Verwendung von organischen Phosphorsäureestern als kariostatisches Zusatzmittel
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung organischer Phosphorsäureester als kariostatisches Zusatzmittel, welche die Wirkung kariogener Nahrungsmittel bezüglich der Verursachung von Zahnkaries und/oder Zahnerosion verhindert. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung wasserlöslicher, nicht toxischer Phosphorsäureester eines Zuckers oder eines Salzes eines derartigen Esters oder eines Gemisches eines derartigen Esters und eines Salzes als kariostatisches Zusatzmittel.
Einige Faktoren bezüglich der kariogenen Wirkung wurden in Fachkreisen allgemein anerkannt. Unter diesen Faktoren sind die wichtigsten die folgenden:
1. Bakterien, welche Säuren erzeugen (z. B. Lacto-bacillus-Arten, welche Milchsäure erzeugen) sind in den Mundhöhlen in grösserer Zahl vorhanden, wenn Karies vorherrscht.
2. Kohlenhydrate bilden ein günstiges Substrat für die Bildung von Säuren in der Mundhöhle. Die Bezeichnung kariogene Nahrungsmittel, wie sie hier verwendet wird, bedeutet Nahrungsmittel, welche aus Kohlehydrat (en) hergestellt sind oder solche enthalten.
3. Die in der Mundhöhle erzeugten Säuren greifen gewisse Bestandteile der Zähne an und lösen dieselben auf, wodurch die Zähne für Karies und Erosion anfälliger werden.
4. Lösungen, welche aufgelöstes Calcium und Phosphat enthalten, verhindern den Säureangriff und härten auch den durch Säure erweichten menschlichen Zahnschmelz, und Fluorid beschleunigt diesen Härtungsprozess.
Die kariogene Wirkung dieser Säuren tritt bei direktem und üblicherweise längerem Kontakt zwischen der Säure und der Zahnstruktur auf. Die Fachleute sind nicht ganz einig bezüglich des genauen Mechanismus der kariogenen Wirkung, doch ist es bekannt, dass im Mund sowohl wie in vitro die Säuren eine Erweichung und Erosion des Zahnschmelzes hervorrufen. Dem Erweichen oder der Zerstörung des Zahnschmelzes folgt die Zahnkaries. Es ist ferner bekannt, dass die kariogene Wirkung dieser Säuren in Gegenwart gewisser löslicher, anorganischer Phosphate, wie Natrium- oder Ammoniumphosphat, verhindert wird. Diese kariostatische Wirkung erfolgt im Mund oder in vitro, und es scheint, obwohl der Mechanismus nicht sicher bekannt ist, eine lokale Reaktion zwischen der Säure, dem Inhibitor und der Zahnstruktur stattzufinden.
Da seine Wirkung lokal ist, sollte der Phosphatinhibitor gleichzeitig und am selben Ort vorhanden sein wie das kario gene Mittel. Die kariogene Wirkung der Säuren im Mund erfolgt an der Oberfläche der Zähne, wo die Säure mit dem Zahn in Berührung kommt. Das kariostatische Mittel sollte daher an der Zahnoberfläche zugegen sein.
Im Idealfall sollte das kariostatische Mittel den Nahrungsmitteln, insbesondere den Kohlehydraten, einverleibt sein, welche dazu neigen, im Mund kariogene Mittel zu bilden.
Nur dann ist das kariostatische Mittel wirklich am richtigen Ort und zur richtigen Zeit zugegen, um das wirkungsvollste Resultat zu erzielen. Das kariostatische Mittel ist jedoch auch in Zahnpasten und anderen Trägern, welche weiter unten näher beschrieben werden, wirksam.
Die wünschbare Einverleibung des Inhibitors in Nahrungsmitteln schliesst für praktische Zwecke die meisten, wenn nicht alle der bisher bekannten kariostatischen Mittel aus.
Die löslichen Phosphate, wie z.B. Natrium-, Ammoniumund Magnesiumphosphate, haben einen sehr starken und aufdringlichen Geschmack, welcher in wirksamen Konzentrationen den Geschmack der Nahrungsmittel beeinträchtigt.
Fluoride weisen zwar die bekannten kariostatischen Wirkungen auf, sind jedoch im allgemeinen toxisch, und ihre Verwendung in Nahrungsmitteln erfordert strenge und sorgfältige Überwachung. Die Fluoridierung des Trinkwassers, bei welcher die Konzentration unendlich klein ist, hat trotz der nachgewiesenen vermindernden Wirkung auf Zahnkaries infolge der Toxizität der Fluoride keine allgemeine Verbreitung gefunden. Die stabilen Formen des Calciumphophats sind zwar unter gewissen Bedingungen möglicherweise wirksam, weisen jedoch im allgemeinen nur eine geringe Löslichkeit auf und besitzen wie Natriumphosphat einen starken Geschmack. Beide Faktoren verhindern eine erfolgreiche Verwendung von Calciumphosphat in Nahrungsmitteln.
Es wurde nun gefunden, dass aktives kariostatisches Phosphat oder Calcium oder beide in einer löslichen organischen Verbindung erzielt werden kann, welche nicht toxisch ist und nur einen unbedeutenden Geschmack aufweist, und dass die resultierende Verbindung kohlenhydrathaltigen Nahrungsmitteln und Getränken sowie anderen Trägern ohne wesentliche Beeinträchtigung des Geschmackes oder anderer Merkmale einverleibt werden kann und eine wesentliche kariostatische Wirkung hervorruft.
