Жевательная резинка для повторной минерализации зубной эмали

Изобретение относится к медицине и биохимии и касается способа получения жевательного продукта для повторной минерализации зубной эмали, включающего стадии: а) приготовление водного раствора, по меньшей мере, одного подкисляющего средства, например, выбранного из группы, состоящей из карбоновых кислот и фруктовых кислот; б) добавление реакционного источника кальция; в) добавление в раствор загустителя, представляющего собой желатин; г) тщательное перемешивание компонентов для получения продукта; г) формование и сушка продукта, отличающегося тем, что, по меньшей мере, на одной стадии а), б) или в) добавляется фосфорная кислота. Изобретение обеспечивает прозрачный и однородный жевательный продукт на основе желатина с высокой концентрацией кальция и фосфата для повторной минерализации. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к жевательному продукту (резинке) для повторной минерализации зубной эмали и способу получения такого жевательного продукта.

До настоящего времени применение фторидов является методом профилактики в борьбе с кариесом, так как другие возможности, такие как гигиена полости рта или направленное питание, в большинстве случаев не являются эффективными из-за небрежности человека. Вместе с тем, фториды лишь условно применимы для поддержания зубов в здоровом состоянии, так как их основной механизм действия, а именно содействие повторной минерализации зубной эмали, возможен только в присутствии свободных ионов кальция и фосфата.

В те периоды, когда зубная эмаль оказывается декальцинированной кислотами, выделяемыми микроорганизмами в полости рта, на ее поверхности образуются небольшие поры. Из этих пор соли кальция поступают из глубины эмали в налет на зубах и затем в полость рта. Следовательно, остаются глубокие поры, в которых отсутствуют минералы кальций и фосфат. Если такое декальцинирование не будет приостановлено, то позже при, собственно, появлении кариеса произойдет разрушение зубной эмали.

При естественной повторной минерализации зубной эмали такие поры очень быстро закрываются, как пробкой, содержащимися в слюне ионами кальция и фосфата вблизи нейтральной точки. Более глубоко расположенные слои эмали сохраняются при этом обедненными минералами.

В этой точке начинается так называемая «форсированная динамическая повторная минерализация». В результате снижения рН при одновременном повышении концентрации минералов, например, с помощью кислого раствора с примешанными кальцием и фосфатами для повторной минерализации или с помощью соответственно приготовленного жевательного продукта или продукта для сосания, концентрация минерала в среде ротовой полости может быть увеличена в несколько раз без существенного превышения предела насыщения. Благодаря такой мере происходит пропитка минералом пористой декальцинированной зубной эмали. Таким образом, на все поврежденные участки поступает большое количество растворенного минерала.

После аппликации показатель рН в окружающей зуб среде снова возрастает благодаря очищению слюны, однако одновременно с этим здесь происходит резкое снижение концентрация минерала. В результате из пористого участка эмали диффундируют как ионы водорода, так и часть внесенного в него при аппликации минерала снова в полость рта. Вследствие повышенной подвижности ионов H⁺ и нелинейной зависимости между временем диффузии и ее расстоянием приповерхностный участок обедняется минералом быстрее, чем более глубоко расположенные слои. В последних минерал удерживается благодаря повышенной подвижности ионов гидроксония и после их удаления - из-за обусловленного этим условного повышения рН - этот минерал осаждается на стенках пор. Таким образом, благодаря временному, заданному аппликацией профилю концентраций оказывается положительное воздействие как на область, так и на степень встраивания минерала.

Известны фруктовые жевательные резинки, содержащие кальций в количестве 3 ммолей/кг. Такая концентрация слишком низка для профилактики кариеса.

Возможность создания в полости рта названных выше временных профилей концентраций достигается жевательными продуктами, в частности, в виде фруктовой жевательной резинки, которые обогащены кальцием и фосфатом. Такие жевательные продукты, содержащие кальций и фосфат в указанной концентрации, описаны в общем виде наряду с другими примерами осуществления в патенте ЕР 0648108 В1. В этом документе предлагается довести концентрацию кальция в жевательном продукте от 200 до 800 ммолей/кг, а концентрацию фосфата - от 50 до 400 ммолей/кг. Способ получения такого жевательного продукта не раскрыт.

В US 2001/0033831 А1 предложено вводить в жевательную резинку для повторной минерализации α-трикальцийфосфат. И хотя α-трикальцийфосфат растворяется лучше, чем другие нейтральные и щелочные фосфаты кальция, однако повторную минерализацию, превосходящую слюну, ожидать не следует.

