„Tocopherole“ – Versionsunterschied

Strukturformel
(RRR)-Isomer von Tocopherol (α-Tocopherol)
Allgemeines
Trivialname	Vitamin E
Andere Namen	α-Tocopherol (2R)-2,5,7,8-Tetramethyl-2- [(4R,8R)-4,8,12-trimethyltridecyl]- 3,4-dihydro-2H-chromen-6-ol
Summenformel	C29H50O2
CAS-Nummer	10191-41-0
PubChem	14985
ATC-Code	A11HA03
DrugBank	DB00163
Kurzbeschreibung	gelbe bis braune Flüssigkeit
Vorkommen	Getreide, Nüsse, Samen, Pflanzenöle, Milch, Eier
Physiologie
Funktion	Antioxidans
Täglicher Bedarf	10 mg
Folgen bei Mangel	Unfruchtbarkeit, unspezifische Symptome wie: trockene, faltige Haut, Müdigkeit, verminderte Wundheilung
Überdosis	>300 mg/Tag
Eigenschaften
Molare Masse	430,71 g/mol
Aggregatzustand	flüssig[1]
Dichte	0,95 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt	2,5–3,5 °C
Siedepunkt	393 °C 200-220 °C bei 0,1 hPa[1]
Löslichkeit	fettlöslich, <1 mg/l in Wasser
Sicherheitshinweise
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Vitamin E ist ein Sammelbegriff für fettlösliche Substanzen mit antioxidativen und nicht-antioxidativen Wirkungen. Die am häufigsten vorkommenden Vitamin-E-Formen werden Tocopherole und Tocotrienole genannt (abgeleitet von den altgriechischen Wörtern τόκος/tókos, „Geburt“ und φέρειν/phérein, „tragen“, „bringen“). Außerdem gibt es noch Tocomonoenole (T1) und MDT (marine derived tocopherols). Vitamin E ist Bestandteil aller Membranen tierischer Zellen, wird jedoch nur von photosynthetisch aktiven Organismen wie Pflanzen und Cyanobakterien gebildet. Häufig wird der Begriff Vitamin E fälschlicherweise allein für α-Tocopherol, die am besten erforschte Form von Vitamin E, verwendet.

Vitamin E wurde als „Fruchtbarkeits-Vitamin“ entdeckt. Herbert M. Evans und Katherine S. Bishop (zwei US-amerikanische Forscher) wiesen 1922 als erste auf einen bis dahin unbekannten fettlöslichen Faktor hin, der für die Reproduktion von Ratten notwendig war.^[2] In den Folgejahren wurde dieser Faktor vor allem aus Weizenkeimöl, Hafer und Mais isoliert, als Vitamin erkannt und aufgrund der bereits bekannten Vitamine A, B, C und D nun Vitamin E genannt. 1938 wurde die Struktur von Vitamin E (hier α-Tocopherol) aufgeklärt, zudem kam es im gleichen Jahr zur ersten chemischen Synthese. Vertreter der ebenfalls zu den Vitamin-E-Formen zählenden Tocotrienole wurden erstmals 1956 beschrieben und synthetisiert.

Die Grundstruktur aller Vitamin-E-Formen bildet ein an Position 6 hydroxylierter Chromanring, dessen Methylierung diese in eine α-, β-, γ- oder δ-Form unterteilt. Durch unterschiedlich gesättigte Seitenketten werden wieder vier Familien unterschieden, nämlich die

• Tocopherole mit einer gesättigten Seitenkette
• Tocomonoenole (T1) und marinen Tocopherole (MDT) mit einer einfach ungesättigten Seitenkette und die
• Tocotrienole (T3) mit einer dreifach ungesättigten Seitenkette.

Weitere natürlich vorkommende Tocopherole sind 5,7-Dimethyltocol und 7-Methyltocol. Beide wurden 1956 aus Reiskeimöl isoliert. Die Synthese für 5,7-Dimethyltocol erfolgte bereits 1938 und für 7-Methyltocol 1958.^[3]

Tocopherole liegen natürlicherseits in einer (RRR)-Konfiguration vor.

