Sterolit

Sterolit ovat moninainen ryhmä rasvaliukoisia steroidialkoholeja. 

Sekä eläimet että kasvit tuottavat steroleita. Kasvien ja eläinten tuottamat sterolit muistuttavat kemialliselta rakenteeltaan hyvin paljon toisiaan. Kolesteroli on tunnetuin eläinsteroli ja kasvikunnan yleisimmät sterolit ovat sitosteroli, kampesteroli ja stigmasteroli.  

Kasvisterolit heikentävät kolesterolin imeytymistä suolistosta ja vaikuttavat muullakin tavalla elimistön kolesteroliaineenvaihduntaan. Ne imeytyvät kuitenkin itse heikosti verenkiertoon. Kasvisteroleilla täydennetyt elintarvikkeet sisältävät kuitenkin niitä niin runsaasti, että joka viides suomalaiskäyttäjä saa yli suositellun enimmäismäärän  kasvisteroleita.

Kasvisterolit voivat olla tyydyttymättömiä tai tyydyttyneitä. Jälkimmäisiä kutsutaan stanoleiksi. Tyydyttymättömien kasvisterolien rungon 5. ja 6. hiilen välissä on yksi kaksoissidos ja stanoleissa vain yksi.

Kasvisteroleita

Tässä on lueteltu joitakin steroleita, mutta ei kaikkia. Seuraavat kasvistrerolit ovat yleisiä luonnossa:
β-sitosteroli, C29H50O, CAS 83-46-5
Stigmasteroli, C29H48O, CAS 83-48-7
Kampesteroli, C28H48O, CAS 474-62-4
Brassikasteroli, C28H46O, CAS 474-67-9

Fytosterolien valmistus

Erottelu ja valmistus
Steroleita erotetaan teollisuudessa yleensä kasviöljyistä ja mäntyöljystä tai -sellusta. Tyydyttymättömiä steroleita vedyttämällä voidaan puolestaan tuottaa stanoleita.

Sterolien erottelu kasviöljyistä etenee aluksi samoin kuin kasviöljyjen valmistus elintarvikkeisiin: siemenistä puristetaan öljyä, sitä puhdistetaan valkaisun ja hajun poiston avulla. Öljyistä poistetaan helposti haihtuvat hajuja aiheuttavat aineet tislaamalla öljyjä matalassa paineessa ja lämmittämällä niitä. Sitten suoritetaan metanolin avulla vaihtoesteröinti (kutsutaan myös tässä yhteydessä metanolyysiksi), jossa triglyseridit muuttuvat rasvahappojen metyyliestereiksi. Triglyserideistä irronnut metyloitu glyseroli, ja ylimääräinen metanoli poistetaan. Puhdistetusta reaktioseoksesta voidaan alipainetislauksella erottaa vapaat sterolit ja tokoferolit pois rasvahappometyyliestereistä. Lopuksi sterolit ja tokoferolit erotetaan toisistaan kiteyttämällä ja suodattamalla käyttäen kiteiden pesussa elintarvikekäyttöön sopivaa liuotinta. Steroleita puhdistetaan entisestään kiteyttämisellä vahaestereiden poistamiseksi.

Kun sterolilähteenä käytetään mäntyä, puu käsitellään ensin tyypillisellä sellun tuottoon käytetyllä sulfaattimenetelmällä, josta saatu saippuamainen rasvafaasi sisältää yli 2 % kasvisteroleita. Sterolit voidaan erottaa tästä faasista suoraan uutolla metanolin avulla, johon sterolit liukenevat muita rasvamaisia yhdisteitä helpommin. Useammin kuitenkin saippuamainen seos happamoidaan. Tällöin saadaan seokseen öljymäinen faasi, jossa on muun muassa hartsia, rasvahappoja ja steroleita. Seosta kutsutaan raa'aksi mäntyöljyksi. Seos erotellaan tislaamalla eri jakeisiin (fraktioihin): rasvahapot omaan, hartsi omaan jne. Sterolit kertyvät tislauksessa jäljelle jäävään tervamaiseen tislaumattomaan osaan, jossa on noin 5–15 % steroleita ja pitkäketjuisia huonosti haihtuvia rasvahappoja. "Terva" saippuoidaan elintarvikekäyttöön sopivan NaOH avulla, jolloin sterolit hydrolysoituvat ja rasvahapot saippuoituvat. Liuos neutraloidaan mineraalihapon (esimerkiksi rikkihapon tai HCl) avulla. Muodostunut vesimäinen faasi rasvahappoineen ja ylimääräinen vesi poistetaan pikahaihduttamalla (eng. flash evaporation). Tämä toistetaan useita kertoja. Lopuksi suoritetaan uudelleen kiteytys ja saadaan puhdistettuja steroleita.

