DE2654597B2

DE2654597B2 - Süßungsmittel auf Basis von Sorbit und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE2654597B2
Application number: DE2654597A
Authority: DE
Inventors: Dick Saltsjoebaden Ahlgren; Peter Vaellingby Glas
Original assignee: BARNAENGEN STOCKHOLM AB
Current assignee: BARNAENGEN STOCKHOLM AB
Priority date: 1975-12-11
Filing date: 1976-12-02
Publication date: 1979-06-28
Also published as: ATA918276A; DK555476A; LU76370A1; JPS5272862A; SE403036B; GB1559989A; FR2334311A1; NL7613774A; AR215873A1; DE2654597A1; BE849279A; NO764179L; SE7514030L; IT1067566B; FI763563A; AU2045076A; AU501631B2

Description

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Durch wissenschaftliche Forschung wurde klargemacht, daß gewöhnlicher Zucker, d. h. Rohrzucker, einen entscheidenden Einfluß auf das Vorhandensein von Caries hat In diesem Zusammenhang ist es bekannt daß gewöhnlicher Zucker bei seiner Zersetzung zur Bildung von Säure in der Belagschicht der Zähne fünri. Dies ergibt eine Abnahme des pH-Wertes, und Calciumhydrogenphosphat wird aus dem Schmelz herausgelöst, wenn der pH-Wert unterhalb etwa 5,5 absinkt Das Ergebnis hiervon ist die Bildung von Löchern in den Zähnen. Andererseits ist es eine Tatsache, daß ein erhöhter pH-Wert, nämlich ein pH-Wert oberhalb etwa 5,5, zur Ausfällung von Calciumhydrogenphosphat ai<f de>- Oberfläche des Zahnes führt, was eine mögliche Wiedermineralisieruni» ergibt wo bereits Hohlräume als Ergebnis des Säureangriffes gebildet wurden. Je höher der pH-Wert bis etwa 8 ist, desto größer ist die Ausfällung von Calciumhydrogenphosphat. Somit findet bei einem pH-Wert von etwa 8 die Wiedermineralisierung des Zahnschmelzes mit einer maximalen Geschwindigkeit statt.

Es muß jedoch festgestellt werden, daß der pH-Went von etwa 5,5 in dem Zahnbelag keineswegs eine Grenze: darstellt, da, wie jedem Chemiker bekannt ist, eine: Erhöhung des pH-Wertes über diese Grenze niehl: unmittelbar alle Hydrogenphosphationen beseitigt und zu einem positiven Effekt in der Form einer Wiedermineralisierung führt. Wie aus der Titrationskurve von Phosphorsäure (siehe beispielsweise L a t i m e r, Hildebrand, Reference Book of Inorganic Chemistry, 3. Auflage, New York, Seite 231) ersichtlich ist, gibt es um diesen pH-Wert immer ein Gleichgewicht zwischen Dihydrogensulfationen und Hydrogenphosphationen. Dies bedeutet natürlich auch, daß alle Maßnahmen, die eine Erhöhung des pH-Wertes mit sich bringen, einen positiven Effekt auf den Zahnbelag haben, selbst oberhalb des pH-Wertes von etwa 5,5.

Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wurde nach anderen natürlich vorkommenden Zuckertypen Ausschau gehalten, um ihre odontologischen Effekte zu untersuchen. In der organischen Chemie sind seit Jahrzehnten verschiedene Typen von Zuckern bekannt, unter anderen Fructose, Sorbit und Xylit. Der Ersatz für Rohrzucker sollte jedoch so weit wie möglich einen ähnlichen Süßungsgrad, den gleichen angenehmen Geschmack haben und praktisch geruchfrei sein. Es ist

4-> natürlich auch wichtig, daß der Ersatzstoff normale Stoffwechselreaktionswege im Organismus hat, und er darf, wenn er in großen Mengen eingenommen wird, nicht zu abnormen Blut- und Urinwerten führen.

