DE3437090A1

DE3437090A1 - Composition for inhibiting dental caries

Info

Publication number: DE3437090A1
Application number: DE19843437090
Authority: DE
Inventors: Günther Prof. Dr.med. Siebert; Susanne C. Dr.rer.nat. 8700 Würzburg Ziesenitz
Original assignee: Ziesenitz susanne C drrernat
Current assignee: Ziesenitz susanne C drrernat
Priority date: 1984-10-10
Filing date: 1984-10-10
Publication date: 1986-05-07

Abstract

The composition according to the invention for inhibiting dental caries by inhibiting the metabolism of sugars by oral bacteria contains a combination of saccharine, cyclamate and acesulfame or their water-soluble salts in the molar ratio 1:3 to 8:3 to 8. The combination has a synergistic action and is considerably more effective than acesulfame alone. The non-fattening composition according to the invention can be employed for sweetening foodstuffs with their own sugar content, as additive to foodstuffs which already contain a fattening vehicle with sweetening power, or with the addition of a fattening vehicle.

Description

Mittel zum Inhibieren der ZahnkariesAgents for inhibiting dental caries

Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf Mittel zum Inhibieren der Zahnkaries durch Hemmung des Zuckerstoffwechsels von Mundbakterien, insbesondere Streptococcus mutans durch Verwendung von künstlichen Süßstoffen (engl: Non-Nutritive Sweeteners). Description The invention relates to agents for inhibiting dental caries by inhibiting the sugar metabolism of oral bacteria, in particular Streptococcus mutans through the use of artificial sweeteners (English: Non-Nutritive Sweeteners).

Zucker wie Saccharose, Glucose und Fructose, welche in Lebensmittel-Rohstoffen vorkommen (sogen. Eigenzucker) oder ihnen bei der Lebensmittelherstellung zugesetzt werden, sind seit langem als Hauptursache der Entstehung von Zahnkaries erkannt. Diese Zucker sind leichtvergärbare Quellen für den Stoffwechsel von Streptococcus mutans und anderen Mundbakterien, wobei Milchsäure und niedrige Fettsäuren als Stoffwechsel-Produkte abgegeben werden, weil diese Bakterien sie nicht weiter verwenden können. Diese Säuren gelangen an die Oberfläche der Zähne, wo sie Calciumsalze herauslösen und so zur Entstehung von Zahnkaries führen.Sugars like sucrose, glucose and fructose which are found in food raw materials occur (so-called own sugar) or added to them during food production have long been recognized as the main cause of the development of dental caries. These sugars are easily fermentable sources for the metabolism of Streptococcus mutans and other oral bacteria, taking lactic acid and low fatty acids as metabolic products because these bacteria can no longer use them. These Acids reach the surface of the teeth, where they dissolve calcium salts and thus lead to the development of dental caries.

Alle Versuche, die Säurebildung aus Zuckern in der Mundhöhle zu verhindern, indem man die in Lebensmitteln enthaltenen Zucker durch Süßstoffe ersetzt, sind bisher nicht erfolgreich verlaufen, und zwar aus biologischen Gründen, weil ein einzelner Süßstoff.in zu hoher Konzentration eingesetzt werden muß, um zu wirken, und dann metallischen Nachgeschmack bei zu hohem Süßungsgrad hervorruft; sowie aus technologischen Gründen, weil Süßstoffe keinen "Körper" geben.All attempts to prevent acid build-up from sugars in the oral cavity by replacing the sugars in food with sweeteners so far unsuccessful, for biological reasons, because a individual sweetener. must be used in too high a concentration in order to be effective, and then creates a metallic aftertaste if the degree of sweetening is too high; as well as from technological reasons, because sweeteners do not give a "body".

Unter "Körper" wird eine Eigenschaft von Lebensmitteln verstanden, derart, daß sie beim Kauen in der Mundhöhle und beim Schlucken das Gefühl von etwas Körperhaftem (Substantiellem) vermitteln. Das gilt auch für Flüssigkeiten, die dann sirupartig sind."Body" is understood to be a property of food, such that they feel something when chewing in the oral cavity and when swallowing Convey physical (substantial) things. This also applies to liquids that then are syrupy.