Name	Struktur der (RRR)-Isomere	R1	R2
α-Tocopherol		CH3	CH3
β-Tocopherol		CH3	H
γ-Tocopherol		H	CH3
δ-Tocopherol		H	H

Name	Struktur der (R)-Isomere	R1	R2
α-Tocotrienol		CH3	CH3
β-Tocotrienol		CH3	H
γ-Tocotrienol		H	CH3
δ-Tocotrienol		H	H

Name	Struktur der (RRR)-Isomere	R1	R2
α-Tocomonoenol		CH3	CH3
β-Tocomonoenol		CH3	H
γ-Tocomonoenol		H	CH3
δ-Tocomonoenol		H	H

Name	Struktur der (RRR)-Isomere	R1	R2
α-MDT		CH3	CH3
β-MDT		CH3	H
γ-MDT		H	CH3
δ-MDT		H	H

Plastochromanole sind eine Gruppe von Molekülen die von Pflanzen gegen die Lipidperoxidation produziert werden und die mögliche prooxidative Aktivität von alpha-Tocopherol verhindern können.^[4] Bei gamma-Tocotrienol handelt es sich um Plastochromanol-3. Plastochromanole kommen beispielsweise in Leinöl, Leindotteröl, Sacha Inchi und Arabidopsis^[5] vor.

Eine seiner wichtigsten Funktionen ist die eines lipidlöslichen Antioxidans, das in der Lage ist, mehrfach ungesättigte Fettsäuren in Membranlipiden, Lipoproteinen und Depotfett vor einer Zerstörung durch Oxidation (Lipidperoxidation) zu schützen. Freie Radikale würden die Doppelbindungen der Fettsäuren der Zell- und Organellmembranen angreifen. Tocopherol wirkt als Radikalfänger, indem es selbst zu einem reaktionsträgen, da mesomeriestabilisierten Radikal wird. Das Tocopherol-Radikal wird dann unter Bildung eines Ascorbatradikals reduziert. Das Ascorbatradikal wird mit Hilfe von Glutathion (GSH) regeneriert. Dabei werden zwei Monomere (GSH) zu einem Dimer (GSSG) oxidiert.

Vitamin E hat Funktionen in der Steuerung der Keimdrüsen und wird daher auch als Antisterilitätsvitamin bezeichnet.

Der menschliche Körper kann am besten RRR-α-Tocopherol speichern und transportieren. Der Grund hierfür: Das in der Leber befindliche α-Tocopherol-Transfer-Protein (α-TTP), welches für den Transport des Vitamin E via VLDL in den Blutkreislauf verantwortlich ist, hat die höchste Affinität zum natürlichen α-Tocopherol. Durch die Speicherkapazität kann eine einmalige Gabe für längere Zeit wirken. Das im Wesentlichen in Sojaprodukten vorkommende γ-Tocopherol zeigt eine geringere Aktivität. Neuerdings wird aber diskutiert, ob diesem eine besondere Rolle zugeschrieben werden muss.^[6] In humanen LDL, einem Lipoprotein, sind α-Tocopherol und in geringer Konzentration auch γ-Tocopherol vorhanden.

α-Tocopherol, das am meisten verwendete und auch synthetisch hergestellte Isomer von Vitamin E hat einige positive und weniger positive Eigenschaften im Vergleich zu anderen Tocochromanolen:

• Es wird vom Transportprotein TTP in Säugetieren bevorzugt transportiert und in der Leber gespeichert
• Es kann sogar pro-oxidativ wirken, also die Haltbarkeit von Lipiden (Speiseölen) verschlechtern.^[7] Diese pro-oxidative Wirkung wird von Plastochromanolen verhindert.^[4]
• Während sehr geringe Mengen die Cholesterinproduktion leicht drosseln, bewirken größere Mengen (im Tierversuch bei Meerschweinchen ab 5 mg/d) eine deutliche Steigerung des Plasma-Cholesterins.^[8]
• Die cholesterinsenkende Eigenschaft von Tocotrienolen wird durch alpha-Tocopherol stark reduziert.^[8]

Angaben über den Vitamin E-Bedarf werden korrekt in mg TE (auch aTE oder aTÄ) gemacht. Diese mgTE geben die „Vitamin E Aktivität“ an, das ist die relative Wirkung als Antisterilitätsvitamin. Die einzelnen Isomere gehen mit einem deutlich unterschiedlichen Faktor in die Rechnung der aTE ein. Hier eine Liste der relativen aTE der acht häufigen natürlichen Isomere. 1 mg aTE entsprechen:

• 1 mg alpha-Tocopherol (RRR-α-Tocopherol oder d-α-T0)
• 2 mg beta-Tocopherol
• 4 mg gamma-Tocopherol
• 100 mg delta-Tocopherol
• 3,3 mg alpha-Tocotrienol
• 6,6 mg beta-Tocotrienol
• 13,2 mg gamma-Tocotrienol
• für delta-Tocotrienol existiert keine offizielle Umrechnung