Gemäss der vorliegenden Erfindung können wasserlösliche, nicht toxische Phosphorsäureester eines Zuckers oder deren Salze oder Gemische davon und insbesondere die entsprechenden Calciumsalze in Nahrungsmitteln einverleibt werden und sind daher zur richtigen Zeit und am richtigen Ort zugegen, um die kariogene Wirkung der im Mund gebildeten Säuren zu neutralisieren oder zu verhindern.
Die kariostatische Wirkung der erfindungsgemäss verwendeten Materialien scheint auf der chemischen Reaktion mit den kariogenen Mitteln zu beruhen. Diese Reaktion erfolgt im Mund. Die erfindungsgemäss verwendeten kariostatischen Mittel können daher wirkungsvoll in Zahnpasten, Mundwassern und sogar in Gewürzen oder aromagebenden Stoffen, wie z.B. Tafelsalz, verwendet werden. Obwohl die kariostatischen Mittel in Zahnpasten oder dergleichen nicht so wirkungsvoll sind wie in Nahrungsmitteln oder Getränken, sind sie infolge der vernachlässigbaren Toxizität, der Löslichkeit und der Geschmacklosigkeit geeignet, um in Lutschtabletten, Zahnpasten und Mundwassern und aromatisierenden Stoffen verwendet zu werden.
Die verwendeten Phosphatester können aus Zuckern durch partielle oder vollständige Veresterung der Hydroxylgruppen abgeleitet werden.
Gewisse dieser Phosphatester und/oder deren Derivate und/oder deren Salze können in Nahrungsmitteln und/oder Präparate für die Zahnreinigung und/oder Getränke und/ oder prophylaktische Tabletten und Lutschbonbons einverleibt werden und vermindern das Auftreten des Zahnkaries und der Zahnerosion bei den Verbrauchern.
Es wurden zahlreiche Versuche durchgeführt, um die wirkungsvollsten der oben genannten organischen Phosphat ester zu ermitteln. Hierbei wurde gefunden, dass verschiedene Verbindungen aus dieser Gruppe in verschiedenem Masse kariostatisch wirken. Die kariostatische Wirksamkeit ist auch von der verwendeten Konzentration abhängig.
Es wurde gefunden, dass das Calciumsalz des aus Saccharose hergestellten Phosphatesters aussergewöhnlich wirksam für die Herabsetzung des Auftretens der Karies in Versuchs tieren ist. Dinatrium- und Magnesiumsalze der Saccharosephosphatester sind ebenfalls kariostatisch, jedoch weniger als das Calciumsalz, und ihr Geschmack ist nicht so annehm bar.
Die Calcium-, Natrium- und Magnesiumsalze von Phosphatestern, welche von anderen Zuckern abgeleitet wurden, wie beispielsweise von Glukose und Lactose, wiesen in den durchgeführten Untersuchungen ebenfalls kariostatische Aktivität auf, waren aber nicht so wirksam wie Calcium saccharosephosphat bei ähnlichen Konzentrationen.
Die Phosphatester und/oder deren Derivate und/oder deren Salze, welche aus der oben definierten Gruppe ausgewählt werden können, sollten spezifischen Anforderungen genügen, um als kariostatische Mittel nützlich zu sein.
Diese Erfordernisse begrenzen die Anzahl der aus der genannten Gruppe auswählbaren Substanzen wesentlich.
Diese Erfordernisse sind:
1. Kariostatische Wirksamkeit,
2. keine Toxizität,
3. Wasserlöslichkeit,
4. angenehmer oder kein Geschmack,
5. Verträglichkeit mit Nahrungsmitteln, insbesondere mit Kohlehydraten,
6. verhältnismässig billiger Preis.
Bei der Aufstellung dieser Erfordernisse ist es selbstverständlich, dass die unter 2. 3. 4. 5. und 6. erwähnten Faktoren sich auf Konzentrationen beziehen, welche notwendig sind, um Punkt 1 zu erfüllen.
Im folgenden sind Untersuchungen mit einigen dieser Substanzen, insbesondere (jedoch ohne Begrenzung hierauf) mit Calciumsaccharosephosphat, beschrieben.
Beispiel A
Das Calciumsalz von Saccharosephosphat (CaCj2H21014P 2H2O) (ein nicht toxisches, wasserlösliches, weisses Pulver von angenehmem Geschmack) verhinderte, wenn es einem Testmedium in vitro in einer Konzentration von 0,5% zugesetzt wurde, die korrosive Wirkung von Milchsäure auf menschlichem Zahnschmelz bei einem pH bis hinunter auf 3,8. Auf das Gewicht berechnet erwies sich Calciumsaccharosephosphat als ebenso wirksam wie Natriumphosphat (Na2HPO4) (was bedeutet, dass, auf molarer Basis berechnet, diese Verbindung dreimal wirksamer als Natriumphosphat ist) zur Verhinderung des Angriffs von Milchsäure auf Zahnschmelz.
Beispiel B
Ausgezogene menschliche Zähne, deren Schmelz durch Einwirkung von Milchsäure leicht erweicht worden war (gemessen durch Mikro-Knoop-Härtetest) wurden in einer Lösung, welche 1% Calciumsaccharosephosphat in Gegenwart von Speichel enthielt, eingetaucht. Nach sechstägigem Eintauchen war der Zahnschmelz wieder hart. Speichel in Abwesenheit des Calciumsaccharosephosphats vermochte die erweichten Zähne nicht wieder zu härten.
