可咀嚼防牙菌斑糖食牙科组合物的制作方法

专利名称：可咀嚼防牙菌斑糖食牙科组合物的制作方法
背景技术：
1.发明领域本发明涉及一种可咀嚼糖食组合物，该组合物可减少牙齿咀嚼面上牙菌斑的出现，具体地说，本发明涉及一种可咀嚼糖食组合物，该组合物包含小但有效量的酶，所述酶能有效地破坏或干扰牙菌斑的形成及粘附至牙齿表面。
2.先有技术口腔组合物诸如牙膏、牙胶和漱口剂设计为与日常刷牙制度一起来使牙菌斑松动并将其清除的。事实上，牙菌斑以薄膜形式不同程度地存在于几乎所有牙齿的表面。它是微生物生长的副产物，包含由包埋于多糖基质中的微生物团块组成的致密微生物层。牙菌斑其本身牢固地粘着于牙齿表面，甚至通过剧烈的刷牙活动也很难将其清除。此外，在被清除后，牙菌斑又很快地在牙齿表面重新形成。牙菌斑可在牙齿表面的任何部位形成，特别是在齿龈边缘、牙釉质的裂缝中和牙石的表面上。与牙齿上牙菌斑形成有关的问题在于牙菌斑增大的倾向并最终导致牙龈炎、牙周炎和其它形式的牙周病以及龋齿和牙石。
牙菌斑的形成是一个持续的过程。虽然可获得各种口腔护理产品如牙膏和漱口剂用来控制牙菌斑的形成，这些产品的缺点是仅在正在刷牙或漱口的相对短时间中这些产品才能发挥作用。这些牙膏和漱口产品的另一个缺点是其通常很少使用，即大多数牙科卫生产品每天仅使用一次或两次，而当最需要的时候如饭后或吃点心后却很少使用。于是，一天中进食所积聚的食物残渣在口腔中长时间地停留，从而促进牙齿表面上的微生物生长和牙菌斑形成。
在本领域中，已知在口腔组合物中加入抗菌剂，其中这些药剂杀灭或抑制与引起牙菌斑形成的口腔细菌。也可将其它的药剂加入到口腔组合剂中以减少牙齿上牙菌斑的形成。例如，已知在口腔组合剂中加入诸如蛋白酶和糖酶之类的酶，这些酶破坏或干扰牙菌斑的形成以及细菌粘附至牙齿表面。
可咀嚼片和胶用作将各种化学物引入至牙齿表面的载体，所述化学物包括酶如淀粉酶(US 4,740,368)、氧化还原酶如葡萄糖氧化酶和乳过氧化物酶(US 4,564,519)。
然而，对于这些组合物的决定性要求是，它们必须稳定和具有较长的效期，这一要求限制了这些组合物的使用，因为加入到这些组合物中提供口腔护理益处如减少牙菌斑的活性药物通常在环境温度和湿度条件下不稳定，从而药物很快地被降解至有限效力的浓度，特别是在生产过程中变性的酶。
鉴于不在家时使用牙膏和漱口产品的不便，本领域正寻求可咀嚼糖食如可咀嚼片和胶形式的便携产品，它在一天中特别是进食后都可以使用，其提供的防牙菌斑益处可与日常用牙膏刷牙或使用漱口剂获得的益处相比。
发明概述本发明提供一种可咀嚼糖食组合物如可咀嚼片或胶，该组合物由小但有效量的牙菌斑减少酶、非致龋甜味剂以及任选的增塑/软化剂组成。
由于可咀嚼片或胶产品的固有性质，当该产品被咀嚼时即可实现与牙齿表面长时间的接触，与唾液形成含酶的膏状物覆盖于牙齿表面。可咀嚼片或胶中酶的传递确保当该产品被用户咀嚼时可传递足够剂量的抗牙菌斑酶。本发明的可咀嚼糖食组合物便于携带，可进行包装并可贮存于消费者口袋或钱包中以供随时随地使用。
当本发明的可咀嚼糖食组合物放到口中并咀嚼时，有效防牙菌斑量的酶从组合物中释放至唾液中，在唾液中酶到达牙齿的表面以阻止牙菌斑进一步累积。形成本发明的片或胶以使其在0.5-2分钟内释放出酶。坚持每天使用本发明的可咀嚼片或胶使消费者的牙齿获得最大程度的牙菌斑减少。
本文中所用的术语“可咀嚼糖食组合物”在其含义内包括香口胶、可咀嚼和口腔可溶片、锭和糖锭。