Esteröinti
Sterolien estereitä saadaan esteröimällä steroleita tavallisesti kasviöljyistä saatujen rasvahappojen kanssa. Esteröinti muuttaa korkeissa lämpötiloissa sulavat ja öljyihin huonosti liukenevat sterolit nestemäisiksi. Yleensä noin 40 % saadun steroliesterin painosta johtuu sitoutuneesta rasvahaposta.

Kasviöljyn triglyserideistä hydrolysoidaan vapaita rasvahappoja emäksellä. Glyserolifaasi erotellaan saippuoitumattomasta rasvahappofaasista, josta alipainetislataan sitten jäämäglyseridit pois. Steroleita lisätään rasvahappojen joukkoon, ja ne esteröidään yli 180 °C lämmössä käyttäen elintarvikekäyttöön sopivaa katalyyttiä. Saaduista steroliestereistä tislataan ylimääräiset vapaat rasvahapot pois.

Steroliestereitä voidaan myös tehdä metanolysoimalla ruokaöljyä eli hajottamalla triglyseridit esteröimällä ne metanolin kanssa. Rasvahappometyyliesterit sekoitetaan sterolien kanssa. Suoritetaan vaihtoesteröinti, jossa rasvahapon metanoli korvataan sterolilla ja saadaan esteröity steroli. Ylimääräiset rasvahapot tislataan pois.

Saanti 
Länsimaalainen ruokavalio sisältää keskimäärin 200–500 milligrammaa kolesterolia, 200–400 mg kasvisteroleja ja noin 50 mg kasvistanoleja.

Kasvisterolit 
Kasvisterolien ja -stanolien päivittäinen kokonaissaanti on länsimaissa keskimäärin 150-400 milligrammaa. Kasvisterolien keskimääräinen päiväsaanti on Britanniassa 167 mg ja Japanissa 375 mg. Kasvistanoleiden keskivertosaanniksi tyypillistä länsimaista ruokavaliota noudattavien keskuudessa arvioitiin vuonna 2009 noin 50 mg vuorokaudessa.  Kasvissyöjillä saattaa olla kaksi kertaa muuta väestöä suurempi saanti.

Luontaiset kasvisterolit 
Kasvirasva ja sitä sisältävät elintarvikkeet kuten kasviöljyt ja pähkinät sisältävät runsaasti kasvisteroideja. Valtaosa nautituista kasvisteroleista on β-sitosterolia, jota on erilaisissa kasviöljyissä 45–95 % kokonaissteroleista. Enimmillään kampesterolia on 30 % ja stigmasterolia 25 %. Muita pienemmissä määrin löytyviä kasvisteroleita ovat brassikasteroli ja ergosteroli. 

Ravinnosta päätyy verenkiertoon noin 20 kertaa enemmän kasvisteroleita kuin -stanoleita.

Teolliset kasvisterolit 
Kasvisteroleiden teollinen esteröinti aloitettiin 1990-luvulla. Kasvisteroleiden estereitä lisätään esimerkiksi joihinkin rasvalevitteisiin ja maitovalmisteisiin, koska ne laskevat veren LDL-kolesterolipitoisuutta.  

Kasvisterolit erotellaan ensin teollisesti kasvi -tai mäntyöljystä tai mäntysellusta. Stanoleita tuotetaan hydrolysoimalla eli vedyttämällä tyydyttymättömiä kasvisteroleita. Teollisesti eroteltuja steroleita voidaan esteröidä rasvahapoiksi, jolloin niistä tulee steroliestereitä. Steroliesterit ovat vesiliukoisia, joten niitä on helpompi imeyttää ruokiin ja ravintolisiin kuin steroleita.

