专利名称：：用聚羧酸防止牙结石的制作方法
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：牙结石或牙垢是一种在许多哺乳动物(包括人类、驯养的犬科动物和猫科动物)的牙齿表面的重现的钙化沉积。一般认为牙结石发展呈连续过程，包括牙斑的积聚和随后的牙斑被含有高浓度的钙和磷酸盐的唾液钙化。虽然结石在本质上并不直接导致口腔疾病的发生，但它被认为是牙周疾病发生中位居第二位的，或有作用的因素，因为(1)它在牙齿上的存在对邻近的软组织是局部的刺激物，引发炎症(而软组织发炎是牙周疾病的初始阶段)；(2)在食物的咀嚼过程中或在做常规口腔卫生过程(例如刷牙和使用牙线)中，干扰了牙齿表面的正常清洁；而且(3)由于它的多孔性，可以藏匿细菌毒素，加剧了牙周疾病的生成。牙周疾病的后果包括全身的感染、牙槽骨的坏死、牙齿腐烂和脱落以及口腔和呼吸的异味。结石沉积物一旦形成，只能用牙病预防或其他机械的方法除去。因此，防止牙结石的重要性不仅仅是因为美容的原因，也是因为牙结石在牙周疾病的发生中占据第二的角色，以及由此而导致的全身感染、牙槽骨坏死、牙齿腐烂和脱落以及口腔和呼吸异味。目前，防止牙结石的形成有三种途径。第一，通过在牙斑钙化之前每天小心地将其除去，以防止牙结石的形成。第二，通过每天使用晶体生长抑制剂干扰唾液对牙斑的钙化作用，以防止牙结石的形成。已知的晶体生长抑制剂包括各种可溶性的焦磷酸盐、三磷酸钠、可溶性的二膦酸盐和确定可溶的锌化合物，例如氯化锌。这些晶体生长抑制剂可用于防止人和动物形成牙结石的牙膏和漱口剂中。一般将可溶性的焦磷酸盐烹调或烘烤至驯养的犬科动物和猫科动物市售饲料的生面团中，以防止或减少这些动物形成牙结石。第三，可用六偏磷酸钠防止牙结石的形成。US5,296,217(1994年3月22日出版)和US5,618,518(1997年4月8日出版)公开了将六偏磷酸盐涂覆在宠物干饲料或宠物咀嚼物上，或者与湿饲料混合，可防止或减少结石的生成。通常将六偏磷酸钠掺入一些市售的干狗粮和猫粮或小食品中，以防止牙结石的形成。但是，许多食品与六偏磷酸钠并不相容。例如，一些市售的猫科和犬科动物的干饲料上出于外观和味觉考虑而涂有磷酸。另外，出于上述同样原因，一些市售的猫科和犬科动物的湿饲料也含有磷酸。当六偏磷酸钠涂覆在已涂有或含有磷酸的食品的最外面时，六偏磷酸盐会转变成其它形式的磷酸盐，主要是正磷酸盐。这种化学转化破坏了六偏磷酸盐防止牙结石生成的能力。所以，将六偏磷酸钠掺入预先涂有或含有磷酸的动物食品中实际上并没有发挥六偏磷酸钠的有益效果。所以，在食品及其生产方法中存在这样的需要控制或减少动物形成结石，而且适合且相容于使用磷酸处理过或含有磷酸的食品。优选的聚羧酸螯合剂可与涂覆在一些市售食品上的磷酸相容。为了外观和口感的目的，可将磷酸用作酸化剂，涂覆于或掺入食品中，特别是猫粮。可将六偏磷酸钠用作另一种螯合试剂，涂覆于宠物饲料或咀嚼物。但是，六偏磷酸钠不与磷酸相容。当六偏磷酸盐用于涂覆预先涂有磷酸或含有磷酸的食品时，六偏磷酸盐进行了化学转化，破坏了其防止结石形成的能力。因此，本发明在现有的螯合试剂-六偏磷酸盐上具有显著的改进，它以其与常规饮食和生理需求的相容性而优于现有的市售食品。聚羧酸螯合剂优选用作含有磷酸的动物食品的涂层，或与其混合。