最佳实施方案描述本发明所述组合物是减少牙菌斑并含有活性组分蛋白酶的可咀嚼产品。该产品优选无糖。
根据本发明的实践，代表性可咀嚼防牙菌斑片含约0.1-3％(重量)酶、0.5-5％(重量)的增塑/软化成分组合和约50％至约90％(重量)的非致龋甜味剂。除含有上述片剂组分外，可咀嚼胶还含有10-40％(重量)的胶基。
由于水加速木瓜蛋白酶的变性，本发明的可咀嚼糖食产品中水的存在应在相对低的浓度上，以使可咀嚼产品获得最大的稳定性和保质期。为此目的，发现有必要将可咀嚼产品中存在的水的总量限制在不大于5％(重量)。
酶用于实施本发明的酶包括糖酶如葡糖淀粉酶以及从天然果物中提取到的酶如降解或水解蛋白质的蛋白酶。
用于实施本发明的蛋白酶包括从天然果物中提取的酶。蛋白水解酶从天然来源获得，或通过利用具有氮源和碳源的微生物的作用而获得。用于实施本发明的蛋白水解酶的实例包括天然存在的酶如木瓜蛋白酶(来源于番木瓜)、菠萝蛋白酶(来源于菠萝)以及丝氨酸蛋白酶如胰凝乳蛋白酶。其它的酶包括无花果蛋白酶和alcalase。木瓜蛋白酶是优选用于本发明的蛋白酶，经Biddle Sawyer Group的牛乳凝固实验(参见J.Biol.Chem.，vol.121，737-745页)测定，木瓜蛋白酶的活性为150-939MCU/mg。包含在本发明组合物中的蛋白酶的浓度为约0.1％至约3％(重量)，优选约0.2％至约2％(重量)。
适于与蛋白水解酶和葡糖淀粉酶有益地联合使用的酶包括糖酶如葡糖淀粉酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶、鞣酸酶以及脂肪酶如植物脂肪酶、胃脂肪酶和胰脂肪酶。
葡糖淀粉酶是来源于黑曲霉(Aspergiullus niger)、通过发酵培养的糖化葡糖淀粉酶。该酶能水解葡糖基寡聚物的α-D-1，6糖苷分枝点以及α-1，4糖苷键。根据本发明，其它可用的糖酶有α和β-淀粉酶、葡聚糖酶以及齿斑葡聚糖酶(mutanase)。葡糖淀粉酶为优选酶，将其以约0.001-2％(重量)，优选约0.01-0.55％(重量)的浓度加入到本发明的口腔组合物中。
脂肪酶来源于黑曲霉(Aspergiullus niger)的筛选菌株，表现出随机地切割脂肪和油的1，3位。当用橄榄油进行分析时，该酶在pH 5.0-7.0时具有最大脂肪分解活性。该酶具有120,000脂酶单位/g的测定活性。脂肪酶可以以约0.010％至约5.0％(重量)、优选约0.02％至约0.10％(重量)的浓度加入到洁齿组合物中。
鞣酸酶的存在可有益地促进外来色斑的降解。已经从黑曲霉(Aspergiullus niger)和洋葱曲霉(Aspergiullus allianceus)中纯化鞣酸酶，用于水解已知使牙齿表面变色的鞣酸。
其它可组成本发明的合适酶包括来自蛋清的溶菌酶，其包含通过四个二硫键交联的单一多肽链，分子量为14,600道尔顿。该酶可表现出抗菌性质，通过剪切N-乙酰胞壁酸的1位碳与N-乙酰-D-葡糖胺的4位碳(在体内这两种糖聚合形成细胞壁多糖)之间的糖苷键而促进细菌细胞壁的水解。除此之外，还有存在于大多数植物中的果胶酶，其促进多糖果胶水解为糖和半乳糖醛酸。最后，还有葡聚糖酶，它可用来催化复杂多糖降解为葡聚糖及将β-葡聚糖水解为葡萄糖。
