que todas las especies recibirían una cantidad apropiada de cobre sin el riesgo de toxicidad de cobre en ovejas. Los productores de cerdo que utilizan cobre como un promotor de crecimiento, continuarán suplementando extra cobre además del que se encuentra en la mezcla de trazas de minerales.
Los isótopos más ligeros que el Cu63 estable se desintegran principalmente por emisión beta positiva, originando isótopos de níquel, mientras que los más pesados que el isótopo Cu65 estable se desintegran por emisión beta negativa dando lugar a isótopos de cinc. El isótopo Cu64 se desintegra generando Zn64, por captura electrónica y emisión beta positiva en un 69% y por desintegración beta negativa genera Ni64 en el 31% restante.
Características químicas
En la mayoría de sus compuestos, el cobre presenta estados de oxidación bajos, siendo el más común el +2, aunque también hay algunos con estado de oxidación +1. Expuesto al aire, el color rojo salmón inicial se torna rojo violeta por la formación de óxido cuproso (Cu2O) para ennegrecerse posteriormente por la formación de óxido cúprico (CuO). La coloración azul del Cu+2 se debe a la formación del ión [Cu (OH2)6]+2.
Propiedades biológicas
En las plantas, el cobre posee un importante papel en el proceso de la fotosíntesis y forma parte de la composición de la plastocianina. Alrededor del 70% del cobre de una planta está presente en la clorofila, principalmente en los cloroplastos. Los primeros síntomas en las plantas por deficiencia de cobre aparecen en forma de hojas estrechas y retorcidas, además de puntas blanquecinas. Las panículas y las vainas pueden aparecer vacías por una deficiencia severa de cobre, ocasionando graves pérdidas económicas en la actividad agrícola.
El cobre contribuye a la formación de glóbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguíneos, nervios, sistema inmunológico y huesos y por tanto es esencial para la vida humana. El cobre se encuentra en algunas enzimas como la citocromo c oxidasa, la lisil oxidasa y la superóxido dismutasa.
El desequilibrio de cobre en el organismo cuando se produce en forma excesiva ocasiona una enfermedad hepática conocida como enfermedad de Wilson, el origen de esta enfermedad es hereditario, y aparte del trastorno hepático que ocasiona también daña al sistema nervioso. Se trata de una enfermedad poco común. Puede producirse deficiencia de cobre en niños con una dieta pobre en calcio, especialmente si presentan diarreas o desnutrición. También hay enfermedades que disminuyen la absorción de cobre, como la enfermedad celiaca, la fibrosis quística o al llevar dietas restrictivas.
Precauciones sanitarias del cobre
A pesar de que el cobre es un oligoelemento necesario para la vida, unos niveles altos de este elemento en el organismo pueden ser dañinos para la salud. La inhalación de niveles altos de cobre puede producir irritación de las vías respiratorias. La ingestión de niveles altos de cobre puede producir náuseas, vómitos y diarrea. Un exceso de cobre en la sangre puede dañar el hígado y los riñones, e incluso causar la muerte. Ingerir por vía oral una cantidad de 30 g de sulfato de cobre es potencialmente letal en los humanos.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) en su Guía de la calidad del agua potable recomienda un nivel máximo de 2 mg/l. El mismo valor ha sido adoptado en la Unión Europea como valor límite de cobre en el agua potable, mientras que en Estados Unidos la Agencia de Protección Ambiental ha establecido un máximo de 1,3 mg/l. El agua con concentraciones de cobre superiores a 1 mg/l puede ensuciar la ropa al lavarla y presentar un sabor metálico desagradable. La Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades de Estados Unidos recomienda que, para disminuir los niveles de cobre en el agua potable que se conduce por tuberías de cobre, se deje correr el agua por lo menos 15 segundos antes de beberla o usarla por primera vez en la mañana.
COBRE EN NUTRICIÓN ANIMAL
El cobre es un micromineral que podemos encontrar en grandes proporciones en el hígado y músculo de los animales y en menores proporciones en el esqueleto, en la piel, en la lana y en el iris del ojo.
Los requerimientos dietéticos de cobre varían mucho entre especies. Los niveles recomendados para una especie pueden ocasionar toxicidad en otra. Por ejemplo, 10 ppm es el nivel recomendado por la NRC (Consejo de Investigación Nacional de USA) para ganado vacuno lechero, pero bajo ciertas condiciones 10 ppm puede ocasionar toxicidad en ovejas. Por hacer una comparación, los cerdos de cebo se alimentan frecuentemente con 100 a 250 ppm de cobre en la ración para mejorar su crecimiento. Según el NRC, las aves de corral requieren aproximadamente 8 ppm de cobre.
Las ovejas son únicas en lo que respecta al acumular el cobre en el hígado más fácilmente que otros animales de granja. Sobre un período de tiempo, pueden alcanzar niveles de 1000-3000 ppm de cobre en materia seca. A causa de la variación en las recomendaciones de las concentraciones de cobre en distintos animales, es difícil mantener un nivel de cobre en una mezcla de trazas de sales minerales para todas las especies. Una de las alternativas será la de tener un producto bajo en cobre para ovejas y un producto alto en cobre para las otras especies. Esto aseguraría que todas las especies recibirían una cantidad apropiada de cobre sin el riesgo de toxicidad de cobre en ovejas. Los productores de cerdo que utilizan cobre como un promotor de crecimiento, continuarán suplementando extra cobre además del que se encuentra en la mezcla de trazas de minerales.