Применение кальция и фосфата из солей кальция фруктовой и карбоновой кислот и из фосфатов к желаемым результатам не приводит. Следует отметить, что из US 5015628 известен продукт, в который добавлен фосфат кальция. Однако концентрация кальция, необходимая для процесса повторной минерализации, слишком мала.

Соответствующий продукт на рынке отсутствует. Проблемы, связанные с его производством, в частности, жевательных продуктов на желатиновой основе, в уровне техники не решены.

Как известно, ионы кальция отрицательно сказываются на способности желатина к набуханию. Кальций может вызывать помутнение используемого для фруктовой жевательной резинки желатина вплоть до его денатурации. Если кальций добавляется обычным способом вместе с сахаром, красителями, ароматическими веществами и пр. в виде солей, то помутнение желатина достигается при концентрации около 5 ммолей/кг. Однако для коммерческих продуктов всегда предпочитается прозрачная, однородная консистенция продуктов на основе желатина.

Решаемая задача состоит в том, чтобы обеспечить получение жевательного продукта (в частности, фруктовой жевательной резинки), содержащего кальций и фосфат в достаточном количестве, в результате чего целевой продукт будет отвечать требованиям эффективности без ухудшения вкуса и прозрачности резинового продукта, а также «осязания между зубами», т.е. прикуса или ощущения при жевании готового продукта. Также задачей изобретения является создание жевательного продукта с хорошим эффектом при пониженной концентрации кальция и фосфата.

Указанная задача решается способом, признаки которого приведены в п.1 формулы изобретения, и с помощью жевательного продукта, признаки которого приведены в п.6 формулы изобретения.

Способ производства жевательного продукта для повторной минерализации зубной эмали, согласно изобретению, включает стадии:

а) приготовление водного раствора, по меньшей мере, одного подкисляющего средства пищевого качества, выбранного, например, из группы карбоновых кислот, в частности, фруктовых кислот, и фосфорной кислоты;

б) добавление реакционного донора кальция, например, гидроксида кальция;

в) добавление в раствор загустителя, например, желатина в измельченном или набухшем виде;

г) тщательное перемешивание компонентов;

д) формование и сушка продукта, например, в кукурузном крахмале.

Способ по изобретению получает прозрачный, однородный жевательный продукт со свойствами, необходимыми для предупреждения и лечения начального кариеса. Полученный этим способом продукт отличается хорошей прозрачностью и однородностью.

Желирующее средство может содержать в себе часть вкусовых и вспомогательных веществ. Однако они могут добавляться в раствор и по отдельности.

Введение фосфорной кислоты может производиться между стадиями б) и в). Также допускается добавлять в раствор желирующее средство грубого помола, которое затем в нем набухает.

Жевательный продукт по п.7 формулы изобретения содержит кальций в количестве от 30 до 190 ммолей/кг (1,4-9,0 г/кг) от готового продукта. Указанный продукт легко изготавливается, является стабильным при длительном хранении и обладает высокой эффективностью in vivo. Такие свойства достигаются за счет того, что указанный продукт обеспечивает высокую местную концентрацию ионов кальция на поверхности зуба за счет налипания жевательного продукта, в результате чего не происходит существенного удаления слюной ионов кальция и фосфата из зоны контакта жевательного продукта с зубом. В частности, при такой концентрации кальция содержание фосфата может составлять от 15 до 500 ммолей/кг.

Особенно положительными свойствами обладает налипший на поверхность зубов жевательный продукт в том случае, когда содержание кальция составляет от 50 до 150 ммолей/кг (2,3-7,0 г/кг) от готового продукта.

Для обеспечения положительной форсированной повторной минерализации необходимо, чтобы кальций и фосфат были растворены в жевательном продукте (фруктовой жевательной резинке) по возможности полностью, т.е. чтобы они находились по возможности в виде ионов и/или в коллоидном состоянии, но не в виде кристаллической соли.

Способ по изобретению специально разработан таким образом, чтобы он мог быть легко осуществлен при стандартном производстве фруктовой жевательной резинки. При этом соответствующий загуститель, например желатин, помещают в часть жидкости для набухания, в которой также может находиться часть вспомогательных веществ и добавок. Затем набухшее желирующее средство, называемое ниже «часть I», тщательно перемешивают с оставшимися добавками (оставшейся водой, сахаром, кислотой, ароматизаторами, красителями, кальцием и фосфатом), называемыми ниже «часть 2», с предупреждением образования пузырей для получения продукта для фруктовой жевательной резинки, формуют, сушат в формах из кукурузного крахмала и затем дополнительно обрабатывают, например, покрывают воском и пр.

