Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie zawierającej węglowodany kompozycji do zmniejszenia uszkodzenia zębów lub zapobiegania uszkodzeniu zębów związanemu z konsumpcją cukrów.

Próchnica zębów i erozja zębów wynikają z działania kwasów na szkliwo znajdujące się na powierzchni zębów. Erozja zębów wiąże się zazwyczaj z bezpośrednim spożywaniem kwasów, takich jak kwasy owocowe, natomiast próchnica wiąże się z konsumpcją cukrów. Kwas powodujący powstawanie próchnicy wytwarzany jest na drodze fermentacji cukrów przez bakterie płytki nazębnej, pokrywającej szkliwo. Szczególny problem powstaje wówczas, gdy dochodzi do częstego spożywania produktów zawierających węglowodany, służące jako źródło energii, np. tzw. napojów energetycznych lub napojów dla sportowców. Najczęstszym źródłem węglowodanów w doustnych produktach dostarczających energię, takich jak napoje dla sportowców, są mono- i disacharydy, takie jak np. glukoza (dekstroza), sacharoza i maltoza. W takich produktach jako źródło energii wykorzystuje się również polimery glukozy o dłuższych łańcuchach, takie jak maltodekstryny. W szczurzym modelu tej choroby wykazano, że mono- i disacharydy, a także maltodekstryny, łatwo ulegają fermentacji pod działaniem bakterii płytki z wytworzeniem kwasów (Grenby i Mistry, 1996, Caries Research 30, 289). Kwas wytworzony drogą fermentacji cukrów przez bakterie płytki obniża wartość pH płynu otaczającego płytkę. W wyniku obniż enia wartości pH maleje wysycenie płynu otaczającego płytkę hydroksyapatytem wapnia, mineralnym składnikiem szkliwa. Uważa się, że „krytyczna wartość pH, poniżej której dochodzi do zmniejszenia wysycenia płynu apatytem, wynosi około 5,5. Zależy to od indywidualnego składu śliny oraz danego miejsca w jamie ustnej (Meurman and ten Cate, 1996, Eur. J. Oral Sci. 104, 199-206).

Maltodekstryny to węglowodany znane również jako polimery glukozy. Pozyskuje się je zazwyczaj ze skrobi, np. skrobi kukurydzianej, na drodze hydrolizy. Składają się one głównie z polimerów o długości trzech lub więcej jednostek dekstrozy, ale zawierają również niewielki odsetek, zazwyczaj do około 10% wagowych, mono- lub disacharydów. Wytwarzanie maltodekstryny ze skrobi prowadzi do uzyskania polimerów o różnych długościach łańcucha. Stopień depolimeryzacji skrobi wyraża się jako równoważnik dekstrozowy (D.E.), będący całkowitą ilością obecnych cukrów redukujących, wyrażonych jako dekstroza, obliczoną jako udział procentowy całkowitej masy substancji suchej. Glukoza (dekstroza) ma wartość D.E. równą 100. Syropy glukozowe mają ogólnie wartość D.E. 20 lub wyższą, natomiast maltodekstryny charakteryzują się wartością D.E. poniżej 20. Im wyższa wartość D.E., tym wyższa jest ilość zawartych cukrów redukujących, a zatem tym łatwiej węglowodan stanie się źródłem fermentacji przez bakterie jamy ustnej. Na rynku dostępne są maltodekstryny o wartościach D.E. w zakresie 1-20, o niskiej zawartości procentowej mono- i disacharydów, co szczegółowo podano poniżej.

Dla uzyskania maltodekstryn o różnej wartości D.E. oraz z niską procentową zawartością monoi disacharydów można kontrolować przemysłowy proces hydrolizy skrobi. Przykładowo Cerestar (Trafford Park, Manchester M17 1PA, Wielka Brytania) oferuje szereg maltodekstryn o wartości D.E. 5-18,5, a Staley (A.E. Staley Manufacturing Company, 2200 E.Eldorado Street, Decatur, IL 62525, USA) oferuje maltodekstryny o D.E. 1-18. Na rynku dostępne są również syropy glukozowe z ograniczoną procentową zawartością mono- i disacharydów.

	Rozkład cukrów (%)
Mono-	Di-	Tri-	Wyższe
Staley Star-Dri Maltodextrin 5 (D.E. 5)	0,9	0,9	1,0	97,2
Staley Star-Dri Maltodextrin 10 (D.E. 10)	0,6	2,8	4,4	92,2
Staley Star-Dri Maltodextrin 15 (D.E. 15)	1,3	4,1	6,0	88,6
Cerestar C-Pur 01910 Maltodextrin (D.E. 14)	1	3	6	90
Cerestar C-Sweet 01411 Syrop glukozy (D.E. 29)	4	11	16,5	68,5

Polisacharydowe źródła węglowodanów, takie jak maltodekstryny i syropy glukozowe, ulegają w jamie ustnej szybkiej przemianie do glukozy w wyniku działania enzymu, α-amylazy. α-Amylaza hydrolizuje wiązania α-(1,4) nie powodujących próchnicy polisacharydów z wytworzeniem powodujących próchnicę mono- i disacharydów, takich jak glukoza i maltoza. Chociaż istnieją pewne argumenty za występowaniem wytwarzających α-amylazę bakterii w płytce nazębnej, większość aktywności

PL 201 806 B1 α-amylazy pochodzi ze śliny (Scannapieco i wsp., 1993, Critical Reviews in Oral Biology and Medicine 4,

301-307).