Lebensmitteltechnologisch bedeutet Körper zugleich das Volumen einer Ware. Marzipan z.B. gewinnt "Körper" durch einen Zuckergehalt von etwa 67 Gewichtsprozent.In terms of food technology, the body also means the volume of a body Were. Marzipan, for example, gains "body" from a sugar content of around 67 percent by weight.

Es ist bekannt, daß 3,4-Dihydro-6-methyl-1,2,3-oxythazin-4-on-2,2-dioxid (Acesulfam) oder dessen Salze, insbesondere das Kaliumsalz (Acesulfam-K) als Ersatz von natürlichem Zucker oder in Kombination mit Zucker eine Inhibierung des Zahnverfalls durch Karies ermöglicht.It is known that 3,4-dihydro-6-methyl-1,2,3-oxythazin-4-one-2,2-dioxide (Acesulfame) or its salts, especially the potassium salt (Acesulfame-K) as a substitute natural sugar or in combination with sugar inhibits tooth decay made possible by tooth decay.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Kombination von Saccharin (Benzoesäuresulfimid), Cyclamat (Salze, insbesondere Na-Salze der Cyclohexansulfamidsäure) und Acesulfam hinsichtlich der erwähnten Hemmung der Säurebildung von Streptococcus mutans aus Saccharose, Glucose und Fructose wesentlich wirksamer ist als Acesulfam allein.It has now surprisingly been found that the combination of Saccharin (benzoic acid sulfimide), cyclamate (salts, especially Na salts of cyclohexane sulfamic acid) and acesulfame for the aforementioned acidification inhibition of Streptococcus mutans made from sucrose, glucose and fructose is much more effective than acesulfame alone.

Für jeden der drei genannten Süßstoffe wurde die zur 50%igen Hemmung erforderliche Konzentration (ED50) festgelegt. Es ergab sich, daß zwar auch Saccharin und Cyclamat eine karieshemmende Wirkung haben, daß aber die Mischung der drei genannten Süßstoffe wesentlich wirksamer war als die der Einzelsubstanz. Verwendete man z.B. von Saccharin die der ED5 entsprechende Menge, von Cyclamat die ED7, und von Acesulfam die ED8 im Gemisch, so betrug die Hemmung der Säurebildung nicht 20 %, wie man aus der Addition erwarten würde, sondern 60 %. Es lag also eine stark synergistische Hemmung der Süßstoff-Kombination vor. Dies ist besonders markant, wenn in dem erfindungsgemäßen Mittel zum Inhibieren der Zahnkaries auf 1 Mol Saccharin jeweils 3 bis 8 Mol Cyclamat und Acesulfam kommen.For each of the three sweeteners mentioned, that was 50% inhibition required concentration (ED50). It turned out that saccharin too and cyclamate have a caries-inhibiting effect, but that the mixture of the three mentioned Sweeteners was much more effective than that of the single substance. If you used e.g. of saccharine the amount corresponding to ED5, of cyclamate the ED7, and of acesulfame the ED8 in the mixture, the inhibition of acid formation was not 20%, as one can see would expect the addition, but 60%. So it was a strongly synergistic one Inhibition of the sweetener combination. This is particularly noticeable when in the inventive Agent for inhibiting dental caries on 1 mole of saccharin 3 to 8 moles of cyclamate in each case and acesulfame come.

Die Zahnkaries inhibierende Wirkung der erfindungsgemäßen Süßstoff-Kombination tritt gerade auch dann ein, wenn sie gleichzeitig mit Zucker in der Mundhöhle anwesend ist. Damit wird die bisher für das kariesauslösende Potential von süßen Lebensmitteln wichtige Verweildauer im Mund (oral clearance) belanglos. Auch in Lebensmitteln, in denen der Eigenzucker und nicht etwa zugesetzter Zucker das kariesauslösende Element darstellt, wie z.B. bei süßen Obstarten, wird durch das erfindungsgemäße Mittel eine Kariesverhinderung erreicht, wenn diese Lebensmittel damit einer Aufsüßung unterworfen werden.The dental caries-inhibiting effect of the sweetener combination according to the invention occurs precisely when it is present in the oral cavity at the same time as sugar is. This is the hitherto used for the caries-causing potential of sweet foods important retention time in the mouth (oral clearance) irrelevant. Also in food, in which the own sugar and not added sugar is the caries-causing Element represents, such as in sweet fruits, is by the invention A means to prevent tooth decay if these foods are sweetened with it be subjected.

