บทสรุปผู้บริหาร
TOTOX 26 ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร Omega-3: ที่มาของเกณฑ์จำกัด, จลนพลศาสตร์ของการเกิดออกซิเดชัน, สภาวะการเก็บรักษา, พิษวิทยา และข้อมูลทางคลินิก
TOTOX (บางครั้งเขียนเป็น ToTox) คือดัชนีชี้วัดคุณภาพด้านออกซิเดชันสำหรับน้ำมัน omega-3 ซึ่งคำนวณเป็น (หรือ ) โดยที่ PV จะสะท้อนถึง peroxides/hydroperoxides (ผลิตภัณฑ์ปฐมภูมิ) เป็นหลัก และ AV/p-AV สะท้อนถึงผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันทุติยภูมิ (ส่วนใหญ่เป็นสารกลุ่ม aldehydes) โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นค่าการวัดประเมินแบบสังเคราะห์ของออกซิเดชัน "รวม" (total oxidation)[1–3].
ตัวเลข "26" ทำหน้าที่หลักเป็นเกณฑ์จำกัดคุณภาพ/ข้อกำหนดเฉพาะ (specification) ในมาตรฐานอุตสาหกรรมและตำรายา (GOED, Codex CXS 329-2017, USP) มากกว่าที่จะเป็นเกณฑ์กำหนดความปลอดภัยที่ได้มาทางพิษวิทยา ทั้งนี้มีการเน้นย้ำอย่างชัดเจนว่าไม่มีการกำหนดเกณฑ์จำกัดออกซิเดชันของน้ำมันปลาโดยอิงตามหลักความปลอดภัย[1, 4–6]. ในทางปฏิบัติ การเกิดออกซิเดชันสามารถดำเนินไปได้อย่างรวดเร็วภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย (ออกซิเจน, แสง, อุณหภูมิ) และความเสถียรแบบ "สัมบูรณ์" ในชีวิตจริงนั้นไม่สามารถเกิดขึ้นได้ โดยทำได้เพียงชะลอการเกิดออกซิเดชันให้ช้าลงอย่างมีนัยสำคัญด้วยการควบคุมออกซิเจน, อุณหภูมิ, แสง และสารต้านอนุมูลอิสระเท่านั้น[7–9].
ข้อมูลทางพิษวิทยาและทางคลินิกยังคงไม่มีความสอดคล้องกัน และในปัจจุบันยังไม่สามารถระบุระดับ TOTOX ที่เฉพาะเจาะจงซึ่งทำให้ "omega-3 เริ่มส่งเสริมการอักเสบ (pro-inflammatory)" ในมนุษย์ได้ ในขณะเดียวกัน ก็มีข้อมูลพื้นฐานเชิงกลไกที่ชวนให้สงสัยว่าผลิตภัณฑ์จากออกซิเดชันสามารถกระตุ้นวิถีการอักเสบผ่านทางภาวะเครียดออกซิเดชัน (oxidative stress) และ NF-κB ได้ และการสัมผัสกับผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันในระยะยาวจากการรับประทานในปริมาณเสริมอาหารนั้น บางครั้งถูกประเมินว่าอาจส่งผลเสียได้[10, 11]. ในอีกทางหนึ่ง การทดลองแบบสุ่มและมีกลุ่มควบคุม (RCT) ที่อ้างอิงซึ่งใช้น้ำมันที่มีค่า TOTOX ประมาณ 45 เทียบกับ 11 แสดงให้เห็นว่าไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในตัวบ่งชี้ชีวภาพของ lipid peroxidation, การอักเสบ และภาวะเครียดออกซิเดชันตลอดระยะเวลาหลายสัปดาห์[12].
ที่มาของมาตรฐาน TOTOX 26
ดัชนี TOTOX ถูกกำหนดให้เป็นผลรวมถ่วงน้ำหนักของ PV และ AV/p-AV ซึ่งมักอยู่ในรูปแบบของ หรือ ซึ่งเป็นผลโดยตรงจากข้อกำหนดเฉพาะในตำรายา USP และคำอธิบายวิธีการรายงานค่า TOTOX ในการศึกษาคุณภาพผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร[1, 2, 13]. วรรณกรรมปริทัศน์ที่อธิบายถึงแนวทางการตรวจวัดเน้นย้ำว่า TOTOX เป็นตัววัด "ออกซิเดชันรวม" ที่ใช้เป็นสิ่งชี้วัดการเหม็นหืน และบางครั้งถูกเรียกว่าเป็นค่าที่ "กำหนดขึ้นมาเอง" (arbitrary) ในแง่ของการเป็นโครงสร้างที่รวมการทดสอบสองประเภทเข้าเป็นตัวเลขเดียว[3].
ในแหล่งข้อมูลที่จัดเตรียมไว้ เกณฑ์จำกัดดังกล่าวมีรากฐานที่มั่นคงในมาตรฐานคุณภาพที่เกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการขาดมาตรฐานที่เป็นเอกภาพสำหรับตลาดน้ำมันปลาที่เติบโตอย่างรวดเร็ว GOED (Global Organization for EPA and DHA Omega-3s) ได้ระบุข้อกำหนดสำหรับสมาชิกในการผลิตน้ำมันที่อุดมด้วย omega-3 ให้เป็นไปตามเกณฑ์จำกัด ได้แก่ PV < 5 meq O_2/kg, p-AV < 20 และ TOTOX < 26[4]. นอกจากนี้ ข้อมูลเชิงประวัติศาสตร์ระบุว่าตำรายาดังกล่าว (ซึ่งพัฒนามาจากผลงานของกลุ่มทำงานใน Council for Responsible Nutrition ซึ่งเป็นองค์กรบรรพบุรุษของ GOED) ทำหน้าที่เป็น "คำจำกัดความของคุณภาพในอุตสาหกรรมมาตั้งแต่ปี 2002" ซึ่งอธิบายถึงที่มาของเกณฑ์จำกัดจากภาคอุตสาหกรรมและวัตถุประสงค์ในการกำหนดมาตรฐาน[14].