Fuentes de cobre:
La disponibilidad de cobre en la mayoría de los ingredientes usados en alimentación animal está comprendida entre 1% y el 15%. Los cereales son más bajos en cobre que los forrajes. La mayoría de los forrajes contendrán niveles de cobre con valores iguales o superiores a los requerimientos para rumiantes recomendados por el NCR. Sin embargo, al madurar las plantas y al aumentar los contenidos de fitasas y de lignina la disponibilidad del cobre disminuye rápidamente.
Él oxido de cobre y el sulfato de cobre han sido las dos fuentes predominantes del cobre para suplementar al usarlos en los alimentos de animales. En los últimos diez años se han realizado considerables investigaciones comparativas sobre la disponibilidad del cobre en estas y otras fuentes de cobre y en diferentes especies de animales. El óxido de cobre ha demostrado tener una disponibilidad biológica muy baja y solo aventajo en los niveles a los animales sin ninguna suplementación de cobre después de que estos pasaran 90 días en esa dieta deficiente en cobre. La interpretación de estos datos demuestra, que la disponibilidad del oxido de cobre es muy inferior a la del sulfato de cobre cuando los niveles de suplementación son cercanos a los requerimientos recomendados por la NCR, por esta razón, varios estudios recientes han demostrado la superioridad del sulfato de cobre con el óxido de cobre a causa de las diferencias en su disponibilidad.
Funciones del cobre:
Deficiencias:
En general la deficiencia del Cobre en los animales puede deberse simplemente a que no se obtiene en suficientes cantidades en la dieta que se le asigna al animal, también puede ser causada por la baja disponibilidad de este, lo que limita su absorción causando insuficiencia. Otro aspecto que pude limitar la presencia del cobre es la ausencia de algunos elementos o sustancias que favorecen su absorción o también la presencia de algunos elementos que limiten su absorción, es decir, elementos que sean antagonistas del Cobre provocan una deficiencia.
Como muchos de los síntomas de deficiencia de cobre presentan los mismos signos generales. Se necesita una herramienta clara de diagnóstico que refleje con precisión el estado del cobre en el animal. Aunque frecuentemente se midan las concentraciones de cobre en el suero y en el plasma, los niveles de sangre pueden no mostrar la deficiencia hasta que se alcanza un desarrollo severo de los síntomas.
La concentración de cobre en el Hígado es probablemente el indicador más sensible de los cambios del estado de cobre y su determinación se recomienda cuando el hígado puede obtenerse para practicar una biopsia. La actividad de las concentraciones de Ceruloplasmina y de superóxido dismutasa en la sangre o en los glóbulos rojos de la sangre puede ser indicadores útiles sobre el estado del cobre.
Las deficiencias en el organismo de cobre se deben entre algunos elementos a los siguientes:
• Exceso de Azufre (> 0.4%)
• Exceso de Hierro (> 300 ppm)
• Exceso de Cinc (> 70 ppm)
• Deficiencia de selenio
• Proteína: deficiencia y exceso
Los principales síntomas que se manifiestan cuando existe una deficiencia pueden ser:
La disponibilidad de cobre en la mayoría de los ingredientes usados en alimentación animal está comprendida entre 1% y el 15%. Los cereales son más bajos en cobre que los forrajes. La mayoría de los forrajes contendrán niveles de cobre con valores iguales o superiores a los requerimientos para rumiantes recomendados por el NCR. Sin embargo, al madurar las plantas y al aumentar los contenidos de fitasas y de lignina la disponibilidad del cobre disminuye rápidamente.
Él oxido de cobre y el sulfato de cobre han sido las dos fuentes predominantes del cobre para suplementar al usarlos en los alimentos de animales. En los últimos diez años se han realizado considerables investigaciones comparativas sobre la disponibilidad del cobre en estas y otras fuentes de cobre y en diferentes especies de animales. El óxido de cobre ha demostrado tener una disponibilidad biológica muy baja y solo aventajo en los niveles a los animales sin ninguna suplementación de cobre después de que estos pasaran 90 días en esa dieta deficiente en cobre. La interpretación de estos datos demuestra, que la disponibilidad del oxido de cobre es muy inferior a la del sulfato de cobre cuando los niveles de suplementación son cercanos a los requerimientos recomendados por la NCR, por esta razón, varios estudios recientes han demostrado la superioridad del sulfato de cobre con el óxido de cobre a causa de las diferencias en su disponibilidad.
Funciones del cobre:
- Es componente esencial de muchas enzimas y complejos enzimáticos
- Ayuda a la fijación de hierro para la formación de hemoglobina
- Interviene en la síntesis de colágeno
- Interviene en la síntesis de la pigmentación normal del pelo, lana y piel
- Componente esencial de los glóbulos rojos maduros.