Besonders von bestimmten finnischen Untersuchungen, die an dem Odontologischen Institut in Turku durchgeführt wurden, ist es bekannt, daß der Zuckeralkohol Xylit ein stark bevorzugter nichtcariogener Zucker ist (vgL hierzu auch die DE-OS 20 4Ö 999). Es hat somit den Anschein, daß die Verwendung von Xylit als Süßungsmittel anstelle von Rohrzucker die Carieshäufigkeit stark vermindert Im Vergleich mit dem Ergebnis einer Verwendung von Sorbit als Süßungsmittel wurde gefunden, daß Xylit weniger cariogen als Sorbit ist Im HinbJick auf die Tatsache, daß Xylit ein teurer Zucker infolge der hohen Herstellungskosten ist war es jedoch nicht möglich, die billigeren Zuckerarten in dem erwünschten Umfang zu ersetzen.

In Verbindung mit Studien, die mit Zusammensetzungen, welche sowohl Xylit als auch Sorbit enthalten, bezüglich ihres Verhaltens in Berührung mit menschlichern Speiche! durchgeführt wurden, wurde eine äußerst überraschende Feststellung gemacht Es wurde nämlich gefunden, daß der Gehalt an Xylit stark vermindert werden kann, wenn man einen hohen pH-Wert in dem Zahnbelag bei längerem Kontakt der Zusammensetzung mit den Zähnen häit Es ist bekannt, daß Sorbit wenn er mit dem Speichel in Berührung kommt durch diesen unter Bildung von etwas Säure zersetzt wird, was nachfolgend im einzelnen noch gezeigt werden wird, so daß die Zähne so ungünstig beeinflußt werden, wenn man ihn oral verabreicht Die überraschende Feststellung in Verbindung mit Experimenten, welche durchgeführt wurden, ist die Tatsache, daß nur eine kleine Menge Xylit im Verhältnis zu Sorbit diesen ungünstigen Effekt des Sorbits beseitigt.

Obwohl die Erfindung nicht an irgendeine Theorie gebunden sein soll, sieht es doch so aus, als hemme der Xylit die Sorbitzersetzung durch den cariogenen Bakterienstamm Streptococc;js muu.n',. Die Hemmwirkung des Xylits scheint eher auf die Induzierung sorbitzersetzender Enzyme als auf eine direkte Hemmung induzierter Enzyme zurückzuführen zu sein.

Ziel der Erfindung ist es, ein nichtcariogenes Süßungsmittel bereitzustellen, das Rohrzucker und andere ähnliche Süßungsmittel ersetzen kann und das die nachteiligen Wirkungen von Rohrzucker auf die Zähne nicht besitzt.

Gegenstand der Erfindung ist somit darin den vorstehenden Patentansprüchen 1 bis 3 aufgezeigte Süßungsmittel auf Basis von Sorbit und die Verwendung derselben gemäß Anspruch 4.

Oer Ausdruck »eßbare Produkte« soll hier alle Arten von Produkten einschließen, die für orale Verabreichung bestimmt sind und ein Süßungsmittel enthalten, d. h. süßen Geschmack besitzen. Unter solchen Produkten können Desserts. Backwaren, Süßigkeiten, künstliche Fruchtsäfte und andere Säfte erwähnt werden. Produkte von besonderem Interesse sind verschiedene Arten von Süßigkeiten, d. h. Bonbons, Lutscher, Pastillen, Schokolade, andere Süßigkeiten, Marmelade und Kaugummi. Die Produkte vom Kaugummityp sind von besonderem Interesse, was auf der Hand liegt, da solche Produkte in Langzeitberührung mildem Speichel stehen und eine lange Verweilzeit im Mund haben. Obwohl Kaugummis normalerweise nicht verschluckt werden, werden sie hier doch als Produkte vom eßbaren Typ angesehen.