α-Amylaza może przekształcać zasadniczo nie powodujące próchnicy długołańcuchowe polimery glukozy w powodujące próchnicę substraty, które mogą następnie być metabolizowane przez bakterie płytki nazębnej z wytworzeniem, jako produktu ubocznego, kwasu organicznego. Potencjał wywoływania próchnicy maltodekstryn oceniali w modelu ludzkim Al-Khatib i wsp., 1997, Caries Research 31, 316, abstrakty 106 i 107. Stwierdzono, że maltodekstryny cechują się niższym potencjałem tworzenia kwasów niż sacharoza, ale wykazano, że charakteryzują się one aktywnością demineralizującą w teście powodowania próchnicy wewnątrz jamy ustnej.

W literaturze istnieje zatem zgodność poglądów, że zarówno maltodekstryny, jak i cukry, są niekorzystne dla uzębienia.

Europejskie zgłoszenie patentowe EP 0264117 odnosi się do problemu dostarczenia napoju do ćwiczeń, który powoduje utrzymanie odpowiedniego poziomu glukozy we krwi podczas ćwiczeń fizycznych, uzupełnia utracone płyny ustrojowe i sole oraz zmniejsza uszkodzenie uzębienia powodowane przez podlegające fermentacji węglowodany. W EP 0264117 opisano sproszkowane kompozycje napoju do ćwiczeń, zawierające 60-85% wagowych długołańcuchowych polimerów glukozy jako źródło węglowodanów, gdzie wartości pH kompozycji jest utrzymywane na poziomie 5,2-5,8. Według EP 0264117 długołańcuchowy polimer glukozy zawiera korzystnie mniej niż 10% wagowych monoi disacharydów. Nie przedstawiono jednakże dowodów wpływu na uzębienie i można spodziewać się, że znajdująca się w ślinie amylaza doprowadzi do powstania podlegających fermentacji cukrów z takiej kompozycji.

W publikacji szwedzkiego opisu patentowego SE 8904190 ujawniono doustną kompozycję przeznaczoną do stosowania podczas aktywności fizycznych wymagających energii, zawierającą jako główne źródło energii maltodekstrynę oraz dodatkowo ksylitol jako substancję zapobiegającą próchnicy. SE 8904190 odnosi się do problemu dostarczania produktu w postaci napoju ulegającego powolnej absorpcji, opartego na źródłach węglowodanów o niskiej masie cząsteczkowej, takich jak dekstroza i sacharoza, a także do problemu powstawania próchnicy wskutek wykorzystania tych źródeł węglowodanów jako substratu dla flory bakteryjnej jamy ustnej. Zawartość maltodekstryn zdefiniowano w SE 8904190 jako zawartość mono-, di- i oligosacharydów o długości do 10 jednostek glukozy, gdzie pozostałość (55-70% wagowych) stanowią oligosacharydy o długości powyżej 10 jednostek glukozy. Zakres zawartości mono- i disacharydów wynosi 2,1-4,0% wagowych. Korzystna zawartość monoi disacharydów w kompozycji maltodekstryny to 3,0% wagowych. Nie określono wartości pH kompozycji przedstawionej w SE 8904190. Jakkolwiek w SE 8904190 utrzymywano, że źródło węglowodanów nie powinno stanowić dobrego substratu dla bakterii powodujących próchnicę, należy zwrócić uwagę, że jedyny przykład w opisie, kompozycja w postaci napoju dla sportowców, zawiera 51,8% wagowych maltodekstryny i 38% wagowych fruktozy, monosachardydu powodującego próchnicę. W wyniku działania α-amylazy oraz bakterii jamy ustnej kompozycje ujawnione w SE 8904190 będą w nieunikniony sposób charakteryzować się potencjałem tworzenia się kwasów w płytce nazębnej i demineralizacji zębów.

Obecnie odkryto, że tworzenie się kwasów w płytce można hamować poprzez zastosowanie kompozycji formułowanych przy niskiej wartości pH z użyciem połączonych wiązaniami α-(1,4) polimerów glukozy, takich jak maltodekstryna, jako głównego źródła węglowodanów. Nie wiążąc się z żadną teorią postuluje się, że przy obniżonej wartości pH enzym α-amylaza nie może hydrolizować wiązania α-(1,4) i przekształcać polimeru glukozy w łatwo ulegające fermentacji mono- i disacharydy. Zatem kompozycje można wytworzyć w taki sposób, aby dostarczały wytwarzające energię węglowodany, a zarazem wywoływały jak najmniejsze uszkodzenie zębów na skutek tworzenia się kwasów w płytce.

Wynalazek dostarcza zastosowanie zawierającej węglowodany kompozycji, o efektywnej wartości pH 4,5 lub niższej, zawierającej co najmniej 1,0% wagowy ulegającego trawieniu przez α-amylazę, połączonego wiązaniami α-(1,4) polimeru glukozy jako źródła węglowodanu, w której to kompozycji stężenie mono- i disacharydów nie przewyższa 2,0% wagowych, do wytwarzania przeznaczonej do podawania doustnego kompozycji do zmniejszenia uszkodzenia zębów lub zapobiegania uszkodzeniu zębów na skutek tworzenia się kwasów w płytce.

Korzystnie zgodnie z zastosowaniem według wynalazku do wytwarzania przeznaczonej do podawania doustnego kompozycji stosuje się kompozycję, w której połączonym wiązaniami α-(1,4) polimerem glukozy jest maltodekstryna, korzystniej maltodekstryna o równoważniku dekstrozowym (D.E.) równym 15 lub niższym.

