Tokol

Tokol, yağlı tohumlar ve yenen yağların minör bileşenleri olan tokoferol ve tokotrienollerin ikisine birden verilen addır. Yenen yağlar ve yağlı tohumlar, bozucu prosesleri önleyen veya bunların kontrolünde kullanılabilen aktif bileşenleri içeren sabunlaşmayan maddelerin zengin kaynaklarıdır. Trigliserid olmayan bileşenler öncelikli tokoller (tokoferol ve tokotrienoller), fenolik ve flavonoidler, steroller, fosfolipidler, karotenoidler ve triterpenil alkoller ve fitik asit bileşikler ailesine aittir. Her bir yağ bu bileşiklerden birkaç sınıfı içerebilir. Triaçilgliseroller olmayan bileşikler gıda olarak işlem ve kullanım sırasında ayrılabilir ki en önemlileri tokoferoller ve tokotrienollerdir.

Özellikleri

Bileşik sınıfının keşfi 75 yılı aşkın bir süreye dayanır. O zamandan beri bileşiklerin muhtelif önemli fizyolojik aktiviteler sergilediği kaydedilmiştir. Bunlar aynı zamanda katı ve sıvı yağlar gibi besinler için antioksidan olarak kullanılır. Bunu ya kendi başlarına yapar ya da daha tipik olarak askorbat, sitrat, gallat veya lesitin türevleriyle karışım halinde yapar.

Kimyasal formları

Tokoferoller bir kroman halkası ve uzun, doymuş bir fitil zinciri ihtiva eder. Tokoferollerin pek çok izomeri tanımlanmıştır. α-, β-, γ- ve δ- izomerleri genellikle bol miktarda bulunur. α, β, γ ve δ şeklinde gösterilen dört tokoferolün farkı, kroman halkası üzerindeki metil gruplarının sayı ve pozisyonudur. Yine α, β, γ ve δ şeklinde gösterilen tokotrienollerin mukabil tokoferollerle aynı kroman halkaları vardır ama yan zincirleri 3', 7' ve 11' pozisyonlarında çifte bağlıdır ve doymamıştır. Ana bileşik α-tokoferol ya da E vitamini fenolik zincirde üç metil grubu ve bir p-eter bağlantısı gösterir. Bazı bitkilerde ester α-tokoferil asetatı da doğal olarak oluşur; fenolik hidroksil grubu eksikliğinden dolayı onun hiçbir gerçek antioksidan aktivitesi yoktur fakat esterin bazı koşullarda hidrolize olabileceğini gösteren bulgular vardır. E vitaminin memelilerdeki hücre zarlarında konsantrasyonu oldukça düşük olmakla birlikte (<0,1 nmol/mg protein) normal işleyen hücrelerde otooksidatif tahribi birçok durumda engellemek için yeterli görülmektedir.
Tokoller bitki dokularında geniş olarak yayılmış monofenolik ve lipofilik bileşiklerdir. Vitamin E aktivitesine sahip sekiz farklı tokol vardır, hepsi veya bir kısmı yenebilen değişik yağlarda bulunur. Tokoferoller ve tokotrienoller kroman halkasındaki metil gruplarının sayısı ve pozisyonuna göre α, β, γ ve δ diye sınıflandırılır. α izomeri 5,7,8-trimetil; β izomeri 5,8-dimetil; γ izomeri 7,8-dimetil ve δ izomeri de ana bileşiğin 8-metil türevidir. Yan zincir tokoferollerde doymuş, tokotrienollerde ise doymamıştır.
Doğal tokoferollerin hepsi de 2', 4' ve 8' pozisyonlarında üç asimetrik karbon içerir. Tokoferollerin doğadaki biyosentezi, yalnızca RRR stereoisomere yol açar. Örneğin, doğal kaynaklardan türetilen α-tokoferol, 2R,4'R,8'R-α-tokoferoldür. Aksine, kimyasal sentezle, izofitolün tri-, di- veya monometil hidrokinonla kondensasyonuyla üretilen tokoferoller, 8 stereoizomerin ekimolar rasemik karışımlarıdır. Ticari ürünlerdeki E vitamini aktivitesi yalnızca onun α-tokoferol içeriği ile ölçülür.