Wegen der hohen Wirksamkeit des kariesverhindernden Mittels gemäß der Erfindung kann es auch Lebensmitteln zugesetzt werden bzw. zusammen mit Lebensmitteln angewendet werden, die bereits einen körpergebenden Träger mit Süßkraft enthalten, wie z.B. Backwaren, Süßwaren, Kakao-Erzeugnisse, Obst-Konserven, Marmeladen oder Gelees, Fruchtsaftgetränke oder dergleichen.Because of the high effectiveness of the anti-caries agent according to According to the invention, it can also be added to foods or together with foods are used that already contain a body-giving carrier with sweetening power, such as baked goods, confectionery, cocoa products, canned fruit, jams or Jellies, fruit juice drinks or the like.

Sofern die damit verbundene Übersüßung nicht in Kauf genommen werden oder durch Verminderung des Zuckeranteils wenigstens teilweise ausgeglichen werden kann, empfiehlt sich der Ersatz des Zuckers durch körpergebende Träger mit geringerer Süßkraft, insbesondere ohne Süßkraft.Unless the associated excess sweetening is accepted or at least partially compensated for by reducing the sugar content it is advisable to replace the sugar with body-giving carriers with lower amounts Sweetening power, especially without sweetening power.

Da das erfindungsgemäße Mittel zum Inhibieren der Zahnkaries die Süßkraft selbst mitbringt aber nicht körpergebend ist, empfiehlt sich der Zusatz eines Trägers ohne bzw. nur mit geringer Süßkraft. Die im Sinne der Erfindung bevorzugten Träger sollten nicht kariogen sein und zweckmäßigerweise sind sie auch noch kalorienfrei oder kalorienvermindert, weil sie im Körper nicht oder unvollständig verwertet werden und infolgedessen auch den Blutzucker nicht beeinflussen.Since the agent for inhibiting dental caries of the present invention has the sweetening power If you bring your own but is not body-giving, the addition of a carrier is recommended with little or no sweetening power. The carriers preferred for the purposes of the invention should not be cariogenic and appropriately they are too still calorie-free or calorie-reduced because they are absent or incomplete in the body are recycled and consequently do not affect blood sugar.

Beispiele für geeignete Träger sind Quellstoffe, z.B.Examples of suitable carriers are swelling agents, e.g.

Pektine und Füllstoffe wie z.B. Alginate.Pectins and fillers such as alginates.

Träger haben meist Kohlenhydrat- bzw. Polysaccharidt natur. Doch ist das keine zwingende Voraussetzung.Carriers usually have natural carbohydrates or polysaccharides. It still is this is not a mandatory requirement.

Bestimmte monomere Polyole, insbesondere Hexite und Pentite wie Mannit, Sorbit oder Xylit sind als Träger geeignet. Ferner spezielle Disaccharide, wie z.B.Certain monomeric polyols, especially hexites and pentites such as mannitol, Sorbitol or xylitol are suitable as carriers. Furthermore, special disaccharides, such as e.g.

Palatinose oder Leukrose sowie reduzierte Disaccharide, die als Palatinit (R) Maltit oder Lycasin (R) im Handel sind. Auch Polysaccharide können als Träger geeignet sein.Palatinose or leukrosis as well as reduced disaccharides known as Palatinit (R) Maltitol or Lycasin (R) are commercially available. Polysaccharides can also be used as carriers be suitable.

Besonders bevorzugt als körpergebender Träger sind Gluco-Oligosaccharide mit bis zu 30, insbesondere 10-20 Anhydroglucose-Einheiten.Gluco-oligosaccharides are particularly preferred as body-giving carriers with up to 30, in particular 10-20, anhydroglucose units.