PL 201 806 B1

Korzystnie zgodnie z zastosowaniem według wynalazku do wytwarzania przeznaczonej do podawania doustnego kompozycji stosuje się kompozycję, w której stężenie mono- i disacharydów nie przewyższa 1,0% wagowych.

Ponadto korzystnie zgodnie z zastosowaniem według wynalazku do wytwarzania przeznaczonej do podawania doustnego kompozycji stosuje się kompozycję o efektywnej wartości pH w zakresie 2,0-4,0.

Korzystnie wynalazek dotyczy zastosowania zawierającej węglowodany kompozycji, jak powyżej określono, do wytwarzania napoju.

Ponadto korzystnie wynalazek dotyczy zastosowania zawierającej węglowodany kompozycji, jak powyżej określono, do wytwarzania wyrobu cukierniczego.

Korzystniej wynalazek dotyczy zastosowania zawierającej węglowodany kompozycji, jak powyżej określono, do wytwarzania napoju dla sportowców, zawierającego 4,0-8,0% wagowych węglowodanu, albo produktu energetyzującego, zawierającego 15-25% wagowych węglowodanu.

Ponadto korzystnie wynalazek dotyczy zastosowania zawierającej węglowodany kompozycji, jak powyżej określono, która zawiera ponadto wapń i/lub materiał modyfikujący lepkość.

Stosowanie zgodnie z wynalazkiem takich kompozycji przezwycięży problem potencjalnego uszkodzenia zębów, powodowanego kwasem z płytki, wytwarzanym w jamie ustnej przez znajdujące się tam bakterie. Dla uniknięcia wątpliwości, stosowane tutaj określenie połączone wiązaniem α- (1,4) polimery glukozy obejmuje polimery zawierające zarówno wiązania α-(1,6), jak i α- (1,4).

W kontekście wynalazku efektywna wartości pH określa się jako wartość pH kompozycji, która zapewni przejściową wartość pH w jamie ustnej na poziomie 4,5 lub niższym podczas podawania kompozycji, w momencie, w którym kontaktuje się ona ze śliną w jamie ustnej. Stwierdzono, że skuteczne są kompozycje sformułowane w taki sposób, aby zapewniały wartość pH na poziomie poniżej 4,5, a dla uzyskania największych korzyści wartość pH powinna wynosić poniżej 4,0. Zazwyczaj kompozycje stosowane zgodnie z wynalazkiem będą charakteryzować się efektywną wartością pH na poziomie nie niższym niż 2,0.

Jak podano powyżej, źródłem węglowodanów do stosowania w wynalazku będzie korzystnie maltodekstryna o niskiej wartości D.E., typowo 15 lub mniej, aby stężenie mono- i disacharydów było jak najmniejsze. Nie ma konkretnej górnej granicy dla stężenia węglowodanów stosowanych w kompozycji innej niż ta podyktowana względami praktycznymi podczas wytwarzania oraz innymi względami organoleptycznymi, pod warunkiem, że stężenie mono- i disacharydów w kompozycji jest jak najmniejsze. Jako przybliżone wytyczne można podać, że stężenia mono- i disacharydów w kompozycji będą korzystnie nie wyższe niż 1,5% wagowych, a korzystniej nie wyższe niż 1,0%, a nawet 0,5% wagowych .

Wynalazek znajduje zastosowanie w całym szeregu zawierających węglowodany produktów do konsumpcji lub stosowania doustnego, w szczególności w napojach i produktach cukierniczych. Kompozycje mogą mieć postać płynów, substancji stałych lub półstałych. Określenie „napoje obejmuje kompozycje gotowe do picia, jak również koncentraty i środki w postaci proszku, przeznaczone do rozcieńczania lub rozpuszczania. Wynalazek można stosować w szeregu napojach, takich jak koncentraty, niegazowane lub gazowane napoje z sokami lub ekstraktami owocowymi albo bez soków lub ekstraktów owocowych, a w szczególności w takich napojach jak napoje dla sportowców i napoje energetyzujące lub napoje witaminizowane.

Kompozycje mogą być niesłodzone lub słodzone intensywnymi słodzikami, takimi jak sacharyna, ester metylowy aspartylofenyloalanylu lub innymi nie-cukrowymi słodzikami znanymi fachowcom. Kompozycje mogą również zawierać inne znane dodatki, takie jak benzoesan sodu, kwas sorbinowy, metawodorosiarczyn sodu, kwas askorbinowy, substancje smakowo-zapachowe, substancje barwiące, stabilizujące, np. hydrokoloidy spożywcze, i ditlenek węgla.

Jak podano powyżej wynalazek jest szczególnie odpowiedni do stosowania w napojach dla sportowców zawierających około 6% węglowodanów, np. 4,0-8,0% węglowodanów, oraz w produktach dostarczających energię zawierających wyższe poziomy węglowodanów, np. około 15-25% węglowodanów. Gdy składnikiem kompozycji jest sok owocowy lub podobna substancja zawierająca ulegające fermentacji źródła węglowodanów, mono- lub disacharydów, przyczynia się to do stężenia mono- i disacharydów w kompozycji i potrzebna jest wówczas odpowiednia korekta.

Kompozycje wysokoenergetyczne formułowane zgodnie z wynalazkiem, zawierające połączone wiązaniem α-(1,4) polimery glukozy jako podstawowe źródło energii pochodzącej z węglowodanów,

PL 201 806 B1 np. kompozycje zawierające ponad około 15% wagowych węglowodanów, a w szczególności ponad

20% wagowych węglowodanów, uważa się za nowe.