Enimmäissaanti 
Euroopan elintarviketurvallisuusviranomaisen (EFSA) asettaman fytosterolin suositellun päivittäissaannin yläraja on 3 grammaa. Tämä ylittyy kahdellakymmenellä prosentilla kasvisteroli- tai -stanolilestereillä täydennettyjä elintarvikkeita käyttävistä suomalaisista.

Elintarvikkeiden fytosterolipitoisuus 
Lisättyjä fytosteroliestereitä löytyy esimerkiksi Bunge Finland Oy:n Keiju Alentaja -tuotteista ja Unileverin Becel Pro-Activ -tuotteista. Eräässä Keiju Alentaja -levitteessä on 7,5 g steroleita 100 grammassa ja Becel Pro-Activ -levitteessä 9 g steroliestereitä 100 grammassa, jotka esteröimättömiksi steroleiksi muutettuina vastaavat 5.4 g määrää.

Yllä oleva taulukko ja monet sterolien määriä listaavat tietokannat kuten USDA:n tietokanta (linkki tietokantaan ) saattavat kuitenkin merkittävästi aliarvioida sterolien todellisia määriä ruuissa, sillä niiden arvojen saantiin käytetyt mittausmenetelmät ottavat usein huomioon vain tietyt yleisimmät sterolit. Lisäksi ne jättävät usein huomiotta glykosyloidut sterolit, joihin on liittynyt sokerimolekyylejä. Tiettävästi glykosyloidut sterolit ovat myös biologisesti aktiivisia (alentavat muun muassa veren LDL-kolesterolia) ja niitä on keskimäärin 16 % kokonaissteroleista erilaisissa ruokavalioissa. Luonnosta löytyy glykosyloitujen sterolien lisäksi myös esteröityjä steroleita.

Terveysvaikutukset 
Kasvisteroleiden ja -stanolien pitkäaikaisvaikutuksista ei tiedetä riittävästi. Raskaana olevien tai imettävien naisten ei suositella käyttävän steroleita, koska kasvisterolien vaikutuksesta sikiöön ei ole tutkimusnäyttöä.   

Vuonna 2015 julkaistussa suomalaisessa väitöstutkimuksessa havaittiin, että kasvisterolien runsas saanti lisäsi paksusuolen syövän ja muiden suolistokasvainten määrää hiirillä. Lisäksi huomattiin, että joka viides kasvisteroleilla täydennettyjen elintarvikkeiden suomalainen käyttäjä sai liikaa tyydyttymättömiä kasvisteroleita ja stanoleita. Syyksi arveltiin sitä, etteivät pakkausmerkinnät ja käyttöohjeet olleet saavuttaneet kaikkia kuluttajia.

Fytosterolit heikentävät kolesterolin imeytymistä suolistosta ja vaikuttavat muullakin tavalla elimistön kolesteroliaineenvaihduntaan. Lisättyjen steroliestereiden päivittäiskäyttö annoksella 0,8 g laskee veren LDL-pitoisuutta tyypillisesti noin 6 % isompien annoksien johtaessa suurempiin alenemiin. 

Kuuden %:n lasku LDL-kolesterolissa vastaa erään teorian mukaan 15 % kuolleisuuden alenemaa sepelvaltimotautiin ikävuodesta 40 eteenpäin ja 6–10 % alenemaa ikävuodesta 70 eteenpäin. Tieteellisistä tutkimuksista 2010--luvulla laaditut Meta-analyysit eivät ole kuitenkaan kyenneet osoittamaan sterolien käytöllä olevan yhteyttä sydän- ja verisuonitautien esiintyvyyteen. Sterolien ja sydän- sekä verisuonitautien välisestä yhteydestä laadittujen tutkimustulosten analyysi viittaa lisäksi julkaisuharhaan, joka on syntynyt siitä, että sellaisia pienemmän otannan tutkimuksia, joiden mukaan steroleilla ei ole myönteistä vaikutusta, on jätetty julkaisematta. 