ในขณะเดียวกัน เกณฑ์จำกัด ToTox/TOTOX = 26 ได้ปรากฏในมาตรฐาน Codex Alimentarius สำหรับน้ำมันปลา (CXS 329-2017) ซึ่งระบุว่าพารามิเตอร์ ToTox ("ออกซิเดชันรวมของน้ำมัน") ถูกกำหนดขึ้นเพื่อหลีกเลี่ยงสถานการณ์ที่ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันปฐมภูมิและทุติยภูมิปรากฏพร้อมกันในระดับสูงสุด และได้กำหนดชุดเกณฑ์จำกัดไว้ที่ PV ≤ 5, AV ≤ 20 และ ToTox ≤ 26[5]. ในทำนองเดียวกัน ข้อกำหนดในตำรายา USP สำหรับ "Fish Oil containing Omega-3 Acids" ระบุไว้อย่างชัดเจนว่า TOTOX "ต้องไม่เกิน 26" และแสดงสูตรคำนวณไว้[1].
เอกสารกำกับดูแลและเอกสารปริทัศน์ยังคงเน้นย้ำพร้อมกันว่า ข้อมูลเกี่ยวกับพารามิเตอร์ออกซิเดชันของน้ำมันปลาเพื่อการบริโภคนั้นมีอยู่อย่างจำกัด และ EFSA ในความเห็นปี 2010 ได้ระบุว่ายังขาดแคลนข้อมูลเกี่ยวกับระดับออกซิเดชัน (PV และ anisidine) และผลกระทบทางพิษวิทยาที่เกี่ยวข้องในมนุษย์[8, 15]. ในแง่นี้ "26" จึงเป็นข้อกำหนดเฉพาะ (specification) เพื่อการควบคุมคุณภาพและความสดใหม่ในกระบวนการผลิตเป็นหลัก ไม่ใช่เกณฑ์ความปลอดภัยที่ได้มาจากการวิจัยทางคลินิก[6, 8].
ตารางด้านล่างนี้รวบรวมเกณฑ์จำกัดที่โดดเด่นที่สุดและบริบทของเกณฑ์ดังกล่าวจากแหล่งข้อมูลที่อ้างอิง
อัตราความเร็วในการเพิ่มขึ้นของออกซิเดชัน
ออกซิเดชันของ omega-3 เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและมีหลายปัจจัยเข้ามาเกี่ยวข้อง โดยขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น องค์ประกอบของกรดไขมัน, การสัมผัสกับออกซิเจนและแสง, อุณหภูมิ, ปริมาณสารต้านอนุมูลอิสระ ตลอดจนการมีอยู่ของน้ำและโลหะหนัก (การเร่งปฏิกิริยา)[8]. นอกจากนี้ ยังมีการอธิบายกระบวนการนี้ว่าเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่แบบเร่งปฏิกิริยา ซึ่งแม้จะมีสารจำพวก peroxides ในปริมาณเพียงเล็กน้อยในน้ำมันที่เป็นแหล่งวัตถุดิบ หรือการสัมผัสกับสภาวะออกซิไดซ์ ก็สามารถส่งผลกระทบต่ออัตราการเกิดออกซิเดชันของ n-3 PUFA ได้อย่าง "รวดเร็วปานก้าวกระโดด"[7].
โดยประมาณ (ตามกฎโดยทั่วไป) อัตราปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุกๆ 10°C ซึ่งกฎนี้ถูกนำมาใช้อ้างอิงสำหรับการเกิดออกซิเดชันของไขมัน (lipid oxidation) เช่นกัน[17, 18]. การประมาณการนี้ไม่ได้มาทดแทนข้อมูลจากการทดลองจริง แต่ช่วยอธิบายว่าเหตุใดการขนส่งและการเก็บรักษาที่อุณหภูมิสูงจึงสามารถเร่งการเพิ่มขึ้นของค่า PV/p-AV/TOTOX ได้อย่างมีนัยสำคัญ[17, 19].
ข้อมูลเชิงปริมาณที่ชัดเจนนั้นได้มาจากการทดลองเร่งการเกิดออกซิเดชันเพื่อเปรียบเทียบ "สภาวะการเกิดออกซิเดชัน" และน้ำมันประเภทต่างๆ ภายใต้สภาวะที่มีการพ่นฟองออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง (99.5% O_2) เป็นเวลา 30 วัน ภายใต้แสงไฟฟลูออเรสเซนต์มาตรฐานและที่อุณหภูมิห้อง ค่า PV เพิ่มขึ้นประมาณ 7 meq O_2/kg หลังจากผ่านไปเพียง 1 วัน และขึ้นไปถึง 126 meq O_2/kg หลังจากผ่านไป 30 วัน (สำหรับน้ำมันตับปลา hoki) พร้อมกับมีค่า TOTOX ที่สูงมากถึง 295.7 หลังจากผ่านไป 30 วัน[20]. สำหรับกระบวนการ "thermal oxidation" (ออกซิเดชันจากความร้อน) ที่อุณหภูมิ 50°C ในที่มืด (ไม่มีการแผ่รังสีของแสง) แต่สัมผัสกับอากาศ หลังจากผ่านไป 30 วัน พบว่าค่า PV อยู่ที่ 36.3 ± 1.6 meq O_2/kg (สำหรับ hoki) และ 43.2 ± 2.7 meq O_2/kg (สำหรับ anchovy) และค่า TOTOX สำหรับ hoki อยู่ที่ 117.4 (ต่ำกว่าสภาวะที่มี O_2 ร่วมกับแสงอย่างมีนัยสำคัญ)[20].