Wprowadzenie do kompozycji składników kwaśnych jako takich jest potencjalnie niekorzystne w świetle potencjalnego zagrożenia wystąpienia erozji zębów, która, jak się uważa, powodowana jest, między innymi, kwaśnymi produktami spożywczymi wypłukującymi wapń z zębów z szybkością przekraczającą jego odbudowywanie przez normalne procesy remineralizacyjne. Lussi i wsp. (1995, Caries Res. 29, 349-354) powiązali wartość pH i miareczkowalną kwaśność napoju z jego potencjałem wywoływania erozji: im wyższe było stężenie kwasu w napoju, tym bardziej uszkadzająco działał on na zęby.

Fachowcom znane są sposoby zmniejszania potencjału wywoływania erozji przez środki zakwaszające pożywienie. W WO 92/05711 ujawniono sposób zapobiegania erozji szkliwa zębowego w wyniku konsumpcji kwaśnego napoju (o pH poniżej 5,5), zawierającego 0,02-0,15% wapnia w postaci kompleksu cytrynianu i jabłczanu wapnia o stosunku molowym cytrynianu do jabłczanu wynoszącym 1:0,5-1:4,5. W WO 97/30601 i WO 99/08550 ujawniono kompozycje o zmniejszonej zdolności erozji zębów zawierające związek wapnia oraz środek zakwaszający, charakteryzujące się tym, że wapń występuje w ilości 0,3-0,8 mola na 1 mol środka zakwaszającego, a wartość pH kompozycji wynosi 3,5-4,5. W WO 00/13531 ujawniono zastosowanie materiałów polimerowych modyfikujących lepkość, stosowanych powszechnie jako środki zagęszczające, stabilizatory i emulgatory, w kwaśnych kompozycjach do stosowania doustnego dla zmniejszania lub hamowania uszkodzenia zębów związanego z konsumpcją kwasu.

Gdy wynalazek stosuje się w połączeniu z innymi sposobami kontroli erozji zębów w oparciu o dodatek wapnia i/lub polimerowego materiał u modyfikują cego lepkość, jest on szczególnie odpowiedni do stosowania w kwaśnych, zawierających węglowodany produktach do stosowania doustnego, takich jak kwaśne napoje dla sportowców i napoje energetyzujące, kwaśne napoje wytworzone z soków owocowych lub w innych kwaśnych produktach stosowanych doustnie. Informacje zawarte w cytowanych powyżej pozycjach należy zatem traktować jako źródła literaturowe.

Kwaśne kompozycje mogą zawierać kwasy organiczne i/lub nieorganiczne i mogą być wzbogacone witaminami, takimi jak np. witaminy B i kwas askorbinowy. Kwaśne roztwory mogą również zawierać jony sodu, w szczególności w preparatach w postaci napojów dla sportowców. Do korzystnych środków zakwaszających należą kwasy nadające się do picia, takie jak kwas cytrynowy, jabłkowy, mlekowy, fosforowy, octowy i winowy. Wynalazek stosuje się korzystnie do produktów w postaci napojów zawierających naturalny lub dodany kwas cytrynowy. Stężenie środka zakwaszającego w kompozycji będzie zależało od rodzaju produktu, pożądanej efektywnej wartości pH, pożądanych właściwości organoleptycznych oraz kwasowości wybranego źródła kwasu. Kwasowość kompozycji będzie wyrażona jako kwasowość miareczkowalna, będąca miarą procentowego udziału wagowego kwasu obecnego w roztworze, obliczonego na podstawie objętości wodorotlenku sodu koniecznego do zobojętnienia kwaśnych związków. W praktyce kwasowość miareczkowalną mierzy się potencjometrycznie przy pomocy wzorcowego roztworu wodorotlenku sodu o znanym stężeniu i temperaturze 20°C. Typowy napój będzie charakteryzował się kwasowością miareczkowalną na poziomie 0,01-4% wag./wag., a typowy gotowy do picia napój o smaku owocowym będzie charakteryzował się kwasowością miareczkowalną na poziomie 0,1-2% wag./wag. Typowe stężenie kwasu w kompozycjach stosowanych zgodnie z wynalazkiem, np. stężenie kwasu w produkcie o smaku owocowym, będzie wynosiło 0,01-4% wag./wag., a korzystnie 0,1-2,5% wag./wag. Typowy gotowy do picia napój o smaku owocowym oparty na kwasie cytrynowym i/lub jabłkowym jako środku zakwaszającym będzie charakteryzował się stężeniem kwasu w zakresie od 0,01 do aż 2% wag./wag., korzystnie 0,01-1,0% wag./wag. kompozycji w postaci napoju. W koncentracie przeznaczonym do rozcieńczenia typowe stężenie kwasu cytrynowego/jabłkowego będzie wynosić 0,1-4% wag./wag. kompozycji. Zastosować można mieszaniny pitnych kwasów, np. mieszaniny kwasów cytrynowego, jabłkowego, fosforowego i mlekowego, oraz innych odpowiednich zaróbek o jakości spożywczej, znanych fachowcom.

Efektywna wartość pH kompozycji stosowanej zgodnie z wynalazkiem będzie zmieniać się w zależ noś ci od rodzaju produktu, zawartoś ci kwasu oraz pożądanych wł a ś ciwoś ci organoleptycznych. Typowy efektywny zakres wartości pH kompozycji to pH 2,4-4,0, a korzystniej 2,7-4,0, zwłaszcza w przypadku napojów zawierających kwasy owocowe. Należy zauważyć, że w przypadku kompozycji płynnych, takich jak napoje, efektywna wartość pH będzie bardzo zbliżona do rzeczywistej wartości pH kompozycji.