Der Xylitgehalt, bezogen auf das kombinierte Gewicht von Sorbit und Xylit, liegt zweckmäßig bei wenigstens etwa 3 Gew.-%,

Wie bereits gesagt wurde, ist die Erfindung besonders anwendbar auf eßbare Produkte, die eine lange Verweilzeit in der Mundhöhle haben, wenn sie verabreicht werden- Kaugummis sind ein gutes Beispiel für solche Produkte, und andere Beispiele sind Tabletten unterschiedlicher Arten. Unter Produkten, auf die die Erfindung anwendbar ist, kennen auch unterschiedliche Arten halbmedizinischer Produkte erwähnt werden, wie beispielsweise Hustentropfen, Hustenelixiere oder Sirupe. SoJche Produkte werden häufig vor dem Zubettgehen genommen, d. h. nachdem die Zähne bereits geputzt sind, und haben somit eine Langzeitwirkung auf den Zahnbelag. Ganz allgemein versteht man hier unter Langzeitberührung in Verbindung mit längeren Verweilzeiten für die oral zu verabreichenden Produkte Zeiten von wenigstens einigen Minuten. Für den Fachmann ist es selbstverständlich, daß die Berührungszeit des fraglichen Produktes nicht nur entscheidend für die resultierende Wirkung auf den Zahnbelag ist, sondern natürlich auch die physikalische Beschaffenheit des Produktes. So ist beispielsweise beim Essen eines zähen und klebrigen Karamelbonbons der nachteilige Effekt des Produktes viel länger als die Zeit, die zum Verbrauch des Produktes selbst erforderlich ist.

Die Süßungsstärke der Süßungsmittel nach der Erfindung scheint in der gleichen Größenordnung wie die von gewöhnlichem Zucker zu liegen. So kann die Zusammensetzung verwendet werden, um gewöhnlichen Zucker in herkömmlichen süßen Produkten vollständig zu ersetzen, wie in den oben genannten Typen von Süßigkeiten. Die verwendete Menge ist nicht kritisch und hängt lediglich von dem erwünschten Süßheitsgrad in dem fraglichen Produkt ab. Im übrigen kann die Zusammensetzung hauptsächlich in der gleichen Weise wie gewöhnlicher Zucker verwendet werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert Einige der Beispiele sind in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In dieser bedeutet

Fig. 1 den pH-Wem als Funktion der Ze't während des Einflusses von menschlichem Speichel auf unterschiedliche Typen von Zuckern und Zuckerkombinationen.

Zum anwendumgstechnischen Fortschritt

In klinischen Versuchen im Auftrag der Anme'derin erhielten Kinder im Alter von 11 bis 13 Jahren täglich 5 Kaugummis zum Kaue.« während einer Zeit von 6 Monaten. In diesen Kaugummis wurden als Süßungsmittel einerseits Sorbit aliein und andererseits eine Kombination von Sorbit mit 12 Gew.-% Xylit, bezogen auf das Gesamtgewicht von Sorbit und Xylit, verwendet. Eine Kontrollgruppe wurde in den Test einbezogen, die keine Kaugummis bekam. Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt:

Süßungsmittel

Unveränderter Verschlechteroder verbesser- ter Zahnstatus (er Zahnstalus

(Zahl der Kinder und Prozentsatz an der Gesamtgruppe)

Sorbit

Sorbit + Xylit
Kein Kaugummi

38(78%)
65 (98%)

5(12%)

I (1,5%)

22 (39%)

Es ist ersichtlich, daß bei Verwendung von Sorbit als Süßungsmittel noch ein merklicher cariogener Effekt zu verzeichnen war, während die Kombination von Sorbit und Xylit bei Berücksichtigung der üblichen Fehlergren- >-, zen als vollständig nicht-kariogen angesehen werden kann. Wie gesagt, ist dieses Ergebnis überraschend, da dieser Effekt mit nur 12 Gew.-% Xylit erreicht wird und entsprechend F i g. 2 der vorliegenden Unterlagen ein solcher Effekt nur bei Sorbit, nicht aber bei Rohrzucker ίο erreicht wird, so daß es sich nicht um einen additiven Effekt, sondern nur um einen Kombinationseffekt handeln kann.

