DE60104128T2

DE60104128T2 - Alpha-(1,4) glukose-polymer enthaltende oral-zusammensetzungen zur linderung oder verhinderung von zahnschäden

Info

Publication number: DE60104128T2
Application number: DE60104128T
Authority: DE
Inventors: David Myatt Coleford PARKER; Andrea Coleford ROEDIG-PENMAN
Original assignee: SmithKline Beecham Ltd
Current assignee: SmithKline Beecham Ltd
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: EP1313379A2; MY139947A; AU8975701A; JP2004505027A; CN1240322C; ES2223005T3; DE60104128D1; CZ301463B6; WO2002009537A2; KR20030029802A; AR033550A1; GB0018849D0; CZ2003298A3; TR200401819T4; KR100804928B1; MXPA03000987A; EP1313379B1; ZA200300652B; AU2001289757B2; BR0112900A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft kohlehydrathaltige Zusammensetzungen zur oralen Verwendung, wie für Getränke und Süßwaren (Konfekterzeugnisse), und die Verwendung eines α-(1,4)-verbundenen Glucosepolymers in solchen Zusammensetzungen zur Linderung oder Prävention der mit dem Verzehr von Zuckern verbundenen Zahnschädigung.
Zahnkaries und Zahnerosion werden durch die Wirkung von Säuren auf den Zahnschmelz der Zahnoberfläche verursacht. Zahnerosion ist typischerweise mit dem direkten Verzehr von Säuren, wie Fruchtsäuren, verbunden, während Zahnkaries mit dem Verzehr von Zuckern verbunden ist. Die Säure, die zu Zahnkaries führt; wird durch Fermentation von Zuckern durch orale Plaquebakterien erzeugt, die die Zahnschmelzoberfläche bedecken. Ein besonderes Problem entsteht mit dem häufigen Verzehr von kohlehydrathaltigen Produkten, die als Energiequelle dienen, sogenannten Energie- oder Sportgetränken. Die häufigste Quelle für Kohlehydrat in oralen Erzeugnissen zur Übertragung von Energie, wie Sportgetränken, sind Mono- und Disaccharide, wie z. B. Glucose (Dextrose), Saccharose und Maltose. Längerkettige Polymere von Glucose, wie Maltodextrine, werden ebenfalls in solchen Produkten als Energiequelle eingesetzt. Es wurde in einem Rattenmodell der Erkrankung festgestellt, daß Mono- und Disaccharide und Maltodextrine leicht durch Plaquebakterien unter Erzeugung von Säuren fermentierbar sind (Grenby and Mistry, 1996, Caries Research 30, 289). Die durch die Fermentation von Zuckern durch orale Plaquebakterien erzeugte Säure reduziert den pH der Plaqueflüssigkeit. Wenn der pH reduziert wird, wird die Plaqueflüssigkeit weniger gesättigt in bezug auf Calciumhydroxyapatit, den Mineralbestandteil des Zahnschmelzes. Der "kritische pH", unterhalb dessen die Plaqueflüssigkeit ungesättigt in bezug auf Apatit wird, wird als ca. 5,5 betrachtet. Dies ist von der Speichelzusammensetzung des Individuums und dem Ort innerhalb des Mundes abhängig (Meurman and ten Cate, 1996, Eur. J. Oral Sci. 104, 199–206).
Maltodextrine sind Kohlehydrate, die auch als Glucosepolymere bekannt sind. Sie stammen gewöhnlich aus Stärke, z. B. Maisstärke, durch Hydrolyse. Sie umfassen weitgehend Polymere einer Länge von drei oder mehr Dextroseeinheiten, aber enthalten ebenfalls einen kleinen Prozentanteil, typischerweise bis zu ca. 10 Gew.-%, an Monosacchariden oder Disacchariden. Die Herstellung von Maltodextrin aus Stärke führt zu einer Reihe von Polymerkettenlängen. Der Depolymerisationsgrad von Stärke wird als Dextroseäquivalent (DE) ausgedrückt, welches die Menge der vorhandenen gesamten reduzierenden Zucker ist, ausgedrückt als Dextrose und berechnet als Prozentanteil der Gesamttrockenmasse. Glucose (Dextrose) hat ein DE von 100. Glucosesirupe haben allgemein ein DE von 20 oder mehr, wohingegen Maltodextrine allgemein ein DE von weniger als 20 haben. Je höher der DE-Wert, desto größer wird die Menge der reduzierenden Zucker sein, die enthalten sind, und damit wird die Kohlehydratquelle um so leichter durch orale Bakterien fermentiert werden. Maltodextrine mit DE-Werten im Bereich von 1 bis 20 sind kommerziell erhältlich mit einem niedrigen prozentualen Gehalt von Mono- und Disacchariden wie nachfolgend ausführlich erläutert.
