Токоферолы

Токоферол (tocopherol) — природный антиоксидант растительных масел: он замедляет прогоркание масла и при этом сам расходуется [1], [2]. У него четыре формы: альфа, бета, гамма и дельта. Альфа — та форма, которая считается витамином E [3]. В защите масла альфа выделяется при низких дозах, гамма и дельта — при высоких дозах и при нагреве [4], [5]. Более 90 % токоферола соевого масла — это гамма и дельта [4]. Промышленность получает токоферол из побочного продукта рафинации масла (очистки сырого масла): на стадии дезодорации фракция, уносимая паром и конденсируемая (дистиллят), содержит от 3 до 9 % токоферола в зависимости от масла, и её концентрируют [6], [7], [8]. Производители пищевых продуктов и кормов покупают токоферол как защиту жира [9], [10], производители добавок — как источник витамина E [11], производители косметики — как антиоксидант и компонент ухода за кожей [12].

В каком масле сколько его?

Он есть в любом масле из семян, но форма зависит от масла. Подсолнечное масло несёт альфа, соевое — гамма и дельта. В одном исследовании измерили четыре растительных масла. В подсолнечном масле альфа-токоферола оказалось 432 мг/кг, гамма — 92 мг/кг. В соевом масле альфа — 71 мг/кг, гамма — 273 мг/кг. В кукурузном масле альфа — 173 мг/кг, гамма — 260 мг/кг. В рапсовом масле обоих около 120 мг/кг [13]. То есть в подсолнечном масле альфа примерно в пять раз больше гамма, а в соевом гамма примерно в четыре раза больше альфа [13]. Одно и то же масло меняется и от сорта, и от поля: 79 линий сои выращивали в трёх местах два года, и альфа, гамма, дельта и общий токоферол различались по линии, месту и году [14]. Соотношение читают по измерению, а не по названию масла.

Рафинация забирает часть токоферола из масла, и эта часть собирается в дистилляте. На трёх стадиях рафинации подсолнечного масла (нейтрализация, отбеливание, дезодорация) потерялось 37,9 % общего токоферола, три формы убывали примерно одинаково. Потеря последней стадии уходит в дистиллят: в дезодорационном дистилляте нашли около 29 граммов токоферола на литр [6]. В рапсовом масле одна только дезодорация забрала 34,2 % токоферолов [15]. Дистиллят — смешанный материал: свободные жирные кислоты, токоферол, стерол (компонент растительного масла, похожий на холестерин), сквален и само масло [16]. В подсолнечном дистилляте измерили 4,8 % токоферола, 9,7 % стерола и 28,8 % свободных жирных кислот [7]. В соевом дистилляте токоферола было 9,1 %, свободного стерола — 9,8 % [8].

Концентрат делают, отделяя от дистиллята жирные кислоты и стерол. Остаётся токоферол: дистиллят с 5–9 % становится концентратом с 50–65 %. Путь такой: жирные кислоты дистиллята связывают спиртом (этерификация), чтобы они легко испарялись, летучую часть удаляют под вакуумом, остаются токоферол и стеролы [17]. Когда стеролы этерифицировали ферментом и отделили молекулярной дистилляцией (разделение при очень низком давлении с кратким нагревом), основная фракция содержала 65 % токоферола [18]. Этерификация, двухступенчатая молекулярная дистилляция и кристаллизация довели соевый дистиллят до 56,5 %, а два образца подсолнечного дистиллята — до 20,6 и 33,9 % токоферола [19].

Альфа, гамма, дельта: в чём разница?

Значения взяты из PubChem. XLogP показывает, к чему вещество ближе — к маслу или к воде. Чем больше значение, тем сильнее оно тяготеет к маслу. Со значениями 10 и выше токоферолы целиком на стороне масла. В воде они не растворяются. Растворимость альфа-токоферола в 70 % водном этаноле была в 450 раз выше, чем в чистой воде [20]. Четыре формы имеют одно и то же кольцо и один и тот же хвост. Различается число маленьких углеродных ответвлений (метильных групп) на кольце: у альфа три, у бета и гамма две, у дельта одна [21], [22]. Защищая масло, токоферол сам окисляется. Один из его продуктов — токоферилхинон [23].