Euroopan ateroskleroosiyhdistys EAS:n (European Atherosclerosis Society) asettama konsensuspaneeli päätyi vuonna 2013 siihen, että ryhmiin kuuluvien henkilöiden stanolia sisältävien valmisteiden käyttöä voidaan harkita. Paneeli huomautti samalla kuitenkin, ettei ole olemassa satunnaistettuja ja kontrolloituja kliinisiä tutkimuksia, jotka osoittaisivat, että kasvisterolien tai -stanolien käytöllä olisi positiivisia terveysvaikutuksia. Kyseisiin ryhmiin kuuluvat esimerkiksi korkean veren kolesterolitason omaavat henkilöt, ne diabeetikot, joilla yleensä ensijaisesti kolesterolitason laskemiseen käytetyt statiinit eivät toimi tai eivät yksin saa aikaan kyllin merkittävää kolesterolitason laskua sekä aikuiset ja yli kuusivuotiaat lapset, joilla on todettu familiaalinen hyperkolesterolemia.

Kasvisteroleilla ja ehkä myös -stanoleilla saattaa olla verenkierrolle haitallisia vaikutuksia. Kasvisterolit saattavat esimerkiksi lisätä valtimonkovetttumataudin ä. Kasvisterolien vaikutukset ovat kuitenkin niin vähäisiä, että niiden käytön ja kuolleisuuden välisen yhteyden todistamiseen tarvittaisiin äärimmäisen laajoja ja pitkäkestoisia tutkimuksia. Koe vaatisi erään arvion mukaan 10 000–15 000 sepelvaltimotautia sairastavaa henkilöä ja yhteyden selvittämiseen perusterveillä yli 50 000 henkeä.

Äärimmäisen harvinaista sitosterolemiaa potevien ei kannata käyttää steroleita, sillä tauti aiheuttaa sterolien kertymistä vereen, jossa kohonneet pitoisuudet aiheuttavat ateroomien muodostumista.

Annostus
Useimmin suositeltu annos tiettyjen sydän- ja verisuonitautien ryhmään kuuluville henkilöille on yhteensä 2 grammaa steroliestereitä päivässä. Sterolit  kannattaa ottaa ruuan kanssa, sillä tämä tehostaa niiden vaikutusta. 2 g määrillä ei ole havaittu pitkäaikaisissa kokeissa ihmisillä haittavaikutuksia. 1,5–2 g/päivä vähentää enimmillään veren LDL-kolesteroli pitoisuutta 7–10 % erilaisissa ihmisryhmissä ilman vaikutusta HDL-pitoisuuksiin.

Sterolien LDL-kolesterolia alentavan vaikutuksen on todettu olevan jatkuvassa käytössä pitkäaikaista. Ainakin statiinien käyttäjillä yli 8 % sterolien aikaansaama LDL:n lasku säilyy 2,5 gramman päivittäisillä annoksilla 1,6 vuotta. Lopetettaessa sterolien käyttö veren LDL-kolesterolitaso palaa entiselleen noin 1–2 viikossa.

Historiaa
1951 kuvattiin ensimmäisen kerran sitosterolin laskevan veren kolesterolitasoja ja sen soveltuvan siten hyperkolesterolemian (korkean veren LDL-kolesterolitason) hoitoon. Ensimmäisen esteröimättömiä kasvisteroleja sisältävän lääkkeen toi vuonna 1954 Yhdysvalloissa markkinoille lääkeyhtiö Eli Lilly and Company kauppanimellä Cytellin. Cytellin-lääkettä käytettiin Yhdysvalloissa vuosina 1954–1982. Päiväannokset olivat 6–18 grammaa. Sellaisten ihmisten hoitoon, joiden kolesterolitasot eivät laskeneet normaaleilla annoksilla, käytettiin jopa 45 gramman päiväannoksia ilman ilmeisiä ja merkittäviä sivuvaikutuksia.

Kun kasvisteroleita ja stanoleita opittiin 1990-luvulla esteröimään elintarviketeollisuudessa, alkoi niiden moderni käyttö elintarvikeissa lisäaineina. Vuonna 1989 Raisiolle tuolloin työskennellyt professori Ingmar Wester kehitti stanolien esteröinnin. Raision valmistamaa Benecol-levitettä alettiin myydä Suomen kaupoissa 1995 jälkeen. Se oli maailman ensimmäinen kolesterolia alentava ja esteröityjä kasvistanoleita sisältävä elintarvike. Vuoden 2000 jälkeen alettiin käyttää sterolien estereitä elintarvikkeissa muualla Euroopassa.