ในการทดลองเดียวกันนี้ มีรายงานว่า "induction time" (ระยะเวลาเหนี่ยวนำก่อนที่ความต้านทานต่อออกซิเดชันจะหมดไป) ลดลงเมื่อการเกิดออกซิเดชันรุดหน้าไป: สำหรับน้ำมันปลา hoki มีระยะเวลาเหนี่ยวนำเริ่มต้นประมาณ 3 ชั่วโมง และหลังจากผ่านไป 30 วัน ค่าดังกล่าวลดลงเหลือ < 1 ชั่วโมง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการเกิดออกซิเดชันมีแนวโน้มที่จะขยายตัวได้เอง (self-propagating) เมื่อสารต้านอนุมูลอิสระที่ทำหน้าที่เป็นสารกันชน (buffer) ถูกใช้หมดไปและเกิดการสะสมของสารผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา[21].
สำหรับผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร รูปแบบของผลิตภัณฑ์และการปฏิสัมพันธ์กับพฤติกรรมของผู้บริโภคก็มีความสำคัญเช่นกัน ในการศึกษาที่เปรียบเทียบระหว่างรูปแบบแคปซูล รูปแบบเคี้ยว และไซรัป (ซึ่งเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องและในที่มืด) พบว่าค่าสูงสุด ณ สิ้นสุดระยะเวลาการเก็บรักษานั้นสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญในรูปแบบไซรัป (PV สูงถึง 44.6 meq/kg oil; TOTOX สูงถึง 96.94) เมื่อเทียบกับรูปแบบแคปซูล (PV สูงถึง 7.62; TOTOX สูงถึง 30.44) ส่วนรูปแบบเคี้ยวมีค่าอยู่ในระดับปานกลาง (PV สูงถึง 26.14; TOTOX สูงถึง 65.76)[20]. อย่างไรก็ตาม รายงานปริทัศน์เน้นย้ำว่าการเปิดขวดบ่อยครั้ง พื้นที่ผิวสัมผัสของน้ำมันกับอากาศที่กว้างขึ้น และสภาวะที่ไม่เหมาะสม (อุณหภูมิห้อง, แสง) จะเร่งอัตราการเพิ่มขึ้นของ PV และ p-AV ซึ่งจะส่งผลให้ค่า TOTOX สูงขึ้นตามไปด้วย[19].
ข้อมูลที่สนับสนุนเรื่องนี้เพิ่มเติมคือข้อมูลด้าน "อายุของผลิตภัณฑ์" (product life): จากการสังเกตการณ์ผลิตภัณฑ์ 5 รายการที่มีอายุเหลือก่อนวันหมดอายุไม่เกิน 1 ปี เมื่อนำมาทดสอบซ้ำในอีกหนึ่งปีต่อมา พบว่าปริมาณ EPA และ DHA ไม่ได้เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ แต่ค่า PV, p-AV และ TOTOX เพิ่มสูงขึ้น โดยค่า PV และ TOTOX ขยับเข้าใกล้เกณฑ์จำกัดที่ 5 meq O_2/kg และ 26 ตามลำดับ[9]. ซึ่งสนับสนุนข้อสรุปที่ว่าแม้ปริมาณ EPA/DHA จะมีความเสถียร คุณภาพทางด้านออกซิเดชันก็สามารถเสื่อมถอยลงได้ในระหว่างการจัดเก็บ[9].
ในระดับการสำรวจตลาด การศึกษาคุณภาพผลิตภัณฑ์เสริมอาหารรายงานว่า ผลิตภัณฑ์ในสัดส่วนที่มีนัยสำคัญมีค่าเกินเกณฑ์จำกัดของ GOED: โดยมี 38% ที่เกินเกณฑ์จำกัด PV = 5 meq O_2/kg และในบรรดาผลิตภัณฑ์เสริมอาหารชนิดไม่เติมสารให้ความหวาน มีถึง 33% ที่เกินเกณฑ์จำกัด TOTOX = 26[22]. ในขณะเดียวกัน การศึกษาตลาดอีกชิ้นหนึ่ง (ที่ประเมินด้วยชุดเกณฑ์จำกัดที่ต่างออกไป) รายงานว่า 96% ของผลิตภัณฑ์ยังคงอยู่ภายใต้เกณฑ์จำกัด TOTOX = 50 ซึ่งมีความเข้มงวดน้อยกว่า แสดงให้เห็นว่าเปอร์เซ็นต์ของผลิตภัณฑ์ "ที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐาน" นั้นขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะที่นำมาใช้เป็นอย่างมาก[23].
ต้องดำเนินการอย่างไรเพื่อไม่ให้ค่า TOTOX เพิ่มขึ้น
ในทางปฏิบัติ การ "หยุดยั้ง" การเพิ่มขึ้นของ TOTOX (ไม่ให้เกิดการสะสมของออกซิเดชันเลย) ในสภาวะชีวิตจริงนั้นเป็นสิ่งที่ประกาศว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้สำเร็จได้อย่างสัมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม กระบวนการดังกล่าวสามารถชะลอลงได้อย่างมีนัยสำคัญด้วยการลดการสัมผัสกับปัจจัยที่กระตุ้นและส่งเสริมการเกิดออกซิเดชัน[9]. เนื่องจากอัตราความเร็วและขอบเขตของการเกิดออกซิเดชันนั้นขึ้นอยู่กับออกซิเจน, แสง, อุณหภูมิ, สารต้านอนุมูลอิสระ ตลอดจนน้ำและโลหะหนัก ดังนั้นกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพจึงจำเป็นต้องควบคุม "ตัวแปร" หลายตัวพร้อมกัน[8, 24].