Vitamin olarak tokoller

Vitamin E aktivitesine göre en aktif olanı α-tokoferoldür. Öteki tokollerin aktiviteleri β-tokoferol %15-40, γ-tokoferol %1-20 ve δ-tokoferol ise %15-30'dur. α-tokotrienolün %1, β-tokotrienolün %15-30, γ-tokotrienolün %1-5 ve δ-tokotrienolün E vitamini aktivitesi %1'dir. Doğal α-tokoferolün (2R, 4R, 8R-tokoferol) aktivitesi sentetik hep rasem (all-rac-) α-tokoferolden %30 daha yüksektir.

Antioksidan olarak tokoller

Tokollerin antioksidan aktiviteleri kimyasal yapılarına ve konsantrasyonlarına bağlıdır. Genel olarak tokoferollerin antioksidan aktiviteleri δ- > γ- > β- > α- sırasına göre azalır. Literatür sonuçlarına göre tokoferoller yüksek konsantrasyonlarda prooksidan olarak etki edebilir ve aktiviteleri temperatüre bağlıdır. Tokotrienollerin antioksidan aktiviteleri genellikle tokoferollerden daha fazladır. Serbinova ve arkadaşlarına göre α-tokotrienol, α-tokoferolden araştırılan sisteme göre 6.5-60 defa daha büyük antioksidan aktivitesine sahip olabilir.
Hem tokoferol hem de tokotrienollerin aktif sitesi kroman halkalarındaki 6-hidroksil grubudur. Esterlendiklerinde 6-hidroksil grupları bloke olur. Bu nedenle tokoferol ve tokotrienoller yalnızca serbest, esterlenmemiş halde gıda antioksidanı olarak kullanılır. Fakat esterler hava, ışık, metal gibi oksitleyici ajanlara maruz kaldıklarında serbest tokoferollere oranla daha stabildir ve besinleri güçlendirmek için ya da besin katkı maddesi olarak kullanılır. Sindirim sistemimizde esterler lipazlar tarafından hidroliz edilir ve serbest tokoferol biçiminde emilir. Tokoferol ve tokotrienoller insan kanında serbest, esterlenmemiş halde bulunur.
Deriye uygulanan tokoferol ve tokotrienoller hem yüzeyde hem de deriye nüfuz ettikten sonra antioksidan olarak işlev görür; bunun aksine tokoferol esterleri deriye nüfuz ettikten sonra antioksidan olarak işlev görür ve serbest tokoferol formuna hidroliz olur.

Tokollerin Biyodiskriminasyonu (Ayrılma)

Tipik Amerikan beslenmesi α-tokoferolden çok γ içermesine rağman plazma ve dokular γ-tokoferolden en az 2-3 kat fazla α içerir. α-Tokoferolle karşılaştırılabilir miktarda bile kullanıldığında plazma ve dokularda tokotrienol konsantrasyonu düşüktür. Aynı şekilde, RRR-α-tokoferil asetat kan seviyesini eşit miktardaki all-rac-α-tokoferil asetata göre daha fazla yükseltir. Bu farklılıklara, büyük oranda karaciğerde gerçekleşen biyodiskriminasyonun yol açtığı görülmektedir. İlgili mekanizmalardaki araştırmalar, döteryumla tanımlanan tokoferollerin sentezi sayesinde büyük ölçüde kolaylaşmıştır. Araştırmacılar bu tokoferolleri insan ve hayvanlara tek tek ya da karışım halinde vermişler ve bunların emilim, taşınma ve dokulardan alımını araştırmışlardır.
α-Tokoferol ve γ-tokoferol aynı ölçüde iyi emilir. Ancak α-tokoferol, olgunlaşmamış VLDL'ye salgılanmayı tercih eder. Aynı şekilde, RRR ve SRR stereoizomerleri de aynı ölçüde iyi emilir fakat RRR dokularda ve kanda daha yüksek düzeylerde α-tokoferol oluşumuna neden olur.
Proteine bağlanan bir tokoferolün RRR-α-tokoferolün olgunlaşmamış VLDL'ye tercihen katılmasından sorumlu olduğu belirtilmiştir. Bu protein fare, tavşan ve yakın zamanda insanlarda belirlenip tanımlanmıştır. Bu protein RRR-α-tokoferole diğer tokoferollere göre daha eğilimlidir. Proteine bağlanan tokoferolün doğal oluşan RRR'nin sentetik all-rac-α-tokoferol üzerindeki biyodiskriminasyonundan sorumlu olduğu önerilmiş fakat henüz kesinleşmemiştir. Bu hipotezi destekleyen bir kanıt, insan ve hayvanlarda her iki formun benzer emilimlerine rağmen, all-rac formun daha düşük kan ve doku düzeyi göstermesidir. Keza aileden gelme izole E vitamini eksikliği bulunan hastalarda tokoferol transfer proteini azdır ya da hiç yoktur ve bu diskriminasyon yoktur veya çok zayıftır.