Beispiel C
Eine Osborne-Mendel-Rattenart, welche empfindlich auf Karies ist, wenn sie mit einer an raffinierten Kohlehydraten angereicherten Diät gefüttert wird, wurde verwendet, um die Wirksamkeit verschiedener Salze von verschiedenen organischen Phosphaten auf die Herabsetzung der Karies durch Zusatz in verschiedenen Konzentrationen zur Diät zu untersuchen. Ein Beispiel der von derartigen Untersuchungen erhaltenen Resultate ist das folgende:
Die Grunddiät aller Tiere bestand aus
Zucker (Saccharose) 59 Gew.-Teile
Magermilchpulver 27 Gew.-Teile
Vollweizenmehl 6 Gew.-Teile
Alphalpha 3 Gew.-Teile
Leberpulver 4 Gew.-Teile
Alle Bestandteile der Diät waren frei von wesentlichen Mengen an Fluorid. Wenn diese Diät an Kontrolltiere der
Osborne-Mendel-Ratten während etwa 6 Wochen verfüttert wurde, entwickelten die Tiere Karies. In jeder Versuchsreihe wurden Kontrollgruppen verwendet.
Den Testgruppen wurde diese Grunddiät unter Zusatz verschiedener Mengen eines Salzes eines organischen Phos phatesters, das mit dem trockenen Futter gut vermischt wurde, verabreicht. Die Stärke der Zahnkaries bei den Ratten kann auf zwei Arten ausgedrückt werden:
1. die Anzahl der angegriffenen Zähne ohne Rücksicht auf die Stärke der Verletzung,
2. Anzahl und Stärke der Verletzungen.
Im folgenden sind die Resultate von zwei Testreihen (jede mit ihrer eigenen Kontrolle) angeführt, welche mit
Calciumsaccharosephosphat als Zusatz zur Nahrung in den angegebenen Mengen durchgeführt wurden: Zusatz zu Diät % Verminderung der % Verminderung der
Anzahl kariöser Stärke der Karies
Zähne im Vergleich im Vergleich zur zur Kontrolle Kontrolle 0,5 % Calciumsaccharosephosphat 40% 55% 1,0% Calcium saccharosephosphat 81% 89% 6,0% Calciumsaccharosephosphat 81% 84%
Die Vorteile der Verwendung der kariostatischen Zusatzmittel gemäss der vorliegenden Erfindung gegenüber der Verwendung anorganischer Phosphate und Fluoride zur Herabsetzung der Zahnkaries und Zahnerosion bei Zusatz zu Nahrungsmitteln beruhen auf folgenden Gründen:
1.
Gewisse Salze der oben definierten organischen Ester der Phosphorsäure bilden ein Mittel zur Erzielung einer stabilen, löslichen Form von Phosphat und Metall oder Metallen, wie Calcium, die als anorganische Phosphate nur wenig löslich sind.
2. Im Gegensatz zu anorganischen Fluoriden sind die gewählten organischen Ester und deren Salze nicht toxisch.
Einige von ihnen sind sogar wertvolle Nahrungsmittel, welche Zucker, Phosphat und Calcium oder Metalle, die menschliche und tierische Metaboliten sind, in leicht löslicher Form liefern.
3. Im Gegensatz zu anorganischem Phosphat weisen die gewählten organischen Ester und ihre Salze einen nicht unangenehmen, milden Geschmack auf und beeinträchtigen auch in stärkeren als den für die maximale kariostatische Wirkung erforderlichen Konzentrationen den Geschmack der Nahrungsmittel nicht merklich.
4. Als Folge dieser Eigenschaften können ausgewählte organische Phosphatester und deren Salze Nahrungsmitteln in einem Konzentrationsbereich (ohne den Geschmack und die Toxizität der Nahrungsmittel zu beeinträchtigen) zugesetzt werden, wo sie sehr wirksam sind zur Bekämpfung von Zahnkaries und Erosion.
5. Sie können auch Mundwaschmitteln oder Präparaten zur Zahnreinigung zugesetzt werden, wo ihre Löslichkeit, ihre Ungiftigkeit, ihr milder Geschmack und ihre Schutzwirkung auf den Zahnschmelz ihnen Vorteile gegenüber anorganischen
Phosphat oder Fluoriden verleiht.
6. Sie können auch prophylaktisch wirkenden Tabletten oder Lutschbonbons einverleibt werden, welche besonders für Reisende oder in Fällen, wo die Anwendungsmöglichkeiten der kariostatischen Mittel, wie sie unter 4. und 5. erwähnt sind, nicht vorhanden sind, nützlich sind.
Bekanntlich weisen Kohlenhydrate kariogene Wirksamkeit auf, und ein wichtiges Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist die Einverleibung von kariostatischen organischen Phosphatestern und/oder organischen Phosphatester salzen in kohlenhydrathaltige Nahrungsmittel und Getränke.
Die Ester und Salze können direkt in Zucker, Mehl und Zerealien, wie Mais, Weizen, Reis, Hafer, Roggen, Soja und verschiedene Teige, wie Brot und Kuchenteige, einverleibt werden, und wenn diese Materialien zur Herstellung von Fertigprodukten, wie Brot oder Kuchen, verwendet werden, weisen die fertigen Produkte kariostatische Wirksamkeit auf, ohne wesentliche Veränderung des Geschmacks oder anderer Charakteristik. Die kariostatischen Ester und Salze können auch direkt in Brote oder Kuchen, Konfiserieartikel, Bon bons, Getränke, Sirups, Fruchtkonserven, Icecreams, Gelatine oder dergleichen einverleibt werden. Gemüse mit hohem Kohlehydratgehalt, wie z.B.
Kartoffeln, können mit den kariostatischen Estern und Salzen gekocht werden, oder diese
Ester und Salze können dem Tafelsalz oder anderen geschmackgebenden Mitteln zugesetzt und bei Tisch den Ge müsen zugesetzt werden.
