DE69523294T2

DE69523294T2 - Fluorierte Kasein-Mizellen

Info

Publication number: DE69523294T2
Application number: DE69523294T
Authority: DE
Inventors: Rafael Berrocal; Jean-Richard Neeser; Pierre Tachon
Original assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Current assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2015-06-17
Also published as: CA2178982A1; NZ286802A; AU5600296A; NO962497L; ES2163472T3; CN1137138C; ZA965102B; JPH092928A; CN1142504A; AU706125B2; DE69523294D1; US5833953A; ATE206877T1; EP0748591A1; FI962471A; JP3902264B2; NO962497D0; EP0748591B1; PT748591E; FI962471A0

Description

Die Erfindung betrifft die Fluorierung von Casein einer Milch und die Verwendung von fluorierten Caseinen als Mittel für die Behandlung von Zahnpathologien.

Stand der Technik

Kuhmilcharten, die Fluorsalze wie Natriumfluorid enthalten, wurden bereits zur Verringerung der Auswirkung von Zahnkaries auf die menschliche Gesundheit vorgeschlagen (Beddows G. et al., Analyst, 106, 1341-1344, 1981).
Andere Arbeiten haben gezeigt, dass das Fluorid in der Kuhmilch mehrheitlich in Form freier Ionen im Gleichgewicht vorliegt, während ein geringerer Teil von dem Calcium der Milch komplexiert werden kann. Das Fluorid wird also nicht von selbst von den Milchproteinen, insbesondere von dem micellären Casein, komplexiert (Beddows G. et al., J. Fd Technology, 17, 55-62, 1982).
Andererseits ist bekannt, dass ein Überschuss an Fluoridsalzen in einer Lösung von micellärem Casein in der Lage ist, das micelläre Casein durch das Spiel der durch das Fluorid zugeführten überschüssigen Ionenkräfte in seine micellären Untereinheit zu zerlegen (Caroll et al., J. Dairy Science, 54, 752, 197).
Schließlich zeigt EP 604802, dass micelläres Casein eine Wirkung gegen Zahnkaries besitzt, und EP 283675 zeigt, dass die an der Oberfläche der Caseinmicellen freiliegenden kappa- Caseinoglykopeptide ebenfalls gegen Karies und Zahnplaque wirken.