F i g. 2 zeigt ein entsprechendes Diagramm mit dem

pH-Wert als Funktion der Zeit bei Verwendung von Sorbit allein und von Sorbit zusammen mit Xylit nach der Erfindung und zu Vergleichszwecken das gleiche für Rohrzucker allein und für Rohrzucker plus Xylit;

F i g. 3 zeigt den pH-Wert als Funktion des Xylitprozentsatzes in einem Gemisch von Sorbit und Xylit bei Verwendung in einem Kaugummi; und

Fig.4 zeigt den pH-Wert des Za^ibelages vor und nach dem Kauen eines Kaugummis nach der Erfindung.

In den nachfolgenden Beispielen sind alle Prozentangaben Gewichtsprozentsätze, wenn nichts anderes 2-, ausdrücklich gesagt ist

Beispiel i

Die Experimente wurden durch Züchtung in vitro in

jo einem Reagenzglas durchgeführt das einen üblichen Fleischextrakt, der nicht zu einer Säurebildung führt, und menschlichen Speichel in der Form eines Gemisches von drei Personen und somit den cariogenen Bakterienstamm Streptococcus mutans enthielt. Die

y, Testlösungen wurden bei 37° C inkubiert und sterilisiert, wonach der pH-Wert bei verschiedenen Zeiten gemessen wurde.

In den Experimenten wurde 1 ml einer 70%igen Sorbitlösung und I ml einer 5O°/oigen Rohrzucker'ösung verwendet, und zu 10 ml Bouillon mit einem Gehall von 0,1 ml menschlichem Speichel (90 χ ΙΟ³ Organismen je MilP.iter) zusammen mit Sorbit bzw. Rohrzucker wurden unterschiedliche Mengen einer 50%igen Xylitlösung zugegeben. Der pH-Wert wurde nach 16 Stunden gemessen, und die Ergebnisse sinu in dem Diagramm der Fig. 1 zusammengestellt, wo auch der Xylitanteil in Prozenten angegeben ist.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, führt bereits die Zugabe von 3,5% Xylit zu einer wesentlich gehemmten

-λ Säurebildung im Vergleich mit der Säurebildung, die man bei Verwendung von Sorbit allein bekommt. Zu Vergleichszwecken ist auch das Ergebnis gezeigt, wenn reiner Zucker, d. h. Rohrzucker verwendet wird. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, wird der pH-Wert in diesem Fall auf etwa 4,5 herabgesetzt.

Beispiel 2

Das Verfahren dieses Beispiels war das gleiche, wie es in Beispiel 1 besch. leben wurde, und in Fi g. 2 sind die Ergebnisse der Experimente aufgeführt, die mit Sorbit allein, mit Sorbit plus Xylit (Gewichtsverhältnis von Xylit zu Sorbit etwa 5:12), mit Rohrzucker allein und mit Rohrzucker plus Xylit (Gewichtsverhältnis etwa

ei 1 : 1) durchgeführt wurden.

Wie aus dem Diagramm der Fig.2 ersichtlich ist, führt die Kombination von Sorbit und Xylit zu einer drastischen Hemmung der Säurebildung im Vergleich