Fytosterolien biokemiaa

Vaikutus LDL-kolesterolin pitoisuuksiin
Kasvisterolit vähentävät kolesterolin päätymistä verenkiertoon, ja sitä kautta ne laskevat veren LDL-pitoisuuksia. Sterolien kolesterolia alentavia vaikutusmekanismeja ei tunneta kauttaaltaan.

Suolistosta imeytyy ravinnon mukana saadusta kolesterolista noin 50 %, kasvisteroleista 0,4–5 % ja stanoleista 0,02–0,3 %. Sterolien ja stanolien imeytymiseen vaikuttaa NPC1L1 proteiini, joka avustaa näiden molekyylien siirtymistä suolesta soluun.

Elimistön oman tai ravinnon mukana tulleen kolesterolin (uudelleen) imeytyminen suolistosta edellyttää sitä, että kolesteroli muodostaa sappihappojen avustamana suolessa pieniä pisaroita (misellejä). Näissä miselleissä kasvisterolit syrjäyttävät kolesterolia, jolloin kolesterolimolekyylejä imeytyy elimistöön vähemmän, kun siis kasvisterolit vievät niiltä tilaa.

Lisäksi kasvisterolit aktivoivat maksan X-reseptori (LXR) alfaa, LXR-beetaa ja ABCA1-transportteria. Nämä pumppaavat suolen soluihin siirtynyttä kolesterolia soluista takaisin suolistoon.

Vereen päätyneitä kasvisteroleita pidetään veren kolesterolista riippumattomana sepelvaltimotautia aiheuttavana tekijänä. Kaksi ABC-transportteriproteiinia, ABCG5 ja ABCG8, erittävät suolen sisäpinnan soluihin imeytyneitä kasvisteroleita takaisin suoleen. Toimimattomat ABCG5- ja ABCG8-transportterit aiheuttavat mutaatiot johtavat siksi harvinaiseen sitosterolemiaan, johon liittyvät merkittävästi kohonneet veren kasvisteroliarvot, normaali tai lievästi kohonnut veren kolesterolipitoisuus ja suuri  sairastua sepelvaltimotautiin verrattain nuorena.

Kasvistanolit tehostavat kerääntyvästi statiinien LDL-kolesterolia alentavaa vaikutusta, eli niiden yhteiskäyttö parantaa siten parempiin kolesteroliarvoja tehokkaammin kuin kumpikaan aine yksinään.

Muut vaikutukset
Sterolit eivät vaikuta veren HDL-kolesteroli-, lipoproteiini (a)- ja PCSK9-pitoisuuksiin. Ne saattavat hieman madaltaa veren triglyseriditasoja erityisesti sellaisilla henkilöillä, joilla ne ovat koholla.

Sterolien käyttö lisää hieman elimistön omaa kolesterolin sisäsynteesiä, mutta se ei riitä kumoamaan sterolien kolesterolia alentavaa vaikutusta.

Lukuun ottamatta tiettyjä lipoproteiineja (kuten LDL:ää), steroleilla ei ole pitkäaikaiskäytössä terveillä ihmisillä havaittu olevan vaikutuksia useimpiin veriarvoihin ja muihin kliinisten testitulosten arvoihin. Ne eivät terveillä vaikuta sukupuolihormonien ja muiden steroidihormonien määriin. Sterolit saattavat vähentää hieman elimistön kykyä ottaa ravinnosta A-vitamiinin esiasteina toimivia karotenoideja (esimerkiksi beetakaroteenia) ja laskea pitkäaikaiskäytössä niiden pitoisuutta veressä 15–25 %, mutta vaikutus ei ole terveyden kannalta merkittävä. Sterolit eivät terveillä vaikuta punasolujen solukalvojen muotoutuvuuteen.

Lähteet

Aiheesta muualla

 Sterolien lähteet ruoka-aineissa Fineli
USDA: Sterolien määrät ruoka-aineissa  
Richard Cantrill: Phytosterols, Phytostanols and their Esters, Chemical and Technical Assessment Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) 

Steroidit
Lipidit
Lääketiede
Ravinto-oppi
Sydän- ja verisuonitaudit