Какая форма — витамин E, а какая — антиоксидант? Короткий ответ: для организма — альфа, для масла — гамма и дельта. Организм удерживает альфа и выводит гамма. В масле альфа сильна, но быстро расходуется, а гамма и дельта держатся дольше. Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) определяет витамин E только как альфа-токоферол и устанавливает адекватное потребление 13 мг в день для взрослых мужчин и 11 мг для женщин [3]. У людей, получавших альфа и гамма в одинаковой дозе, обе формы одинаково всасывались из кишечника, но за 24 часа гамма в крови резко падала. Авторы заключили, что печень выбирает альфа [24]. В масле порядок зависит от дозы и температуры. В соевом масле, когда альфа измеряли на её лучшем уровне (около 100 мг/кг), а гамма — на её лучшем уровне (около 300 мг/кг), альфа защищала в 3–5 раз сильнее [4]. При низких дозах альфа тоже впереди: в подсолнечном масле, лишённом токоферолов, альфа защищала лучше гамма до 40 мг/кг и хуже гамма выше 200 мг/кг [25]. При высоких дозах и при нагреве вперёд выходят гамма и дельта: в испытании на стойкость в свином жире при 100 °C с 0,02 и 0,1 % токоферола защитная сила росла от альфа к дельта [5]. Альфа расходуется быстрее всех. В соевом масле при 50 °C альфа убывала на 5,6 % в день, гамма — на 1,2 %, дельта — на 0,5 %, и альфа исчезла за 16 дней [1].

Природная форма одна, синтетических — восемь. Природный альфа-токоферол — одна форма, синтетический — смесь восьми форм, и организм удерживает природную вдвое лучше. Разница видна в анализе. Природную форму на рынке называют «d» (RRR), синтетическую смесь — «dl» (all-rac) [26]. По обзорам, собравшим сравнения с меченым веществом, природная форма вдвое сильнее синтетической смеси; раньше принимали 1,36 раза [26], [27]. В анализе две формы различают по углу, на который они вращают свет [9].

Для чего его применяют?

Пищевые продукты: защищает жир и жирные продукты от прогоркания. Жидкое масло, фритюрное масло, соусы, рыбий жир, колбаса: любой продукт с жиром прогоркает с токоферолом позже. Польза зависит от дозы: мало — мало толку, много — обратный эффект. В соевом масле уровень, при котором альфа-токоферол защищал лучше всего, составил около 100 мг/кг, для гамма — около 300 мг/кг, а природная соевая смесь дала лучший результат при 340–660 мг/кг. Выше этих уровней альфа, гамма и смесь ускоряли окисление. Этот эффект становился заметнее при повышении температуры с 40 до 60 °C [4]. В подсолнечном же масле, лишённом токоферолов, альфа и гамма выше 20 мг/кг снижали перекисное число (первый показатель прогоркания) более чем на 90 %, и до 2 000 мг/кг обратного эффекта не наблюдалось [25]. С другим маслом и другой схемой опыта изменилась и граница. Из трёх масел, хранившихся 56 дней в условиях магазина, соевое масло с высокой долей гамма и дельта окислилось позже, чем рапсовое и подсолнечное с более высокой долей альфа [28]. Во фритюре смесь лучше любой отдельной формы. Среди токоферолов, добавленных по одному в лишённое токоферолов среднеолеиновое (обогащённое олеиновой кислотой, устойчивое к жарке) подсолнечное масло, гамма дала самый долгий срок жарки [29]. Масло только с альфа портилось почти как масло без токоферола, а чипсы, обжаренные в смеси всех трёх, оказались самыми стойкими [29]. В высокоолеиновом подсолнечном масле, однако, за 14 дней жарки в ресторанном режиме разницы между маслом только с альфа и маслом со смесью альфа, гамма и дельта не было; стойкость определяла доля линолевой кислоты (полиненасыщенной жирной кислоты) [30]. Сильно ненасыщенное масло, такое как рыбий жир, требует более высокой дозы и помощников. Концентрат дельта 2 %, аскорбилпальмитат (жирорастворимая форма витамина C) 0,1 % и лецитин 0,5 % вместе не давали перекисей шесть месяцев при 20 °C. Посторонний запах появился в течение трёх недель [31]. В мясных продуктах тоже работает: ферментированные колбасы с 200 мг токоферола на килограмм были защищены от окисления при созревании и хранении [32].

Добавки: источник витамина E. В добавке смесь токоферолов делает две вещи: даёт витамин E на этикетке и пополняет запас гамма в организме. У того, кто принимает только альфа, гамма падает; у того, кто принимает смесь, — растёт. Законодательство Европейского союза о добавках относит смесь токоферолов (смесь четырёх форм) к источникам витамина E при условии определённого распределения [11]. В исследовании с участием 81 мужчины в группе, принимавшей 294 мг альфа-токоферола в день, гамма в клетках щеки за четыре недели упала в 4 раза. Смесь токоферолов с распределением 60 % гамма, 24 % дельта и 14 % альфа, напротив, повысила гамма в 1,3–2 раза [33]. 80 человек с метаболическим синдромом шесть недель получали гамма, альфа или обе формы вместе. Показатели окисления жиров снизились во всех трёх группах; один показатель воспаления снизился только в группе, получавшей обе формы [34]. В опыте на клетках эритроциты человека поглощали смесь гамма, дельта и альфа сильнее, чем одну альфа, и смесь сильнее подавляла окисление жиров [35]. Капсула усваивается лучше с жирной едой: та же доза 150 мг дала заметно более высокий уровень в крови с жирным завтраком (17,5 г жира), чем с нежирным завтраком (2,7 г) или с водой [36]. Безопасный верхний предел для взрослых, выведенный Научным комитетом ЕС по пищевым продуктам, — 300 мг в день [37].