Kompozycje stosowane zgodnie z wynalazkiem można wytworzyć poprzez zmieszanie składników znanymi sposobami. Składniki stałe można rozpuścić w wodzie lub gorącej wodzie, jeżeli jest to

PL 201 806 B1 pożądane, przed zmieszaniem z innymi składnikami. Zazwyczaj kompozycje w postaci napojów poddaje się pasteryzacji przed rozlaniem do butelek, puszek lub innych opakowań lub poddaje się je „pasteryzacji w opakowaniu, po napełnieniu.

Wynalazek zobrazowano następującymi przykładami:

P r z y k ł a d 1 - Wpływ pH na hydrolizę maltodekstryny 14 D.E. przez α-amylazę Do zbadania słuszności założenia, że obniżona wartość pH zahamuje zdolność α-amylazy ze śliny do hydrolizy połączonych wiązaniem α-(1,4) polimerów glukozy, roztwory maltodekstryny 14 D.E., szczegółowo przedstawione poniżej, inkubowano w temperaturze 37°C z α-amylazą i bez α-amylazy ze śliny. Amylazę nabywano w Sigma-Aldrich Company Ltd., Poole, Dorset, Wielka Brytania. Jedna jednostka α-amylazy definiowana jest jako ilość enzymu uwalniająca 1,0 mg maltozy ze skrobi w ciągu 3 minut w pH 6,9 i temperaturze 20°C. Wartość pH inkubatów nastawiano przez dodanie wodorotlenku sodu/kwasu chlorowodorowego. Próbki pobierano z inkubatów bezpośrednio po dodaniu enzymu (czas 0) oraz po 3 i 10 minutach. Próbki te natychmiast rozcieńczano w stosunku 1/200 0,1M wodorotlenkiem sodu.

Skład roztworu
Maltodekstryna 14 D.E. (Cerestar C-Pur 01910)	10% wag./obj.
Chlorek sodu	0,1% wag./obj.
Kwas cytrynowy	20 milimolarny
Ludzka α-amylaza (typ Sigma XIII-A)	25 jednostek na ml

Wyniki

Skład węglowodanów zawartych w inkubatach maltodekstryny z enzymem ustalono następnie metodą HPLC.

Szczegóły dotyczące HPLC są następujące:

Kolumna: kolumna DIONEX, CarboPac PA-100 Temperatura: 25°C

Szybkość przepływu: 1,0 ml/minutę Czas: 30 minut

Faza ruchoma: 100% 0,1M NaOH do 100% 0,1M NaOH 0,25M octanu sodu.

Wyniki wyrażono jako procentowy udział danych węglowodanów stanowiących część całkowitej ilości węglowodanów.

Czas: 0 minut

Kompozycja	Bez enzymu pH 7,0 (%)	Z enzymem pH 7 (%)	Z enzymem pH 5 (%)	Z enzymem pH 4,5 (%)	Z enzymem pH 4 (%)	Z enzymem pH 3,5 (%)	Z enzymem pH 3 (%)
DP1	0,6	0,6	1,0	0,9	0,8	0,8	0,8
DP2	2,0	2,2	0,9	0,9	1,0	1,5	1,8
DP3	2,5	2,7	1,3	1,3	1,4	1,7	2,2
DP4	1,7	2,0	1,5	1,4	1,4	1,5	1,8
DP5	6,2	5,8	5,1	5,0	5,3	5,7	6,7
DP6	6,5	5,8	4,1	4,2	4,5	5,0	6,2
DP7	5,8	5,3	4,4	4,4	4,6	5,0	6,0
Inne	74,8	75,6	81,5	81,9	80,9	78,8	74,5

PL 201 806 B1

Czas: 3 minuty

Kompozycja	Bez enzymu pH 7,0 (%)	Z enzymem pH 7 (%)	Z enzymem pH 5 (%)	Z enzymem pH 4,5 (%)	Z enzymem pH 4 (%)	Z enzymem pH 3,5 (%)	Z enzymem pH 3 (%)
DP1	0,6	1,1	1,3	1,0	0,9	0,8	0,7
DP2	1,9	3,9	1,2	1,1	1,1	1,2	1,5
DP3	2,3	4,6	1,8	1,5	1,5	1,7	1,9
DP4	1,6	2,3	1,7	1,6	1,5	1,5	1,5
DP5	6,1	4,2	4,8	5,1	5,6	5,8	5,8
DP6	6,3	3,5	3,6	4,1	4,8	5,1	5,5
DP7	5,7	3,4	4,1	4,4	4,9	5,0	5,1
Inne	75,4	77,1	81,6	81,1	79,6	78,9	78,2

Czas: 10 minut

Kompozycja	Bez enzymu pH 7,0 (%)	Z enzymem pH 7 (%)	Z enzymem pH 5 (%)	Z enzymem pH 4,5 (%)	Z enzymem pH 4 (%)	Z enzymem pH 3,5 (%)	Z enzymem pH 3 (%)
DP1	0,6	2,6	1,7	1,3	0,9	0,9	0,7
DP2	1,8	6,4	1,7	1,2	1,1	1,4	1,5
DP3	2,1	7,0	2,5	1,8	1,5	1,5	1,9
DP4	1,5	3,3	1,9	1,7	1,5	1,5	1,5
DP5	5,7	2,2	3,6	4,4	5,6	5,6	5,8
DP6	5,8	0,9	2,4	3,3	5,2	4,8	5,4
DP7	5,2	0,9	2,9	3,8	4,9	4,8	5,1
Inne	77,5	76,6	83,4	82,6	79,4	79,5	78,0

[DP oznacza stopień polimeryzacji; DP1 oznacza monosacharyd, DP2 disacharyd, itd. „Inne oznacza inne węglowodany, obliczone na podstawie różnicy].