ประการแรก การลดการเข้าถึงของออกซิเจนให้เหลือน้อยที่สุดถือเป็นสิ่งสำคัญ ข้อเสนอแนะทางเทคโนโลยีแนะนำให้เก็บน้ำมันในสภาวะ "ปราศจากอากาศ" และบรรจุแก๊สไนโตรเจนหรืออาร์กอนในช่องว่างเหนือผลิตภัณฑ์ (headspace) ภายในภาชนะบรรจุ/แคปซูล ซึ่งจะช่วยลดการสัมผัสของ O_2 กับส่วนที่เป็นไขมัน[17]. ในโปรโตคอลการวิเคราะห์ที่มุ่งเน้นการลดการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม วิธีการที่ใช้รวมถึงการจัดเก็บภายใต้การคลุมด้วยก๊าซ N_2 (N_2 blanket) และการวิเคราะห์อย่างรวดเร็ว (ภายใน 30 นาทีหลังจากการสกัด) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแม้การสัมผัสกับออกซิเจนเพียงระยะเวลาสั้นๆ ก็สามารถส่งผลกระทบต่อผลลัพธ์และการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นจริงได้[7].
ประการที่สอง การจำกัดแสงและการลดอุณหภูมิมีความสำคัญที่สามารถวัดผลได้ แนะนำให้เก็บผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร omega-3 ไว้ในที่เย็นและมืด และสำหรับน้ำมันในรูปแบบของเหลวควรเก็บไว้ในตู้เย็น ซึ่งสอดคล้องกับกฎของการเร่งปฏิกิริยาเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น และบทบาทของแสงในฐานะปัจจัยกระตุ้นให้เกิดออกซิเดชัน[17, 19]. นอกจากนี้ยังระบุด้วยว่าบรรจุภัณฑ์แก้วและพลาสติกช่วยบล็อก UV ได้ และวัสดุอื่นๆ ก็สามารถช่วยเพิ่มการปกป้องจากรังสีได้เช่นกัน[17].
ประการที่สาม สารต้านอนุมูลอิสระจะทำงานได้ดีที่สุดหากเติมลงไปก่อนที่การเกิดออกซิเดชันจะเริ่มต้นขึ้นและก่อนเกิด peroxyl radicals อย่างไรก็ตาม การเติมสารต้านอนุมูลอิสระลงในน้ำมันที่เกิดออกซิเดชันไปแล้วนั้นให้ประโยชน์ที่จำกัด เนื่องจากปฏิกิริยาลูกโซ่ได้ดำเนินไปแล้ว[17]. มีการอ้างถึง tocopherols ว่าเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่สำคัญที่สุด และยังมีการใช้สารสกัดอื่นๆ (เช่น โรสแมรี่), ascorbates และกรดซิตริก (citric acid) ซึ่งกรดซิตริกสามารถจับกับไอออนของโลหะ (chelate) ที่ช่วยเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน และช่วยชะลอความเสื่อมเสียของคุณภาพด้านออกซิเดชันได้อย่างมีประสิทธิภาพ[17].
ประการที่สี่ รูปแบบของยา (dosage form) มีผลต่อการสัมผัสของน้ำมันกับออกซิเจนและแสง รายงานปริทัศน์เน้นย้ำว่าแคปซูลเจลาตินช่วยจำกัดการสัมผัสโดยตรงของไขมันกับออกซิเจนในบรรยากาศและลดการได้รับแสงด้วยการ "ซีล" น้ำมันอย่างมิดชิด และหลายการศึกษาสังเกตพบค่า PV/p-AV/TOTOX ที่ต่ำกว่าในผลิตภัณฑ์รูปแบบแคปซูลเมื่อเทียบกับรูปแบบของเหลว โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังการจัดเก็บเป็นระยะเวลานาน[19]. ในทางกลับกัน แม้ภายใต้สภาวะควบคุม "ในที่มืด + อุณหภูมิห้อง" รูปแบบไซรัปก็ยังคงแสดงค่า PV และ TOTOX สูงสุดเมื่อสิ้นสุดการจัดเก็บ ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นว่าบรรจุภัณฑ์และการใช้งาน (การเปิดขวด, ช่องว่างเหนือผลิตภัณฑ์, ระยะเวลา) ส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อแนวโน้มการเกิดออกซิเดชัน[20].
พิษวิทยาของผลิตภัณฑ์จากออกซิเดชัน
การเกิดออกซิเดชันของน้ำมัน omega-3 นำไปสู่การก่อตัวของของผสมของผลิตภัณฑ์ปฐมภูมิและทุติยภูมิ แหล่งอ้างอิงระบุว่าเมื่อการเกิดออกซิเดชันดำเนินไป ปริมาณกรดไขมันที่ยังไม่ถูกออกซิไดซ์จะลดลง และมีของผสมที่ซับซ้อนของผลิตภัณฑ์ทุติยภูมิ (รวมถึง aldehydes และ ketones) และ peroxides ("liquid peroxides") ปรากฏขึ้น[24]. นอกจากนี้ยังมีการเน้นย้ำว่า hydroperoxides ปฐมภูมิสามารถสลายตัวกลายเป็นผลิตภัณฑ์ทุติยภูมิ ซึ่งรวมถึง 4-hydroxy-2-alkenals ที่มีความไวต่อปฏิกิริยาสูงและเป็นพิษต่อเซลล์ (cytotoxic) และ lipid peroxides สามารถสลายตัวกลายเป็นสารกลุ่ม aldehydes เช่น 4-hydroxyhexenal (HHE) และ malondialdehyde (MDA)[10, 25].
