„Witamina E – budowa i właściwości”

dr hab. Piotr Wałejko*, mgr Anna Gorlewska-Pietluszenko**
*/ Uniwersytet w Białymstoku, Wydział Chemii, Katedra Chemii Organicznej, Ciołkowskiego 1K, 15-245 Białystok
**/ Olejowe Smaki, ul. Felkowo 15, 18-106 Turośń Kościelna

Witamina E

Odkrywcami witaminy E byli H. Evans i K. Bishop. W 1922 roku zasugerowali, że w pożywieniu zwierząt laboratoryjnych znajduje się nieznany „czynnik płodności”. Czynnik ten zapobiegał resorpcji płodu (zanikaniu płodu) u ciężarnych samic szczura.

Czynnik ten po raz pierwszy wyizolowano w 1936 roku z niezmydlającej się frakcji olejów roślinnych.  Nazwano go od greckich słów „tokos” (poród) i „ferein” (przynosić) α-tokoferolem. W kolejnych latach z olejów roślinnych wydzielono również inne tokoferole tj. β-, γ- i δ-tokoferol. Dopiero w latach 1959-60 zaobserwowano, że w otrębach pszennych oprócz znanych już tokoferoli występują również inne związki podobne do α-tokoferolu. Związki te nazwano odpowiednio α-, β-, γ- i δ-tokotrienolami.  Różniły się one od odpowiednich tokoferoli obecnością wiązań C=C w łańcuchu bocznym. W konsekwencji obecnie pod jedną nazwą witamina E „ukrywa” się grupa 8 związków czterech tokoferoli i czterech tokotrienoli. Związki te wykazują aktywność biologiczną witaminy E – tzw „witaminy młodości i płodności”.

Struktura chemiczna witaminy E

W przyrodzie występuje 8 strukturalnie zbliżonych związków, wykazujących aktywność biologiczną witaminy E.

Cztery z nich to α-, β-, γ- i δ-tokoferole a pozostałe to α-, β-, γ- i δ-tokotrienole. Poszczególne tokoferole i tokotrienole różnią się między sobą ilością oraz położeniem grup metylowych przy pierścieniu aromatycznym. Wszystkie są związkami optycznie czynnymi (mają tzw. centra stereogeniczne) w tokoferolach są to trzy atomy węgla oznaczone cyframi 2, 4’ i 8’ natomiast w tokotrienolach jest tylko jeden atom tego typ.

Rysunek 1. Struktura chemiczna tokoferoli i tokotrienoli

Witamina E pozyskiwana ze źródeł naturalnych jest mieszaniną tokoferoli i tokotrienoli o różnym składzie procentowym. Najliczniejszym składnikiem jest α-tokoferol, ale o konkretnej konfiguracji dokładnie 2R, 4’R i 8’R. Okazało się, że wszystkie naturalnie występujące tokoferole maja taką właśnie konfiguracje. W przypadku tokotrienoli sytuacja jest podobna. Naturalnie występujące mają konfiguracje 2R oraz wiązania C=C o określonej geometrii (3’E i 7’E). Zatem najbardziej aktywnym w sensie aktywności biologicznej witaminy E jest a-tokoferol ale jedynie taki który ma odpowiednią konfiguracje tj. 2R,4’R,8’R-a-tokoferol. Niestety tokoferole o przeciwnej konfiguracji nie są już tak aktywne. Przykładem może być np.: 2S,4’R,8’R-a-tokoferol, który jest trzy razy mniej aktywny podobnie jak otrzymywany syntetycznie a-tokoferol.  

Tabela 1. Względna aktywność stereoizomerycznych tokoferoli

^*/ na podstawie testu na resorpcję płodu u samic szczurów.

Stereoizomery α-tokoferolu

Naturalny α-tokoferol zwyczajowo jest nazywany d-α-tokoferolem, podczas gdy według zaleceń IUNS powinna być stosowana nazwa RRR-α-tokoferol. Nazwy pozostałych stereoizomerów -tokoferolu oraz ich syntetycznie uzyskiwanych mieszanin przedstawia tabela poniżej.

Tabela 2. Stereoizomery α-tokoferolu oraz ich syntetycznie uzyskiwane mieszaniny

1. epimer (na C-2) naturalnego RRR-α-tokoferolu
2. mieszanina RRR-tokoferolu i 2-epi–tokoferolu uzyskana z naturalnego 7R, 11R-fitolu
3. uzyskana w wyniku uwodornienia naturalnego 5,7,8-tokotrienolu mieszanina diastereoizomerycznych α-tokoferoli
4. uzyskana w wyniku syntezy tokoferolu bez jakiejkolwiek kontroli stereochemicznej.