酶稳定剂酶稳定剂通过螯合本发明可咀嚼糖食组合物中的金属杂质来保护酶免遭灭活，可加入到本发明组合物中的酶稳定剂包括乙二胺四乙酸(EDTA)和葡萄糖酸钠，浓度为0.01-1％(重量)，优选0.1-0.5％(重量)。抗氧化的酶稳定剂包括还原剂如亚硫酸氢钠、没食子酸金属盐、锡酸钾、锡酸钠、硫酸铵、3，5-二叔丁基-4-羟基甲苯(BHT)、维生素E(α、β、γ型)/乙酸维生素E和抗坏血酸。锡酸钾是优选用于实施本发明的酶稳定剂。在本发明的口腔组合物中，还原剂的浓度为约0.05％至约1.5％(重量)，优选约0.1％至约0.75％(重量)。
片剂增塑/软化剂适用于制备本发明片剂的增塑/软化剂包括丙二醇、甘油、乙酰化甘油单酸酯、甘油三乙酸酯、甘油二乙酸酯、卵磷脂、甘油及其混合物。在本发明的一个优选实施方案中，采用卵磷脂和甘油的混合物，一般用量为约0.5％至约3.0％(重量)，卵磷脂为0.1％至约1.0％(重量)，甘油为约0.1％至约1.0％(重量)，以可咀嚼片组合物的总重为基准。
甜味剂用于实施本发明的甜味剂组分包括填充甜味剂(bulk sweetener)如用5-9个羟基取代的5-12个碳原子的多元醇，如糖醇，包括木糖醇、山梨醇、甘露醇。糖醇为本发明的可咀嚼组合物提供体积或结构，其用量为约25％至约90％(重量)，优选约40％至约85％(重量)。
人工甜味剂包括如糖精钠盐或糖精钙盐、环磺酸盐如钠盐等，以及糖精的游离酸形式；基于二肽的甜味剂如L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯、二氢查耳酮；甘草甜素；以及合成甜味剂3，6-二氢-6-甲基-1，1，2，3-噻嗪-4-酮-2，2-二氧化物，特别是钾盐(Acesulfame-K)、钠盐以及钙盐。在本发明的可咀嚼糖食组合物中人工甜味剂的浓度为约0.1％至约1％(重量)。
优选填充甜味剂包括Lycasin，一种在Re 26,969中公开的商品化的山梨醇、malitol和高分子量葡聚糖的混合物，以及Isomalt，一种二糖的糖醇如α-D-吡喃葡糖苷-1，6-甘露醇以及其异构体α-D-吡喃葡糖苷-1，6-山梨醇或其混合物，其通过氢化帕拉金糖(以蔗糖为原料用糖基转移酶转化而来)而获得。优选人工甜味剂为阿斯巴甜。
在本发明的一个优选实施方案中，所使用的甜味剂为人工甜味剂如阿斯巴甜和Acesulgsme以及填充甜味剂如Lycasin和Isomalt的混合物，一般人工甜味剂用量为约0.05％至约0.3％(重量)，优选约0.18％至约0.22％(重量)；Lycasin用量为约40％至约60％(重量)，优选约45％至约55％(重量)；Isomalt用量为约15％至约35％(重量)，优选约20％至约30％(重量)。
调味剂本发明的可咀嚼组合物中可使用一种或多种以水粉(liquidpowder)或胶囊形式的调味剂。可使用本技术领域已知的各种调味剂，包括精油如肉桂、绿薄荷、薄荷、薄荷脑、桦木、茴香冬青油以及桉叶油；来源于水果香精的天然水果调味剂，如来自苹果、梨、桃、草莓、樱桃、杏、柑桔、西瓜、香蕉等；来源于豆类如咖啡、可可等的调味剂；来源于酒的curacao zin等；以及辛辣材料，如假向日葵酰胺(affinin)、胡椒、芥末等。调味剂以约0.5％至约5％(重量)，优选约1.0％至约3.0％(重量)的浓度加入可咀嚼糖食组合物中。