Zusammenfassung der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, neue Derivate von micellären Caseinen zu schaffen, die für die Mundhygiene bei Menschen oder Tieren verwendet werden können.
Zu diesem Zweck gibt man bei dem Verfahren zur Herstellung von Micellen von fluorierten Caseinen gemäß der Erfindung einer Caseinmicellen enthaltenden Lösung mindestens 100 ppm eines löslichen Fluorsalzes bei und isoliert die fluorierten micellären Caseine.
Die Erfindung betrifft ferner die Micellen von fluorierten Caseinen und die Nahrungsmittel- oder Arzneimittelzusammensetzungen, die für die Behandlung von Zahn- oder Dentinpathologien bestimmt sind und eine wirksame Menge von fluorierten micellären Caseinen oder von ihren micellären Untereinheiten enthalten.
Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung von fluorierten micellären Caseinen oder ihren fluorierten micellären Untereinheiten für die Herstellung einer Zusammensetzung, die für die Behandlung von Zahn- oder Dentinpathologien bestimmt ist.
Die Erfindung hat in überraschender Weise zum ersten Mal die Herstellung von fluorierten micellären Caseinen gestattet, deren micelläre Struktur beibehalten wurde.
Das Fluorid kann also zur Micelle assoziiert werden, ohne jedoch ihre Struktur zu stören oder zu zerstören. Die Erfindung widerspricht also anerkannten wissenschaftlichen Erkenntnissen, nach denen das Fluorid dazu neigt, je nach seiner Konzentration die Micelle zu zerstören oder so gut wie nicht von den Proteinen der Milch und insbesondere von dem micellären Casein der Milch komplexiert zu werden (Beddows G. et al., J. Fd Technology, 17, 55-62, 1982).
Die erfindungsgemäßen fluorierten micellären Caseine sind außerdem mit einer großen Menge Fluorid komplexiert. Man konnte feststellen, dass mehr als 20% und sogar 50% des ursprünglichen freien Fluorids von dem Casein komplexiert wurde, so dass seine Verwendung für die Mundhygiene bei Menschen und Tieren als Mittel gegen Zahnplaque, Paradontopathie und Zahnhyperästhesie in Betracht kommen kann.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man als micelläres Casein enthaltende Lösung eine Tiermilch wie Kuh-, Ziegen- oder Schafmilch oder eine micelläres Casein enthaltende Fraktion dieser Milch verwenden. Es empfiehlt sich jedoch sicherzustellen, dass die für die Aufrechterhaltung der micellären Struktur wichtigen Verbindungen, wie beispielsweise Citrat, in dieser Fraktion in angemessenen Mengen vorhanden sind. Es ist jedoch zu bemerken, dass diese Verbindungen aus derselben Fraktion wie die, die das mecelläre Casein enthält, isoliert werden, wenn man eine Tiermilch mikrofiltriert, ultrafiltriert oder diafiltriert und das Retentat isoliert.
Dann gibt man der Lösung mindestens 100 ppm eines in Wasser löslichen Fluorsalzes bei. Das lösliche Fluoridsalz kann beispielsweise aus Natriumfluorid und den Natriumfluorphosphaten ausgewählt werden. Vorzugsweise mischt man das Fluoridsalz der Lösung während 1 min bis 5 h bei einer Temperatur zwischen 5 und 70ºC bei, so dass die Komplexierung des Fluors durch das micelläre Casein begünstigt wird. Zur Herstellung von fluorierten Caseinen, deren micelläre Struktur gewahrt bleibt, kann man der Lösung 100 bis 2000 ppm eines löslichen Fluoridsalzes beigeben. Wenn man dagegen micelläre Untereinheiten von fluorierten Caseinen herstellen möchte, kann man der Lösung beispielsweise mehr als 2000 ppm eines löslichen Fluorids beigeben.
Wenn man eine Milch mit einem Fluorsalz ergänzt hat, kann man das micelläre oder untermicelläre fluorierte Casein durch Mikrofiltration, Ultrafiltration und/oder Diafiltration der Milch isolieren. Vorzugsweise wird diese Milch auf einer mineralischen Membran mit einer Porosität von etwa 0,1-0,2 um mikrofiltriert. Wenn man dagegen eine Fraktion einer Tiermilch mit einem Fluorsalz ergänzt hat, kann ihre weitere Reinigung unterbleiben, sofern ihre Konzentration hoch genug ist.
Es ist jedoch zweckmäßig, ein Pulver herzustellen, dessen Hauptanteil aus fluoriertem Casein besteht (dessen Fluor von den Micellen oder den Micellenuntereinheiten komplexiert wurde), indem man die Fraktion, in der das fluorierte Casein isoliert wurde, beispielsweise durch Sprühtrocknung trocknet.
Das erfindungsgemäße fluorierte micelläre Casein hat dieselbe räumliche Struktur wie das ursprüngliche micelläre Casein der Milch. Die Wechselwirkungen zwischen der Micelle und dem Fluorid scheinen stabile ionische Wechselwirkungen zu sein, wobei jedoch andere Arten von Wechselwirkungen nicht ausgeschlossen sind (beispielsweise physikalische Absorption, Kovalenz).