Obniżenie wartości pH do 4,5 hamuje hydrolizę wiązań α-(1,4). Przy wartości pH powyżej 4,5 występuje zmniejszenie zawartości polimerów wyższych cukrów (DP > 5) oraz wzrost ilości mono-, dii trisacharydów (DP1-3). Przy pH 7,0 obserwowano wyraźną hydrolizę maltodekstryny.

P r z y k ł a d 2 - wpływ pH na hydrolizę maltodekstryny 5 D.E. przez α-amylazę

Do zbadania założenia wynalazku, że obniżona wartość pH zahamuje zdolność α-amylazy ze śliny do hydrolizy połączonych wiązaniem α-(1,4) polimerów glukozy, roztwory maltodekstryny 5 D.E., szczegółowo przedstawione poniżej, inkubowano w temperaturze 37°C z α-amylazą i bez α-amylazy ze śliny w sposób zbliżony do opisanego w przykładzie 1. Wartość pH dostosowano poprzez dodanie wodorotlenku sodu/kwasu chlorowodorowego. Próbki pobierano z inkubatów bezpośrednio po dodaniu enzymu (czas 0) oraz po 10 minutach. Próbki te natychmiast rozcieńczano w stosunku 1/200 0,1M wodorotlenkiem sodu.

Skład roztworu
Maltodekstryna 5 D.E. (Staley Star-Dri)	18,75% wag./obj. (18% węglowodanów)
Chlorek sodu	0,1% wag./obj.
Kwas cytrynowy	29 milimolarny
Ludzka α-amylaza (typ Sigma XIII-A)	25 jednostek na mol

Wyniki

Skład węglowodanów zawartych w inkubatach maltodekstryny z enzymem ustalono następnie metodą HPLC; szczegóły jak w przykładzie 1.

PL 201 806 B1

Wyniki wyrażono jako procentowy udział danych węglowodanów stanowiących część całkowitej ilości węglowodanów.

Czas: 0 minut

Kompozycja	Bez enzymu pH 7,0 (%)	Z enzymem pH 7 (%)	Z enzymem pH 5 (%)	Z enzymem pH 4,5 (%)	Z enzymem pH 4 (%)	Z enzymem pH 3,5 (%)
DP1	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
DP2	0,9	0,8	0,7	0,6	0,6	0,6
DP3	1,1	1,1	0,9	0,8	0,7	0,7
DP4	1,2	1,1	1,0	0,9	0,8	0,8
DP5	2,9	2,8	2,8	2,7	2,6	2,6
DP6	3,5	2,9	2,9	2,7	2,6	2,5
DP7	3,6	3,2	3,2	3,1	3,0	3,0
Inne	85,8	87,1	87,6	88,2	88,7	88,9

Czas: 10 minut

Kompozycja	Bez enzymu pH 7,0 (%)	Z enzymem pH 7 (%)	Z enzymem pH 5 (%)	Z enzymem pH 4,5 (%)	Z enzymem pH 4 (%)	Z enzymem pH 3,5 (%)
DP1	0,9	2,7	1,5	1,2	1,0	1,0
DP2	0,9	4,9	1,8	1,0	0,7	0,5
DP3	1,0	6,1	2,6	1,4	0,8	0,6
DP4	1,1	3,2	1,3	1,0	0,9	0,8
DP5	2,9	2,6	2,8	2,7	2,7	2,5
DP6	3,4	1,8	2,5	1,5	2,7	2,4
DP7	3,5	2,0	2,9	3,0	3,0	2,9
Inne	86,4	76,8	84,6	88,2	88,4	89,3

[DP oznacza stopień polimeryzacji; DP1 oznacza monosacharyd, DP2 disacharyd, itd. „Inne oznacza inne rodzaje węglowodanów, obliczone na podstawie różnicy].

Obniżenie wartości pH do 4,5 hamuje hydrolizę wiązań α-(1,4). Przy wartości pH powyżej 4,5 występuje zmniejszenie zawartości polimerów wyższych cukrów (DP > 5) oraz wzrost ilości mono-, dii trisacharydów (DP1-3). Podobnie jak poprzednio, przy wartości pH 7,0 obserwowano wyraźną hydrolizę.

P r z y k ł a d 3 - kompozycja w postaci napoju dla sportowców

Kompozycje w postaci napoju dla sportowców wytworzono według poniższego przepisu. Dodano cztery różne maltodekstryny, każda o D.E. w zakresie 6-14, uzyskując stężenie węglowodanów 6,4% wagowych. Całkowita objętość każdej badanej kompozycji wynosiła 1 litr, a pH wynosiło 3,8. Stężenie sodu wynosiło około 55 mg na 100 ml.