Deficiencias:
En general la deficiencia del Cobre en los animales puede deberse simplemente a que no se obtiene en suficientes cantidades en la dieta que se le asigna al animal, también puede ser causada por la baja disponibilidad de este, lo que limita su absorción causando insuficiencia. Otro aspecto que pude limitar la presencia del cobre es la ausencia de algunos elementos o sustancias que favorecen su absorción o también la presencia de algunos elementos que limiten su absorción, es decir, elementos que sean antagonistas del Cobre provocan una deficiencia.
Como muchos de los síntomas de deficiencia de cobre presentan los mismos signos generales. Se necesita una herramienta clara de diagnóstico que refleje con precisión el estado del cobre en el animal. Aunque frecuentemente se midan las concentraciones de cobre en el suero y en el plasma, los niveles de sangre pueden no mostrar la deficiencia hasta que se alcanza un desarrollo severo de los síntomas.
La concentración de cobre en el Hígado es probablemente el indicador más sensible de los cambios del estado de cobre y su determinación se recomienda cuando el hígado puede obtenerse para practicar una biopsia. La actividad de las concentraciones de Ceruloplasmina y de superóxido dismutasa en la sangre o en los glóbulos rojos de la sangre puede ser indicadores útiles sobre el estado del cobre.
Las deficiencias en el organismo de cobre se deben entre algunos elementos a los siguientes:
- Primaria: bajo consumo de cobre
- Secundaria:
• Exceso de Azufre (> 0.4%)
• Exceso de Hierro (> 300 ppm)
• Exceso de Cinc (> 70 ppm)
• Deficiencia de selenio
• Proteína: deficiencia y exceso
Los principales síntomas que se manifiestan cuando existe una deficiencia pueden ser:
- Diarrea
- Queratinización del pelo
- Infertilidad, perdida del celo, abortos
- Descenso del crecimiento y del apetito
- Puede presentarse anemia de dos tipos:
- Hipoanemia: Por descenso de hemoglobina
- Macrocítica: Por agrandamiento del eritrocito
- Fracturas espontaneas
- Descenso inmunitario
- Decoloración del pelo y de la lana
Toxicidad:
Las Interrelaciones entre Minerales:
Comúnmente no hay señales clínicas hasta hay una descarga súbita de cobre en la sangre. Entonces los niveles de cobre en el plasma aumentan 10 o 20 veces. Esto hace elevar las concentraciones de cobre en la sangre hasta (500-2000 mg/dl) comúnmente preceden las señales clínicas a las 24 a 48 horas. Los síntomas más comunes son anorexia, depresión y una excesiva sed. La mayoría de las ovejas morirán dentro de los 2 ó 4 días después de se hayan disparado las concentraciones de cobre en la sangre.
La tolerancia varia de una especie a otra, los cerdos por ejemplos son muy tolerantes al igual que el ganado vacuno en cambio las ovejas son muy sensibles al consumo excesivo de cobre, en algunos casos se puede ocacionar envenenamiento crónico ya que la microflora bacteriana se ve afectada.
La tolerancia varia de una especie a otra, los cerdos por ejemplos son muy tolerantes al igual que el ganado vacuno en cambio las ovejas son muy sensibles al consumo excesivo de cobre, en algunos casos se puede ocacionar envenenamiento crónico ya que la microflora bacteriana se ve afectada.
Las Interrelaciones entre Minerales:
El cobre es uno de los elementos que tienen varios antagonistas que afectan su metabolismo y absorción, es decir, puede verse afectada por el molibdeno, azufre, calcio, zinc, hierro, manganeso, cobalto, plomo, cadmio, y el selenio haciendo más complicado su manejo y también tomando en cuenta las características de esencialidad para incluirlo en el suplemento mineral.
Por ejemplo, en ovejas, los niveles dietéticos de molibdeno pueden ser el factor principal que afecte a los requerimientos de cobre. Si los niveles de molibdeno son bajos (<1 ppm), las ovejas son más susceptibles a la toxicidad por cobre. Sin embargo, si la ingestión de molibdeno excede de las 10 ppm, la deficiencia de cobre puede ocurrir con dietas que normalmente serían adecuadas. Esto ha sido un problema importante en ovejas que consumen pastos bajos en cobre pero altos en molibdeno y azufre. Los corderos recién nacido de las ovejas en estos pastos frecuentemente presentan ataxia enzótica y tienen un índice bajo de supervivencia.
Por ejemplo, en ovejas, los niveles dietéticos de molibdeno pueden ser el factor principal que afecte a los requerimientos de cobre. Si los niveles de molibdeno son bajos (<1 ppm), las ovejas son más susceptibles a la toxicidad por cobre. Sin embargo, si la ingestión de molibdeno excede de las 10 ppm, la deficiencia de cobre puede ocurrir con dietas que normalmente serían adecuadas. Esto ha sido un problema importante en ovejas que consumen pastos bajos en cobre pero altos en molibdeno y azufre. Los corderos recién nacido de las ovejas en estos pastos frecuentemente presentan ataxia enzótica y tienen un índice bajo de supervivencia.
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