Diese organischen Phosphatester und/oder ihre Derivate und/oder ihre Salze können mit den Nahrungsmitteln auf jede gewünschte Art, welche ihre gleichmässige Verteilung im Nahrungsmittel sichert, vereint werden.
Die bevorzugte Konzentration der Salze anorganischer
Phorphatester in Nahrungsmitteln für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der Bereich von 0,1 bis 6,0 Gew. % des
Nahrungsmittels. Höhere Konzentrationen in Nahrungsmitteln, welche als Teil der normalen Ernährung konsumiert werden, sind nicht notwendig für den Schutz gegen Karies.
In Mundwaschmitteln und dergleichen oder in Tabletten oder Lutschbonbons, welche zu prophylaktischen Zwecken verwendet werden, können höhere Konzentrationen ver wendet werden.
Der grösste Gewinn lässt sich erzielen, wenn diese Salze organischer Phosphatester Nahrungsmitteln zugesetzt wer den, welche zur Hauptsache Kohlehydrate enthalten.
Die Salze organischer Phosphate können mit den Nahrungsmitteln oder Bestandteilen während der Verarbeitung entweder als Feststoffe oder in Lösung vermischt werden; sie können den Rohmaterialien, aus denen die Nahrungs mittel hergestellt werden, zugesetzt werden, und sie können dem fertigen Produkt zugesetzt werden.
Beispiel 1
Zucker
Zuckerkristalle wurden mit Calciumsaccharosephosphat überzogen, um ein Produkt zu ergeben, das 1 Gew. % Calciumsaccharosephosphat enthielt.
Dies wurde auf verschiedene Art ausgeführt, z.B.:
1. Aufsprühen einer Lösung von Calciumsaccharosephosphat in Wasser auf Zuckerkristalle in einer rotierenden Trockentrommel,
2. Besprühen der Kristalle mit einer wässrigen Lösung von Calciumsaccharosephosphat vor der Entnahme der Kri stalle aus den Zentrifugen im Laufe der Zuckeraufbereitung,
3. Vermischen von trockenem Zucker und trockenem Calciumsaccharosephosphat in Gegenwart fein versprühten Wassers
Beispiel 2
Mehl
In einer Mischvorrichtung für trockene Substanzen wurde ein Gew. % pulverisiertes Calciumsaccharosephosphat mit Mehl vermischt.
Beispiel 3
Cerealien
Frühstückscerealien Cornflakes wurden mit einer Lösung von Calciumsaccharosephosphat in Wasser besprüht.
Die Flocken wurden getrocknet und ergaben ein Endprodukt mit 1% Calciumsaccharosephosphat.
Beispiel 4
Brot
2 Gew. % Calciumsaccharosephosphat wurden dem Mehl während des Vermischens der Bestandteile für die Brotherstellung zugesetzt.
Beispiel 5
Kuchenteig
1 Gew. % Calciumsaccharosephosphat wurde den trockenen Bestandteilen bei der Herstellung eines Kuchenteiges zugesetzt.
Beispiel 6
Flüssiger Zucker
Ein flüssiger Zucker wurde zubereitet, welcher folgende Bestandteile aufwies:
Saccharose 65,0 Gew.%
Calciumsaccharose phosphat 0,S Gew.-%
Wasser 34,5 Gew.- %
Beispiel 7
Confiseriewaren
Bei der Herstellung eines Toffee-Gemisches wurden 2 Gew.% Calciumsaccharosephosphat dem als Bestandteil verwendeten Zucker zugesetzt.
Beispiel 8
Biskuit
Bei der Herstellung eines Biskuitteiges wurden 2 Gew. % Calciumsaccharosephosphat den anderen trockenen Bestandteilen während des Vermischens zugesetzt.
Beispiel 9
Getränke
Es wurde ein Getränk aus flüssigem Zucker, in welchem 1 Gew. % Calciumsaccharosephosphat aufgelöst worden war, zubereitet.
Beispiel 10
Lutschtabletten
Es wurden Lutschtabletten hergestellt, welche neben Exzipienzen, wie Zucker, Geschmackstoffen und Bindemitteln, 10 Gew. % Calciumsaccharosephosphat enthielten.
Die erfindungsgemäss verwendeten kariostatischen Mittel sind höchst wirkungsvoll, wenn sie kohlehydrathaltigen Nahrungsmitteln zugesetzt werden, welche kariogen sind oder werden, wenn sie den üblicherweise im Mund vorhandenen Säuren und Bakterien ausgesetzt werden.
Es scheint, dass die Bildung kariogener Mittel, wie Milchsäure und die Wirkung der Milchsäure auf die Zähne eine gewisse Zeit beanspruchen. Um den optimalen Gewinn zu erzielen, sollten daher die kariostatischen Mittel zugegen sein, wenn die kariogenen Mittel (Säuren) gebildet werden, so dass die hemmende Wirkung gleichzeitig mit der kariogenen Wirkung einsetzt. Daher können die kariostatischen Verbindungen in Zahnreinigungsmitteln, Mundwasser, Lutschbonbons und dergleichen verwendet werden.
Zur Herstellung von typischen Zahnreinigungsmitteln können die gewünschten Salze (oder das Salz) der organischen Phosphatester auf jede geeignete Art dem Zahnreinigungsmittel zugesetzt werden, je nachdem, ob dieses als Pulver, Paste oder Flüssigkeit zubereitet werden soll. Zu diesem Zwecke werden geeignete oberflächenaktive Mittel, Bindemittel, Geschmackstoffe und andere zur Erzielung der gewünschten Form des Zahnreinigungsmittels erforderliche Exzipienzen zugesetzt.