26 54 5	Beispiel 4	Beispiel 6	in	597 6	Beispiel 7	Beispiel 8	Xylit 8% Geschmacksstoffe 2%
mit Sorbit aHein. Außerdem zeigt das Diagramm, daß	Süßer Kuchen	Kaukaramelbonbon		20 g Kakao	Hartkaramcllcn	Tabletten	Das erhaltene Gemisch wurde in Stärkeformen unte
Xylit einen wesentlichen Einfluß auf die Säurebildung	Ein Gemisch wurde aus folgenden Bestandteilen	Λ ^.%A Uf^ Ul Ul 1 l^tf l^^^^l l&S^^f <		10 g Butter	Die folgenden Bestandteile wurden innig miteinande vermischt:		Bildung von Tabletten mit einem guten Geschmack unc
infolge der Anwesenheit von Rohrzucker hai.	hergestellt:	Die folgenden Bestandteile wurden zu einer klebrigen	I I	50 g gehackte Mandeln	90% Sorbit (100% auf Feststoffbasis) in der Torn	Eine Tablettenzusammensetzung wurde aus folgen	einer günstigen Konsistenz gegossen.
Beispiel 3	Λ Fipr	Masse miteinander innig vermischt:		Nach Verfestigung der Masse wurde diese ii	einer 70%igen wäßrigen Lösung 9% Xylit I Ύο CiPschmacksstoffp	den Bestandteilen hergestellt:
Herstellung von Eisschokolade	112 g Sorbit (100%ig rein)			geeignete Stücke mit klebriger Konsistenz zerschnitter und diese besaßen beim Kauen einen angenehmei		Gummi arabicum 50%	Beispiel 9
Eine Eisschokolade wurde aus den folgenden	13 g Xylit	200 g Sorbit (100%ig rein)		Geschmack.	Das Gemisch wurde zum Sieden erhitzt und bildeti	Sorbit 40% (100% auf Feststoffba	Kaugummi
Beslandteilen hergestellt:	4 g Zitronensaft	10 g Xylit			eine klebrige Masse, die zu Bonbonstüeken geform	sis) in der Form eine	Eine Kaugummizusammensetzung wurde von folgen
2 Eier	225 g Weizenmehl	125 g Doppelsahne		wurde, wie beispielsweise durch Gießen in Formen. Di<	70%igen wäßrigen Lo	den Bestandteilen ausgehend hergestellt:
360 g Sorbit (100%ig rein)	12 g Backpulver			erhaltenen Hartkaramellen besaßen einen guten Ge	sung	Gummigrundlage 30,0%
40 g Xylit 60 g Kiikao I Stück Vanillestangc (gemahlen)	100 g Wasser			schmack.	Sorbit (70%ige wäßrige Lösung) 15,0%
J50g Kokosfett	Die Bestandteile wurden unter Bildung einer Masse mit dicker, aber fließfähiger Konsistenz innig miteinan			Sorbit (100%ig reines Pulver) 44,55%
Diese Bestandteile wurden innig miteinander ver	der vermischt. Das Gemisch wurde in eine Backform		^ '	Xylit 7,5",.
mischt, um ein heterogenes Gemisch zu bilden, das in	gegossen und in einem Ofen zu dem Kuchen gebacken.			Glyerin 1,60%
geeigneten Kunststoffbehältern für die Lagerung in	Der erhaltene Kuchen hatte eine günstige Beschaffen			Geschmacksstoffe 135%
einem Kühlschrank verteilt wurden. Das erhaltene	heit und einen guten Geschmack.			Die Bestandteile wurden innig miteinander vermischt
Produkt hatte ein günstiges Aussehen und einen guten		ill	indem sie auf etwa 5O⁰C erhitzt wurden, und dann zi
Geschmack.	Beispiel 5		Bändern extrudiert und ausgewalzt, die zu geeignetei
	Schwarzer \|ohannisbeersirup		Stücken zerschnitten wurden. Der erhaltene Kaugumm
Die folgenden Bestandteile wurden innig miteinander		war äußerst wohlschmeckend und besaß beim Kauet
vermischt:		eine angenehme Konsistenz.
I kg schwarze Johannisbeeren		Der Kaugummi gemäß dem obigen Beispiel wurdf
1 kg Wasser		einem Test unterzogen und mit einem herkömmlicher
200 g Sorbit (100%ig rein)		Kaugummi, der keinen Xylit enthielt, verglichen. Diese
10 g Xylit	■in	herkömmliche Kaugummi wurde in der gleichen Weist
0,5 g Natriumbenzoat		wie oben beschrieben hergestellt, jedoch mit de
Bei Verwendung in Verdünnung mit Wasser (Volu		Ausnahme, daß kein Xylit zugesetzt wurde, während die
menverhältnis etwa 1 :4) ergab der erhaltene Sirup ein		Menge an Sorbitpulver entsprechend auf 52% gestei
gut schmeckendes Getränk von schwarzen Johannis		gert wurde. Außerdem wurden unterschiedliche Kau
beeren.	J Ί



>0



55




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gummizusammensetzungen hergestellt, worin das Verhältnis von Xylit zu Sorbit variiert wurde, um die Mindestmenge an Xylit festzustellen, die in Kaugummi zu der erwünschten pH-Wertsteigerung führt.