Niestety aktywności poszczególnych witamerów nie jest taka sama. Na podstawie aktywności poszczególnych tokoferoli i tokotrienoli w testach na resorpcje płodu u samic szczura opracowano międzynarodową jednostkę witaminy E (IU – International Units). Przyjęto, że wartość 1 IU odpowiada aktywności biologicznej 1 mg octanu all-rac-α-tokoferolu (całkowicie racemicznego). Wprowadzenie tej jednostki miało na celu porównanie aktywności biologicznej różnych form naturalnego i syntetycznego α-tokoferolu. Niestety z czasem okazało się, że podawanie zawartości witaminy E w jednostkach IU jest mało precyzyjne. W ostatnich latach zaproponowano stosowanie rozszerzonego sposobu oceny aktywności biologicznej preparatów witaminy E – jednostka α-TE. Wartość 1 α-TE (α-tocopherol equivalents) odpowiada aktywności 1 mg naturalnego RRR-α-tokoferolu. W metodzie tej całkowitą aktywność witaminy E w preparacie wyznacza się, jako sumę ilości (mg) naturalnego RRR-a-tokoferolu oraz masy innych tokoferoli lub tokotrienoli mnożonych przez odpowiednie współczynniki korelacyjne. Odpowiednie równania pozwalające na wyliczenie ekwiwalentu tokoferolu przedstawiono poniżej.

• mg α TE = mg α-tokoferolu + (0.4 x mg β-tokoferolu) + (0.1 x mgγ-tokoferolu) + (0.01 x mg δ-tokoferolu) + (0.25 x mg α-tokotrienolu)
• mg witaminy E (całkowity α-tokoferol) = mg naturalnego α-tokoferolu + (mg syntetycznej witaminy E x 0.45)

Niestety metoda ta uwzględniająca aktywność poszczególnych tokoferoli i tokotrienoli nie została zaaprobowana przez przemysł farmaceutycznym, w którym nadal stosuje się mało precyzyjne wartości jednostek międzynarodowych IU.

Tabela 3. Zestawienie wartości IU i α-TE dla szeregu tokoferoli oraz α-tokotrienolu

Źródła witaminy E

Witaminę E występuje zarówno w produktach pochodzenia zwierzęcego jak i roślinnego. Istotnymi źródłami witaminy E są rośliny a w szczególności: kiełki pszenicy, migdały, sałata siewna, nasiona soi, orzechy laskowe i włoskie.

Największe ilości witaminy znajdziemy w oleju słonecznikowym, rzepakowym, sojowym lub oliwie. Jak też w warzywach takich jak: pomidory, brokuły, szpinak czy też w owocach takich jak: czarne porzeczki czy brzoskwinie. Z uwagi na to, że witamina E źle znosi obróbkę termiczną jej zawartość w przetworzonych produktach spożywczych jest znacznie mniejsza.

Zawartość poszczególnych witamerów w produktach żywnościowych zwłaszcza olejach jest wyraźnie zróżnicowana. W popularnym w diecie Europejczyków oleju z ziaren słonecznika czy kiełków pszenicy występuje głównie α-tokoferol. Natomiast w diecie Amerykanów przeważa olej kukurydziany lub sojowy, które zwierają znaczne ilości γ-tokoferolu (do 70%). W efekcie w diecie północnoamerykańskiej przeważa γ-tokoferol natomiast w europejskiej α-tokoferol.

Tabela 2. Zawartość witaminy E w wybranych produktach

Tokotrienole są znacznie mniej rozpowszechnione w świecie roślin ich głównymi źródłami jest: annatto – olej pozyskiwany z nasion arnoty właściwej (Bixa orellana L.), olej palmowy oraz olej ryżowy. Pozostałymi mniej znaczącymi źródłami tokotrienoli są: olej z kiełków pszenicy, olej kokosowy, masło kakaowe oraz soja. Podobnie jest ze zbożami takimi jak jęczmień, owies i żyto. Z kolei w produktach takich jak olej słonecznikowy, orzeszki ziemne, orzechy włoskie, sezam, oliwa z oliwek występują wyłącznie tokoferole. 

Tabela 3. Zawartość tokotrienoli w wybranych olejach roślinnych

Funkcje biologiczne witaminy E

Witamina E jest wszechobecnym składnikiem błon komórkowych a jej działanie w organizmie należy rozpatrywać w bardzo różnych aspektach. Przede wszystkim jest bardzo efektywnym niskocząsteczkowym antyutleniaczem (antyoksydantem) a jej działanie polega na hamowaniu reakcji peroksydacji lipidów na etapie propagacji (eng. chain-breaking antioxidants).  Witamina E nie działa samodzielnie. Wraz z innymi witaminami (głównie wit. C) i innymi antyoksydantami chroni organizm przed gromadzeniem się w organizmie wolnych rodników oraz tzw. reaktywnych form tlenu (RFT).

