Kakao: Neue Quelle für Vitamin D?

A. Was ist Vitamin D?
Bei Vitamin D handelt es sich um ein fettlösliches Vitamin, das sich in zwei Formen unterteilen lässt. Vitamin D2 (Ergocalciferol) kommt größtenteils in Pflanzen vor, wohingegen Vitamin D3 (Cholecalciferol) tierischen Ursprungs ist. Zusammengefasst werden beide Formen auch als Calciferole bezeichnet. Das aus der Gruppe der Secosteroide stammende Vitamin D nimmt eine Sonderstellung unter den Vitaminen ein, da es¬ – entgegen der historischen Definition von Vitaminen – im menschlichen Körper aus Vorstufen gebildet werden kann.







B. Wie entsteht Vitamin D?
Wichtig für die Bildung von Vitamin D2 und D3 sind die jeweiligen Vorstufen. Bei Menschen und Tieren erfolgt die körpereigene Bildung von Vitamin D3 in der Haut aus 7-Dehydrocholesterol (Provitamin D3). Pflanzen und Pilze enthalten in der Zellmembran Ergosterol (Provitamin D2), aus welchem Vitamin D2 gebildet wird. Trotz des unterschiedlichen Ursprungs der Vorstufen werden sie beide durch den Einfluss von UVB-Strahlung (280-320 nm) photochemisch in das jeweilige Vitamin umgewandelt. Das Ausmaß der Bildung von Vitamin D3 im menschlichen Körper ist von mehreren Faktoren abhängig, wie zum Beispiel dem Breitengrad, der Jahres- und Tageszeit, Kleidung, Aufenthaltsdauer im Freien, dem Hauttyp und der Verwendung von Sonnenschutzmitteln. Über die endogene Synthese werden 80-90% des Vitamin D-Bedarfs gedeckt.

C. In welchen Lebensmitteln kommt Vitamin D vor?
Vitamin D3 kann durch den Verzehr tierischer Lebensmittel aufgenommen werden. Vor allem fettige Fische wie Hering oder Lachs sowie Eier und Milchprodukte enthalten viel Vitamin D3. Die Versorgung von Vitamin D3 über die Nahrung ist mit 10-20% jedoch sehr gering im Vergleich zur endogenen Synthese im Körper. Das Vorkommen von Vitamin D2 ist auf Pflanzen und Pilze beschränkt, sodass es nur über den Verzehr von pflanzlichen Lebensmitteln in den Körper gelangt. Besonders Champignons und Pfifferlinge weisen einen hohen Gehalt an Vitamin D2 auf.
Aktuelle Studien haben gezeigt, dass die Aufnahme über die Ernährung einen höheren Beitrag zur Vitamin D-Versorgung liefert als bisher gedacht. Daher wird angenommen, dass es außer den bekannten Vitamin D-reichen Lebensmitteln, wie Fettfisch, Eiern und Milchprodukten, noch weitere Quellen in der Ernährung geben muss.
In der Literatur wird beschrieben, dass Vitamin D2 während der Fermentation von Kakaobohnen durch Sonnenlicht aus dem Vorläufer Ergosterol gebildet wird. Somit könnten auch kakaohaltige Produkte und Schokolade Vitamin D2 in nicht unerheblichen Mengen enthalten.


D. Wie wird Vitamin D im Körper verstoffwechselt?
Das in der Haut gebildete oder mit der Nahrung aufgenommene Vitamin D gelangt über die Blutbahn zur Leber, wo es durch Hydroxylierung in das Prohormon Calcidiol (25-Hydroxy-Vitamin D) umgewandelt wird. Im Anschluss führt eine weitere Hydroxylierung in der Niere zur Bildung von Calcitriol (1,25-Hydroxy-Vitamin D), dem biologisch aktiven Metaboliten des Vitamin D.