Die Natur und Konzentration der Salze organischer Phosphatester hängt von der Art des herzustellenden Präparates ab. Die Löslichkeit der verschiedenen Salze organischer Phosphatester variiert stark. So ist z. B. das Calciumsalz von Saccharosephosphat sehr gut wasserlöslich, während Dicalciumsaccharose-diphosphat nur sehr wenig löslich ist.
Die verwendeten Mengen an Salzen der organischen Phosphatester sind im allgemeinen derart, dass eine bevorzugte Konzentration von nicht unter 1% des Salzes, gelöst in der Zusammensetzung, entsteht. Die Menge des in der Zusammensetzung verwendeten unlöslichen Salzes kann bis zu 100% betragen, je nach Art des Präparates und ob andere Scheuermittel verwendet werden. Es ist ersichtlich, dass diese relativen Konzentrationen von gelösten und ungelösten Salzen in gewissen Fällen in einem einzigen Salz eines organischen Phosphatesters erzielt werden können.
Beispiel 11
Zahnpaste
Es wurde eine Zahnpaste von folgender Zusammensetzung hergestellt:
Calciumsaccharosephosphat 5,0 Gew. %
Tragantgummi 1,0 Gew. %
Saccharin (löslich) 0,1 Gew. %
Glycerin (B.P.) 20,0 Gew.%
Natriumlaurylsulfat 1,0 Gew. %
Methylparahydroxybenzoat 0,1 Gew. %
Geschmacks- u. Farbstoffe 1,0 Gew. %
Dibasisches Calciumphosphat 35,0 Gew. %
Wasser 36,8 Gew. %
Der pulverisierte Tragantgummi, das Methylparahydroxylbenzoat, Geschmack- und Farbstoffe wurden im Glycerin dispergiert. Saccharin, Natriumlaurylsulfat und Calciumsaccharosephosphat wurden in einem Teil des Wassers gelöst und diese wässrige Lösung der Glycerindispersion zugesetzt und kräftig gemischt.
Diesem Gemisch wurde sodann unter kräftigem Mischen das zuvor mit dem restlichen Wasser benetzte Calciumphosphat zugesetzt.
Beispiel 12
Zahnpaste
Beispiel 11 wurde wiederholt, das dibasische Calciumphosphat jedoch ganz durch Dicalciumsaccharose-diphosphat ersetzt.
Beispiel 13
Zahnpaste
Beispiel 11 wurde wiederholt, jedoch 50% des dibasischen Calciumphosphats durch Dicalciumsaccharose-diphosphat ersetzt.
Beispiel 14
Zahnpulver
Es wurde folgendes Präparat hergestellt:
Calciumsaccharosephosphat 5,0 Gew.%
Lösliches Sacchann 0,1 Gew. %
Farbstoff Spuren
Dibasisches Calciumphosphat 94,9 Gew. %
Beispiel 15
Zahnpulver
Es wurde folgendes Präparat hergestellt:
Farbstoff Spuren
Lösliches Saccharin 0,1 Gew. %
Geschmackstoff Spuren
Dicalciumsaccharosediphosphat 99,9 Gew. %
Beispiel 16
Zahnpulver
Beispiel 15 wurde wiederholt, jedoch 5,0 Gew. % Calciumsaccharosephosphat zugesetzt.
Beispiel 17
Flüssiges Zahnreinigungsmittel
Es wurde ein Präparat hergestellt, das folgende Bestandteile aufwies:.
Natriumalginat 1,5 Gew. %
Dicalciumsaccharosediphosphat 5,0 Gew. %
Natriumlaurylsulfat 1,0 Gew. %
Calciumsaccharosephosphat 5,0 Gew. %
Geschmackstoff Spuren
Farbstoff Spuren
Wasser 87,5 Gew. %
Der pH-Wert wurde auf 6,0 eingestellt.
Die Farb- und Geschmacksstoffe wurden dem Diphosphat zusammen mit dem Alginat zugesetzt und in dem das Laurylsulfat enthaltenden Wasser dispergiert. Dann wurde das Calciumsaccharosephosphat zugesetzt und die Dispersion mit Wasser auf das gewünschte Volumen verdünnt und das pH eingestellt.
Aus den obigen Beispielen ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung eine unermessliche Anzahl von Zahn- und Mundreinigungsmitteln wie auch von Nahrungsmitteln und Nahrungsmittelbestandteilen umfasst.
Das Zusatzmittel eignet sich in erster Linie zur Verwendung mit Kohlehydraten, z. B. in Brot, brotartigem Gebäck, Kuchen, Kartoffelgerichten und dergleichen sowie für Nahrungsmittel mit nur einem geringen Anteil an kariogenen Kohlehydraten, wie z.B. Fleischbread. Nahrungsmittel umfassen ferner auch Tafelaromastoffe, wie Salz, Zucker und Gewürze. Im Ausdruck Nahrungsmittel sind auch Getränke eingeschlossen. Ebenso sind Tabletten und Lutschbonbons eingeschlossen.
Use of organic phosphoric acid esters as a cariostatic additive
The present invention relates to the use of organic phosphoric acid esters as a cariostatic additive, which prevents the effect of cariogenic foods on causing dental caries and / or tooth erosion. In particular, the present invention relates to the use of water-soluble, non-toxic phosphoric acid esters of a sugar or a salt of such an ester or a mixture of such an ester and a salt as a cariostatic additive.