所述食品优选不含有六偏磷酸盐，如六偏磷酸钠，因为其通过磷酸转化成正磷酸盐，将会增加结石的形成，从而降低了聚羧酸涂层的效果。将上面讨论的优选的聚羧酸单独使用或与液体载体混合，形成溶液或悬浮液，并以有效的剂量与动物牙齿接触，也可防止、减少或抑制所述动物牙齿上形成牙结石。在本发明的另一个方面中，可通过使用含有有效剂量的聚羧酸(如苹果酸、富马酸和柠檬酸，或这些酸的混合物)的溶液或悬浮液进行牙齿接触。本发明还提供了可有效防止或减少牙结石形成的食品的制备方法，包括将有效量的聚羧酸螯合剂(如苹果酸、富马酸和柠檬酸，或这些酸的混合物)涂覆或掺入上述食品。此外，本发明提供了一种可防止、减少或抑制动物牙结石形成的食品，所述食品中含有磷酸和有效量的抗结石的聚羧酸，如苹果酸、富马酸和柠檬酸，或这些酸的混合物。在这里，术语“抑制”包括防止结石形成及减少结石的沉积或生成速度或可测量的聚集。发明详述除非另有说明，这里所有的百分比均为重量百分比。聚羧酸螯合试剂聚羧酸螯合试剂或螯合剂，是那些可以与各种阳离子，如碱土阳离子形成可溶性配位化合物，以防止它们通常在水溶液中形成不溶性沉积物沉淀的试剂。本发明中使用的聚羧酸螯合试剂含有约3-12个碳原子并含有约2-3羧酸根(CO2H)。优选的聚羧酸螯合剂是苹果酸(HO2CCH2CH(OH)CO2H)、富马酸(HO2CCH=CHCO2H)和柠檬酸(HO2CCH2C(OH)(CO2H)CH2CO2H)。这些酸的非毒性或水溶性的适口的盐，如碱金属盐，也可用于本发明。本发明中使用聚羧酸有几个优点。美国食品和药物管理局接受它们为公认安全物质(GRAS)，可证实这些聚羧酸在动物摄取后生物学、毒理学和药理学安全性。相对低浓度的聚羧酸可有效地防止动物形成牙结石。在聚羧酸和晶体生长抑制剂均用于所述的表面涂有作为味觉剂的磷酸的食品时，本发明的聚羧酸防止牙结石形成的有效性显著优于晶体生长抑制剂。与六偏磷酸盐不同，聚羧酸可与表面涂有磷酸的市售猫科和犬科动物干饲料相容。聚羧酸螯合剂可以很容易掺入或混入市售的动物湿食品中。最后，用聚羧酸涂覆动物食品不会损害食品的外观和味觉特征。动物本发明可用于不同的动物。优选的动物包括哺乳动物；人类；猫科动物，包括驯养的猫及外来的动物，包括狮子、老虎、美洲狮、山猫科、美洲野猫科、山狮、貂、雪貂；犬科动物，包括驯养的狗和狼；灵长类动物，包括狒狒、猴子和猿；熊；狐猴；以及啮齿动物。食品组合物本发明中优选使用的食品包括犬科和猫科动物的口粮和小食品，以及人类摄取的食物，如加工过的谷类和点心。上述所说的食物优选含有适量聚羧酸，聚羧酸可以涂于食物的表面或混入食品中。本发明的食品是指口粮和小食品。此处，代表本发明目的的术语“狗粮”或“猫粮”分别表示维持驯养的狗或猫日平均饮食和营养需要的供给量或定量食物。狗粮和猫粮的配制可以是干的或湿的。通常干口粮含有最少约5-50％粗蛋白质，最少约0.5-25％粗脂肪，最多约1-10％粗纤维，和最多约1-30％的水份。通常湿口粮含有最少约0.5-40％粗蛋白质，最少约0.5-25％粗脂肪，最少约0.5-15％粗纤维，水分含量最多约60-95％，最多约0.1-20％的灰分，最少约0.001-5.0％的牛磺酸，以及加工所需的足量水。此处使用的术语“狗的小食品”或“猫的小食品”分别是指为狗和猫增加或补充口粮的食物，其作用是通过正常的咀嚼过程除去牙斑，或仅仅是款待或逗弄狗和猫。