ในทางพิษวิทยา α,β-unsaturated aldehydes (เช่น HNE/HOE) และ aldehydes ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำอื่นๆ มีความสำคัญเป็นพิเศษ โดยรายงานปริทัศน์ระบุว่า HNE และ HOE จัดเป็นสารที่มีพิษรุนแรงที่สุด และ HHE จัดเป็นสารที่มีพิษน้อยที่สุดในกลุ่มสารประกอบนี้[15]. สำหรับ HNE มีการอ้างถึงเกณฑ์ความเป็นพิษต่อสารพันธุกรรม (genotoxicity) ที่ระดับ > 0.1 μM และการยับยั้งบางส่วนของการสังเคราะห์ DNA และโปรตีนในช่วง 1–20 μM และสำหรับ acrolein มีการระบุค่า LD50 ต่อเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม = 20 μM และการลดลงอย่างมีนัยสำคัญของความสามารถในการสร้างโคโลนีของเซลล์ที่ประมาณ 1 μM[15]. ค่าเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันบางชนิดสามารถออกฤทธิ์ทางชีวภาพได้ในระดับความเข้มข้นที่ต่ำในแบบจำลองระดับเซลล์ แม้ว่าข้อมูลดังกล่าวจะไม่สามารถแปลงเป็นปริมาณที่ได้รับจากอาหารและการสัมผัสจริงได้โดยตรงก็ตาม[15].
แบบจำลองในสัตว์ทดลองชี้ให้เห็นว่าการให้อาหารที่มีสารกลุ่ม PUFAs ที่ผ่านการออกซิไดซ์แล้วสามารถกระตุ้นให้เกิดผลเสียทางชีวภาพ รวมถึงการยับยั้งการเจริญเติบโต, การระคายเคืองในระบบทางเดินอาหาร, ตับและไตโต, ภาวะโลหิตจางจากการทำลายเม็ดเลือดแดง (hemolytic anemia), ปริมาณวิตามิน E ที่ลดลง, ปริมาณ lipid peroxides ที่เพิ่มขึ้น, การเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากการอักเสบในตับ และโรคกล้ามเนื้อหัวใจผิดปกติ (cardiomyopathy)[17]. ในขณะเดียวกัน รายงานปริทัศน์ทางพิษวิทยาได้เน้นย้ำว่า "การขาดผลกระทบทางพยาธิวิทยาโดยรวมที่ชัดเจน" หลังจากบริโภคน้ำมันที่มีค่าออกซิเดชันสูงหรือเล็กน้อยนั้น อาจเป็นผลมาจากการดูดซึมที่จำกัดของสาร di- และ polymers และการขจัดสารพิษของ peroxides โดยเอนไซม์ที่ขึ้นกับ glutathione ในขณะที่ aldehydes ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำจะถูกดูดซึมได้ง่ายกว่าและสามารถก่อให้เกิดผลกระทบทางพยาธิวิทยาในสัตว์ทดลองได้ แม้ว่า "จะไม่น่าเป็นไปได้ที่มนุษย์จะบริโภคในปริมาณที่สูงเท่ากับ" ขนาดที่ทำให้เกิดผลกระทบดังกล่าวในการศึกษาในสัตว์ทดลองก็ตาม[15].
ในระดับหน่วยงานกำกับดูแลและการประเมินความเสี่ยงในมนุษย์ EFSA (2010) ได้ระบุไว้อย่างชัดเจนว่ายังขาดข้อมูลเกี่ยวกับระดับออกซิเดชันของน้ำมันปลาที่วัดด้วยค่า PV และ anisidine รวมถึงผลกระทบทางพิษวิทยาที่เกี่ยวข้องในมนุษย์[8]. ในบริบทนี้ ข้อสรุปที่ว่า "น้ำมันที่เกิดออกซิเดชันอย่างรุนแรงเมื่อรับประทานเข้าไปไม่ได้ก่อให้เกิดพิษเฉียบพลันในมนุษย์" (Esterbauer 1993) ก็ถูกอ้างถึงเช่นกัน ซึ่งสอดคล้องกับภาพรวมทั่วไป นั่นคือ การขาดข้อมูลที่ดีในการกำหนดเกณฑ์จำกัดด้านความปลอดภัยโดยอิงตามค่า TOTOX ในขณะที่ยังมีผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันที่สามารถทำปฏิกิริยาทางชีวภาพและอาจส่งผลกระทบในระยะยาวได้ปรากฏอยู่[8, 15].
Omega-3 ที่ผ่านกระบวนการออกซิไดซ์แล้วส่งเสริมการอักเสบ หรือมีคุณสมบัติที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ หรือมีประโยชน์หรือโทษอย่างไร
ในแง่ของกลไก ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา lipid oxidation สามารถส่งเสริมการอักเสบผ่านทางภาวะเครียดออกซิเดชัน ซึ่งจะกระตุ้นวิถีสัญญาณ NF-κB และเพิ่มการผลิตไซโตไคน์ที่ส่งเสริมการอักเสบ (pro-inflammatory cytokines) และปฏิกิริยาเมมเบรนเพอร์ออกซิเดชัน (membrane peroxidation) สามารถเปลี่ยนแปลงความลื่นไหลของเมมเบรน ระบบการขนส่งสาร และการส่งสัญญาณระดับเซลล์ ซึ่งมักจะอธิบายว่าเป็นกลไกการเกิดโรค (pathogenic mechanism) ที่สำคัญ[17, 26]. ด้วยเหตุนี้ ในแบบจำลองสัตว์ทดลอง การให้อาหารที่มีสารกลุ่ม PUFAs ที่ผ่านการออกซิไดซ์แล้วจึงสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากการอักเสบในตับ และการเพิ่มขึ้นของ lipid peroxides รวมถึงพยาธิสภาพอื่นๆ อีกหลายประการ[17].