Die mit Fluorid komplexierten Untereinheiten von micellären Caseinen besitzen ebenfalls eine interessante Struktur. Diese Untereinheiten werden von aggregierten Caseinen gebildet, die mit Fluoridmolekülen komplexiert sind. Diese fluorierten Micellenuntereinheiten weisen ebenfalls potentiell eine bemerkenswerte Wirkung gegen Karies und Zahnplaque auf, da sie kappa-Caseinoglykopeptide, Caseinophosphopeptide und Fluorid enthalten, die für ihre Wirkung gegen Karies und Zahnplaque bekannt sind.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung von fluorierten micellären Caseinen oder ihren micellären Untereinheiten für die Herstellung einer Zusammensetzung, die zur Behandlung von Karies oder Zahnplaque bestimmt ist. Die fluorierten micellären Caseine und ihre Untereinheiten können dabei in einer prophylaktischen und/oder therapeutischen Methode der Behandlung von Zahnplaque, Zahnkaries sowie Paradontopathien und Dentinhyperästhesien verwendet werden.
Zu diesem Zweck stellt man eine geeignete Nahrungsmittel- oder Arzneimittelzusammensetzung her, die eine wirksame Menge von fluorierten micellären Caseinen oder von ihren micellären Untereinheiten enthält, und verabreicht sie oral Menschen oder Tieren.
Derartige Zusammensetzungen können hergestellt werden, indem man einer Nahrungsmittel- oder Arzneimittelzusammensetzung während ihrer Herstellung beispielsweise mindestens 0,1% erfindungsgemäßes fluoriertes Casein zugibt. Man kann auch direkt einer Nahrungsmittel- oder Arzneimittelzusammensetzung mit flüssiger oder zumindest breiförmiger Konsistenz mindestens 0,1% einer Mischung beigeben, die micelläres Casein in Pulverform und mindestens 100 ppm eines löslichen Fluoridsalzes enthält. Die erfindungsgemäßen fluorierten Caseine können also auch während der Herstellung eines Nahrungsmittel- oder Arzneimittelprodukts hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind also Nahrungsmittel- oder Arzneimittelzusammensetzungen, die eine wirksame Menge von fluorierten micellären Caseinen oder ihren micellären Untereinheiten enthalten, d. h. eine ausreichende wirksame Menge, im allgemeinen von 0,1 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise jedoch 1 bis 20%, um die Adhäsion der Plaque- und Zahnkariesbakterien, beispielsweise Bakterien der Spezies Actinomyces naeslundii, Actinomyces viscosus, Streptococcus sanguis, Streptococcus mutans und/oder Streptococcus sobrinus, zu inhibieren.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann außerdem gebräuchliche Zutaten enthalten, die dem Fachmann bekannt sind und die von der Form und der Verwendung des Endprodukts abhängen. Wenn die Zusammensetzung mehr als Nahrungsmittel gedacht ist, kann sie beispielsweise ein Süßwarenartikel, ein gezuckertes Getränk oder eine Milch sein, die vergoren sein kann. Bei einer mehr pharmazeutischen Anwendung kann die Zusammensetzung beispielsweise in Form einer Zahncreme, einer Zahnpaste, eines Zahnkaugummis oder einer Mundspülung vorliegen.
Im Fall von Zahncreme oder Zahnpaste kann die Zusammensetzung außerdem eine befeuchtende flüssige Phase, ein Bindemittel oder ein Verdickungsmittel, Schleifpartikel, ein Tensid und Aromen enthalten. So kann die Zusammensetzung folgendes enthalten: 10 bis 85% befeuchtende flüssige Phase wie ein Glycerin-, Sorbitol-, Propylenglykol- oder Lacticolsirup, 0,1 bis 10% Bindemittel oder Verdickungsmittel wie Natriumcarboxymethylcellulose, Xanthangummen oder Siliciumoxidgele, 0,5 bis 5% eines Tensids, das die Micelle oder die micellären Untereinheiten nicht dissoziiert, und mindestens 3% Schleifmittel wie beispielsweise Siliciumoxide, Calciumcarbonate, wasserfreies Dicalciumphosphat oder Hydroxyapathit.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann wahlweise auch noch andere Zutaten enthalten: beispielsweise Mittel gegen Plaque und/oder Mikroben, wie Chlorhexidin, 2,4,4'-Trichlor-2' - hydroxy-diphenyl-ether, Zinkverbindungen, alkalische Pyrophosphatmetalle, Natriumfluorid oder Natriumfluorphosphate; Süßungsmittel wie Saccharin; Trübungsmittel wie Titandioxid; Farbstoffe; oder Pufferstoffe zur Aufrechterhaltung eines geeignen pH-Werts wie Benzoesäure oder ihr Salz. Vorzugsweise wählt man einen Puffer mit einem pH-Wert über 5, um eine Dissoziierung der Micelle zu vermeiden.
Das Verfahren, die Zusammensetzung und die Verwendung gemäß der Erfindung werden durch die nachfolgenden Beispiele veranschaulicht. In diesen beziehen sich die Anteile und Prozentsätze, sofern nicht anders angegeben, auf das Gewicht.