Die Angabe der aTE korreliert nicht mit der antioxidativen Wirkung. Im Gegenteil zeigen Tocotrienole sowie generell delta- und gamma-Isomere eine wesentlich höhere antioxidative Aktivität. Bei Tocotrienolen wurde eine um 40-fach höhere antioxidative Schutzwirkung gegen Lipid-Peroxidation an Zellmembranen nachgewiesen.^[9]

Synthetische Erzeugnisse mit Vitamin-E-Wirkung haben im Vergleich zu natürlichem Vitamin E eine reduzierte Wirkung, da sie aus Gemischen („all-RAC“) verschiedener Isomere im Aufbau des Phytyl-Restes bestehen. Die älteren IE basierten auf der relativen Vitamin-E-Aktivität von all-rac-α-Tocopherylacetat (1,49) und sollen nicht mehr verwendet werden.

Besonders hohe Gehalte an Vitamin E weisen pflanzliche Öle wie Sanddornfruchtfleischöl (3304 mg/kg Gesamttocopherol mit 1844 mg/kg α-Tocopherol^[10],^[11] hier scheint es einen Kommafehler zu geben, die angebene Quelle Lexikon der Öle und Fette gibt genau 10x geringere Gehalte an, gleichwohl wird dort auf der Folgeseite behauptet, Sanddornfruchtfleischöl hätte einen höheren Gehalt als Weizenkeimöl; die originale Quelle Bat/Tannert ist nicht öffentlich zugänglich, eine neuere Quelle findet sogar nur 37 mg/kg Gesamt-Tocopherol, davon 10,9% alpha-Tocopherol), Weizenkeimöl (bis 2435 mg/kg Gesamttocopherol mit 70 % α-Tocopherol - die genannte Quelle gibt jedoch nur 1300 ppm = 1300 mg/kg an)^[12], Sonnenblumenöl (454–810 mg/kg Gesamttocopherol mit 86-99 % α-Tocopherol), rotes Palmöl (800 mg/kg Gesamt-Vitamin E, davon 152 α-Tocopherol und 600 mg/kg Tocotrienole) und Olivenöl (46–224 mg/kg Gesamttocopherol mit 89–100 % α-Tocopherol) auf. Die dosis- und matrixabhängige Absorptionsrate liegt bei durchschnittlich 30 %.

Auch das Weizenkorn enthält viel Vitamin E, das jedoch bei der Keimung verbraucht wird.^[13]

Vitamin E wird auch synthetisch [u. a. von BASF, E. Merck (India) und DSM Nutritional Products] als ein racemisches Gemisch hergestellt. Synthetisches Tocopherol ist jedoch relativ instabil und wird daher meist noch mit einer Acetyl-Gruppe versehen (siehe auch dl-α-Tocopherylacetat). Dieses besitzt keine antioxidativen Eigenschaften.^[6] Es kann aber im Körper im Umfang von bis zu 50 % in natürliches Vitamin-E umgewandelt werden.

In Palmöl wurde auch α-Tocomonoenol nachgewiesen, während manche marinen Organismen das sogenannte marine Tocopherol (marine derived tocopherol, MDT) enthalten.^[14][15]

Vitamin E ist relativ stabil gegen Hitze. Auch nach mehrstündigem Erhitzen auf bis zu 180 Grad (etwa beim Frittieren) blieben die Verluste im Bereich von 15%−60%. Alle acht Vitamin E-Isomere haben dabei einen deutlich positiven Einfluss gegen die Entstehung unerwünschter Oxidationsprodukte. Je niedriger die Temperatur und je kürzer die Erhitzung, desto mehr Vitamin E bleibt unverbraucht.^[16]

Der Mindestbedarf beträgt 4 mg/d, zuzüglich etwa 0,4 mg pro Gramm Zufuhr an mehrfach ungesättigten Fettsäuren.^[6] Um die von verschiedenen Autoren als protektiv angesehenen Plasmaspiegel zu erreichen, ist eine Zufuhr von 20 bis 35 mg/d erforderlich. Aufgrund der geringen Toxizität^[6][17] werden teilweise Dosierungen von 268 mg/d empfohlen.^[18] Der Plasmaspiegel sollte oberhalb von 30 µmol/l liegen (bei einem Cholesterinwert von 220 mg/dl).^[19]

Vitamin E verstärkt durch seine Prostaglandin-Interaktion die Wirkung von Antikoagulantien (Gerinnungshemmer), deshalb muss bei Anwendung oraler Antikoagulantien und bei Vitamin K-Mangel die Therapie sorgfältig überwacht werden, um ein erhöhtes Blutungsrisiko zu vermeiden.