ในขณะเดียวกัน การประเมินคุณสมบัติ "การส่งเสริมการอักเสบ" ของ omega-3 ที่ผ่านการออกซิไดซ์แล้วโดยอิงจากการศึกษาทางคลินิกโดยตรงนั้นยังมีอยู่อย่างจำกัด ในด้านหนึ่ง รายงานปริทัศน์ได้อ้างสมมติฐานที่ว่าการเพิ่มขึ้นของระดับออกซิเดชันอาจไปจำกัดประสิทธิภาพในการลดระดับไตรกลีเซอไรด์และคอเลสเตอรอลของผลิตภัณฑ์ n-3 และการสัมผัสกับไขมันที่ถูกออกซิไดซ์ในระยะยาวอาจเพิ่มการอักเสบหรือแม้แต่ความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งได้ และยังระบุอีกว่าในขนาดที่พบในผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร การสัมผัสกับผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันในระยะยาวนั้น "มีแนวโน้มที่จะส่งผลเสียต่อการอักเสบ ภาวะเครียดออกซิเดชัน และเมแทบอลิซึมของไขมัน"[11, 13]. ในทางกลับกัน ข้อมูลที่อ้างอิงรวมถึงข้อสังเกตที่ว่า EPA ที่ถูกออกซิไดซ์แล้วในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อสามารถยับยั้งวิถีสัญญาณการอักเสบ NF-κB ได้ และเมแทบอไลต์ที่ถูกออกซิไดซ์ของน้ำมันปลาและ peroxides ที่เกิดขึ้นภายในร่างกาย (รวมถึงอนุพันธ์ของ EPA) สามารถส่งผลดีในร่างกาย (in vivo) ได้ เช่น การยับยั้ง NF-κB ในแมคโครฟาจ (macrophages) และการลดค่า MCP-1[10, 12].
ส่งผลให้เป็นไปไม่ได้ที่จะระบุ "ระดับ TOTOX เริ่มต้นที่ทำให้ omega-3 ส่งเสริมการอักเสบ" ในมนุษย์ได้อย่างน่าเชื่อถือโดยอิงจากเอกสารอ้างอิงที่จัดเตรียมไว้ เนื่องจาก: (1) รายงานปริทัศน์ระบุว่ายังขาดแคลนข้อมูลทางคลินิกและการประเมินอันตรายจากการบริโภคไขมันที่ผ่านการออกซิไดซ์ และ (2) การทดลองทางคลินิกจำนวนมากไม่ได้รายงานสถานะออกซิเดชันของน้ำมันที่ใช้ในการศึกษาเลย[10, 13]. ข้อมูลทางคลินิกที่เป็นรูปธรรมที่สุดซึ่งเปรียบเทียบระดับ TOTOX ที่แตกต่างกันโดยตรง (เช่น 45 เทียบกับ 11) ไม่ได้แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในตัวบ่งชี้ชีวภาพของ peroxidation, การอักเสบ และภาวะเครียดออกซิเดชันในระยะสั้น (3–7 สัปดาห์) ซึ่งชี้ให้เห็นเป็นอย่างมากว่า ณ ระดับและระยะเวลาในการสัมผัสดังกล่าว การส่งเสริมการอักเสบนั้นไม่สามารถตรวจวัดได้ง่ายๆ ด้วยตัวบ่งชี้มาตรฐานในบุคคลที่มีสุขภาพดี[12].
การศึกษาทางคลินิกในมนุษย์
ข้อจำกัดที่สำคัญข้อหนึ่งได้รับการเน้นย้ำซ้ำๆ ในเอกสารที่จัดเตรียมไว้ นั่นคือ "จนถึงปัจจุบัน" การศึกษาทางคลินิกในมนุษย์มักไม่ได้รายงานสถานะออกซิเดชันของน้ำมันที่ใช้ในการทดลอง ซึ่งทำให้ความสามารถในการเชื่อมโยงผลลัพธ์ของประสิทธิภาพเข้ากับคุณภาพด้านออกซิเดชันของยาหรือผลิตภัณฑ์เตรียมการนั้นลดน้อยลงไป[10]. ดังนั้น การศึกษาที่มีประโยชน์มากที่สุดสำหรับคำถามของคุณคือการศึกษาที่มีการรายงานค่า PV/AV/TOTOX สำหรับน้ำมันที่ใช้ในการวิจัย (intervention oil)[12, 27].