Die kommerzielle Hydrolyse von Stärke kann gesteuert werden, um Maltodextrine mit variierendem DE und mit einem niedrigen Prozentanteil von Mono- und Disacchariden zu liefern. Zum Beispiel bieten Cerestar (Trafford Park, Manchester M17 1PA, UK) eine Reihe von Maltodextrinen mit einem DE von 5 bis 18,5 an, und Staley (A. E. Staley Manufacturing Company, 2200 E. Eldorado Street, Decatur, IL 62525 USA) bieten Maltodextrine mit einem DE von 1 bis 18 an. Glucosesirupe mit niedrigem DE mit einem eingeschränkten Prozentgehalt von Mono- und Disacchariden sind ebenfalls kommerziell erhältlich.
Polysaccharidquellen von Kohlehydrat, wie Maltodextrine und Glucosesirupe, werden schnell zu Glucose im Mund durch die Wirkung des Enzyms alpha-Amylase umgewandelt. Das alpha-Amylaseenzym hydrolysiert die α-(1,4)-Bindungen von nicht-kariogenen Polysacchariden unter Bildung von kariogenen Monosacchariden und Disacchariden wie Glucose und Maltose. Obwohl es einen Hinweis auf die Gegenwart von alpha-Amylase-erzeugenden Bakterien in der Zahnplaque gibt, hat der Großteil der alpha-Amylase-aktivität seinen Ursprung im Speichel (Scannapieco et al., 1993, Critical Reviews in Oral Biology and Medicine 4, 301–307).
Das α-Amylaseenzym kann im wesentlichen nicht-kariogene langkettige Polymere von Glucose zu kariogenen Substraten umwandeln, die dann durch Plaquebakterien metabolisiert werden können, wobei organische Säure als Nebenprodukt erzeugt wird. Das kariogene Potential von Maltodextrinen wurden in einem menschlichen Modell durch Al-Khatib et al. ausgewertet, 1997, Caries Research 31, 316, Zusammenfassungen 106 & 107. Es wurde festgestellt, daß Maltodextrine ein niedrigeres acidogenes Potential als Saccharose besitzen, aber eine demineralisierende Aktivität im intraoralen Kariogenitätstest besitzen.
Es besteht demgemäß eine allgemeine Übereinstimmung in der Literatur, daß Maltodextrine sowie Zucker nachteilig für das Gebiß sind.
EP-A-0 264 117 betrifft das Problem der Bereitstellung eines Fitnessgetränks, das die Blutzuckerspiegel im Blut während körperlicher Anstrengung aufrechterhält, verlorene Körperflüssigkeiten und Salze ersetzt und ebenfalls durch fermentierbares Kohlehydrat verursachte Gebißschädigung verhindert. EP-A-0 264 117 beschreibt Fitness-Pulverzusammensetzungen, die 60 bis 85 Gew.-% langkettige Glucosepolymere als Kohlehydratquelle umfassen, wobei der pH der Zusammensetzung zwischen pH 5,2 und 5,8 reguliert ist. Gemäß EP-A-0 264 117 enthält das langkettige Glucosepolymer bevorzugt weniger als 10 Gew.-% Monosaccharide und Disaccharide. Jedoch wird kein Nachweis für eine Wirkung auf das Gebiß bereitgestellt, und es kann vorhergesagt werden, daß Speichelamylase fermentierbare Zucker aus einer solchen Zusammensetzung erzeugen wird.
SE-B-8904190 offenbart eine zum oralen Verzehr gedachte Zusammensetzung zur Verwendung in energieerfordernder körperlicher Aktivität, die Maltodextrin als Hauptenergiequelle umfaßt und mit Xylit als kariesverhindernder Substanz ergänzt ist. SE-B-8904190 betrifft das Problem der Bereitstellung eines langsam absorbierten Getränkeerzeugnisses auf Basis von Kohlehydratquellen mit niedrigem Molekulargewicht, wie Dextrose und Saccharose, und der Kariesbildung aufgrund Verwendung dieser Kohlehydratquellen als Substrat für die Bakterienflora im Mund. Die Maltodextrinzusammensetzung aus SE-B-8904190 wird in bezug auf ihren Mono-, Di- und Oligosaccharidgehalt mit bis zu 10 Glucoseeinheiten Länge definiert, wobei der Rest (55 bis 70 Gew.-%) Oligosaccharide mit über 10 Glucoseeinheiten Länge ist. Der Bereich für den Monosaccharid- und Disaccharidgehalt beträgt 2,1 bis 4,0 Gew.-%. Der bevorzugte Monosaccharid- und Disaccharidgehalt der Maltodextrinzusammensetzung beträgt 3,0 Gew.-%. Der pH der Zusammensetzungen aus SE-B-8904190 ist nicht definiert. Obwohl SE-B-8904190 angibt, daß die Kohlehydratquelle kein gutes Substrat für karieserzeugende Bakterien sein sollte, ist es bemerkenswert, daß das einzige Beispiel in der Beschreibung, eine Sportgetränkezusammensetzung, 51,8 Gew.-% Maltodextrin und 38 Gew.-% des kariogenen Monosaccharids Fructose enthält. Aufgrund der Wirkung von α-Amylase und oralen Bakterien werden die in SE-B-8904190 offenbarten Zusammensetzungen unvermeidlich das Potential für die Plaque-Säureproduktion und Zahndemineralisierung haben.
