Del calcio convencional a sistemas innovadores desarrollados en el CIATEJ

¹García Márquez E. y ²Espinosa Andrews H.

¹Centro de investigación y asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, subsede noreste (CIATEJ). Autopista Mty-Aeropuerto, Vía de la Innovación 404, Parque PIIT, 66628 Cdad. Apodaca, N.L.

²Centro de investigación y asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco. Subsede Zapopan, Cam. Arenero 1227, El Bajío, 45019 Zapopan, Jal.

Introducción

El calcio es el mineral más abundante del cuerpo humano y representa aproximadamente el 1-2% del peso corporal total, obtenido a través de los alimentos. Cerca del 99% se encuentra en los huesos y dientes, proporcionando resistencia, dureza y densidad al tejido. El 1% restante modula funciones esenciales como la contracción muscular, transmisión nerviosa, señalización intracelular y coagulación sanguínea, entre otras funciones (Barbosa-Nuñez et al. 2025; Shlisky et al. 2022).

Generalmente, se recomienda que los adultos mantengan una dieta equilibrada que incluya lácteos, frutas y vegetales como fuentes importantes de calcio (Ca²⁺), limitando el consumo de alimentos ricos en energía y bajo contenido nutricional, ya que estos se asocian con efectos negativos sobre la salud ósea. La ingesta diaria recomendada de calcio en adultos oscila entre 1000 a 1200 mg/día (Barbosa-Nuñez et al. 2025; Naik et al. 2025).

Solubilidad y absorción de sales convencionales de calcio

El fosfato tricálcico (TCP) contiene aproximadamente 38-40% de Ca²⁺ elemental y es comúnmente utilizado en suplementos alimenticios. Sin embargo, su principal limitación es su baja solubilidad acuosa (» 0.002 g/100 mL a 25oC), lo que reduce la cantidad de calcio disponible para ser absorbido por el organismo.

En condiciones gástricas ácidas (pH 1-2), el TCP puede disolverse parcialmente debido a la protonación del fosfato, liberando Ca²⁺. Pero cuando el pH incrementa en el intestino (pH 6-7), la solubilidad disminuye, favoreciendo la precipitación como fosfato de calcio insoluble (figura 1), reduciendo la concentración de Ca²⁺ libre disponible para absorción.

Comparativamente, se ha reportado que, durante digestión in vitro aplicada en una bebida de arroz fortificada, la cantidad de calcio disponible para absorción fue sustancialmente mayor cuando se empleó carbonato de calcio (£ 30.0%) contrastado con fosfato tricálcico (£ 14.4%), es decir, 2.7 veces más Ca²⁺ disponible bajo las condiciones evaluadas (Silva et al. 2022).

Figura 1. El fosfato de calcio tribásico convencional y fosfato de calcio tribásico ionizado. La sal convencional exhibe baja solubilidad limitando la liberación de Ca²⁺, en contraste con el calcio ionizado, que presenta mayor solubilidad, absorción y mejor aprovechamiento biológico asociado a una mejor salud ósea. Imagen del fosfato de calcio tribásico (a) y sal de calcio ionizada en polímero catiónico y aniónico (b). Imágenes creadas usando IA.

Los alimentos y absorción del calcio

Las sales de calcio suelen disociarse apropiadamente en el pH estomacal (pH≈ 1.2–2.5). Sin embargo, la absorción del calcio iónico (Ca²⁺) no es constante. En promedio, el cuerpo aprovecha entre 20 y 35% del calcio ingerido de alimentos y suplementos convencionales, cifra que disminuye cuando se consumen dosis elevadas durante una comida.

Por ejemplo, cuando una comida aporta alrededor de 400 mg de Ca²⁺, la absorción activa del calcio en el intestino mediante el proceso transcelular se satura y solo continúa la absorción por difusión pasiva, aproximadamente 13% del Ca²⁺ presente en el intestino por hora en humanos. La eficiencia global disminuye cuando el Ca²⁺ se vuelve menos soluble a pH más alto, como ocurre en el intestino distal (Fleet 2022).

En el caso del TCP, su desempeño se ve particularmente limitado al pasar por el intestino, donde el ambiente es más neutro (pH intestinal ≈ 6–7). Como consecuencia, la fracción de Ca²⁺ en solución disminuye y aumenta la formación de fases insolubles (fosfatos cálcicos), reduciendo el Ca²⁺ libre para su absorción.