Корм и корм для домашних животных: защита жира в корме. В корме для домашних животных и в комбикорме задача та же: замедлить прогоркание жирного корма. Европейский союз разрешил экстракты токоферолов из растительных масел как технологическую добавку (антиоксидант) для всех видов животных. Требование к чистоте — не менее 30 % общих токоферолов [10]. EFSA признало эти экстракты безопасными для целевых животных и потребителя и не потребовало отдельного доказательства эффективности в корме, поскольку функция та же, что и в пище [38]. Оценка 2026 года при продлении разрешения повторила вывод о безопасности для целевых животных, потребителя и окружающей среды [39].

Косметика: антиоксидант и компонент ухода за кожей. В косметике токоферол защищает масляную фазу крема и выходит на этикетку как компонент ухода за кожей. Свободный токоферол и ацетат делают не одну и ту же работу: формулу защищает свободная форма, а ацетат — запас, который медленно высвобождается в коже. Cosmetic Ingredient Review (CIR) в оценках 2002 и 2018 годов признал токоферол и его связанные формы (эфиры, такие как ацетат) безопасными в косметике. Токоферол применяли в формулах до 5 %, токоферилацетат — до 36 % [12], [40]. Ацетат не является прямым антиоксидантом, как свободный токоферол [41]. В коже крысы после пяти дней нанесения менее 1 % ацетата в наружном слое и около 5 % в живом слое под ним превратились в свободный токоферол. Этого небольшого количества в той модели хватило для защиты от ультрафиолета [41]. Его испытывали вместе с витамином C против солнечного повреждения: смесь 15 % витамина C, 1 % альфа-токоферола и 0,5 % феруловой кислоты (растительного антиоксиданта), наносимая на кожу человека четыре дня, уменьшила покраснение от излучения, подобного солнечному [42].

Гамма или альфа: какая форма?

Если концентрат продаётся разбавленным в масле-носителе, в сертификате смотрят, к чему относится процент — к концентрату или к разбавленному продукту.

Почему смесь токоферолов, а не одна молекула? Для производителя пищевых продуктов причина — защитная сила при нагреве и при высоких дозах: гамма и дельта [5], [25]. Смесь токоферолов из сои даёт их вместе [4]. Для производителя добавок причина — гамма: одна альфа снижает гамма в организме, смесь повышает [33]. Третья причина — происхождение: альфа в природной смеси — одна пространственная форма [26].

Выбор сводится к четырём вопросам.

• Защита или витамин E? Для защиты читают строки гамма и дельта [5], для этикетки с витамином E — строку альфа [3]. Смесь токоферолов — разрешённый источник в добавках при условии распределения [11], и она пополняет гамма [33].
• В какое масло и сколько? В соевом масле лучший диапазон для природной смеси измерен как 340–660 мг/кг [4]. Собственный токоферол масла тоже засчитывается в цель. Соевое масло само по себе несёт сотни мг/кг [13], [1]. Чтобы поднять токоферол одной тонны масла на 400 мг/кг концентратом с 56,5 %, нужно 708 г концентрата. Цифры — пример. Стойкость масла измеряют ускоренным тестом окисления (Rancimat) [43].
• Этикетка добавки? Условие распределения: гамма 50–70 %, дельта 10–30 %, альфа ниже 20 %, бета ниже 10 % [11].
• Цена. Общий токоферол в концентратах сообщался в пределах 20–65 % [18], [19]. Сравнивают цену килограмма токоферола, а не килограмма продукта. Если платят за защиту, сравнивают по строкам гамма и дельта; если за витамин E — по строке альфа.

Как читать сертификат анализа?

Метод. В сертификате ожидают четыре строки: альфа, бета, гамма, дельта. Некоторые лаборатории дают бета и гамма одной строкой. Это не ошибка, а свойство использованной колонки. Токоферолы измеряют жидкостной хроматографией (HPLC — метод, который разделяет смесь на компоненты и измеряет каждый). Масло просто растворяют и измеряют без предварительной обработки [44]. Распространённый тип колонки (обращённая фаза) даёт бета и гамма одним пиком [44], другой тип (нормальная фаза) даёт все четыре формы по отдельности [21].

Общее содержание и распределение — разные строки. Общий токоферол говорит о силе концентрата, доли четырёх форм — о том, для чего он годится. Регламенты тоже читают две строки раздельно: определение пищевой добавки требует общего содержания [9], определение для добавок к пище требует распределения [11].