Skład napojów dla sportowców	Waga (g) w 1 litrze
1	2
Wodorosiarczan sodu (roztwór 50%)	1,9105 ml
Kwas cytrynowy, bezwodny	3,0
Pomarańczowa emulsja koloryzująca 61,461	1,84
Sorbinian potasu	0,3886
As partam	0,2215
Acesulfam K	0,0709

PL 201 806 B1 cd. tabeli

1	2
Kwas askorbinowy	0,2336
Dihydrat cytrynianu trisodowego	1,300
Zapach pomarańczowy 10174-34	0,270
Emulsja Cloudifier 61,459	0,470
Węglan wapnia (Sturcal F)	0,930
Maltodekstryna	66,66
Woda	do 1 litra

Skład czterech użytych maltodekstryn ustalono przy pomocy HPLC (patrz poniżej).

Skład	Maltodekstryna 1 (%) D.E.=6	Maltodekstryna 2 (%) D.E.=10	Maltodekstryna 3 (%) D.E.=14-16	Maltodekstryna 4 (%) D.E.=14
DP1	0,8	1,0	1,1	0,3
DP2	1,0	1,9	4,0	2,9
DP3	1,3	2,9	4,7	3,1
DP4	1,5	2,4	3,8	2,5
DP5	1,5	2,4	4,0	2,6
DP6	1,6	3,7	4,3	3,3
DP7	1,9	4,4	4,6	3,6
Inne	90,4	81,3	73,5	81,7

[DP oznacza stopień polimeryzacji; DP1 oznacza monosacharyd, DP2 disacharyd, itd. „Inne oznacza inne rodzaje węglowodanów, obliczone na podstawie różnicy].

Badanie pH płytki

Zawierające maltodekstrynę napoje dla sportowców oceniano w badaniu pH płytki dla oceny użyteczności wynalazku w odniesieniu do zdolności bakterii płytki do wytwarzania kwasów z preparatu. W badaniu z podziałem na siedem grup udział wzięło 14 ochotników; uwzględniono również próbę ślepą (preparat w postaci napoju dla sportowców bez węglowodanów), a także dodatnią i ujemną kontrolę, sacharozy i sorbitolu (10% roztwory w wodzie). Każdego dnia badania z policzkowych powierzchni czterech miejsc na zębach badanych osób pobierano próbkę płytki z zastosowaniem sterylnej prostej sondy ze stali nierdzewnej. Dało to w wyniku wyjściową próbkę płytki (czas 0). Próbkę zmieszano z 20 mikrolitrami wody destylowanej i zmierzono wartość pH przy pomocy mikroelektrody. Następnie badane osoby dokładnie płukały usta 15 ml napojów dla sportowców lub płynami kontrolnymi przez 1 minutę. Następnie badane osoby połykały napój. Wartość pH płytki ustalono następnie po czasie 2 i 5 minut, a następnie w odstępach 5-minutowych do 30 minut. Jako ślepej próby użyto preparatu w postaci napoju dla sportowców nie zawierającego żadnych węglowodanów. Analizę statystyczną wykonano po uzyskaniu wszystkich danych (test istotnych różnic Turkey oraz składanych krzywych Stephana). Sposób ten został opisany przez Toumba i Duggala, 1999 (British Dental Journal 186, 626-629).

Wyniki

Poniższa tabela wskazuje, że wartości pH czterech różnych kompozycji zawierających maltodekstrynę nigdy nie spadały poniżej 6,15, podczas gdy wartość pH kontrolnej kompozycji zawierającej sacharozę spadła do 5,42. Kryterium bycia „przyjaznym dla zębów jest takie, że wartość pH nie spada poniżej 5,5, poniżej której może rozpocząć się rozpuszczanie szkliwa. Preparaty zawierające maltodekstrynę nie powodowały zmniejszenia wartości pH płytki do poziomu, w jakim mogłoby wystąpić uszkodzenie szkliwa. Preparat w postaci napoju dla sportowców bez węglowodanów oraz kontrolna kompozycja sorbitolu zmniejszały wartość pH w płytce do poziomu niższego niż badane roztwory. Analiza danych wykazała statystycznie istotną różnicę pomiędzy spadkiem wartości pH dla sacharozy a spadkiem wartości pH dla czterech kompozycji zawierających maltodekstrynę. Nie było różnicy pomiędzy czterema kompozycjami zawierającymi maltodekstrynę. Wyniki wskazują, że można wytwo10

PL 201 806 B1 rzyć napój zawierający pewną ilość maltodekstryn o niskim D.E. bez istotnego potencjału powodującego próchnicę.

	Średnia wartość pH w czasie (minuty)	Minimalna wartość pH (w dowolnym czasie)
0	2	5	10	15	20	25	30	Średnia	SD
A	6,91	6,91	6,46	6,43	6,57	6,73	6,86	6,86	6,20	0,342
B	6,91	6,91	6,33	6,47	6,61	6,89	6,86	6,86	6,26	0,342
C	6,98	6,98	6,48	6,50	6,69	6,72	6,84	6,94	6,28	0,393
D	6,95	6,95	6,20	6,46	6,50	6,60	6,77	6,91	6,15	0,335
E	6,86	6,86	6,68	6,90	6,96	7,02	7,08	6,94	6,61	0,299
F	6,86	6,86	6,13	5,67	5,73	5,99	6,39	6,34	5,42	0,181
G	6,96	6,96	7,02	6,96	7,00	6,89	6,93	6,96	6,73	0,348

A: Maltodekstryna 1; B: Maltodekstryna 2; C: Maltodekstryna 3; D: Maltodekstryna 4; E: bez żadnej maltodekstryny; F: 10% wag./obj. sacharozy; G: 10% wag./obj. sorbitolu

P r z y k ł a d 4 - kompozycja w postaci napoju dla sportowców/energetyzującego

Kompozycje w postaci napoju dla sportowców/energetyzującego wytworzono według poniższego przepisu. Wytworzono trzy różne roztwory zawierające maltodekstryny 5 D.E. z zawartością węglowodanów 6-24%. Badane kompozycje charakteryzowały się kwasowością produktu 0,3% wag./wag. monohydratu kwasu cytrynowego, a wartość pH produktu wynosiła 3,2.