Bei Patienten mit Neurodermitis führte eine Supplementierung mit 268 mg/d über acht Monate zu einer signifikanten Verbesserung der Symptome.^[20]

Zur Pharmakoepidemiologie des α-Tocopherols liegen umfangreiche Daten aus den Nationalen Untersuchungs-Surveys der Deutschen Herz-Kreislauf-Präventionsstudie (DHP) und aus dem Bundes-Gesundheitssurvey für die Bevölkerung der Bundesrepublik Deutschland vor.^[21][22] Durch die regelmäßige Anwendung α-tocopherolhaltiger Präparate kommt es danach zu einer dosisabhängigen und statistisch signifikanten Verringerung des β-, und des γ-Tocopherols im Serum.^[23] Gesundheitliche Aspekte einer möglichen erhöhten Blutungsneigung unter Komedikation mit Acetylsalicylsäurepräparaten werden in der Literatur diskutiert.^[24] Auch zu Tocopheroloxidationsprodukten, wie z. B. dem Tocopherolchinon liegen Untersuchungsergebnisse aus Survey-Daten vor.^[25]

In einer großangelegten Studie an 35533 Männern^[26] wurde untersucht, ob Vitamin E gegen Prostatakrebs schützt. Verwendet wurden 400 IE/d all rac-α-tocopheryl acetate (synthetisch hergestelltes dl-α-Tocopherylacetat). Im Ergebnis trat Prostatakrebs zu 17 Prozent häufiger im Vergleich zur Kontrollgruppe auf.^[27] Dagegen wurde bei mehreren in vitro-Studien mit den gamma-Isomeren (gTP bzw gTE) eine apoptotische Wirkung auf Prostatakrebszellen beobachtet.^[28][29][30] Zu ähnlich positiven Ergebnissen hinsichtlich der Schutzwirkung der Tocopherole kommt eine Multizentrische Studie mit mehr als 2000 Studienteilnehmern unter Berücksichtigung ernährungsepidemiologischer Daten zur Tocopherolaufnahme mit der Nahrung.^[31]

Mangelerscheinungen beim Menschen sind heutzutage in Europa sehr selten, da Tocopherol sehr gut in der Leber und im Fettgewebe gespeichert werden kann. Nachgewiesene Mangelerscheinungen treten meist nur im Zusammenhang mit Krankheiten auf, bei denen gleichzeitig die Aufnahme von Fetten gestört ist. Folgen einer Hypovitaminose sind:

• trockene, faltige Haut
• Konzentrationsstörungen
• Leistungsschwäche
• Müdigkeit
• Reizbarkeit
• schlecht heilende Wunden
• Begünstigung von Arteriosklerose
• Dystrophie

Genauso wie die fettlöslichen Vitamine Vitamin A, Vitamin D und Vitamin K werden RRR-α-Tocopherol und die 2R-Stereoisomere (RSR-, RRS- und RSS-α-Tocopherol) im Fettgewebe bzw. Blutplasma des Körpers angereichert. Die synthetisch hergestellten 2S-Stereoisomere (SRR-, SSR-, SRS- und SSS-α-Tocopherol) werden hingegen nicht im Blutplasma gespeichert.^[32][33]

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) definiert 300 mg (~450 IE) α-Tocopherol oder seine Äquivalente als tolerierbare Höchstaufnahmemenge (Tolerable Upper Intake Level, UL), also die Menge, die ein gesunder Erwachsener ohne gesundheitliche Risiken lebenslang täglich verzehren kann.^[32]

Für Kinder hat eine Studie Mengen von 25 mg pro Kilogramm Körpergewicht und Tag als nicht toxisch und 10 mg pro 418 kJ (= 100 kcal) Nahrungsenergie bei oraler Gabe als sichere Richtschnur bezeichnet.^[34]

In drei Meta-Analysen, die allerdings Gegenstimmen fanden,^[35][36][37] wurde für Dosierungen > 400 IE eine erhöhte Sterblichkeit (alle Ursachen) gefunden.^[38][39][40]