Die Träger können eine Eigenwirkung im Sinne der Hemmung des Zuckerstoffwechsels von Mundbakterien haben, wie das z.B. bei Palatinit(R) und Xylit der Fall ist. Bevorzugt werden solche Träger verwendet, die die Hemmwirkung der erfindungsgemäßen Süßstoffkombination erhöhen, insbesondere synergistisch verstärken.The carrier can have its own effect in the sense of inhibiting the sugar metabolism of oral bacteria, as is the case with Palatinit (R) and Xylitol, for example. Preferred those carriers are used which have the inhibitory effect of the sweetener combination according to the invention increase, especially reinforce synergistically.

Die Süßstoffkombination liegt im Gemisch mit dem körpergebenden Träger ohne Süßkraft bzw. nur mit geringer Süßkraft wenigstens in einer Menge vor, die zur Inhibierung der Zahnkaries ausreicht. Da eine Übersüßung in der Regel vermieden werden soll, liegt die erfindungsgemäße Süßstoffkombination im Gemisch mit dem körpergebenden Träger höchstens in einer Menge vor, mit der die Süßkraft von Saccharose erreicht wird. Weil die Süßkraft der erfindungsgemäßen Süßstoffkombination etwa 200 mal größer ist als die von Zucker, entspricht das etwa 0,5 Gewichtsprozent der Mischung mit dem Träger. Dabei wird der Süß geschmack in Prozenten der Süßempfindung einer 6-ien Zuckerlösung (= 100 %) angegeben. Die kariesinhibierende Wirkung setzt hingegen schon bei sehr geringen Mengen von wenigen Promille ein. Zweckmäßig enthält das erfindungsgemäße Gemisch daher 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent der Süßstoffkombination und der Rest ist körpergebender Träger.The combination of sweeteners is mixed with the body giving carrier without sweetening power or only with low sweetening power, at least in an amount that sufficient to inhibit dental caries. Since over-sweetening is usually avoided is to be, the sweetener combination according to the invention is in mixture with the body-giving wearer at most in an amount with which the sweetening power is achieved by sucrose. Because the sweetening power of the sweetener combination according to the invention is about 200 times larger than that of sugar, this corresponds to about 0.5 percent by weight the mixture with the carrier. The sweet taste becomes a percentage of the sweet sensation a 6-ien sugar solution (= 100%). The caries-inhibiting effect continues on the other hand, even with very small amounts of a few per thousand. Appropriately contains the mixture according to the invention therefore 0.1 to 0.5 percent by weight of the sweetener combination and the rest is body-giving vehicle.

Das erfindungsgemäße Mittel zum Inhibieren der Zahnkaries unter Zusatz eines körpergebenden Trägers kann indem fertigen Lebensmittel, wie z.B. Süßwaren, Kaugummis, Kakaoerzeugnissen, Backwaren, Obstkonserven, Konfitüre, Getränken etc. in Mengen von etwa 1 bis 95 Gew.% vorliegen.The agent according to the invention for inhibiting dental caries with additives of a body-giving wearer can use finished foods, such as confectionery, Chewing gum, cocoa products, baked goods, canned fruit, jams, beverages, etc. Are present in amounts of about 1 to 95% by weight.

Das erfindungsgemäße kariesinhibierende Mittel zeichnet sich ferner vorzugsweise durch den Gehalt eines löslichen Fluorids, insbesondere von Natriumfluorid aus. Es ist bekannt, daß Fluorid die Säurebildung beim Stoffwechsel von Streptococcus mutans hemmt.The caries-inhibiting agent according to the invention is also distinguished preferably by the content of a soluble fluoride, in particular sodium fluoride the end. It is known that fluoride causes acid formation in the metabolism of Streptococcus mutans inhibits.

Es hat sich gezeigt, daß Fluorid noch einen Verstärkereffekt auf die erfindungsgemäße Süßstoffkombination ausübt. Das Fluorid kann auch in Form von Naturprodukten zugesetzt werden, in denen es vorkommt, z.B. als Algenpulver.It has been shown that fluoride has an enhancing effect on the exercises sweetener combination according to the invention. The fluoride can also be in the form of natural products in which it occurs, e.g. as algae powder.