В том случае, когда, например, кальций и фосфат переводят обычным образом из солей в раствор, часть 2, то желатин в любом случае образует комки, особенно интенсивно в буфере «кальций-лактат-молочная кислота-фосфат».

Прозрачность и однородность продукта, а также его способность к повторной минерализации могут дополнительно достигаться примешиванием разных подкисляющих средств в качестве компонентов части 2. В частности, могут задаваться важные свойства жевательного продукта изменением удельных долей кислот с разной способностью к комплексообразованию с ионами кальция.

Так, например, примешивание яблочной или лимонной кислоты к фруктовой жевательной резинке, приготовленной на основе пировиноградной кислоты, позволяет получить особенно прозрачные и приятные за счет кислоты смеси фруктовых жевательных резинок с хорошими свойствами.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

В приводимых ниже примерах для набухания желатина использована вода. Время набухания листового желатина составляло от 1 часа до 24 часов при температуре от 37 до 60°С (часть 1).

Компоненты части 2, которые не нарушают способность желатина к набуханию, также могут быть введены в часть 1.

Исходными веществами служили растворенные в жидкости части 2 карбоновые кислоты и фосфорная кислота в необходимой для форсированной повторной минерализации концентрации, реакционным донором кальция служили оксид кальция, гидроксид кальция или карбонат кальция или их смесь. Количество фосфорной кислоты определялось в зависимости от требуемой концентрации фосфата в готовом продукте и составило от 15 до 500 ммолей/кг (1,4-48 г/кг) от готового продукта. В приведенных примерах содержание фосфата не превысило 70 ммолей/кг, хотя его более высокое содержание могло бы дополнительно увеличить желаемые свойства продукта по изобретению. Это ограничение было вызвано действием пищевого законодательства Германии на момент подачи заявки. Концентрация фруктовой или карбоновой кислоты зависит от требуемого содержания кальция, рН и вкуса жевательного продукта.

По отношению к весу готового продукта содержание кальция составило от 30 до 600 ммолей/кг (1,2-24 г/кг). Реакция нейтрализации протекает с выделением тепла, вследствие чего, как правило, можно отказаться от дополнительного нагревания в целях ускорения протекания реакции. При указанной в примерах концентрации подкисляющих средств, фосфата и кальция такие растворы сохраняются стабильными на протяжении длительного времени.

Приводимые ниже примеры представляют собой возможные варианты осуществления изобретения.

В качестве добавок применялись следующие вещества:

Желатин	листовой. Dr.Oetker
Са(ОН)2	Merck 2047
Ортофосфорная кислота, 85%	Merck 1.00563
Лимонная кислота	Merck 8.18707
Яблочная кислота	Merck 1.00382
Пировиноградная кислота	Merck 8.20170

Выход при использовании приведенных ниже рецептур составил около 65 г.

Весь желатин набухал в 15 мл дистиллированной воды в течение 12 часов при 50°С.

Концентрация кальция в продукте составила 200 ммолей/кг, концентрация фосфата - 70 ммолей/кг.

Пример 1

Часть 1:

6,7 г желатина

15 мл дистиллированной воды.

Часть 2:

10 мл яблочной кислоты (1,5 моль/л)

10 мл лимонной кислоты (1,0 моль/л)

0,3 мл фосфорной кислоты

0,9 г гидроксида кальция

20 г пищевого сахара.

Три кислоты смешивали, и при перемешивании добавляли гидроксид кальция. После полного растворения гидроксида кальция в полученном растворе растворяли сахар при слабом нагревании и примешивали теплый раствор желатина к раствору. Полученную смесь помещали в формы из кукурузного крахмала и сушили примерно от 20 ч до 48 ч.

Пример 2

Часть 1:

6,7 г желатина

15 мл дистиллированной воды.

Часть 2:

20 мл лимонной кислоты (1,5 моль/л)

0,3 мл фосфорной кислоты

0,7 г гидроксида кальция

20 г пищевого сахара.

Жевательный продукт получали аналогично примеру 1.

Пример 3

Часть 1:

10 г желатина

15 мл дистиллированной воды.

Часть 2:

20 мл пировиноградной кислоты (1 моль/л)

0,3 мл фосфорной кислоты

0,7 г гидроксида кальция

20 г пищевого сахара.

