Herausforderungen hinsichtlich der oxidativen Stabilität in Nutrazeutika auf Vitamin-D-Ölbasis

Vitamin D ist ein fettlöslicher Mikronährstoff, der für die menschliche Gesundheit unerlässlich ist, insbesondere aufgrund seiner Rolle im Kalziumstoffwechsel, der Unterstützung des Immunsystems und der Vorbeugung von Knochenerkrankungen. Sein Mangel ist ein weltweites Problem, weshalb es in Nutrazeutika und angereicherten Lebensmitteln enthalten ist.

Trotz seiner gesundheitlichen Vorteile ist Vitamin D chemisch instabil. In ölbasierten Nahrungsergänzungsmitteln, die zur Verbesserung der Absorption bevorzugt werden, stellt die Oxidation von Vitamin D eine große Herausforderung für die Formulierung dar.

Warum Vitamin-D-Präparate auf Ölbasis anfällig für Oxidation sind

Vitamin D kommt in der Nahrung vorwiegend in tierischen Produkten vor. Es liegt hauptsächlich in zwei bioaktiven Formen vor: Vitamin D3 (Cholecalciferol), das in der Haut durch UVB-Strahlung synthetisiert wird und in tierischen Lebensmitteln enthalten ist, und Vitamin D2 (Ergocalciferol), das aus pflanzlichen und pilzlichen Quellen gewonnen wird. Beide Formen können in Nahrungsergänzungsmitteln und angereicherten Lebensmitteln verwendet werden, wobei D3 unter vergleichbaren Bedingungen im Allgemeinen bioverfügbarer und stabiler ist als D2.

Beide Formen sind aufgrund mehrerer Doppelbindungen strukturell empfindlich, wodurch sie bei Einwirkung von Sauerstoff, Licht, Wärme und sauren Umgebungen sehr anfällig für Isomerisierung sind. D2 ist aufgrund einer zusätzlichen Doppelbindung gegenüber D3 stärker von Oxidation betroffen.

Öl als Trägerstoff begünstigt die Bioverfügbarkeit von Vitamin D3 in Nutrazeutika, sei es in Kapseln wie Softgel-Vitamin D oder in flüssiger Form. Diese Trägerstoffe, die reich an mehrfach ungesättigten Fettsäuren sind, sind jedoch selbst sehr anfällig für Oxidation, wodurch eine Kaskade von Reaktionen ausgelöst wird, die auch das Vitamin abbauen.

Dieses ungelöste Problem hat dazu geführt, dass Vitamin D3 überdosiert wird, um die Verluste durch den Abbau auszugleichen, was zu einer hohen Streuung des tatsächlichen Vitamin-D3-Gehalts im Vergleich zu dem auf dem Etikett eines Nahrungsergänzungsmittels angegebenen Wert führt. Regulierungsbehörden wie die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) sind sich dieser Tatsache bewusst und lassen einen tatsächlichen Vitamin-D3-Gehalt zwischen 80 % und 150 % des auf dem Etikett angegebenen Wertes zu [1].

Faktoren, die die oxidative Stabilität von Vitamin-D-Präparaten beeinflussen

Mehrere wichtige Variablen beeinflussen die Abbaurate von Vitamin-D-Präparaten, von denen einige für die meisten Vitamine gelten:

• Molekulare Form: D3 ist chemisch stabiler und wird vom menschlichen Körper besser aufgenommen als D2. Beide Formen sind jedoch oxidationsempfindlich, wobei D2 unter sauren oder oxidativen Bedingungen anfälliger für Isomerisierung ist.
• Zusammensetzung des Trägeröls: Öle mit einem hohen Gehalt an Linolsäure oder Linolensäure oxidieren schneller und bilden reaktive Sauerstoffspezies, die sowohl die Ölmatrix als auch den Vitamingehalt destabilisieren.
• Licht- und Sauerstoffeinwirkung: Photoisomerisierung und Oxidation sind wichtige Abbauwege. Ohne licht- und sauerstoffbeständige Verpackungen verliert Vitamin D schnell an Stabilität.
• pH-Wert und Feuchtigkeit: Saure Umgebungen fördern die Isomerbildung (z. B. Isotachysterol), während hohe Luftfeuchtigkeit den hydrolytischen Abbau beschleunigt. Diese Prozesse gelten zwar nicht als klassische Oxidation, verringern jedoch die biologische Aktivität von Vitamin D.
• Verarbeitungs- und Lagerbedingungen: Hohe Fülltemperaturen, längere Erhitzung und sauerstoffreiche Umgebungen während der Herstellung können den Vitamingehalt erheblich verringern.