Die nachfolgenden in vitro-Versuche zeigen die Hemmung der Säurebildung aus Saccharose, Glucose und Fructose infolge des Stoffwechsels von Streptococcus mutans durch die einzelnen Süßstoffe Saccharin, Cyclamat und Acesulfam im Vergleich zu ihrer erfindungsgemäßen Kombination. Die Versuche wurden wie folgt durchgeführt: Streptococcus mutans NCTC 10449, von der American Type Culture Collection, Washington D.C. bezogen, wird als Agar-Stichkultur gehalten. Nach Anzucht in Phenol Red Broth Base (Difco) mit 0,5 % Glucose werden die Zellen mechanisch vereinzelt, mehrfach gewaschen, und anaerob bei 370C mit Zuckern inkubiert, meist mit jeweils 10 mM Saccharose, D-Glucose, bzw. D-Fructose.The following in vitro tests show the inhibition of acid formation from sucrose, glucose and fructose as a result of the metabolism of Streptococcus mutans by comparing the individual sweeteners saccharine, cyclamate and acesulfame to their combination according to the invention. The experiments were carried out as follows: Streptococcus mutans NCTC 10449, from the American Type Culture Collection, Washington D.C. related, is kept as an agar stab culture. After growing in Phenol Red Broth Base (Difco) with 0.5% glucose, the cells are mechanically isolated, several times washed, and incubated anaerobically at 370C with sugars, usually with 10 mM sucrose each, D-glucose or D-fructose.

Die Inkubation erfolgt in ungepufferter Salzlösung in thermostatierten Gefäßen von 2 - 5 ml, die mit einer Glaselektrode ausgerüstet sind. Die Bakterien bilden aus den Zuckern durch Vergärung Protonen (H ) und organische Säuren - überwiegend L-Laktat - die als Stoffwechsel-Endprodukte ins Medium abgegeben werden. Die Protonenproduktion wird durch Registrierung entweder des pH-Abfalls (Ansäuerungsversuch) oder des Laugenverbrauchs (pH-Konstanz durch automatisierte Rücktitration) im Multi-Dosimat 655 der Fa. Metrohm, Filderstadt erfaßt. Aus der Tangente an den steilsten Teil der Kurven bzw. aus der Gesamtleistung in 10 - 15 Minuten wird die Anfangsgeschwindigkeit der Protonenproduktion (nmol H@ /min) errechnet und ggf. mit der Zahl der inkubierten Bakterien in Beziehung gesetzt (bestimmt als CFU auf Agarplatten).Incubation takes place in unbuffered saline in thermostated Vials of 2 - 5 ml, which are equipped with a glass electrode. The bacteria form protons (H) and organic acids from the sugars through fermentation - predominantly L-lactate - which are released into the medium as metabolic end products. The proton production is determined by registering either the pH drop (acidification attempt) or the consumption of lye (pH constancy through automated back titration) in the Multi-Dosimat 655 from Metrohm, Filderstadt recorded. From the tangent to the steepest part of the curves or from the Total output in 10-15 minutes becomes the initial speed of proton production (nmol H @ / min) and if necessary with the number of incubated bacteria related (determined as CFU on agar plates).

Die Protonenproduktion des Kontrollversuchs (100 %) wird durch hemmende Zusätze vermindert; die verbliebene Restaktivität (in Prozent) wird nach Litchfield-Wilcoxon gegen den Logarithmus der Hemmstoffkonzentration aufgetragen; durch Interpolation wird die 50% Hemmung ergebende Konzentration ermittelt (dosis effectiva 50 gleich ED50).The proton production of the control experiment (100%) is inhibited by Additives reduced; the remaining residual activity (in percent) is according to Litchfield-Wilcoxon plotted against the logarithm of the inhibitor concentration; by interpolation the concentration resulting in 50% inhibition is determined (dose effectiva 50 is the same ED50).