La biodisponibilidad del calcio depende también de la fuente alimentaria. Compuestos como los fitatos y oxalatos —frecuentes en salvado de trigo, arroz y frijol, entre otros alimentos— pueden unirse al Ca²⁺ formando sales insolubles que disminuyen su absorción. Asimismo, los requerimientos y la eficiencia de absorción de Ca²⁺ están modulados por la vitamina D, la ingesta de sodio y otros factores propios del individuo (Shlisky et al. 2022).

Sistemas innovadores para mejorar la absorción del calcio

En el CIATEJ se investiga la estabilización del Ca²⁺ en sistemas coloidales, los cuales han representado una alternativa innovadora frente a las sales minerales convencionales. Mientras que compuestos como el fosfato de calcio tribásico tienden a recristalizar y limitar su solubilidad a pH intestinal, la interacción del calcio con estructuras microscópicas formadas por macromoléculas permite mantenerlo en un estado más fácilmente soluble. Esta propiedad es determinante para favorecer su disponibilidad en el sitio de absorción.

Los estudios comparativos indican que los sistemas coloidales pueden incrementar hasta siete veces la fracción soluble de Ca²⁺ a pH ≈6.8, mejorando la disponibilidad in vitro entre 30 y 60%. Estas interacciones ayudan a reducir significativamente la precipitación cristalina, principal factor que limita la absorción en formulaciones tradicionales. Estos sistemas estructurados no solo estabilizan el mineral, sino que optimizan su comportamiento fisicoquímico en condiciones gastrointestinales (Espinosa Andrews and García-Márquez 2021).

De manera complementaria, también se han desarrollado sistemas de encapsulación, los cuales actúan como reservorios dinámicos sensibles al ambiente químico (pH y fuerza iónica). Estos sistemas protegen al calcio frente a compuestos que dificultan su absorción y regulan su liberación progresiva, logrando eficiencias entre 70-85% y perfiles de liberación controlada (figura 2).

En conjunto, estas tecnologías han demostrado experimentalmente controlar la estabilidad y la liberación sostenida de Ca²⁺, además de disminuir la quelación del mineral. Ambos desarrollos han mostrado un impacto positivo en la salud ósea en modelos experimentales in vivo (Herrera-Rodríguez et al. 2023).

Figura 2. Evolución del fosfato de calcio en la suplementación: del mineral convencional a sistemas ionizados y encapsulados. La función del calcio en la salud ósea según su forma fisicoquímica y método de administración. El fosfato de calcio tiene limitada disolución y absorción, mientras que el calcio ionizado supera hasta siete veces su solubilidad a pH 6.8.

Referencias

Barbosa-Nuñez, Jorge Alejandro, Hugo Espinosa-Andrews, José Nabor Haro-González, Sara Elisa Herrera-Rodríguez, and Eristeo García-Márquez. 2025. “Improving Calcium Bioavailability: Strategies, Challenges, and Future Perspectives.” Food Bioscience 68.

Fleet, James C. 2022. “Vitamin D-Mediated Regulation of Intestinal Calcium Absorption.” Nutrients 14(16).

Herrera-Rodríguez, S. Elisa, Hugo Espinosa-Andrews, J. Alejandro Barbosa-Núñez, and Eristeo García-Márquez. 2023. “Ionic Mineral Encapsulating Niosome-like Vesicles (México: MX2021015700A).” 1–16.

Naik, Rishi Ravindra, Songwen Tan, and Cordelia Selomulya. 2025. “Beyond Calcium: Current Trends of Supplementation for Bone Health.” Food Reviews International 41(4):1133–57.

Shlisky, Julie, Rubina Mandlik, Sufia Askari, Steven Abrams, Jose M. Belizan, Megan W. Bourassa, Gabriela Cormick, Amalia Driller-Colangelo, Filomena Gomes, Anuradha Khadilkar, Victor Owino, John M. Pettifor, Ziaul H. Rana, Daniel E. Roth, and Connie Weaver. 2022b. “Calcium Deficiency Worldwide: Prevalence of Inadequate Intakes and Associated Health Outcomes.” Annals of the New York Academy of Sciences 1512(1):10–28. doi:10.1111/nyas.14758.

Silva, Joyce Grazielle Siqueira, Ana Paula Rebellato, Júlia Silvestre de Abreu, Ralf Greiner, and Juliana Azevedo Lima Pallone. 2022. “Impact of the Fortification of a Rice Beverage with Different Calcium and Iron Sources on Calcium and Iron Bioaccessibility.” Food Research International 161. doi:10.1016/j.foodres.2022.111830