Угол вращения показывает происхождение. Природный токоферол вращает свет в положительную сторону, синтетический альфа-токоферол не вращает. Спецификация пищевой добавки даёт для природного экстракта не менее +20°, для синтетического альфа-токоферола — 0° [9].

Спецификация и результат — разные вещи. Спецификация — обещание производителя, измеренное значение — результат конкретной партии. Технический паспорт (TDS) — общий документ, сертификат анализа (CoA) относится к партии.

Что говорит о качестве?

Строки распределения должны соответствовать источнику. В концентрате из сои большую долю берут гамма и дельта. Сертификат с преобладанием альфа указывает на подсолнечное происхождение. Профиль с преобладанием альфа согласуется с подсолнечником, профиль с преобладанием гамма и дельта — с соей [13], [4]. Если остаток стерола и жирных кислот в концентрате низок, обработка прошла дальше [18]. Природный экстракт — коричневато-красное или красное, вязкое, прозрачное масло. Чистые токоферолы на воздухе и на свету окисляются и темнеют [9].

Остаток растворителя и документ о происхождении. При производстве концентрата растворитель может не применяться вовсе либо применяется спирт. Строку остатка в сертификате читают соответственно. Для продукта из сои второй вопрос — ГМО. Путь без растворителя — фермент и молекулярная дистилляция [18]. Этерификацию проводят и этанолом или метанолом [17], [45]. Генетически модифицированное (ГМО) сырьё — вопрос маркировки: Европейский союз маркирует ингредиент, произведённый из ГМО, даже если в нём не осталось ДНК. Случайное и технически неизбежное присутствие до 0,9 % освобождено [46]. Сертификат сырья без ГМО — отдельный документ, не сертификат анализа.

Как он ведёт себя в рецептуре?

Добавляют в свежее масло. Токоферол замедляет прогоркание, но не обращает вспять уже начавшееся. Поэтому его добавляют, пока масло свежее. Накопившиеся в масле перекиси ускоряли распад токоферола [47].

Что добавляют рядом? Токоферол не работает в одиночку. Защита растёт, когда рядом добавляют жирорастворимую форму витамина C, лецитин или лимонную кислоту: витамин C оживляет израсходованный токоферол [2], а кислоты связывают следы металлов в масле. В масле это делает аскорбилпальмитат: в подсолнечном масле аскорбилпальмитат и фосфолипид (компонент лецитина) возвращали альфа-токоферол из продукта окисления, и тройная смесь защищала лучше, чем сумма частей [23]. В рапсовом масле 200 мг/кг альфа-токоферола с 200 мг/кг аскорбилпальмитата удерживали точку дымления выше 170 °C в течение десяти дней жарки [48]. В рафинированном пальмовом масле добавление фосфатной соли к токоферолу и лимонной кислоте примерно удвоило стойкость [49]. В рыбьем жире тройка дельта-токоферол, аскорбилпальмитат и лецитин дала самую сильную защиту от перекисей [31].

Нагрев. При температуре жарки токоферол расходуется быстро. Альфа-токоферол при нагреве теряет каждый час определённую долю остатка, и среди испытанных температур быстрее всего расходовался при 180 °C [50].

Водные продукты и эмульсии. В эмульсии (продукт, где масло распределено в воде: крем, соус, напиток) результат меняют количество эмульгатора и выбор витамина C. Избыток эмульгатора уносит часть токоферола в водную сторону. С полисорбатом 20 защита дельта и альфа выросла, и больше всего уносилась дельта [22]. В эмульсии рапсового масла 1,5 мг/кг гамма была эффективнее альфа [51]. В эмульсии витамин C может работать наоборот: в эмульсии, богатой омега-3, витамин C ускорял окисление, а альфа-токоферол замедлял [52].

Пищевая этикетка. На этикетке встают четыре вопроса: код добавки, процент витамина E, заявление о пользе для здоровья и аллерген. Природный экстракт, богатый токоферолами, — пищевая добавка с кодом E306 [9]. Референсное значение (NRV) для расчёта процента на этикетке — 12 мг витамина E [53]. Заявление «Витамин E способствует защите клеток от окислительного стресса» разрешено и применяется к продукту, отвечающему условию «источник витамина E» (не менее 15 % референсного значения на 100 г или на порцию) [54]. На этикетке Европейского союза природная смесь токоферолов (E306), природный альфа-токоферол и его ацетатный и сукцинатный эфиры из сои освобождены от декларирования аллергена сои [53]. Правила других рынков читают отдельно. EFSA не нашло опасений по безопасности токоферолов как пищевых добавок (E306, E307, E308, E309) при заявленных уровнях применения [37].