E. Welche Funktionen hat Vitamin D?
Die Hauptfunktion des biologisch aktiven Calcitriols umfasst die Regulation des Calcium- und Phosphathaushalts und ist maßgeblich am Knochenstoffwechsel beteiligt. So fördert es die Aufnahme von Calcium und Phosphat aus dem Darm und führt zu einer ausreichenden Knochenmineralisierung. Des Weiteren steht Calcitriol mit der Beeinflussung der Transkription von über 6.000 Genen in Verbindung.

F. Wir hoch ist der Vitamin D-Bedarf und was sind die Folgen eines Mangels oder Überversorgung
Bei fehlender endogener Synthese wird ein Schätzwert einer angemessenen Vitamin D-Zufuhr von 20 µg/Tag für alle Altersgruppen ab einem Lebensjahr angegeben. Die Versorgung von Vitamin D über die Ernährung ist jedoch nicht ausreichend, um diesen Referenzwert zu erreichen. Die Differenz muss insofern durch die endogene Synthese oder die Einnahme von Vitamin D-Präparaten ausgeglichen werden. Eine Anreicherung von Lebensmitteln mit Vitamin D ist nicht empfehlenswert, primär soll die endogene Synthese durch den Einfluss von Sonnenstrahlung angeregt werden. Die Abhängigkeit der Synthese vom Hauttyp führt jedoch dazu, dass die Vitamin D-Versorgung individuell stark schwankt. Eine Person mit heller Haut und blondem Haar produziert bei gleichen Bedingungen im gleichen Zeitraum deutlich mehr Vitamin D im Vergleich zu einer Person dunkleren Hauttyps und dunklen Haaren. Aber auch die Jahreszeit hat großen Einfluss auf die Bildung. In den Wintermonaten ist die Sonnenbestrahlung nicht stark genug, um eine ausreichende Vitamin D-Versorgung zu gewährleisten. Der Körper besitzt jedoch einen Vitamin D-Speicher im Fett- und Muskelgewebe, der in den Sommermonaten durch erhöhte UVB-Exposition aufgefüllt werden kann. So wird auch im Winter ein gesunder Vitamin D-Spiegel aufrechterhalten. Im Säuglings- und Kindesalter hat ein Vitamin D-Mangel eine verminderte Knochenmineralisierung und eine damit einhergehende Rachitis zur Folge. Bei Erwachsenen führt die Störung des Knochenstoffwechsels zur Entstehung von Osteomalazie oder Osteoporose. Besonders gefährdet sind Menschen, die sich wenig im Freien aufhalten (können/dürfen). Da die Vitamin D-Synthese mit zunehmendem Alter signifikant abnimmt, werden auch ältere Menschen als Risikogruppe eingestuft. Eine Hypervitaminose kann durch eine erhöhte orale Aufnahme von Nahrungsergänzungsmitteln (dauerhaft >100 µg/Tag) entstehen und führt zur Bildung von Nierensteinen.

G. Wie wird die Analytik von Vitamin D durchgeführt?
Die Analytik von Vitamin D erfolgt in mehreren Schritten. Zunächst findet eine Verseifung statt, um das als Ester an Fettsäuren gebundene Vitamin D freizusetzen. Nach anschließender Flüssig-Flüssig-Extraktion und Aufreinigung wird ein Derivatisierungsschritt mit 4-Phenyl-1,2,4-triazolin-3,5-dion (PTAD) durchgeführt. Die Adduktbildung von Vitamin D mit PTAD erzielt höheren Massen und verringert somit die Anzahl an Störkomponenten. Zugleich wird die Ionisierungseffizienz und Empfindlichkeit verbessert. Die Messung erfolgt im Anschluss mittels LC-MS/MS.
Im LCI soll anhand der Entwicklung einer geeigneten Methode zum Nachweis von Vitamin D2, D3 und Ergosterol mittels LC-ESI-MS/MS sowie deren Validierung und einem anschließenden Monitoring von Kakao- und Schokoladenprodukten die Relevanz dieser Produktgruppen bei der Zufuhr von Vitamin D gezeigt werden.