การศึกษาที่มีการรายงานพารามิเตอร์ด้านออกซิเดชัน
ในการศึกษาแบบสุ่ม สองทางมืด (double-blind) เป็นเวลา 7 สัปดาห์ ผู้เข้าร่วมวิจัยถูกจัดสรรออกเป็นสามกลุ่ม ได้แก่ น้ำมันปลา "คุณภาพสูง" (high-quality) (n=17), น้ำมันปลา "ที่ผ่านการออกซิไดซ์" (oxidized) (n=18) และแคปซูลน้ำมันดอกทานตะวันที่มีกรดโอเลอิกสูง (HOSO) (n=19)[27]. แต่ละกลุ่มรับประทานแคปซูลวันละ 16 แคปซูลซึ่งมีปริมาณน้ำมันแต่ละชนิดรวมกัน 8 g/d และค่า "ออกซิเดชันรวม (2PV + AV)" อยู่ที่ 11 (HOSO), 45 (น้ำมันปลาที่ผ่านการออกซิไดซ์; oxidized FO) และ 11 (น้ำมันปลาคุณภาพสูง; high-quality FO)[27]. คณะผู้เขียนยังได้อ้างอิงถึงผลลัพธ์ก่อนหน้านี้ซึ่ง "น้ำมันปลาที่ผ่านการออกซิไดซ์" มีคุณลักษณะเฉพาะคือ PV=18 และ AV=9 และ "น้ำมันปลาคุณภาพสูง" มีลักษณะเฉพาะคือ PV=4 และ AV=3 และในการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ การบริโภคน้ำมันปลาที่ผ่านการออกซิไดซ์ไม่ได้ส่งผลกระทบต่อตัวบ่งชี้ชีวภาพของภาวะเครียดออกซิเดชัน, การอักเสบ, lipid peroxidation หรือระดับ oxidized LDL หลังจากผ่านไป 7 สัปดาห์เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุมและน้ำมันคุณภาพสูง[27].
นอกจากนี้ยังมีการอ้างอิงถึงงานวิจัย RCT "ชื่อดัง" แยกต่างหาก ซึ่งมีผู้เข้าร่วมการทดลองจำนวน 83 คนได้รับการสุ่มให้บริโภคน้ำมันปลาที่ผ่านการออกซิไดซ์แบบไม่แต่งกลิ่นรส (TOTOX = 45) ในปริมาณ 8 g/d, น้ำมันที่ยังไม่ผ่านการออกซิไดซ์ (TOTOX = 11) และน้ำมันดอกทานตะวันที่มีกรดโอเลอิกสูง (TOTOX = 11) เป็นเวลา 3–7 สัปดาห์ และพบว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในตัวบ่งชี้ชีวภาพของ lipid peroxidation, การอักเสบในระบบ หรือภาวะเครียดออกซิเดชัน[12]. การศึกษานี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากเชื่อมโยงค่า TOTOX เข้ากับการเปรียบเทียบผลกระทบทางชีวภาพโดยตรง (แม้ว่าจะยังอยู่ในกรอบเวลาที่สั้นก็ตาม)[12].
นอกจากนี้ ยังมีการอ้างอิงถึงการทดลองในบุคคลที่มีสุขภาพดีอายุ 18–50 ปี ซึ่งการสัมผัสกับน้ำมันปลาที่ผ่านการออกซิไดซ์, น้ำมันคุณภาพสูง หรือน้ำมันที่มีกรดโอเลอิกสูง สัมพันธ์กับการเกิดผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์อย่างมีนัยสำคัญในส่วนย่อยของไลโปโปรตีน (lipoprotein subfractions) หลังจากผ่านไป 7 สัปดาห์ (เมื่อเปรียบเทียบกับการบริโภคน้ำมันคุณภาพสูง) ซึ่งบ่งชี้ถึงผลข้างเคียงทางเมแทบอลิซึมที่อาจเกิดขึ้นในจุดยุติบางประการ (endpoints) แม้ว่าตัวบ่งชี้การอักเสบจะไม่ได้เปลี่ยนแปลงอย่างชัดเจนก็ตาม[12].
คำถามเกี่ยวกับการศึกษาในปี 1993
เอกสารอ้างอิงที่จัดเตรียมไว้ไม่มีคำอธิบายโดยตรงเกี่ยวกับ "การศึกษาในมนุษย์ปี 1993" โดย Wander และ Du (รวมถึงไม่มีคำจำกัดความของน้ำมันแบบ "สดใหม่" (fresh) เทียบกับ "ผ่านการออกซิไดซ์" (oxidized) ในโปรโตคอลเฉพาะนั้น หรือพารามิเตอร์ PV/AV/TOTOX สำหรับน้ำมันเหล่านี้) ดังนั้นจึงไม่สามารถตอบคำถามบางส่วนเกี่ยวกับงานวิจัยดังกล่าวได้อย่างน่าเชื่อถือโดยอิงจากข้อมูลนี้โดยไม่มีความเสี่ยงต่อการคาดเดาความจริง (confabulation)[10]. อย่างไรก็ตาม ในส่วนที่สืบค้นได้จากปี 1993 งานเขียนของ Esterbauer (1993) ปรากฏในฐานะรายงานปริทัศน์/ข้อสรุปทางพิษวิทยาที่ว่า น้ำมันที่ผ่านกระบวนการออกซิไดซ์ในระดับสูงเมื่อรับประทานเข้าไปนั้นไม่ได้มีพิษเฉียบพลันต่อมนุษย์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับความปลอดภัยเฉียบพลัน ไม่ใช่ข้อกำหนดคุณภาพ TOTOX=26 หรือคำจำกัดความของน้ำมัน "สดใหม่/ผ่านการออกซิไดซ์" ในการศึกษาเชิงแทรกแซง (intervention study) ของ Wander/Du[15].
หากเป้าหมายคือการสร้างพารามิเตอร์ "สดใหม่ เทียบกับ ผ่านการออกซิไดซ์" จากการศึกษาเฉพาะในปี 1993 ขึ้นมาใหม่ สิ่งทดแทนที่ใกล้เคียงที่สุดในข้อมูลที่จัดเตรียมไว้คืองานวิจัย RCT ที่กำหนดพารามิเตอร์น้ำมันเป็น "คุณภาพสูง" (high-quality) เทียบกับ "ผ่านการออกซิไดซ์" (oxidized) ด้วยค่า PV/AV หรือ TOTOX (เช่น PV=4 และ AV=3 เทียบกับ PV=18 และ AV=9; และ TOTOX=11 เทียบกับ 45) เนื่องจากคำจำกัดความเชิงปฏิบัติการในส่วนนั้นมีระบุไว้อย่างชัดเจน[12, 27].