通常小食品含有最少约5-45％粗蛋白，最少约0.5-25％粗脂肪，最多约0.25-20％粗纤维，以及最多约0.5-50％水份。小食品的形状变化很多，可以包括如块状、粉碎状、环状、核状、片状或骨头状。此处使用的术语“人类食品”是指增加或补给人类膳食的同时，通过正常的咀嚼过程来除去牙斑的营养食品。人类的小食品的形状变化很多，可包括如块状、粉碎状、环状、核状、片状或骨头状，而且此术语通常指像薄片、椒盐卷饼、小甜饼、饼干、棒、薄饼、米饼、爆玉米或米制品及饼。上面所说的食品优选含有淀粉或碳水化合物、动物或鱼蛋白、动物或鱼的副产品、着色剂、调味剂和适口剂(palatant)、脂肪源、稳定剂、乳化剂、成型剂(texturizer)、增稠和粘合剂、发酵剂、保存剂、营养成分、膳食组分和维生素补充的组分。本发明的口粮和小食品可含有适量的碳水化合物或淀粉。有用的碳水化合物或淀粉组分包括谷类和谷物，包括groundyellowcom、groundwhitecorn、爆玉米、加工过的玉米淀粉、玉米麸粗粉、大米、大米面粉、新米、米酿、米粉、大麦、地麦、大豆、大豆粗粉、大豆粉、燕麦、燕麦麦麸、燕麦粉、燕麦粗粉、木薯、木薯淀粉、小麦、小麦糠、小麦粉、漂白的小麦粉、未漂白的小麦粉、小麦麦麸、去油的小麦芽、烘烤的全麦、麦芽和全麦粉。本发明的口粮和小食品中可含有动物或鱼蛋白的形式。对犬科动物和猫科动物，这种蛋白包括从牛、鸡、猪、小牛、火鸡、家禽、小羊或鱼得到副产品和副产品粗粉、水解液和骨粉。优选的用于人类小食品中的蛋白形式一般包含动物蛋白，包括牛、鸡、猪、小牛、火鸡、家禽或小羊的蛋白，以及固体奶制品，如酪蛋白酸钠和乳清。蓬松剂也可存在于口粮或小食品中。优选的蓬松剂包括碳酸氢钠、焦磷酸钠和磷酸一钙。着色剂也可存在于口粮或小食品中。有用的着色剂包括焦糖色素、黄色染料#5和#6、二氧化钛和氧化铁。脂肪也可存在于口粮或小食品中。本发明的口粮和小食品中的优选脂肪源包括蔬菜油、canola油、红花油、向日葵油、棉花籽油、大豆油、核桃油、橄榄油和黄油。这些油可以氢化或部分氢化的形式存在于人类小食品中。本发明的口粮和小食品中可加入适口剂(palatant)和调味剂，以增加产品的味觉和香气。优选的适口剂和调味品剂包括盐、天然食用香料、人工食用香料、香料、酵母、干啤酒酵母、酵母提取物、发酵的大豆、蔗糖、玉米甜味剂、坚果、芝麻籽和磷酸。稳定剂、保护性的胶体、乳化剂、成型剂、增稠和粘合剂也可存在于本发明的的口粮和小食品中，包括瓜尔豆橡胶、洋槐树脂、角叉胶、氧化铁、粉末树脂、加工过的树脂、褐藻酸钠、黄原胶和乙二醇。本发明的口粮和小食品可含有防腐剂和抗氧化剂，以抑制生物降解、发酵、霉菌生长和被其它有机体，如啮齿动物或昆虫侵染。有用的防腐剂和抗氧化剂包括乙氧喹、乙二醇、对羟基苯甲酸酯类和山梨酸钾。本发明的口粮和小食品中也可含有营养成分、膳食补充品和维生素补给品。优选的营养成分和膳食补充品包括硫酸锌、硫酸亚铁、氯化钾、碳酸钙、氯化胆碱、烟酸、硫酸铜、硫酸镁、泛酸钙、胆酸、碘化钾、生物素、亚硒酸钠、DL蛋氨酸、硫酸亚铁、磷酸二钙、烟酸和硫酸铜。优选的维生素补充品包括维生素A、C、E、B12、D3、单硝酸硫胺和硫胺盐酸盐(维生素B1)、核黄素补充品(维生素B2)，维生素B6盐酸盐(维生素B6)和甲基萘醌亚硫酸氢钠复合剂(维生素K活性来源)。对于犬科和猫科动物，本发明的口粮和小食品中也可含有适口剂(palatant)的复合物，如磷酸，以及具有抗酸和抗痢疾功效的化合物，如碳酸钙、高岭土等。