Жевательный продукт получали аналогично примеру 1.

Пример 4

Часть 1:

8 г желатина

15 мл дистиллированной воды.

Часть 2:

10 мл яблочной кислоты (1,5 моль/л)

10 мл пирофосфорной кислоты (1,5 моль/л)

0,3 мл фосфорной кислоты

0,7 г гидроксида кальция

20 г пищевого сахара.

Жевательный продукт получали аналогично примеру 1.

Пример 5

Часть 1:

8 г желатина

15 мл дистиллированной воды.

Часть 2:

10 мл пировиноградной кислоты (1,5 моль/л)

10 мл лимонной кислоты (1,5 моль/л)

0,3 мл фосфорной кислоты

0,8 г гидроксида кальция

20 г пищевого сахара.

Жевательный продукт получали аналогично примеру 1.

Подтверждение эффективности

Эффект повторной минерализации, достигаемый описанными фруктовыми жевательными продуктами, был подтвержден экспериментально in vitro. Для того чтобы получить представление о значении полученных величин и выяснить соотношения между экспериментами in vivo и in vitro, в последних шести строчках таблицы приведены значения минеральных включений, полученных при эксперименте, проведенном in situ и одновременно in vitro для определения эффективности повторной минерализации, обеспечиваемой зубными пастами с фторидами.

Полученные in vitro и in situ показатели подтвердили друг друга, в результате чего стала возможной экстраполяция экспериментальных данных.

Результаты однозначно свидетельствуют о включении минерала в пробы, обработанные вызывающей вторичную минерализацию фруктовым жевательным продуктом. Количество включенного минерала изменяется в зависимости от комплексообразования ионов кальция отдельными фруктовыми кислотами.

Степень включения, которую определили в ходе этого эксперимента и которая относится к соответствующей обработке, превышает в вызывающей повторную минерализацию фруктовой жевательной резинке в четыре раза степень включения, обеспечиваемую применением фторидной зубной пасты при чистке зубов.

Повторная минерализация in vitro кариозных пористых спеченных элементов из гидроксилапатита, обеспечиваемая фруктовым жевательным продуктом, в сравнении с коммерческой зубной пастой

Кислота	рН	Включение абсолютное, мкг	Включение относительное, мкг/аппликация
		1-й опыт	2-ой опыт	1-й опыт	2-ой опыт
In vitro:
Яблочная кислота	4,4	680	650	136	130
Лимонная кислота	4,2	310	420	62	84
Пировиноградная кислота	4,4	1760	2090	352	418
Молочная кислота	4,4	1960	-	392	-
Яблочная кислота/лимонная кислота	4,2	430	870	86	174
Контроль (слюна)	6,5	-300	-50	-60	-10
Контроль плацебо: фруктовый жевательный продукт без Са/РО	4,3		-80		-16
In vitro:
Зубная паста MFP				101
Плацебо: зубная паста				-7
In situ:
Зубная паста MFP				79
Плацебо: зубная паста				38

1. Способ получения жевательного продукта для повторной минерализации зубной эмали, включающий стадии:
а) приготовление водного раствора, по меньшей мере, одного подкисляющего средства пищевого качества;
б) добавление реакционного источника кальция;
в) добавление в раствор загустителя, представляющего собой желатин;
г) тщательное перемешивание компонентов для получения продукта;
д) формование и сушка продукта,
отличающийся тем, что, по меньшей мере, на одной стадии а), б) или в) добавляется фосфорная кислота.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает смешение разных подкисляющих средств на стадии а) способа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подкисляющее средство на стадии а) выбирается из группы, состоящей из:
карбоновых кислот, в т.ч., в частности,
молочной кислоты,
фруктовых кислот, в частности,
пировиноградной кислоты,
лимонной кислоты,
яблочной кислоты
или их смесей.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает добавление сильной связывающей кальций кислоты к раствору, приготовленному на стадии а) с использованием менее сильной связывающей кальций кислоты.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что сильной связывающей кальций кислотой является яблочная или лимонная кислота, а менее сильной связывающей кальций кислотой - пировиноградная кислота.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника кальция выбирается соединение из следующей группы:
оксид кальция,
гидроксид кальция,
карбонат кальция
или их смеси.

7. Жевательный продукт для реминерализации зубной эмали, полученный согласно способу по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что содержание кальция в нем составляет от 50 до 150 ммолей/кг (2,3-7,0 г/кг) от готового продукта и содержание фосфора в нем составляет от 15 до 500 ммолей/кг.