Z uwagi na to, działanie antyoksydacyjne i antyrodnikowe jest podstawowym obszarem działania tej witaminy. Najnowsze badania wskazuję, że witamina E wpływa również w sposób stabilizujący na błony komórkowe (poprawia ich „kondycje”) oraz działa, jako regulator aktywności niektórych enzymów powiązanych z naszym układem odpornościowym. 

Witamina E wykazuje działanie:

• Kardioprotekcyjne – korzystnie wpływa na stan naczyń krwionośnych oraz kondycje serca. Chroniąc krwinki czerwone wspomaga prawidłowy przebieg proces oddychania komórek oraz wpływa na prawidłowe funkcjonowanie i utrzymanie wysokiej wydolności mięśni. Wykazano, że likwiduje nocne skurcze łydek powodowane słabym krążeniem krwi poniżej kolan.
• Neuroprtekcyjne – korzystnie wpływa na funkcjonowanie układu nerwowego oraz funkcjonowanie mózgu. Pobudzając produkcję substancji zakrzepowych, zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia zawału lub innych chorób układu krążenia.
• Wspierające w odniesieniu do układu rozrodczego. Jest niezbędną u mężczyzn w procesie prawidłowego powstawania i dojrzewania plemników (spermatogenezy) wpływając na prawidłowy jego przebieg. Wykazano, że niedobór witaminy E może być przyczyną bezpłodności.
• Przeciwstarzeniowe – działając, jako niskocząsteczkowy lipofilowy (rozpuszczalny w tłuszczach) antyoksydant pełni w organizmie funkcję ochronną i zabezpiecza przed utlenianiem m.in. lipidy, enzymy i inne witaminy. Przypuszczalnie komórka naszego organizmu jest ok. 10.000 razy dziennie atakowana przez wolne rodniki lub RFT (Reaktywne Formy Tlenu). A to właśnie im przypisuje się rolę substancji odpowiedzialnych za proces starzenia się organizmu.
• Dermoprotekcyjne – podawanie naskórne preparatów zawierających witaminę E pomaga w utrzymaniu dobrej kondycji skóry i włosów. Poprawia ukrwienie skóry, wzmacnia tkankę łączną i polepsza wykorzystanie tlenu w komórkach. Przyspiesza powstawanie nowej tkanki po oparzeniach czy innych zranieniach. Zapobiega powstawaniu i w pewnym stopniu pomaga usuwać tzw. plamy starcze, czyli przebarwienia skóry pojawiające się u osób starszych (głównie na dłoniach). Zaabsorbowana przez warstwę rogową naskórka może hamować proces starzenia się skóry. Kumuluje się we włosach i poprawia ich kondycję (zwłaszcza włosów rozjaśnionych).

Objawy niedoboru witaminy E (hipowitaminoza)

Typowymi objawami jej niedoboru jest: zaburzenie wchłaniania tłuszczu z pokarmu, rogowacenie i starzenie się skóry, wolniejsze gojenie się ran, spadek koncentracji oraz zaburzenia płodności.

U ludzi niedobór witaminy E powoduje m.in. skrócenie czasu życia erytrocytów, zaburzenia neurologiczne, choroby mięśni, a także zaburzenia funkcjonalne układu odpornościowego. Zwiększa się także prawdopodobieństwo występowania nowotworów niektórych typów oraz schorzeń układu sercowo-naczyniowego.

Objawy nadmiaru witaminy E (hiperwitaminoza)

Niektórzy badacze wskazują, że z uwagi na to, że witamina E jest antagonistą witaminy K jej duże ilości mogą powodować powstawanie skaz krwotocznych oraz obniżanie poziomu agregacji płytek krwi.

U ludzi nadmiar witaminy E powoduje m.in. bóle głowy, zmęczenie, zaburzenia jelitowe, osłabienie mięśni, pogorszenie widzenia oraz ogólne osłabienie organizmu. Przyjmuje się, ze do przedawkowania witaminą E dochodzi w sytuacji, przyjmowania przez dłuższy okres czasu dawek dobowych rzędu 1000 mg. Przy bardzo dużych dawkach witaminy skutki uboczne przedawkowania witaminą są znacznie bardziej rozległe.

Suplementacja witaminą E

Dzienną dawkę witaminy E otrzymujemy zwykle wraz z pożywieniem, dlatego objawów E – awitaminozy na ogół się nie obserwuje.

Dobowe zapotrzebowanie człowieka na witaminę E zależy od wieku, płci, stanu zdrowia organizmu, prowadzonego trybu życia i zawartości nienasyconych kwasów tłuszczowych w diecie. Waha się w granicach od 10 do 25 mg. Przyjmuje się, że dla mężczyzn jest to 10 mg/dzień a dla kobiet 8 mg/dzień, przy czym w okresie ciąży i laktacji zalecane dawki są większe i wynoszą odpowiednio 12 i 11 mg/dzień.