动物研究描述通过参考下面详细的实施例来进一步说明本发明，这些实施例被设计用来评估防止牙结石生成的量度和因素。使用含24只成群喂养的成年雌性猫和24只比哥猎狗的群组。动物在印地安那大学牙科学院的AAALAC委托的设施里的不锈钢笼子里持续喂养。每一个动物都进行彻底的牙齿预防(清洁)，从它们的全部牙齿上除去所有存在的结石和其它外原沉积(牙斑、薄膜、碎屑)，以确定每个动物生成结石的正常速度。随后，用KalKanWhiskas(市售的营养均衡的猫粮)干饲料喂养猫，KalKanWhiskas干饲料中含有0.5重量％磷酸。喂猫的饲料量以体重为基准(约20克/公斤体重)。在28天的实验阶段中，这种喂法每天进行一次。用WalthamDryConditioningFormula牌饲料(市售的营养均衡的狗粮)喂养狗。WalthamDryConditioningFormula牌饲料中含有0.5重量％磷酸。喂狗的饲料量以体重为基准(约23克/公斤体重)。在28天的实验阶段中，这种喂法每天进行一次。在整个研究过程中，向所有动物随意供应新鲜的自来水。在实验结束时，将猫麻醉，并采用Schiff建立并由Logan和Boyce(Vet.Dent.11(2):58-63,1994)进一步修改和确认的方法临床检查它们后齿的颊面上结石的存在情况。为了进行检查，将每个牙齿的颊面垂直分成三份，每一个三份都以如下的结石覆盖率为基准评分，分值为0-4:0=没有；1=少于24％的覆盖率；2=25-49％的覆盖率；3=50-74％的覆盖率；4=大于75％的覆盖率。每个牙齿表面的分数是3份牙齿表面分数之和。将每个牙齿表面分数求和，除以牙齿的数目，得到每只猫牙齿表面的平均分。用来检查狗的结石形成的方法与检查猫的方法略有不同。在实验阶段结束时，将狗麻醉并检查它们后齿颊面的结石情况，使用的评分体系类似于在人类抗结石试剂的临床试验中所使用的Volpe-Manhold指标。为了进行检查，将每个牙齿的表面都以如下的牙齿表面覆盖结石的量为基准评分，分值为0-4:0=没有；1=少于10％的覆盖率；2=10-33％的覆盖率；3=33-66％的覆盖率；4=大于66％的覆盖率。将每个牙齿表面分数求和，除以牙齿的数目，得到每只狗的牙齿表面的平均分。在基线/实验前阶段得到的结石分数被认为反映了每只动物结石生成的正常速度，并被用于在所有后续实验中将动物分组。例如，对计划的4组实验，个体动物的分数从高到低排列，分成4群(即，4个最高的分数包含在第一群，4个次高的分数包含在第二群，等等)，并在每一个4组的群体内部随机指派(即所谓的随机化群组方法)。这样，每一个组包含从各个群中随机选择的有代表性的动物。在所有的实验性研究中，临床检查由未参与群组指派或日常饲养管理的检查者按未知治疗组进行。进一步地说，检查的顺序是随机化的，以将因检查者疲乏等引起的系统偏差最小化。对于每个实验，在研究开始前立即对动物进行彻底的牙齿预防。使用上述随机化的群组分配方法将动物分成所需数目的组。在预防后，从晚上喂食开始，连续4星期进行设计的饲养管理。在每次喂养时监测每只动物的进食量，以确保实验差别不会因进食量的不同而混淆。在28天实验阶段的末期，将动物麻醉，并按上述方法检查牙结石的形成。