Some factors relating to the cariogenic effect have been widely recognized in specialist circles. Among these factors, the most important are the following:
1. Bacteria that produce acids (e.g. Lactobacillus species that produce lactic acid) are present in greater numbers in the oral cavity when tooth decay is prevalent.
2. Carbohydrates are a favorable substrate for the formation of acids in the oral cavity. The term cariogenic foods, as used here, means foods which are made from or contain carbohydrate (s).
3. The acids produced in the oral cavity attack certain components of the teeth and dissolve them, making the teeth more susceptible to tooth decay and erosion.
4. Solutions containing dissolved calcium and phosphate prevent acid attack and also harden human tooth enamel, which has been softened by acid, and fluoride accelerates this hardening process.
The cariogenic effect of these acids occurs with direct and usually prolonged contact between the acid and the tooth structure. Those skilled in the art are not entirely in agreement as to the exact mechanism of the cariogenic action, but it is known that in the mouth as well as in vitro the acids cause softening and erosion of the tooth enamel. Dental caries follows the softening or destruction of the tooth enamel. It is also known that the cariogenic effect of these acids is prevented in the presence of certain soluble, inorganic phosphates, such as sodium or ammonium phosphate. This cariostatic action occurs in the mouth or in vitro and, although the mechanism is not known for certain, there appears to be a local reaction between the acid, the inhibitor and the tooth structure.
Since its effect is local, the phosphate inhibitor should be present at the same time and in the same place as the kario gene. The cariogenic effect of the acids in the mouth occurs on the surface of the teeth where the acid comes into contact with the tooth. The cariostatic agent should therefore be present on the tooth surface.
Ideally, the cariostatic agent should be incorporated into foods, particularly carbohydrates, which tend to form cariogenic agents in the mouth.
Only then is the cariostatic agent really present in the right place and at the right time to achieve the most effective result. However, the cariostatic agent is also effective in toothpastes and other carriers, which are described in more detail below.
The desirable incorporation of the inhibitor in foods precludes most, if not all, of the heretofore known cariostatic agents for practical purposes.
The soluble phosphates, e.g. Sodium, ammonium and magnesium phosphates have a very strong and intrusive taste which, in effective concentrations, affects the taste of the food.
Fluorides, while exhibiting the known cariostatic effects, are generally toxic and their use in food requires strict and careful monitoring. The fluoridation of drinking water, in which the concentration is infinitely small, has not found general widespread use despite the proven reducing effect on dental caries due to the toxicity of the fluorides. The stable forms of calcium phosphate, while potentially effective under certain conditions, are generally poor in solubility and, like sodium phosphate, have a strong taste. Both of these factors prevent calcium phosphate from being used successfully in food.
It has now been found that active cariostatic phosphate or calcium, or both, can be obtained in a soluble organic compound which is non-toxic and has only an insignificant taste, and that the resulting compound can be used in carbohydrate foods and beverages and other carriers without significant impairment of taste or other characteristics can be incorporated and produce a significant cariostatic effect.
According to the present invention, water-soluble, non-toxic phosphoric acid esters of a sugar or their salts or mixtures thereof and in particular the corresponding calcium salts can be incorporated into foods and are therefore present at the right time and in the right place to neutralize the cariogenic effects of the acids formed in the mouth or prevent.
The cariostatic effect of the materials used according to the invention appears to be based on the chemical reaction with the cariogenic agents. This reaction takes place in the mouth. The cariostatic agents used according to the invention can therefore be used effectively in toothpastes, mouthwashes and even in spices or flavoring substances such as e.g. Table salt, can be used. Although the cariostatic agents are not as effective in toothpastes or the like as they are in foods or beverages, they are suitable for use in lozenges, toothpastes and mouthwashes and flavorings due to negligible toxicity, solubility and tastelessness.
The phosphate esters used can be derived from sugars by partial or complete esterification of the hydroxyl groups.
Certain of these phosphate esters and / or their derivatives and / or their salts can be incorporated into foods and / or preparations for cleaning teeth and / or beverages and / or prophylactic tablets and lozenges and reduce the incidence of dental caries and tooth erosion among consumers.
Numerous attempts have been made to identify the most effective of the above organic phosphate esters. It was found that different compounds from this group have a cariostatic effect to different degrees. The cariostatic effectiveness also depends on the concentration used.
It has been found that the calcium salt of the phosphate ester made from sucrose is exceptionally effective for reducing the incidence of tooth decay in experimental animals. The disodium and magnesium salts of the sucrose phosphate esters are also cariostatic, but less so than the calcium salt, and their taste is not as acceptable.
The calcium, sodium, and magnesium salts of phosphate esters derived from other sugars such as glucose and lactose also showed cariostatic activity in the studies performed, but were not as effective as calcium sucrose phosphate at similar concentrations.
The phosphate esters and / or their derivatives and / or their salts, which can be selected from the group defined above, should meet specific requirements in order to be useful as cariostatic agents.
These requirements significantly limit the number of substances that can be selected from the group mentioned.
These requirements are:
1. Cariostatic effectiveness,
2. no toxicity,
3. water solubility,
4. pleasant or no taste,
5. Compatibility with food, especially with carbohydrates,
6. relatively cheap price.
When listing these requirements, it goes without saying that the factors mentioned under 2, 3, 4, 5 and 6 relate to concentrations which are necessary to meet point 1.
Studies with some of these substances, in particular (but without limitation) with calcium sucrose phosphate, are described below.