a) Saccharin-Na hemmte die Säurebildung aus 10 mM Glucose mit einer ED50 4.5 mM = 0,092%ige Lösung b) Cyclamat hemmte die Säurebildung aus 10 mM Glucose mit einer ED50 90 mM = 1,75%ige Lösung c) Acesulfam K hemmte die Säurebildung aus 10 mM Glucose mit einer ED50 80 mM = 1,61%ige Lösung d) Mit der erfindungsgemäßen Süß stoff-Kombination läßt sich eine mehr als 50%ige Hemmung bereits mit außerordentlich geringen Konzentrationen der einzelnen Süßstoffe erzielen. So fand man mit Saccharin-Na (ED5 5) 0,5 mM = 0,01%ige Lösung plus Cyclamat-Na (ED7) 12,5 mM = 0,24%ige Lösung plus Acefulfam K (ED8) 10 mM = 0,20%ige Lösung eine Hemmung der Säurebildung um 60 % (ED60) also gegenüber der additiven Wirkung von 20,5 % einen deutlich synergistischen Effekt.a) Saccharin-Na inhibited acid formation from 10 mM glucose with a ED50 4.5 mM = 0.092% solution b) Cyclamate inhibited acid formation from 10 mM glucose with an ED50 90 mM = 1.75% solution c) Acesulfame K inhibited the formation of acid 10 mM glucose with an ED50 80 mM = 1.61% solution d) With the inventive Sweetener combination can be a more than 50% inhibition already with extraordinarily achieve low concentrations of the individual sweeteners. So you found with Saccharin-Na (ED5 5) 0.5 mM = 0.01% solution plus Cyclamate-Na (ED7) 12.5 mM = 0.24% solution plus Acefulfam K (ED8) 10 mM = 0.20% solution inhibits acid formation 60% (ED60) is clearly synergistic compared to the additive effect of 20.5% Effect.

Aus dem Vergleich der Ergebnisse a - c mit dem Ergebnis d folgt, daß die Süßstoff-Kombination im Molverhältnis 1 : 6,25 : 5 mit weniger als je einem Zehntel der Einzelstoffe den gleichen Effekt einer 50%igen Hemmung (ED50) bewirkt. Es handelt sich also um einen starken Synergismus zwischen den drei Süßstoffen in dem erfindungsgemäßen Mittel. Mit jedem einzelnen StBstoff wäre eine ausreichende Hemmung der Säurebildung beim Zuckerstoffwechsel von Streptococcus mutans und anderen Mundbakterien nur mit unrealistisch hohen Konzentrationen zu erreichen.From the comparison of the results a - c with the result d it follows that the sweetener combination in the molar ratio 1: 6.25: 5 with less than one each A tenth of the individual substances have the same effect of a 50% inhibition (ED50). So there is a strong synergism between the three sweeteners in the agent according to the invention. With every single material, one would be sufficient Inhibition of acid formation in the sugar metabolism of Streptococcus mutans and others Oral bacteria can only be reached with unrealistically high concentrations.

Claims

Claims 1. Means for inhibiting dental caries by means of inhibition the sugar metabolism of oral bacteria, characterized by the combination of saccharine, cyclamate and acesulfame or their water-soluble salts in a molar ratio 1: 3 to 8: 3 to 8.

2. Means according to claim 1, characterized by the addition of a body giving Carrier.

3. Means according to claim 1 or 2, characterized by the addition a carrier without sweetening power.

4. Means according to one of claims 1 to 3, characterized by the Addition of leucrose or oligosaccharides with a molecular weight of 1000 to 3000.

5. Means according to claim 1 or 2, characterized by the addition a sweet-flavored carrier.

6. Agent according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the carrier contributes to the prevention of tooth decay.

7. Agent according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the combination of sweeteners mixed with the body-giving carrier at most in an amount is present with which the sweetness of sucrose is achieved and at least in an amount sufficient to inhibit dental caries.

8. Agent according to one of claims 1 to 7, characterized by the Content of a soluble fluoride, especially sodium fluoride.

9. Agent according to one of claims 1 to 8, characterized by the Addition of common ingredients of oral or dental care products, in particular of Children's toothpastes.