Kompozycja w postaci napojów energetyzujących (% wag./obj.)	Roztwór 1 (S1)	Roztwór 2 (S2)	Roztwór 3 (S3)
Bezwodny kwas cytrynowy	0,262	0,262	0,262
Sorbinian potasu	0,03	0,03	0,03
Benzoesan sodu	0,0072	0,0072	0,0072
Dihydrat cytrynianu trisodowego	0,06	0,06	0,06
Maltodekstryna (Staley Star-Dri 5 D.E.)	6,25	12,5	25,0
Woda	do 100	do 100	do 100

Maltodekstryna (Staley Star-Dri 5 D.E.) to 95% węglowodan.

Skład stosowanych trzech roztworów maltodekstryny ustalono metodą HPLC (patrz poniżej).

Skład	Roztwór 1 (g/l)	Roztwór 2 (g/l)	Roztwór 3 (g/l)
DP1	0,766	1,555	1,840
DP2	0,809	1,648	2,307

[DP oznacza stopień polimeryzacji; DP1 oznacza monosacharyd, DP2 disacharyd]

Badanie pH płytki

Zawierające maltodekstrynę napoje dla sportowców/energetyzujące oceniano w badaniu pH płytki dla oceny użyteczności wynalazku w odniesieniu do zdolności bakterii płytki do wytwarzania kwasów z preparatów. Przeprowadzano to w sposób podobny do opisanego w przykładzie 3. W badaniu z podziałem na pięć grup udział wzięło 9 ochotników; uwzględniono również dodatnią i ujemną kontrolę, zakwaszonej sacharozy i zakwaszonego sorbitolu (10% roztwory rozpuszczone w tej samej podstawowej kompozycji co badane roztwory maltodekstryny). Każdego dnia badania z policzkowych powierzchni zębów badanych osób pobierano próbkę płytki z zastosowaniem sterylnej prostej sondy ze stali nierdzewnej. Dało to w wyniku wyjściową próbkę płytki (czas 0). Próbkę zmieszano z 30 mikrolitrami wody destylowanej i zmierzono pH przy pomocy mikroelektrody. Następnie badane osoby dokładnie płukały usta 15 ml napojów dla sportowców/energetyzujących lub płynami kontrolnymi przez

PL 201 806 B1 minutę. Następnie badane osoby połykały napój. pH płytki ustalono następnie po czasie 6 minut sekund, 10 minut, 15 minut, 2 5 minut i 3 0 minut.

Wyniki

Poniższa tabela wskazuje, że wartość pH trzech kompozycji zawierających maltodekstrynę nigdy nie spadła poniżej 5,5, podczas gdy wartość pH kontrolnej kompozycji zawierającej sacharozę spadła do wartości 5,28. Kryterium bycia „przyjaznym dla zębów jest takie, że wartość pH nie spada poniżej 5,5, poniżej której może rozpocząć się rozpuszczanie szkliwa. Preparaty zawierające maltodekstrynę nie powodowały zmniejszenia wartości pH płytki do poziomu, przy jakim mogłoby wystąpić uszkodzenie szkliwa. Kontrolna kompozycja sorbitolu zmniejszała wartość pH mniej niż badane roztwory.

	Średnia wartość pH w czasie (minuty:sekundy)
0	6:40	10	15	25	30
S1	6,62	6,00	6,33	6,51	6,53	6,62
S2	6,35	5,57	5,92	6,20	6,29	6,18
S3	6,84	5,74	6,09	6,25	6,42	6,54
S4	6,57	5,28	5,57	5,85	6,09	6,16
S5	6,45	6,05	6,36	6,40	6,40	6,45

[S4: zakwaszona 10% wag./obj. sacharoza; S5: zakwaszony 10% wag./obj. sorbitol]

Wyniki wskazują, że można wytworzyć napój zawierający znaczną ilość maltodekstryny o niskim D.E. o minimalnym potencjale powodowania próchnicy.

P r z y k ł a d 5 - sproszkowana kompozycja do sporządzania napoju dla sportowców Sproszkowany preparat do sporządzania napoju dla sportowców wytworzono zgodnie z poniższą listą składników, które zmieszano na sucho z zastosowaniem mieszarki taśmowej, aż do uzyskania jednorodnej mieszaniny. Produkt umieszczono następnie w odpowiednim opakowaniu, takim jak saszetki, słoiki lub bębny.

Składniki	kg
Maltodekstryna (Cerestar C-Pur 01910)	87,2
Aspartam	0,2
Acesulfam-k	0,1
Węglan wapnia	1,24
Bezwodny kwas cytrynowy	6,84
Kwas askorbinowy	0,32
Dihydrat cytrynianu trisodowego	2,83
Zapach pomarańczowy	0,54
Beta-karoten (1% rozpuszczalność w zimnej wodzie)	0,73
Łącznie	100

g proszku rozpuszczono w wodzie do końcowej objętości 1 litra z wytworzeniem pomarańczowego napoju dla sportowców. Wartość pH napoju wynosiła około 4.