Elde edilişleri

Bitkisel yağlarda tokollerin oluşması değişik iken hayvansal yağlar genellikle α-tokoferol içermesine rağmen kültür balıkları öteki tokoferolleri (özellikle γ-tokoferolü) absorblayabilir ve etlerinde depolayabilir. Bitkisel yağlarda bol miktarda α-, γ- ve δ- tokoferoller bulunurken β- izomeri daha az oranda bulunur, yalnız buğday embriyon yağı bu izomeri yüksek miktarda bulundurur. Tokotrienollerin yağlardaki miktarı palm (hurma) ve buğday embriyon yağları haricinde (ki bu yağlar relatif olarak trienolleri daha yüksek miktarda içerir) genel olarak tokoferollerden çok daha azdır. Bitkisel yağlardaki total tokol miktarı yağın artan iod indisi ile veya doymamışlık derecesi ile artar.
Bitkisel yağlardaki tokoller genellikle işlenmeleri sırasında isole edilir. Piyasada bulunan tokoferol karışımlarının çoğu soya yağının işlenmesi sırasında yan ürün olarak ele geçer. Tokoller primer antioksidanlar olarak etki ettiklerinde askorbik asid okside olmuş tokolleri indirgeyerek rejenere edebilir. Tokoferoller ve fosfolipidler arasındaki sinerjizm literatürde rapor edilmektedir. Fosfolipidler tokoferollerin bozunmasını önler böylece yenen yağların ve lipid bazlı ürünlerin raf ömürleri uzatılmış olur. Ayrıca tokoferollerin askorbik asid ve lesitin (veya öteki fosfolipidler) ile üçlü karışımları çeşitli gıda lipidlerinin stabilize edilmesinde kullanılabilmektedir.
Tokoferoller yanında steroller de yenen yağların trigliserid olmayan fraksiyonunun önemli bir bileşenidir. Fitosterollerin sağlık ve beslenmedeki önemleri yine gündeme gelmiş ve bu tip ürünler (benefat margarine) piyasaya sürülmüştür.

Tokollerin kaynağı

Tokoller denince akla tokoferoller ve tokotrienoller gelir. Tokotrienoller moleküler açıdan tokoferollere benzer; tek farkla ki o da isoprenoid yan zincirde üç çifte bağları vardır. Tokoferoller ve tokotrienoller, belirli sebze yağlarında, tahıllarda ve diğer bitkisel ürünlerde yüksek yoğunluklarda (1000 ppm'e kadar) bulunan bileşiklerdir. Buğday tohumu, mısır, ayçiçeği ve pamuk yağı, suda erimesi oldukça zor olan bu bileşikler bakımından oldukça zengindir. El sürülmemiş bitkide, bunlar kloroplastlarda (bunlarda her on klorofil molekülüne karşılık bir α-tokoferol molekülü bulunur. Çok daha düşük düzeyde de hayvan dokularında bulunur; örneğin insan kalbi 20 ppm α-tokoferol içerir. Hayvan vücudunda bunlar genellikle lipid bakımından zengin olan, kan lipoproteinleri, mikrozomlar veya mitokondrial zarlar gibi sitelerde lokalizedir.
Tokotrienoller bitkiler aleminde yaygın biçimde bulunur. Genel olarak bunlar buğday, arpa, çavdar, pirinç gibi tahıllarda, hurma yağı gibi yağlarda ve kauçuk (Hevea brasiliensis) hammaddesinde bulunur. Hurma yağı tokotrienol bakımından diğer yağlara göre daha zengindir.
Fiziki rafine işleminden sonra hurma yağ asidi distilatında (PFAD) toplanan tokoferoller %0,8 oranında ya da daha fazladır. Dolayısıyla PFAD doğal tokoferol ve tokotrienol açısından iyi bir kaynak olarak görülür.
Doğal hurma yağı bitkiler arasındaki en zengin karotenoid ve tokotrienol kaynağıdır. Karotenoidlerin ve hurmadaki E vitaminin besleyici değeri araştırmalarla desteklenmektedir. Halen karotenoid ekstraksiyonu için üç ticari süreç vardır. Bunlar, PORIM, Carotech ve Lion Corporation tarafından geliştirilmiştir. Karoten katkılı hurma yağı üretimi için iki yöntem vardır, biri PORIM'e diğeri ise Unitata'ya aittir.