Beispiel 1

Man stellt eine Lösung von micellärem Casein her, indem man eine Kuhmilch auf einer mineralischen Membran mit einer Porosität von etwa 0,2um mikrofiltriert und dann durch Sprühtrocknung trocknet.
Zur Ermittlung der Verteilung des Fluors in einer Suspension von micellärem Casein stellt man eine wässrige Lösung her, die 20 Gew.-% micelläres Casein enthält. Diese Suspension enthält im übrigen 200 ppm freies Calcium.
100 g micelläre Lösung wird mit 58,25 mg Natriumfluorid versetzt (das sind 600 ppm), man rührt die Lösung während einer Stunde und ultrazentrifugiert sie dann während 90 min mit 100000 G. Dann spült man die Zentrifugationsrückstände mit destilliertem Wasser, dispergiert sie in Wasser und lyophilisiert sie. Dann misst man die in der Micelle verbleibende Fluormenge mit der Methode von Beddows G. et al. (Analyst, 106, 13541-1344, 1981).
Die in der Tabelle von Beispiel 2 angeführten Ergebnisse zeigen, dass 59,13% des in Form von Natriumfluorid zugegebenen Fluorids gleichzeitig mit der Micelle bei der Ultrazentrifugation wiedererhalten wurde. Außerdem sind Farbe und Konsistenz des Zentrifugationsrückstands für das Vorliegen von Micellen charakteristisch. Die micelläre Struktur kann durch Elektronenmikroskopie bestätigt werden. Da das Natriumfluorid bei 100000 G nicht von selbst ausfällt, dürften die Ergebnisse also darauf hinweisen, dass das Fluorid sich an die Micelle durch einen Mechanismus bindet, in dem beispielsweise physikalische Absorption, Ionenaustausch und/oder Kovalenz wirksam sind.
Diese Ergebnisse widersprechen der allgemeinen technischen Lehre, wonach mehr als 80% oder sogar 95% des Fluorids nach Ultrazentrifugation der fluorierten Milch in Lösung bleibt und die Komplexierung von Fluor durch die Proteine der Milch durch Gehalte an freiem Calcium über 10 ppm inhibiert wird (Beddows G. et al., J. Fd Technology, 17, 55-62, 1982).

Beispiel 2

Man versetzt 100 g der micellären Lösung von Beispiel 1 mit 30 mg Natriumfluorphosphat (das sind 300 ppm), rührt die Lösung während einer Stunde und ultrazentrifugiert sie dann während 90 min mit 100000 G. Man spült dann die Zentrifugationsrückstände mit destilliertem Wasser, despergiert sie in Wasser und lyophilisiert sie. Dann misst man die in der Micelle zurückbleibende Fluormenge mit der in Beispiel 1 genannten Methode. Die nachstehende Tabelle veranschaulicht die experimentellen Ergebnisse der Beispiele 1 und 2.
Die Ergebnisse zeigen, dass 39,13% des in Form von Natriumfluorphosphat beigegebenen Fluorids gleichzeitig mit der Micelle wiedererhalten wird, wenn man die fluorierte Lösung ultrazentrifugiert. Außerdem sind Farbe und Konsistenz des Zentrifugationsrückstands ebenfalls für das Vorliegen von Micellen charakteristisch. Die micelläre Struktur wird durch Elektronenmikroskopie bestätigt. Da Natriumfluorphosphat bei 100000 G nicht von selbst ausfällt, scheinen die Ergebnisse also darauf hinzuweisen, dass sich das Fluorid an die Micelle durch einen Mechanismus bindet, in welchem beispielsweise physikalische Absorption, Ionenaustausch und/oder Kovalenz wirksam sind.

Beispiel 3

Man stellt ein fluoriertes micelläres Caseinpulver mit der in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Methode her, wobei man der micellären Lösung jedoch 1000 ppm Natriumfluorid beigibt.

Beispiel 4

Man stellt ein fluoriertes micelläres Caseinpulver her, indem man einer pasteurisierten Kuhmilch 1000 ppm Natriumfluorphosphat beigibt, die Milch 10 min bei Raumtemperatur homogenisiert, die Milch auf einer Membran mit einer Porosität von 0,2 um ultrofiltriert und dann das Retentat durch Sprühtrocknung trocknet.