Die vorliegende Erfindung stellt nicht-kariogene, kohlehydrathaltige Zusammensetzungen zur oralen Verabreichung bereit, die α-(1,4)-verbundene Polymere von Glucose, wie Maltodextrin, als primäre Kohlehydratquelle umfassen. Die Verwendung solcher erfindungsgemäßen Zusammensetzungen wird das Problem der potentiellen Schädigung der Zähne, die durch die im Mund durch orale Bakterien erzeugte Plaquesäure verursacht wird, ausräumen. Zur Vermeidung von Zweifeln schließen hier Verweise auf α-(1,4)-verbundene Polymere von Glucose Polymere mit α-(1,6)-Bindungen sowie α-(1,4)-Bindungen ein.
Es wurde jetzt gefunden, daß die Plaquesäureproduktion durch Verwendung von Zusammensetzungen inhibiert werden kann, die bei niedrigem pH mit α-(1,4)-verbundenen Polymeren von Glucose, wie Maltodextrin, als primäre Kohlehydratquelle formuliert sind. Obwohl wir nicht durch die Theorie gebunden zu sein wünschen, wird postuliert, daß das α-Amylaseenzym bei einem reduzierten pH die α-(1,4)-Bindung nicht hydrolysieren und das Glucosepolymer nicht zu leicht fermentierbaren Mono- und Disacchariden umwandeln kann. Daher können Zusammensetzungen formuliert werden, so daß sie energieerzeugendes Kohlehydrat mit minimaler Zahnschädigung durch Plaquesäureproduktion enthalten.
Erfindungsgemäß wird die Verwendung einer kohlehydrathaltigen Zusammensetzung mit einem effektiven pH von 4,5 oder weniger bereitgestellt, die wenigstens 1,0 Gew.-% eines α-Amylase-verdaubaren, α-(1,4)- verbundenen Polymers von Glucose als Kohlehydratquelle umfaßt, worin die Konzentration von Mono- und Disacchariden in der Zusammensetzung nicht größer als 2,0 Gew.-% ist, in der Herstellung einer oral verabreichbaren Zusammensetzung zur Reduzierung oder Prävention von Zahnschäden durch Plaquesäureproduktion.
Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung wird der effektive pH als der pH einer Zusammensetzung definiert, der einen vorübergehenden intraoralen pH von 4,5 oder weniger während der Verabreichung der Zusammensetzung verleihen wird, während sie mit Speichel im Mund in Kontakt ist. Zusammensetzungen, die formuliert sind, um einen pH von unter pH 4,5 zu verleihen, wurden als wirksam festgestellt, und für den größten Nutzen sollte der effektive pH unterhalb 4,0 sein. Typische erfindungsgemäße Zusammensetzungen werden einen effektiven pH von nicht weniger als 2,0 haben.
Die Kohlehydratquelle zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung wird geeignet ein Maltodextrin mit einem niedrigen DE sein, typischerweise 15 oder weniger, so daß die Konzentration von Mono- und Disacchariden minimiert wird. Es gibt keine besondere Obergrenze für die Konzentration von Kohlehydrat zur Anwendung in der Zusammensetzung, außer sie wird durch die Anwendbarkeiten der Herstellung und andere organoleptische Erwägungen diktiert, vorausgesetzt, die Konzentration von Mono- und Disacchariden in der Zusammensetzung ist minimiert. Als eine ungefähre Richtschnur wird die Konzentration von Mono- und Disacchariden in der Zusammensetzung bevorzugt nicht größer als 1,5 Gew.-% und besonders vorteilhaft nicht größer als 1,0 oder sogar 0,5 Gew.-% sein.
Die Erfindung ist auf einen weiten Bereich von kohlehydrathaltigen Produkten zum oralen Verzehr oder zur oralen Verwendung anwendbar, insbesondere auf Getränke und Süßwaren. Zusammensetzungen können in Form von Flüssigkeiten, Feststoffen oder halbfesten Stoffen sein. Der Begriff Getränk umfaßt trinkfertige flüssige Zusammensetzungen sowie Konzentrate und Pulverformulierungen zur Verdünnung oder Auflösung. Die Erfindung kann in einer Vielzahl von Getränken eingesetzt werden, wie Konzentraten, kohlensäurefreien oder kohlensäurehaltigen Getränken mit oder ohne Fruchtsäfte oder Fruchtextrakte, und insbesondere in Getränken wie Sport- und Energiegetränken oder mit Vitaminen versetzten Getränken.