Example A
The calcium salt of sucrose phosphate (CaCj2H21014P 2H2O) (a non-toxic, water-soluble, white powder with a pleasant taste), when added to a test medium in vitro at a concentration of 0.5%, prevented the corrosive effects of lactic acid on human tooth enamel in one pH down to 3.8. Calculated by weight, calcium sucrose phosphate was found to be as effective as sodium phosphate (Na2HPO4) (which means that, on a molar basis, this compound is three times more effective than sodium phosphate) in preventing lactic acid from attacking tooth enamel.
Example B.
Extracted human teeth, the enamel of which had been slightly softened by the action of lactic acid (measured by the micro-Knoop hardness test), were immersed in a solution containing 1% calcium sucrose phosphate in the presence of saliva. After six days of immersion, the enamel was hard again. Saliva in the absence of calcium sucrose phosphate could not harden the softened teeth again.
Example C
An Osborne-Mendel rat species sensitive to tooth decay when fed a diet enriched in refined carbohydrates was used to test the effectiveness of various salts of various organic phosphates in reducing tooth decay by adding them to the diet at various concentrations examine. An example of the results obtained from such studies is the following:
The basic diet of all animals consisted of
Sugar (sucrose) 59 parts by weight
Skimmed milk powder 27 parts by weight
Whole wheat flour 6 parts by weight
Alphalpha 3 parts by weight
Liver powder 4 parts by weight
All components of the diet were free from significant amounts of fluoride. If this diet is passed on to control animals of the
When Osborne-Mendel rats were fed for about 6 weeks, the animals developed tooth decay. Control groups were used in each series of experiments.
The test groups were given this basic diet with the addition of various amounts of a salt of an organic phosphate ester, which was mixed well with the dry feed. The severity of dental caries in rats can be expressed in two ways:
1. the number of attacked teeth regardless of the severity of the injury,
2. Number and severity of injuries.
Below are the results of two series of tests (each with its own control), one with
Calcium sucrose phosphate as an additive to food in the specified amounts were carried out: Addition to diet% reduction in% reduction in
Number of caries strength of caries
Teeth compared to controls Control 0.5% calcium sucrose phosphate 40% 55% 1.0% calcium sucrose phosphate 81% 89% 6.0% calcium sucrose phosphate 81% 84%
The advantages of using the cariostatic additives according to the present invention over the use of inorganic phosphates and fluorides to reduce dental caries and tooth erosion when added to food are based on the following reasons:
1.
Certain salts of the organic esters of phosphoric acid defined above form a means of achieving a stable, soluble form of phosphate and metal or metals, such as calcium, which, as inorganic phosphates, are only sparingly soluble.
2. In contrast to inorganic fluorides, the selected organic esters and their salts are non-toxic.
Some of them are even valuable foods that provide sugar, phosphate and calcium or metals, which are human and animal metabolites, in easily soluble forms.
3. In contrast to inorganic phosphate, the selected organic esters and their salts do not have an unpleasant, mild taste and do not noticeably impair the taste of the food even in concentrations greater than those required for the maximum cariostatic effect.
4. As a result of these properties, selected organic phosphate esters and their salts can be added to foods in a concentration range (without affecting the taste and toxicity of the food) where they are very effective in combating dental caries and erosion.
5. They can also be added to mouthwashes or preparations for cleaning teeth, where their solubility, their non-toxicity, their mild taste and their protective effect on the tooth enamel give them advantages over inorganic ones
Imparts phosphate or fluorides.
6. You can also incorporate prophylactic tablets or lozenges, which are particularly useful for travelers or in cases where the application possibilities of the cariostatic agents, as mentioned under 4 and 5, are not available.
It is known that carbohydrates have cariogenic activity, and an important field of application of the present invention is the incorporation of cariostatic organic phosphate esters and / or organic phosphate ester salts in carbohydrate-containing foods and beverages.
The esters and salts can be incorporated directly into sugar, flour and cereals such as corn, wheat, rice, oats, rye, soy and various doughs such as bread and cake batter, and when these materials are used to make finished products such as bread or cakes , are used, the finished products have cariostatic activity without any significant change in taste or other characteristics. The cariostatic esters and salts can also be incorporated directly into breads or cakes, confectionery items, bon bons, drinks, syrups, canned fruit, ice creams, gelatine or the like. High-carbohydrate vegetables such as
Potatoes, or these, can be cooked with the cariostatic esters and salts
Esters and salts can be added to table salt or other flavoring agents and added to the vegetables at the table.
These organic phosphate esters and / or their derivatives and / or their salts can be combined with the food in any desired manner which ensures their even distribution in the food.
The preferred concentration of the salts of inorganic
Phosphate esters in foods for the purposes of the present invention is in the range 0.1 to 6.0 wt% des
Food. Higher concentrations in foods that are consumed as part of the normal diet are not necessary for protection against tooth decay.
In mouth washes and the like or in tablets or lozenges which are used for prophylactic purposes, higher concentrations can be used.
The greatest profit can be achieved when these salts of organic phosphate esters are added to foods which mainly contain carbohydrates.
The organic phosphate salts can be mixed with the food or ingredients during processing, either as solids or in solution; they can be added to the raw materials from which the food is made, and they can be added to the finished product.
example 1
sugar
Sugar crystals were coated with calcium sucrose phosphate to give a product containing 1% by weight calcium sucrose phosphate.
This has been done in several ways, for example:
1. Spraying a solution of calcium sucrose phosphate in water onto sugar crystals in a rotating drying drum,
2.Spraying the crystals with an aqueous solution of calcium sucrose phosphate before removing the crystals from the centrifuges during the sugar processing,
3. Mix dry sugar and dry calcium sucrose phosphate in the presence of finely sprayed water
Example 2
Flour
In a mixer for dry substances, 1% by weight of powdered calcium sucrose phosphate was mixed with flour.