Beispiel 5

Man stellt ein Pulver aus Untereinheiten von fluoriertem micellärem Casein folgendermaßen her: Man mikrofiltriert pasteurisierte Kuhmilch auf einer mineralischen Membran mit einer Porosität von etwa 0,2 um und verdünnt das Retentat mit Wasser, so dass man eine Lösung erhält, die 20 Gew.-% micelläres Casein enthält. Man gibt der Lösung von micellärem Casein 3000 ppm Natriumfluorid bei, homogenisiert die Lösung während einigen Minuten und trocknet sie dann durch Sprühtrocknung. Das auf diese Weise erhaltene Pulver kann in vorteilhafter Weise zur Herstellung von Nahrungsmittel- oder Arzneimittelzusammensetzungen verwendet werden, die zur Behandlung von Zahnpathologien bestimmt sind.
Zur Bestätigung des Vorliegens von fluorierten micellären Untereinheiten stellt man eine Lösung her, die 20% Pulver aus fluorierten micellären Untereinheiten enthält, und zentrifugiert sie mit 100000 G. Die Farbe und die Konsistenz des Zentrifugationsrückstands sind für die Dissoziierung der Micellen in ihre Untereinheiten charakteristisch. Diese Unterpartikelstruktur kann durch Elektronenmikroskopie bestätigt werden. Im übrigen kann man die Zentrifugationsrückstände mit destilliertem Wasser spülen, sie in Wasser dispergieren, sie lyophilisieren und dann ihren Fluorgehalt bestimmen. Die Ergebnisse zeigen, dass das auf diese Weise erhaltene Pulver einen besonders hohen Fluoranteil hat.

Beispiel 6

Man stellt eine Zahnpaste her, die für die Entfernung von Zahnstein und zur Prophylaxe von Zahnkaries bestimmt ist. Dieses Pulver enthält 5% Calciumcarbonat, 10% Siliciumoxid- Aerogel (Gasil 23), 40% Sorbitolsirup, 1% Natriumcarboxymethylcellulose, 6,5% eines in Beispiel 4 erhaltenen Pulvers von fluorierter Caseinmicelle, 0,2% Natriumsaccharinat, 1% Titandioxid, 0,04% Formalin, 1% Aroma, wobei der Rest Wasser ist.

Beispiel 7

Man stellt dieselbe Zahnpaste wie in Beispiel 6 her, jedoch mit dem Unterschied, dass man die 5% Pulver von fluorierter Caseinmicelle durch 5% eines Pulvers von in Beispiel 5 erhaltenen Untereinheiten von Caseinmicellen ersetzt.

Beispiel 8

Man stellt eine Mundspülung zur Zahnkariesprophylaxe und zur Behandlung von Paradontopathien und Dentinhyperästhesie her. Diese Spülung enthält 10% Pulver von fluorierter Caseinmicelle gemäß Beispiel 4, 0,1% Benzoesäure, 0,2% Natriumsaccharinat, 0,1% Quinolingelb, 0,1% Patentblau, 3% 95%igen Ethylalkohol, wobei der Rest Wasser ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von fluorierten Casein-Micellen, bei dem man einer micelläres Casein enthaltenden Lösung mindestens 100 ppm eines löslichen Fluorsalzes beigibt und das fluorierte micelläre Casein isoliert.

2. Verfahren zur Herstellung von Micellen nach Anspruch 1, bei dem man eine Milch herstellt, die mindestens 10 Gew.-% micelläres Casein enthält, 100-2000 ppm eines löslichen Fluorsalzes beigibt, das insbesondere aus Natriumfluorid und Natriumfluorphosphaten ausgewählt ist, und das fluorierte micelläre Casein isoliert.

3. Verfahren zur Herstellung von Micellen nach Anspruch 1, bei dem man eine Milch herstellt, die mindestens 10 Gew.-% micelläres Casein enthält, mehr als 2000 ppm eines löslichen Fluorsalzes beigibt, das insbesondere aus Natriumfluorid und Natriumfluorphosphaten ausgewählt ist, und die Untereinheiten von fluoriertem micellären Casein isoliert.

4. Fluoriertes micelläres Casein.

5. Casein nach Anspruch 4, das durch mindestens ein lösliches Fluoridsalz fluoriert ist, das aus Natriumfluorid und Natriumfluorphosphaten ausgewählt ist.

6. Nahrungsmittel- oder Arzneimittelzusammensetzung, die für die Behandlung von Karies oder Zahnplaque bestimmt ist und eine wirksame Menge von fluorierten micellären Caseinen oder ihren micellären Untereinheiten enthält.

7. Verwendung von fluorierten micellären Caseinen oder ihren micellären Untereinheiten für die Herstellung einer Zusammensetzung für die Behandlung von Karies oder Zahnplaque.