Zusammensetzungen können ungesüßt oder mit intensiven Süßungsmitteln gesüßt sein, wie Saccharin, Aspartylphenylalanylmethylester oder anderen fachbekannten Nicht-Zuckersüßungsmitteln. Zusammensetzungen können eben falls andere herkömmliche Additive enthalten, wie Natriumbenzoat, Sorbinsäure, Natriummetabisulfit, Ascorbinsäure, Geschmacksstoffe, Farbstoffe, Stabilisatoren, z. B. Lebensmittelhydrokolloide, und Kohlendioxid.
Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet zur Verwendung in Sportgetränken, die mit ca. 6% Kohlehydrat formuliert sind, z. B. im Bereich von 4,0 bis 8,0% Kohlenhydrat, und in energieliefernden Produkten, die mit höheren Kohlehydratmengen hergestellt werden, z. B, ca. 15 bis 25% Kohlehydrat. Falls ein Fruchtsaft oder ein ähnlicher Stoff, der fermentierbare Mono- oder Disaccharid-Kohlehydratquellen enthält, eine Komponente der Zusammensetzung ist, dann wird dies zur Konzentration von Mono- und Disacchariden in der Zusammensetzung beitragen, und eine entsprechende Berücksichtigung wird erforderlich sein.
Es wird angenommen, daß hochenergetische Zusammensetzungen, die erfindungsgemäß formuliert sind und α-(1,4)-gebundene Polymere von Glucose als primäre Quelle der Kohlehydratenergie enthalten, z. B. Zusammensetzungen mit mehr als ca. 15 Gew.-% Kohlehydrat, insbesondere mehr als 20 Gew.-% Kohlehydrat, neu sind, und als solche bilden sie einen Teil der vorliegenden Erfindung.
Die Einführung saurer Komponenten als solche in die Zusammensetzung ist als solches potentiell nachteilig hinsichtlich des Potentials zur Zahnerosion, von der angenommen wird, daß sie u. a. durch saure Lebensmittel verursacht wird, die Calcium aus den Zähnen schneller herausextrahieren, als es durch normale Remineralisierungsprozesse ersetzt werden kann. Lussi et al. (1995, Caries Res. 29, 349–354) haben den pH und die titrierbare Acidität eines Getränks mit seinem erosiven Potential in Verbindung gebracht; je größer die Konzentration der Säure im Getränk ist, desto stärker schädigend wurde es für die Zähne.
Es gibt fachbekannte Verfahren zur Linderung des erosiven Potentials von Säuerungsmitteln für Lebensmittel. WO 92/05711 offenbart ein Verfahren zur Prävention der Erosion von Zahnschmelz durch Verzehr eines sauren Getränks (mit einem pH von weniger als 5,5), das 0,02 bis 0,15% Calcium in Form eines Calciumcitratmalat-Komplexes mit einem Molverhältnis von Citrat zu Malat von 1 : 0,5 bis 1 : 4,5 umfaßt. WO 97/30601 und WO 99/08550 offenbaren Zusammensetzungen mit reduzierten Zahnerosionseigenschaften, die eine Calcium-Verbindung und ein Säuerungsmittel enthalten und dadurch gekennzeichnet sind, daß das Calcium im Bereich von 0,3 bis 0,8 mol pro Mol von Säuerungsmittel vorhanden ist und der pH der Zusammensetzung 3,5 bis 4,5 beträgt. WO 00/13531 offenbart die Verwendung von viskositätsmodifizierenden Polymermaterialien, die häufig als Verdickungsmittel Stabilisatoren und Emulgatoren verwendet werden, in sauren Zusammensetzungen zur oralen Verwendung zur Linderung oder Inhibierung der mit dem Verzehr von Säure verbundenen Zahnschädigung.
Wenn sie in Verbindung mit bekannten Verfahren zur Bekämpfung von Zahnerosion auf Basis der Zugabe von Calcium und/oder viskositätsmodifizierendem Polymermaterial verwendet wird, dann ist die vorliegende Erfindung besonders geeignet zur Anwendung für saure, kohlehydrathaltige Produkte zum oralen Verzehr, wie saure Sport- und Energiegetränke, saure Getränke, die mit Fruchtsäften hergestellt werden, und auch für andere saure Produkte, die oral eingenommen werden. Die Lehre der oben genannten Literaturstellen wird entsprechend durch Verweis eingeführt.