Przeprowadzone badania wskazują, że prawidłowa suplementacja witaminą E wpływa korzystnie między innymi na zmniejszenie ryzyka wystąpienia u kobiet nowotworów piersi. Może przyczyniać się do obumierania komórek nowotworowych raka prostaty.  Przy czym suplementacje należy prowadzić z wykorzystaniem wszystkich tokferoli i tokotrienoli a dla zapewnienia ich jak największej biodostępności niezbędnym jest dodanie do diety odpowiednich tłuszczy roślinnych bogatych w nienasycone kwasy tłuszczowe.

Należy pamiętać, że α-Tokoferol jest wchłaniany z pożywienia w jelicie cienkim (od 20 do 70 % zawartości w diecie). Następnie w wątrobie ulega związaniu z β-lipoproteinami i jest dalej transportowany przez układ krwionośny do komórek i tkanek. Niestety w trakcie pełnienia swoich funkcji biologicznych witamina E jest stopniowo zużywana, dlatego jej ilość musi być ciągle uzupełniana.

Witamina E z uwagi na swój lipofilowy charakter dość łatwo przenika przez naskórek, dzięki czemu wbudowuje się w cement międzykomórkowy, zapewniając tym samym odżywienie i poprawę elastyczności skóry z uwagi, na co jest ona częstym składnikiem różnorodnych produktów kosmetycznych.

Witamina E a nasze produkty oleje/ziarna/mąki

Bezsprzecznie prawidłowemu przyswajaniu witaminy E podobnie jak wszystkich witamin rozpuszczalnych w tłuszczach sprzyja obecność w diecie niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych, których źródłem mogą być oleje tłoczone zimno. Przy czym z uwagi na to, że bogatymi źródłami witaminy E, są między innymi nasiona roślin oleistych same oleje produkowane w naszej olejarni są doskonałym źródłem witaminy E.

Przeprowadzone badania wykazały, że najwyższą zawartością witaminy E charakteryzował się olej z pestek dyni oraz z nasion malin odpowiednio 420 mg i 360 mg na 100 g oleju. Nieco mniejsze ilości witaminy można znaleźć w oleju rzepakowym, słonecznikowym, konopnym czy lnianym. Duże zróżnicowanie w zakresie zawartości witaminy E wykazywały szeroko stosowane w naszej kuchni oleje słonecznikowe i rzepakowe, w których zawartość witaminy mogła być poniżej 50 mg jak też powyżej 150 mg na 100 g oleju.

Należy zwrócić uwagę, że przy założeniu dobowego zapotrzebowanie na witaminę E w ilości ok. 15 mg już spożycie jednej łyżeczki oleju z pestek dyni (3-4 ml) pokrywa nasze dzienne zapotrzebowanie na tą witaminę. Spożycie większych ilości innych olejów nie stanowi problemu, natomiast istotne jest aby stanowiły dodatek do naszych ulubionych posiłków, np. sałatek, sosów, zup czy też pieczywa.  

Tabela 4. Zawartość witaminy E w olejach „Olejowe Smaki”

Bibliografia 

1. A. Baj „Synteza i badania strukturalne nowych analogów witaminy E” rozprawa doktorska, UwB, Wydział Chemii, Białystok 2018
2. Wawer – Suplementy dla Ciebie. „Jak nie stać się pacjentem”, Wektor, 2009
3. Puzanowska-Tarasiewicz, A. Z. Wilczewska „Podstawy chemii kosmetycznej”, WSKiOZ w Białymstoku, Białystok 2006
4. Arct, S. Majewski, K. Pytkowska, „Kosmetyczne zastosowanie witamin A i E, Pielęgnacja i suplementacja”, WSZKiPZ w Warszawie, Warszawa 2003
5. Witkowski „Tokotrienole – mniej znana strona witaminy E” Herbalism 2016, 1(2),7-21
6. B. Aggarwal, C. Sundaram, S. Prasad, R. Kannappan „Tocotrienols, the vitamin E of the 21st century: Its potential against cancer and other chronic diseases” Biochemical Pharmacology 2010, 80, 1613–1631
7. Litwack “Vitamin E, vitamins and hormones, advances in research and applications” Vol. 76
8. Combs, “The vitamins: fundamental aspects in nutrition and health” ISBN-13: 978-0-12-183493-7
9. B. Rucker, “Handbook of vitamins, Vitamins in human nutrition” ISBN-13: 978-0-8493-4022-2
10. “Encyclopedia of Biological Chemistry”, 2004, Elsevier Inc.
11. R. Fennema, “Food chemistry (Food science and technology)” ISBN 0-8247-9346-3
12. Reinhard, “The vitamin sourcebook, Vitamins in human nutrition” ISBN 1-56565-878-7