随后用常规的生物统计学方法分析数据(ANOVA)(通常采用Newman-Keuls实验方法在统计学上识别组间显著性差别(p小于0.05))。在实验中，事先使用市售的KalKanCrave牌干猫粮喂养猫持续一星期(最少)的“冲失”期，以消除先前实验可能带来的影响，为了同样的目的，将狗持续用市售的WalthamDryAdultConditioningFormula牌狗粮喂养同样长的时间。实施例1最初的研究是检测三种不同的有机聚羧酸螯合试剂在减少猫科动物结石形成的效果。为了这一研究，将螯合试剂涂覆在已预先涂有0.5重量％磷酸的干的，营养完全的猫粮上。在烤炉中将猫粮迅速干燥。干燥后，对猫粮做化学分析，以确定涂覆在饲料上的螯合试剂的最终浓度(重量/重量)。按照与实验用猫粮相同的加工方法，将不含酸的水溶液涂覆在空白对照猫粮上并干燥。研究的结果见下表。表1涂覆不同的聚羧酸螯合试剂对猫结石形成的影响**平均标准误差研究结果指出，测试的所有聚羧酸螯合试剂都使得猫的结石形成减少。另外，研究数据表明，用苹果酸涂覆比柠檬酸或富马酸更为有效。实施例2为确定聚羧酸螯合试剂在猫的结石形成上的效果进行研究。在这一研究中，使用注射器每天一次将3.0％(wt/vol)的每种螯合试剂的溶液2.0ml直接注射到实验动物的牙齿上。出于味道和费用的考虑，本实验中使用的聚羧酸螯合试剂是柠檬酸和苹果酸。按照与上述溶液相同的处理方法，将空白对照溶液－水每天注射到每只猫的牙齿上。本实验的结果见下表。表2聚羧酸螯合试剂溶液对猫结石形成的影响<tablesid="table2"num="002"><table>测试的试剂猫的数目结石分数减少百分比水72.84+-0.59**--柠檬酸(3.0％)71.96+-0.4831苹果酸(3.0％)71.86+-0.2335</table></tables>**平均标准误差柠檬酸和苹果酸在3.0％的较高浓度直接作用于猫的牙齿均导致结石形成的适度减少。与实施例1的结果相比，本研究的结果支持了这样一假设，即螯合试剂涂覆于干饲料作为表面涂层产生更好的减少结石效果，这是因为在每24小时的时间内，将牙斑定期暴露在试剂中几次，可使得猫在每24小时时间内，通常以定期的间隔进食少量食物。这两个实验结果的对比也表明，苹果酸可能比柠檬酸更容易从饲料的表面释放。实施例3进行这一研究是为了比较不同浓度的苹果酸涂覆干猫粮的效果。为了这一研究，将螯合试剂-苹果酸涂覆在已预先涂有0.5％磷酸的干的、营养完全的猫粮上。在烤炉中将猫粮迅速干燥。干燥后，对猫粮进行化学分析，以确定涂覆在猫粮上的螯合试剂的最终浓度(重量/重量)。按照与实验用猫粮相同的加工方法，将不含酸的水溶液涂覆在空白对照猫粮上并干燥。实验结果见表3。表3不同浓度的苹果酸对猫结石形成的影响<tablesid="table3"num="003"><table>测试的试剂猫的数目结石分数减少百分比苹果酸(1.8％wt/wt)61.69+-0.40**(-4％)无61.63+-0.57--苹果酸(0.6％wt/wt)61.44+-0.5112％苹果酸(1.2％wt/wt)61.01+-0.0638％</table></tables>**平均标准误差实施例3的数据表明，苹果酸浓度为1.2％时导致猫中结石形成减少了38％，在浓度为0.6％可观察到非常适度的效果，而当涂覆浓度提高到1.8％时，观察不到结石减少。后者的出现是因为高浓度在饲料的可口性上带来负面效果。