Saure Zusammensetzungen können organische und/oder anorganische Säuren enthalten und können mit Vitaminen, z. B. B-Vitaminen und Ascorbinsäure, ergänzt werden. Saure Lösungen können ebenfalls Natriumionen enthalten, insbesondere in der Formulierung von Sportgetränken. Bevorzugte Säuerungsmittel schließen trinkbare Säuren ein, wie Zitronensäure, Äpfelsäure, Milchsäure, Phosphorsäure, Essigsäure und Weinsäure. Die Erfindung wird vorteilhaft für Getränkeprodukte angewendet, die natürliche oder hinzugegebene Zitronensäure enthalten. Die Säuerungsmittelkonzentration in einer Zusammensetzung wird durch den Typ des Produkts, den gewünschten effektiven pH, die gewünschten organoleptischen Eigenschaften und die Acidität der gewählten Säurequelle bestimmt werden. Die Acidität einer Zusammensetzung kann als titrierbare Acidität ausgedrückt werden, die ein Maß für den Gewichtsprozentanteil der in einer Lösung vorhandenen Säure ist, berechnet aus dem Volumen von Natriumhydroxid, das zur Neutralisierung der vorhandenen Säuremoleküle erforderlich ist. In der Praxis wird titrierbare Acidität potentiometrisch mit standardisierter Natriumhydroxid-Lösung bekannter Konzentration bei einer Temperatur von 20°C gemessen. Ein typisches Getränk wird eine titrierbare Acidität im Bereich von 0,01 bis 4% G/G haben, und ein typisches trinkfertiges Getränk mit Fruchtgeschmack wird eine titrierbare Acidität im Bereich von 0,1 bis 2% G/G haben. Typischerweise würde die Säurekonzentration in Zusammensetzungen der Erfindung, z. B. die Säurekonzentration in einem Produkt mit Fruchtgeschmack, im Bereich von 0,01 bis 4% G/G sein, geeignet im Bereich von 0,1 bis 2,5% G/G. Ein typisches trinkfertiges Getränk mit Fruchtgeschmack auf Basis von Zitronen- und/oder Äpfelsäure als Säuerungsmittel wird eine Säure konzentration im Bereich von 0,01 bis zu 2% G/G haben, bevorzugt 0,01 bis 1,0% G/G der Getränkezusammensetzung. In einem Konzentrat zur Verdünnung wird die typische Zitronen/Äpfelsäurekonzentration im Bereich von 0,1 bis 4% G/G der Zusammensetzung sein. Mischungen trinkbarer Säuren können verwendet werden, z. B. Mischungen aus Säuren, die aus Zitronensäure, Äpfelsäure, Phosphorsäure und Milchsäure ausgewählt sind, und andere geeignete fachbekannte Exzipienten von Lebensmittelqualität.
Der effektive pH der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen wird gemäß Produkttyp, Säuregehalt und gewünschten organoleptischen Eigenschaften variieren. Ein typischer effektiver pH-Bereich der Zusammensetzungen ist von pH 2,4 bis pH 4,0 und besonders bevorzugt von pH 2,7 bis pH 4,0, speziell für Getränke, die Fruchtsäuren enthalten. Man wird einsehen, daß für flüssige Zusammensetzungen, wie Getränke, der effektive pH sehr nahe am tatsächlichen pH der Zusammensetzung sein wird.
Erfindungsgemäße Zusammensetzungen können durch Vermischen der Bestandteile gemäß herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Feste Bestandteile können in Wasser oder in heißem Wasser nach Bedarf vor dem Vermischen mit anderen Komponenten gelöst werden. Typischerweise werden Getränkezusammensetzungen vor dem Einfüllen in Flaschen oder Dosen oder andere Packungen pasteurisiert oder nach dem Einfüllen "in der Packung pasteurisiert".
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert:
Beispiel 1 – Wirkung des pH auf alpha-Amylase-Hydrolyse von 14DE-Maltodextrin
Um die Erfindung dahingehend zu testen, daß ein reduzierter pH die Fähigkeit von alpha-Amylase im Speichel zur Hydrolyse der α-(1,4)-Bindung von Glucosepolymeren hemmen wird, wurden 14DE-Maltodextrin-Lösungen wie nachfolgend angegeben bei 37°C mit und ohne Speichel-alpha-Amylase inkubiert. Amylase wurde von Sigma-Aldrich Company Ltd., Poole, Dorset, UK erworben. Eine Einheit alpha-Amylase-Aktivität wird als die Menge definiert, die 1,0 mg Maltose aus Stärke in 3 Minuten bei pH 6,9 bei 20°C freisetzen wird. Der pH der Inkubationen wurden durch Zugabe von Natriumhydroxid/Salzsäure eingestellt. Proben wurden aus der Inkubation unmittelbar nach der Zugabe des Enzyms (Zeitpunkt 0) und nach 3 und 10 Minuten entnommen. Diese wurden unmittelbar auf 1/200 in 0,1 M Natriumhydroxid verdünnt.