其它成分在本发明的可咀嚼组合物中，可以加入钙盐作为填充剂和防龋剂。在本发明中用作防龋剂的钙盐的实例为，例如，氯化钙、硝酸钙、硫酸钙、二水合磷酸二钙、碳酸钙、柠檬酸钙、焦磷酸氢钙、葡萄糖酸钙、甘油磷酸钙、氢氧化钙、氧化钙、硅酸钙等，但并不限于此。在可咀嚼片或香口胶中，钙盐的浓度为约5％至约20％(重量)，优选7％至10％(重量)。可将碱化剂如碳酸氢钠加入本发明的可咀嚼组合物中，为该组合物提供额外的清洁和口气清新的功能。
香口胶本发明的香口胶优选含酶的无糖型香口胶，因为无糖型香口胶不促进蛀牙。可加入本发明酶的香口胶的配方是本技术领域已知的，通常除香口胶胶基之外，还含有一种或多种增塑剂、至少一种甜味剂以及至少一种调味剂。
适于用于实施本发明的胶基材料是本技术领域已知的，包括天然或合成的胶基或其混合物。代表性天然胶或弹性体包括糖胶树胶、天然橡胶、节路顿胶、巴拉塔胶、古塔胶、lechi caspi、香豆果、guttakay、糖胶树胶(crown gum)、perillo或其混合物。代表性合成胶或弹性体包括丁二烯-苯乙烯共聚物、聚异丁烯和异丁烯-异戊二烯共聚物。
加入到香口胶产品中的胶基的浓度为约10％至约40％(重量)，优选约20％至约35％(重量)。
在香口胶中普遍使用的增塑/软化剂可用于本发明，包括明胶、蜡及其混合物，含量为0.1-5％(重量)。
用于实施本发明的甜味剂成分可选自于多种材料。填充甜味剂包括与用于制备可咀嚼片相同的甜味剂，人工甜味剂亦是如此。在本发明的香口胶组合物中存在的填充甜味剂的含量为约40％至约80％(重量)，优选约50％至约75％(重量)。在本发明的香口胶组合物中存在的人工甜味剂的含量为约0.1％至约2％(重量)，优选约0.3-1％(重量)。
除以上所列的组分外，香口胶组合物还可包含传统的添加剂如着色剂、调味剂等。例如，二氧化钛可用作着色剂。可使用本技术领域已知的各种调味剂，包括精油如肉桂、绿薄荷、薄荷、薄荷脑、桦木、茴香等；来源于水果香精的天然水果调味剂，如来自苹果、梨、桃、草莓、樱桃、杏、柑桔、西瓜、香蕉等；来源于豆类如咖啡、可可等的调味剂。在香口胶配方中加入的调味剂的浓度为约0.5％至约5％(重量)，优选1-3％(重量)。
制造方法将酶引入到糖食组合物中的挑战是在储存过程中维持酶的稳定性和活性。酶是具有四级结构的蛋白质，其结构、功能和稳定性对化学环境和加工参数非常敏感。酶在恶劣的化学环境和高温下变性。对于含酶可咀嚼片和含酶香口胶，将配制和加工方法优化在低湿度和低温下，以保护酶活性以及体内效力。
本发明的可咀嚼组合物可通过任何适宜的方法制备，其中将蛋白酶加入到固体基料中，使得不使用水或有限量的吸水成分，该吸水成分会导致在加工或贮存过程中向组合物中引入不期望量的水。另外，当将酶加入到用于制备可咀嚼组合物的组分中时，加入的温度小于约80℃。因此，实施本方面的关键在于组合物含少于5％(重量)的水，优选包含少于3％(重量)的水，加工酶时的温度小于约80℃。组合物中含水量超过5％(重量)或使用超过80℃的温度会导致蛋白酶变性，从而显著降低酶在牙齿上减少牙菌斑的效力。
制造本发明组合物的一种方法包括如下步骤，首先将基料加热至足以驱除组合物中任何水的温度。然后将基料冷却至某温度，该温度下加入酶和其它对温度敏感的成分如增塑剂、其它甜味剂，并与基料混合。
在制备和包装香口胶、可咀嚼片和锭的技术领域，配方、设备以及加工方法已开发得十分成熟。由于酶在高剪切力和高温等条件下易于变质和失活，在酶与配方中其它组分混合并转变为成品的过程中，控制加工条件，使任何时候混合物的温度不长时间超过约80℃。