Strategien zur Verbesserung der Stabilität und Verlängerung der Haltbarkeit

Um die Haltbarkeit von Vitamin D zu verlängern und seine Nährstoffintegrität in ölbasierten Produkten zu erhalten, wurden mehrere Schutzstrategien vorgeschlagen und validiert:

• Natürliche Antioxidantien: Die Zugabe von Antioxidantien wie gemischten Tocopherolen ist eine wirksame Lösung. Diese Verbindungen neutralisieren freie Radikale und schützen sowohl die Ölmatrix als auch das Vitamin. Es wurde bestätigt, dass die Empfindlichkeit von Vitamin D gegenüber Feuchtigkeit, Sauerstoff und Wechselwirkungen mit Mineralien durch Vitamin E gemindert werden kann, wodurch die Stabilität und Konservierung von Cholecalciferol verbessert wird [2].
• Kontrollierte Verarbeitungsumgebung: Um den Abbau während der Produktion zu reduzieren, sollten Hersteller eine kontrollierte Atmosphäre während der Herstellung schaffen, einschließlich Stickstoffspülung während des Mischens, Abfüllens und Versiegelns. Darüber hinaus können Niedrigtemperatur-Abfüllung, vakuumunterstützte Systeme und geschlossene Anlagen, die den Kontakt mit Sauerstoff und den Kopfraum minimieren, die Oxidationsstabilität des Endprodukts erheblich verbessern.
• Barriereverpackungen: Die Verwendung von undurchsichtigen, sauerstoffundurchlässigen Materialien und das Spülen mit Inertgas während der Verpackung minimieren die Sauerstoffeinwirkung. Für Emulsionen auf Ölbasis sind dunkles Glas oder mehrschichtige Kunststoffe in Kombination mit einer Stickstoffatmosphäre unerlässlich.

So wählen Sie stabile Vitamin-D-Formulierungen für nutrazeutische Anwendungen

Die Auswahl einer stabilen Formulierung erfordert eine sorgfältige Bewertung der Form des Vitamins D, des Trägeröls, des Antioxidationssystems, der Verkapselungsmethode und des Verpackungsdesigns. Aufgrund seiner höheren Oxidationsbeständigkeit und besseren Bioverfügbarkeit ist Vitamin D3 in ölbasierten Trägern, die durch natürliche Antioxidantien geschützt sind, in den meisten nutrazeutischen Kontexten eine geeignete Lösung.

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Quellen

[1] Europäische Kommission. Leitlinien für die zuständigen Behörden zur Kontrolle der Einhaltung der EU-Rechtsvorschriften über: Toleranzen für Nährstoffwerte, die auf einer Etikette angegeben sind. Brüssel: Generaldirektion Gesundheit und Verbraucher; 9. Juli 2012, 9 S. Verfügbar unter: https://ec.europa.eu/food/system/files/2016-10/labelling_nutrition-vitamins_minerals-guidance_tolerances_1212_en.pdf

[2] Jelić D, Vraneš M, Zeljković S, Veličković S, Veljković F, Cvetkovski A, Pejova B, Papović S. Advancing food fortification with kinetics: Stabilizing vitamin D3 through calcium carbonate-based vehicles. Food Chem. 30. September 2025;487:144811. doi: 10.1016/j.foodchem.2025.144811.