Ergebnisse
Die Zusammensetzung der Kohlehydrattypen in den Maltodextrin/Enzym-Inkubationen wurde anschließend durch HPLC ermittelt.
HPLC-Einzelheiten waren wie folgt:
Säule: DIONEX-Säule, CarboPac PA-100
Temperatur: 25°C
Fließgeschwindigkeit: 1,0 ml/Minute
Laufzeit: 30 Minuten
Mobile Phase: 100% 0,1 M NaOH bis 100% 0,1 M NaOH, 0,25 M Natriumacetat
Die Ergebnisse werden als Prozentwert eines Kohlehydrattyps als Teil des Gesamtkohlehydrats beschrieben.
Zeit: 0 Minuten
Zeit: 3 Minuten
Zeit: 10 Minuten
[DP bedeutet Polymerisationsgrad; DP1 stellt Monosaccharid dar, DP2 Disaccharid, etc. "Andere" bedeutet andere Kohlehydrattypen, berechnet aus der Differenz.]
Eine Reduktion des pH auf 4,5 hemmt die Hydrolyse der α-(1,4)-Bindungen. Oberhalb pH 4,5 gibt es eine Reduktion höherer Zuckerpolymere (DP > 5) und eine Zunahme von Mono-, Di- und Trisacchariden (DP1–3). Eine beträchtliche Hydrolyse des Maltodextrins wurde bei pH 7,0 beobachtet.
Beispiel 2 – Wirkung des pH auf alpha-Amylase-Hydrolyse von 5DE-Maltodextrin
Um die Erfindung dahingehend zu testen, daß ein reduzierter pH die Fähigkeit von alpha-Amylase im Speichel zur Hydrolyse der α-(1,4)-Bindung von Glucosepolymeren hemmen wird, wurden 5DE-Maltodextrin-Lösungen wie nachfolgend ausgeführt bei 37°C mit und ohne Speichel-alpha-Amylase in einer ähnlichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben inkubiert. Der pH wurde durch Zugabe von Natriumhydroxid/Salzsäure eingestellt. Proben wurden aus der Inkubation unmittelbar nach der Zugabe des Enzyms (Zeitpunkt 0) und nach 10 Minuten entnommen. Diese wurden unmittelbar auf 1/200 in 0,1 M Natriumhydroxid verdünnt.
Ergebnisse
Die Zusammensetzung der Kohlehydrattypen in den Maltodextrin/Enzym-Inkubationen wurde anschließend durch HPLC ermittelt. HPLC-Einzelheiten wie gemäß Beispiel 1.
Die Ergebnisse werden als Prozentwert eines Kohlehydrattyps als Teil des Gesamtkohlehydrats beschrieben.
Zeit: 0 Minuten
Zeit: 10 Minuten
[DP bedeutet Polymerisationsgrad; DP1 stellt Monosaccharid dar, DP2 Disaccharid, etc. "Andere" bedeutet andere Kohlehydrattypen, berechnet aus der Differenz.]
Eine Reduktion des pH auf 4,5 hemmt die Hydrolyse der α-(1,4)-Bindungen. Oberhalb pH 4,5 gibt es eine Reduktion höherer Zuckerpolymere (DP > 5) und eine Zunahme von Mono-, Di- und Trisacchariden (DP1–3). Wieder wurde eine beträchtliche Hydrolyse bei pH 7,0 beobachtet.
Beispiel 3 – Sportgetränkzusammensetzung
Sportgetränkzusammensetzungen wurden gemäß der nachfolgend angegebenen Formulierung hergestellt. Vier unterschiedliche Maltodextrine mit einem jeweiligen DE im Bereich von 6 bis 14 wurden hinzugegeben, um eine Kohlehydratkonzentration von 6,4 Gew.-% zu ergeben. Das Gesamtvolumen jeder Testzusammensetzung betrug 1 1, und der pH betrug 3,8. Die Natriumkonzentration betrug ca. 55 mg pro 100 ml.
Die Zusammensetzung der vier Maltodextrine wurde durch HPLC ermittelt (siehe unten).
[DP bedeutet Polymerisationsgrad; DP1 stellt Monosaccharid dar, DP2 Disaccharid, etc. "Andere" bedeutet andere Kohlehydrattypen, berechnet aus der Differenz.]