บทสรุปและข้อคิดเห็นเชิงปฏิบัติ
ประการแรก ค่า TOTOX = 26 ควรทำความเข้าใจว่าเป็นเกณฑ์ข้อกำหนดคุณภาพเป็นหลัก (ทั้งในระดับอุตสาหกรรมและในตำรายา) ซึ่งคำนวณจากผลรวมของ PV และ AV/p-AV และไม่ใช่เกณฑ์ความปลอดภัยที่ได้มาจากทางคลินิก ซึ่งข้อนี้สอดคล้องกับการปรากฏเกณฑ์จำกัดนี้ใน GOED, Codex และ USP และสอดคล้องกับคำประกาศที่ว่าไม่มีการกำหนดเกณฑ์จำกัดออกซิเดชัน "โดยอิงตามความปลอดภัย" รวมถึงความเห็นของ EFSA เกี่ยวกับการขาดแคลนข้อมูลที่เชื่อมโยงระดับออกซิเดชันกับพิษวิทยาในมนุษย์[1, 4–6, 8].
ประการที่สอง ออกซิเดชันสามารถสะสมตัวได้อย่างรวดเร็วภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย (ออกซิเจน, แสง, ความร้อน) ดังที่แสดงให้เห็นจากข้อมูลการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน (เช่น ค่า PV เพิ่มขึ้นประมาณ +7 meq O_2/kg หลังจากผ่านไปเพียง 1 วัน และค่า PV=126 หลังจากผ่านไป 30 วัน เมื่อมีแสงร่วมกับการพ่นฟอง O_2) และข้อสังเกตที่ว่าในวงจรชีวิตจริงของผลิตภัณฑ์ ค่า PV/p-AV/TOTOX สามารถเพิ่มขึ้นได้แม้ปริมาณ EPA/DHA จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงก็ตาม[9, 20].
ประการที่สาม "การป้องกันการเติบโตหรือเพิ่มขึ้นของออกซิเดชัน" ในทางปฏิบัติหมายถึงการชะลอการเกิดออกซิเดชันอย่างจริงจัง: การจำกัดออกซิเจน (การเติมก๊าซ N_2/อาร์กอน), การลดแสง, การลดอุณหภูมิ, การคัดเลือกและเลือกเวลาที่เหมาะสมในการเติมสารต้านอนุมูลอิสระ (ก่อนเริ่มเกิดออกซิเดชัน) และการเลือกรูปแบบบรรจุภัณฑ์ที่จำกัดการสัมผัสกับอากาศ (แคปซูล) โดยต้องตระหนักว่าความเสถียรแบบสัมบูรณ์ในสภาวะชีวิตจริงนั้นเป็นสิ่งที่ไม่สามารถบรรลุผลได้[9, 17, 19].
ประการที่สี่ พิษวิทยาของผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันระบุถึงการมีอยู่ของสารกลุ่ม aldehydes ที่มีความไวต่อปฏิกิริยา ซึ่งสามารถวัดความเป็นพิษต่อเซลล์/ความเป็นพิษต่อสารพันธุกรรมได้ในแบบจำลองระดับเซลล์ แต่ในขณะเดียวกัน ก็ยังขาดข้อมูลที่ดีในการกำหนด "เกณฑ์จำกัด" ทางคลินิกในหน่วยของ PV/AV/TOTOX และหน่วยงาน EFSA ได้ชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนถึงช่องว่างของหลักฐานเกี่ยวกับผลกระทบที่เกี่ยวข้องในมนุษย์[8, 15].
ประการที่ห้า ข้อมูลทางคลินิกเกี่ยวกับคุณสมบัติการส่งเสริมการอักเสบและอันตรายโดยรวมของ omega-3 ที่ผ่านการออกซิไดซ์แล้วนั้นมีทั้งสองด้าน: ข้อมูลเชิงกลไก (NF-κB) และข้อมูลในสัตว์ทดลองบ่งชี้ถึงผลกระทบเชิงลบที่อาจเกิดขึ้นได้ แต่การทดลอง RCT ที่เปรียบเทียบค่า TOTOX 45 เทียบกับ 11 แสดงให้เห็นว่าไม่มีความแตกต่างของตัวบ่งชี้การอักเสบในระยะสั้น และเอกสารทางวิชาการยังระบุถึงผลข้างเคียงตามบริบท ซึ่งบางครั้งเป็นฤทธิ์ "ต้านการอักเสบ" (anti-inflammatory) ของเมแทบอไลต์จาก EPA ที่ถูกออกซิไดซ์บางชนิดในแบบจำลองการทดลองอีกด้วย[10, 12, 17].
หากท่านต้องการ ข้าพเจ้าสามารถจัดเตรียมเอกสารแนบ "รายการตรวจสอบ (checklist)" แยกต่างหากสำหรับผู้ผลิต/ฝ่ายประกันคุณภาพ (QA) (จุดวิกฤตในกระบวนการผลิต, บรรจุภัณฑ์ และโลจิสติกส์) โดยอิงตามข้อเสนอแนะที่อ้างอิงข้างต้นเพียงอย่างเดียว (ก๊าซ N2/อาร์กอน, แสง, อุณหภูมิ, สารต้านอนุมูลอิสระ, รูปแบบแคปซูลเทียบกับของเหลว) และวิธีการวิเคราะห์มาตรฐานของ AOCS สำหรับค่า PV และ p-AV เพื่อแปลงผลการวิจัยเหล่านี้ให้เป็นแนวทางปฏิบัติจริงในการควบคุมคุณภาพ[2, 17, 19].