Example 3
Cereals
Breakfast cereals Cornflakes were sprayed with a solution of calcium sucrose phosphate in water.
The flakes were dried to give a final product with 1% calcium sucrose phosphate.
Example 4
loaf
2% by weight calcium sucrose phosphate was added to the flour during the mixing of the bread-making ingredients.
Example 5
Cake batter
1% by weight calcium sucrose phosphate was added to the dry ingredients in making a cake batter.
Example 6
Liquid sugar
A liquid sugar was prepared, which had the following ingredients:
Sucrose 65.0% by weight
Calcium sucrose phosphate 0.5% by weight
Water 34.5% by weight
Example 7
Confectionery goods
When making a toffee mix, 2% by weight calcium sucrose phosphate was added to the sugar used as an ingredient.
Example 8
biscuit
When making a sponge cake, 2% by weight calcium sucrose phosphate was added to the other dry ingredients during mixing.
Example 9
beverages
A liquid sugar drink in which 1% by weight calcium sucrose phosphate had been dissolved was prepared.
Example 10
Lozenges
Lozenges were produced which, in addition to excipients such as sugar, flavorings and binders, contained 10% by weight calcium sucrose phosphate.
The cariostatic agents used in the present invention are highly effective when added to carbohydrate-containing foods which are or become cariogenic when exposed to the acids and bacteria commonly present in the mouth.
It seems that the formation of cariogenic agents such as lactic acid and the effects of lactic acid on the teeth take a certain amount of time. In order to achieve the optimum benefit, the cariostatic agents should therefore be present when the cariogenic agents (acids) are formed, so that the inhibiting effect sets in at the same time as the cariogenic effect. Therefore, the cariostatic compounds can be used in dentifrices, mouthwashes, lozenges and the like.
For the production of typical dentifrices, the desired salts (or the salt) of the organic phosphate esters can be added to the dentifrice in any suitable way, depending on whether it is to be prepared as a powder, paste or liquid. To this end, suitable surfactants, binders, flavorings and other excipients necessary to achieve the desired shape of the dentifrice are added.
The nature and concentration of the salts of organic phosphate esters depends on the type of preparation to be manufactured. The solubility of the various salts of organic phosphate esters varies widely. So is z. B. the calcium salt of sucrose phosphate is very soluble in water, while dicalcium sucrose diphosphate is only very slightly soluble.
The amounts of salts of the organic phosphate esters used are generally such that a preferred concentration of not less than 1% of the salt dissolved in the composition results. The amount of insoluble salt used in the composition can be up to 100%, depending on the type of preparation and whether other abrasives are used. It can be seen that these relative concentrations of dissolved and undissolved salts can, in certain instances, be achieved in a single salt of an organic phosphate ester.
Example 11
Toothpaste
A toothpaste was produced with the following composition:
Calcium sucrose phosphate 5.0% by weight
Gum tragacanth 1.0% by weight
Saccharin (soluble) 0.1% by weight
Glycerin (B.P.) 20.0% by weight
Sodium lauryl sulfate 1.0% by weight
Methyl parahydroxybenzoate 0.1 wt.%
Taste and Coloring agents 1.0% by weight
Dibasic calcium phosphate 35.0% by weight
Water 36.8% by weight
The powdered gum tragacanth, methyl parahydroxyl benzoate, flavoring and coloring agents were dispersed in the glycerine. Saccharin, sodium lauryl sulfate and calcium sucrose phosphate were dissolved in part of the water and this aqueous solution was added to the glycerin dispersion and mixed vigorously.
The calcium phosphate previously wetted with the remaining water was then added to this mixture with vigorous mixing.
Example 12
Toothpaste
Example 11 was repeated, but the dibasic calcium phosphate was completely replaced by dicalcium sucrose diphosphate.
Example 13
Toothpaste
Example 11 was repeated, but 50% of the dibasic calcium phosphate was replaced by dicalcium sucrose diphosphate.
Example 14
Tooth powder
The following preparation was made:
Calcium sucrose phosphate 5.0% by weight
Soluble Sacchann 0.1 wt.%
Dye traces
Dibasic calcium phosphate 94.9 wt.%
Example 15
Tooth powder
The following preparation was made:
Dye traces
Soluble saccharin 0.1% by weight
Flavor traces
Dicalcium sucrose diphosphate 99.9% by weight
Example 16
Tooth powder
Example 15 was repeated, but 5.0% by weight calcium sucrose phosphate was added.
Example 17
Liquid dentifrice
A preparation was produced which had the following components:
Sodium alginate 1.5 wt.%
Dicalcium sucrose diphosphate 5.0% by weight
Sodium lauryl sulfate 1.0% by weight
Calcium sucrose phosphate 5.0% by weight
Flavor traces
Dye traces
Water 87.5% by weight
The pH was adjusted to 6.0.
The colors and flavors were added to the diphosphate together with the alginate and dispersed in the water containing the lauryl sulfate. The calcium sucrose phosphate was then added and the dispersion was diluted to the desired volume with water and the pH was adjusted.
From the above examples it can be seen that the present invention encompasses an immense number of tooth and mouth cleansers as well as foods and food ingredients.
The additive is primarily suitable for use with carbohydrates, e.g. B. in bread, bread-like pastries, cakes, potato dishes and the like as well as for foods with only a small proportion of cariogenic carbohydrates, such as B. Meatbread. Foods also include table flavorings such as salt, sugar and spices. The term food includes beverages. It also includes tablets and lozenges.