Plaque-pH-Untersuchung
Die maltodextrinhaltigen Sportgetränke wurden mittels einer Plaque-pH-Untersuchung ausgewertet, um den Nutzen der Erfindung in bezug auf die Fähigkeit von Plaquebakterien zur Erzeugung von Säure aus den Formulierungen zu bewerten. Dies beinhaltete 14 Freiwillige in einer Untersuchung mit sieben Abschnitten, die ebenfalls eine Blindprobe (Sportgetränkformulierung ohne Kohlehydrat) und Saccharose- und Sorbit-positive und -negative Kontrollabschnitte (10%ige Lösungen, gelöst in Wasser) einschloß. An jedem Untersuchungstag wurde eine Plaqueprobe von den bukkalen Oberflächen von vier Stellen der Zähne der Probanden unter Verwendung einer sterilen geraden Sonde aus rostfreiem Stahl entnommen. Dies bildete die Basislinien-Plaqueprobe (Zeitpunkt 0). Die Probe wurde mit 20 μl destilliertem Wasser vermischt und der pH mit einer Mikroelektrode gemessen. Die Probanden spülten dann ihren Mund sorgfältig mit 15 ml der Sportgetränke oder der Kontrollen für 1 Minute. Die Probanden schluckten dann das Getränk. Der pH der Plaque wurde anschließend nach 2 und 5 Minuten und darauf in 5-minütigen Intervallen bis zu 30 Minuten bestimmt. Eine Sportgetränkeformulierung ohne jedes Kohlehydrat wurde als Leerprobe verwendet. Eine statistische Analyse wurde nach Erhalt aller Daten durchgeführt (Turkey's Significant Difference Test and Splined Stephan Curves). Die Methode wurde von Toumba und Duggal, 1999 beschrieben (British Dental Journal 186, 626–629).
Ergebnisse
Die folgende Tabelle zeigt, daß der pH der vier unterschiedlichen maltodextrinhaltigen Zusammensetzungen niemals unter 6,15 fiel, wohingegen der pH der Saccharose-Kontrollzusammensetzung auf 5,42 fiel. Das Kriterium der "Zahnfreundlichkeit" besteht darin, daß der pH nicht unter einen pH von 5,5 fällt, unterhalb dessen Zahnschmelz sich aufzulösen beginnen kann. Die Maltodextrinformulierungen verursachten keine Reduzierung des Plaque-pH auf einen Wert, bei dem eine Zahnschmelzschädigung erfolgt. Die Sportgetränkformulierung ohne Kohlehydrat und die Sorbit-Kontrollzusammensetzung reduzierten den Plaque-pH weniger als die Testlösungen. Die Analyse der Daten zeigte, daß es einen statistisch signifikanten Unterschied zwischen dem pH-Abfall aus Saccharose und dem pH-Abfall der vier maltodextrinhaltigen Zusammensetzungen gab. Es gab keinen Unterschied zwischen den vier maltodextrinhaltigen Zusammensetzungen. Die Ergebnisse zeigen, daß ein Getränk formuliert werden kann, das nennenswerte Mengen von Maltodextrin mit niedrigem DE enthält und kein signifikantes kariogenes Potential hat.

A: Maltodextrin 1
B: Maltodextrin 2
C: Maltodextrin 3
D: Maltodextrin 4
E: Kein Maltodextrin
F: 10% G/V Saccharose
G: 10% G/V Sorbit

Beispiel 4 – Energie/Sportgetränkzusammensetzung
Energie/Sportgetränkzusammensetzungen wurden gemäß der nachfolgend angegebenen Formulierung hergestellt. Drei unterschiedliche 5DE-Maltodextrinlösungen wurden unter Verwendung von 6 bis 24% Kohlehydrat hergestellt. Die Testzusammensetzungen hatten eine Produktacidität von 0,3% G/G Zitronensäuremonohydrat, und der Produkt-pH betrug 3,2.
Maltodextrin (Staley Star-Dri 5DE) ist 95% Kohlehydrat.
Die Zusammensetzung der drei Maltodextrinlösungen wurde durch HPLC ermittelt (siehe unten).
[DP bedeutet Polymerisationsgrad; DP1 stellt Monosaccharid dar, DP2 Disaccharid.]