In Fig.3 ist der pH-Wert des Zahnbelages als Funktion des Xylitprozentsatzes (bezogen auf das kombinierte Gewicht von Xylit und Sorbit) gezeigt. Das Diagramm wurde durch Messen des pH-Wertes des Zahnuelages nach dem Kauen von 10 Stück Kaugummi nach der Erfindung erhalten, wobei die Messungen etwa 10 Minuten nach dem Kauen des letzten Kaugummistuckes durchgeführt wurden. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, beginnt der pH-Wert des Zahnbclages bei einem Prozentsatz von Xylit von etwa 3,5 zu steigen, und nach einer ziemlich schnellen Steigerung erreicht der pH-Wert einen konstanten Wert, der weitgehend unabhängig von einer weiteren Steigerung des Xylitprozentsatzes ist. Dies ist cinr äußerst überraschende Feststellung, die vom Fachmann überhaupt nicht voraussehbar war. In der Praxis bedeutet diese Erkenntnis, daß der wesentlich billigere Zuckeralkohol Sorbit einen großen Anteil des Xylits ersetzen kann, ohne zu einer wesentlichen Veränderung des pH-Wertes im Zahnbelag gegenüber der Verwendung von Xylit allein zu führen.

In Fig. 4 ist ein Vergleich zwischen xylithaltigen Kaugummis gemäß dem oben beschriebenen Beispiel 9 und Kaugummis ohne Xylit und unter entsprechender Steigerung der Sorbitmenge gezeigt. Links in dem Diagramm ist der pH-Wert des Zahnbelages vor Beginn des Kauens gezeigt, während rechts in dem Diagramm

^ri der pH-Wert des Zahnbelages 10 Minuten nach Kauen des letzten Stückes des Kaugummis von 10 an einem Tag gekauten Stücken gezeigt ist.

In Fig.4 betreffen die gestrichelten Linien den xylithaltigen Kaugummi, während die durchgezogenen

ι» Linien den xylitfreien Kaugummi betreffen. Der Grund, warum die Anfangs-pH-Werte des Zahnbelages variieren, ist der, daß verschiedene Personen unterschiedliche pH-Werte des Zahnbelages zeigen, je nach den verschiedenen oralen Bakterienbedingungen. Aus dem

π Diagramm ist ersichtlich, daß jene Personen mit einem hohen Anfangs-pH-Wert des Zahnbelages eine größere Abnahme des pH-Wertes des Zahnbelages zeigen, wenn sie xylitfreien Kaugummi verwenden, während jene Personen mit einem niedrigen Anfangs-pH-Wert des

-·'■■ Zahnbelages bezüglich dieses pH-Wertes nicht wesentlich beeinflußt werden, wenn sie xylitfreien Kaugummi kauen. Unabhängig von dem Anfangs-pH-Wert des Zahnbelages führt jedoch das Kauen eines xylithaltigen Kaugummis immer zu einer Verbesserung dergestalt,

j"> daß der End-pH-Werte des Zahnbelages immer wesentlich höher liegt als jener, den man nach Kauen eines Kaugummis ohne Xylitgehalt bekommt.

3 I)IiItI /cichiiunecn

Claims

Patentansprüche:

!.Süßungsmittel, bestehend aus Sorbit und 1 bis 50

a Xylit, bezogen auf das Gesamtgewicht von Sorbit und Xylit
2. Süßungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bis zu etwa 25 Gew.-% Xylit enthält.
3. Süßungsmittel nach Anspruch 1 bis 2, dadurch ι ο gekennzeichnet, daß es Xylit und Sorbit in einem Gewichtsverhältnis von Xylit zu Sorbit von etwa 1 :30 bis etwa 1 :6 enthält.
4. Verwendung der Süßungsmittel nach Anspruch

1 bis 3 als hauptsächliches oder ausschließliches Süßungsmittel in eßbaren Produkten, besonders in Kaugummi und Süßigkeiten.