实施例4用狗做研究，以评估两种聚羧酸螯合试剂-柠檬酸和苹果酸在狗的牙结石形成中的效果。按照先前猫实验中的方法(实施例2)，将每种螯合试剂配制为3.0％(wt/vol)的溶液，并在28天的实验阶段每天一次使用注射器将溶液直接注射到狗的后牙上。结果见表4。表4聚羧酸螯合剂溶液对狗结石形成的影响<tablesid="table4"num="004"><table>测试的试剂狗的数目结石分数减少百分比水81.95+-0.38**--柠檬酸(3％8wt/vol)81.90+-0.273苹果酸(3％wt/vol)81.33+-0.2432</table></tables>**平均标准误差本研究的结果证实了苹果酸防止狗牙结石生成的效果。参照多个具体和优选的实施方案和技术对本发明进行了描述。但是，应该认为许多变化和改进均落入本发明的实质和范围中。权利要求1．一种在可形成牙结石动物的牙齿上抑制牙结石的方法，包括将所述牙齿与含有酸化剂量的磷酸的食品接触，其中所述食品进一步含有有效量的聚羧酸螯合剂，以有效用于防止、抑制或减少牙结石的沉积或形成，并且其中所述食品不含有六偏磷酸钠。2．权利要求1的方法，其中所述食品为干食品。3．权利要求1的方法，其中所述的食品为湿食品。4．权利要求1的方法，其中将聚羧酸螯合试剂涂于食品表面。5．权利要求1的方法，其中将聚羧酸螯合试剂与食品完全混合。6．权利要求1的方法，其中所述聚羧酸螯合试剂是苹果酸、富马酸、柠檬酸、其盐或其混合物。7．权利要求6的方法，其中所述苹果酸、富马酸、柠檬酸、其盐或其混合物的有效浓度约为食品重量比的0.25-2.0％。8．权利要求1的方法，其中所述动物是哺乳动物。9．权利要求8的方法，其中所述的哺乳动物是人、狗或猫。10．权利要求1的方法，其中所述的食品是狗粮或猫粮。11．权利要求1的方法，其中所述的食品是狗的小食品或猫的小食品。12．权利要求1的方法，其中所述的食品是人的小食品。13．一种摄入后在可形成牙结石动物的牙齿上抑制牙结石的食品，其中所述食品含有酸化剂量的磷酸和一种或多种有效量的聚羧酸螯合剂，以防止、抑制或减少牙结石的形成或沉积，其中所述食品中不含有六偏磷酸钠。14．权利要求13的食品，其中所述聚羧酸螯合试剂是苹果酸、富马酸、柠檬酸、其盐或其混合物。15．权利要求14的食品，其中所述苹果酸、富马酸、柠檬酸、其盐或其混合物的有效浓度约为食品重量的0.25-2.0％。16．权利要求13的食品，其中所述的动物是哺乳动物。17．权利要求16的食品，其中所述的哺乳动物是人、狗或猫。18．权利要求13的食品，其中所述的食品是狗粮或猫粮。19．权利要求13的食品，其中所述的食品是狗的小食品或猫的小食品。20．权利要求13的食品，其为人的小食品。21．权利要求13的食品，其为干食品。22．权利要求13的方法，其为湿食品。全文摘要本发明提供了一种防止、抑制或减少牙结石在易形成牙结石的动物的牙齿上沉积或形成的方法,该方法包括将牙齿暴露在含有酸化剂量的磷酸的食品中,其中所述食品还含有有效量的聚羧酸鳌合剂,以防止、抑制或减少牙结石的沉积或形成。本发明进一步提供了所述方法的食品及其制备方法。文档编号A61Q11/00GK1302186SQ99806503公开日2001年7月4日申请日期1999年5月20日优先权日1998年5月22日发明者乔治·K·斯图基申请人:高级研究与技术公司