Plaque-pH-Untersuchung
Die maltodextrinhaltigen Energie/Sportgetränke wurden mittels einer Plaque-pH-Untersuchung ausgewertet, um die Nützlichkeit der Erfindung in bezug auf die Fähigkeit von Plaquebakterien zur Erzeugung von Säure aus den Formulierungen zu bewerten. Dies wurde in einer zu der in Beispiel 3 beschriebenen ähnlichen Weise durchgeführt. Dies beinhaltete 9 Freiwillige in einer Untersuchung mit fünf Abschnitten, die ebenfalls angesäuerte Saccharose- und angesäuerte Sorbit-positive und -negative Kontrollabschnitte (10%ige Lösungen, gelöst in der gleichen Basiszusammensetzung wie die Testmaltodextrinlösungen) einschloß. An jedem Testtag wurde eine Plaqueprobe von den bukkalen Oberflächen der Zähne der Probanden unter Verwendung einer sterilen geraden Sonde aus rostfreiem Stahl entnommen. Diese bildete die Basislinien-Plaqueprobe (Zeitpunkt 0). Die Probe wurde mit 30 μl destilliertem Wasser vermischt und der pH mit einer Mikroelektrode gemessen. Die Probanden spülten dann ihren Mund sorgfältig mit 15 ml der Energie/Sportgetränke oder der Kontrollen für 1 Minuten. Die Probanden schluckten dann das Getränk. Der pH der Plaque wurde anschließend nach 6 Minuten und 40 Sekunden, 10 Minuten, 15 Minuten, 25 Minuten und 30 Minuten bestimmt.
Ergebnisse
Die folgende Tabelle zeigt, daß der pH der drei maltodextrinhaltigen Zusammensetzungen niemals unter 5,5 fiel, wohingegen der pH der Saccharose-Kontrollzusammensetzung auf 5,28 fiel. Das Kriterium der "Zahnfreundlichkeit" besteht darin, daß der pH nicht unter einen pH von 5,5 fällt, unterhalb dessen der Zahnschmelz sich aufzulösen beginnen kann. Die Maltodextrinformulierungen verursachten keine Reduzierung des Plaque-pH auf einen Wert, bei dem eine Zahnschmelzschädigung auftritt. Die Sorbit-Kontrollzusammensetzung reduzierte den Plaque-pH weniger als die Testlösungen.
[S4: Angesäuerte 10% G/V Saccharose, S5: Angesäuertes 10% G/V Sorbit]
Die Ergebnisse zeigen, daß ein Getränk formuliert werden kann, das nennenswerte Mengen von Maltodextrin mit niedrigem DE enthält und ein minimales kariogenes Potential aufweist.
Beispiel 5 – Pulverförmige Sportgetränkzusammensetzung
Eine pulverförmige Sportgetränkformulierung wurde gemäß der folgenden Liste von Bestandteilen hergestellt, die typischerweise unter Verwendung eines Bandmischers trockenvermischt werden, bis eine homogene Mischung erhalten wird. Das Produkt wird dann in eine angemessene Verpackung, wie Sachets, Gläser oder Trommeln, abgefüllt.
75 g des Pulvers wurden in Wasser auf ein Endvolumen von 1 l gelöst, um ein Orangen-Sportgetränk herzustellen. Das Getränk hatte einen pH von ca. 4.

Claims

Verwendung einer kohlehydrathaltigen Zusammensetzung mit einem effektiven pH von 4,5 oder weniger, die wenigstens 1,0 Gew.-% eines α-Amylase-verdaubaren, α-(1,4)-verbundenen Polymers von Glucose als Kohlehydratquelle umfasst, worin die Konzentration von Mono- und Disacchariden in der Zusammensetzung nicht grösser als 2,0 Gew.-% ist, in der Herstellung einer oral verabreichbaren Zusammensetzung zur Reduzierung oder Prävention von Zahnschäden durch Plaque-Säureproduktion.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäss Anspruch 1, worin das α-(1,4)-verbundene Polymer von Glucose ein Maltodextrin ist.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäss Anspruch 2, worin das α-(1,4)-verbundene Polymer von Glucose ein Maltodextrin mit einem Dextroseäquivalent (DE) von 15 oder weniger ist.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Konzentration von Mono- und Disacchariden nicht grösser als 1,0 Gew.-% ist.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem effektiven pH im Bereich von 2,0 bis 4,0.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, die ein Getränk ist.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, die ein Konfekterzeugnis ist.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäss Anspruch 6, die ein Sportgetränk ist, das zwischen 4,0 und 8,0 Gew.-% Kohlehydrat enthält.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäss Anspruch 6 oder 7, die ein Energieerzeugnis ist, das zwischen 15 und 25 Gew.-% Kohlehydrat enthält.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäss Anspruch 6 mit einem effektiven pH im Bereich von 2,4 bis 4,0.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäss jedem vorhergehenden Anspruch, die ferner Calcium und/oder ein die Viskosität modifizierendes Material umfasst.
Kohlehydrathaltige Zusammensetzung zur oralen Verabreichung mit einem effektiven pH von 4,5 oder weniger, die wenigstens 20 Gew.-% eines α-Amylase-verdaubaren, α-(1,4)-verbundenen Polymers von Glucose als Kohlehydratquelle umfasst, worin die Konzentration von Mono- und Disacchariden in der Zusammensetzung nicht grösser als 2,0 Gew.-% ist.
Zusammensetzung gemäss Anspruch 12, die ein Getränk ist.