Die mittlere letale Dosis (LD50) des α-Tocopherol liegt bei >2000 mg pro kg Körpergewicht; getestet an Mäusen, Ratten und Kaninchen.^[32]

Tocopherole finden in der Lebensmittelindustrie als Antioxidationsmittel Verwendung. Sie sind in der EU als Lebensmittelzusatzstoffe der Nummern E 306 (Tocopherol-haltige Extrakte), E 307 (Alpha-), E 308 (Gamma-) und E 309 (Delta-Tocopherol) für alle für Zusatzstoffe zugelassenen Nahrungsmittel, zum Teil (in Form von tocopherolhaltigen Extrakten natürlichen Ursprungs) auch für „Bio“-Lebensmittel (E 306), zugelassen.

Neben Lebensmitteln wird Vitamin E auch Kosmetika (Sonnenschutzmitteln) und Anstrichmitteln zugesetzt. Bei Kondomen soll eine Vitamin-E-Beschichtung u. a. die Reißfestigkeit erhöhen.

Mit Sebacinsäure und Polyethylenglycol verestert erhält man das nichtionische Tensid Polyoxyethanyl-α-tocopherylsebacat (PTS), das als Hilfsmittel bei der Phasentransferkatalyse eingesetzt werden kann.^[41]

Die heute fast ausschließlich eingesetzten Methoden zur zuverlässigen qualitativen und quantitativen Bestimmung der einzelnen Tocopherole sind die HPLC, die Gaschromatographie und die Kopplungsverfahren der HPLC-MS^[42] und der GC/MS.^[43] Beide Verfahren werden sowohl in der lebensmittelchemischen Analytik als auch bei pharmazeutischen und physiologischen Fragestellungen verwandt. In Abhängigkeit von den zu untersuchenden Matrices empfehlen sich adäquate Probenvorbereitungsverfahren wie z. B. Extraktionsmethoden, auch unter Einsatz von Festphasenextraktionssäulen oder anderen Extraktionshilfsmitteln wie z. B. dem aus Diatomeenerde hergestellten Extrelut. Die früher häufig eingesetzten photometrischen Verfahren finden fast keine Verwendung mehr, da sie in der Regel keine Unterscheidung der einzelnen Tocopherole zulassen. Stereoisomere racemischen alpha-Tocopherols lassen sich sowohl durch HPLC als auch durch Gaschromatographie trennen.^[44]

• dl-α-Tocopherylacetat
• Trolox Equivalent Antioxidative Capacity
• Lipofuszin
• Hypovitaminose, Hypervitaminose

• Lebensmittelbeispiele – Vitamin E

1. ↑ ^{a b c d e f} Datenblatt (±)-α-Tocopherol, synthetic, ≥96% (HPLC) bei Sigma-Aldrich (PDF).Fehler bei Vorlage * Parametername unbekannt (Vorlage:Sigma-Aldrich): "Datum"Vorlage:Sigma-Aldrich/Abruf nicht angegeben
2. ↑ H. M. Evans, K. S. Bishop: (). On the existence of a hitherto unrecognized dietary factor essential for reproduction. In: Science 56 (1458), 1922, S. 650–651, doi:10.1126/science.56.1458.650, PMID 17838496.
3. ↑ Merck-Index, 14th Ed. with CD-ROM, Merck, Whitehouse Station NJ, ISBN 978-0-911910-00-1.
4. ↑ ^{a b} Function of plastochromanol and other biological prenyllipids in the inhibition of lipid peroxidation – A comparative study in model systems
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6. ↑ ^{a b c d} Verwendung von Vitaminen in Lebensmitteln. Toxikologische und ernährungsphysiologische Aspekte (PDF; 1,3 MB) Bundesinstitut für Risikobewertung, S. 88ff.; abgerufen 9. Juli 2009
7. ↑ : Antioxidant/prooxidant effects of α-tocopherol, quercetin and isorhamnetin on linoleic acid peroxidation induced by Cu(II) and H2O2. In: Int J Food Sci Nutr. 2013 Oct 24. PMID 24152374.
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9. ↑ Packer L, Weber SU, Rimbach G: Molecular aspects of alpha-tocotrienol antioxidant action and cell signalling. In: The Journal of Nutrition. 131. Jahrgang, Nr. 2, Februar 2001, S. 369S–73S, PMID 11160563. 
10. ↑ Sanddornöle aus Fruchtfleischöl und Kernen, Jean Pütz Produkte GmbH, 45886 Gelsenkirchen, abgerufen am 31. Dezember 2016
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