本发明的糖食组合物的片方便地如下制备将组分混合后立即碾碎，然后将组分压制或用模制以形成传递酶的合适方式。为产生片，必须有自由流动的材料，其具有良好的自我结合性质但不与模制或压制设备粘附。
配制香口胶组合物的说明性方法如下首先，将胶基在加热罐中于55℃-65℃融化。然后，将一种或多种甜味剂加入胶基中，再加入一种或多种调味剂、增塑剂。接着将所有组分混合足够长的时间，以确保足够分散。然后使混合物冷却，加入酶并将其切成适合服用的大小。
为提高货架稳定性，除用于制备可咀嚼产品的混合物为基本无水外，也应以最小暴露于空气和湿汽的方式包装成品。
以下实施例为本发明的说明，但必须明白的是本发明不限于此。
实施例1含酶(木瓜蛋白酶)片和香口胶组合物的制备可采用下表I和II所列的常规基础配方。
表I可咀嚼片
表I的可咀嚼片如下法制备将Isomalt、Lycasin、水、脂肪、甘油单酸酯和二酸酯的混合物、甘油和卵磷脂煮沸至267-268□(131℃)，然后加入甘油，将混合物冷却至140°F(60℃)。接着加入碳酸氢钠、木瓜蛋白酶、磷酸二钙以及其余的组分。然后将混合物冷却至室温72-77°F(23℃)，碾成粉末，用压片机压制成片。
表II香口胶
——*硬脂酸镁、滑石粉、硅胶木瓜蛋白酶活性采用Panvera Corp.的蛋白酶检测试剂盒，测定和监测含木瓜蛋白酶可咀嚼片和香口胶中木瓜蛋白酶的活性。该活性检测试剂盒使用荧光素硫代氨基甲酰(FTC)-酪蛋白底物来定量蛋白酶的活性。FTC-酪蛋白受到蛋白酶攻击，酪蛋白降解为TC-多肽。蛋白酶的活性值通过测量荧光(以相对荧光单位(RFU)表示)而测定。所产生的荧光信号与片剂或香口胶传递系统中木瓜蛋白酶的活性水平成正比。对于比较目的，制备称作“片A”的可咀嚼片和称作“香口胶B”的香口胶，这些组合物中不加入木瓜蛋白酶。表I的可咀嚼片以及表II的香口胶的木瓜蛋白酶活性记录于下表III和表IV中，同时记录可比较片剂和香口胶组合物的木瓜蛋白酶活性。
表III蛋白酶活性可咀嚼片荧光
表IV香口胶荧光
表III和表IV所记录的结果表明，当木瓜蛋白酶加入到可咀嚼片或胶中时，其酶活性至少能保持4周的时间。
体内牙菌斑消除效力采用口腔内固位体中羟基磷灰石盘上体内生长的牙菌斑，测试表I的可咀嚼片在人志愿者咀嚼片剂后2小时和5小时时的牙菌斑消除作用。用共聚焦显微镜显示和定量牙菌斑覆盖和牙菌斑超微结构的变化。通过在处理前和处理后用结晶紫指示剂染色牙菌斑并测量颜色强度的变化，通过传统光学显微镜测量牙菌斑的消除情况。采用Image Pro分析软件来进行图像分析和定量测定。测量颜色强度，将其用于测定颜色的清除情况。其强度越大，则清洁效力越大。这些结果如下表V所示。
表V可咀嚼片牙菌斑消除效力
在用片处理前(基线)以及处理后2小时和5小时拍摄牙菌斑的共聚焦图像。图像定性地显示出，与基线相比，在处理后2小时和5小时细菌的覆盖较少。采用图像分析量化这些观察。记录于表V中的结果表明，通过计数像素而测得的牙菌斑总面积在处理后2小时和5小时与基准线相比显著减少。表V还表明，牙菌斑的平均块面积在处理后显著减少，显示出在没有机械辅助物的帮助下消除牙菌斑的显著效力。
在第二种试验中，通过传统光学显微镜观察用结晶紫染色前后的牙菌斑。用图像分析测定白色强度(以像素进行测量)，像素数目越多，则色斑越白。该研究的结果如表VI所示。在基线时染色的盘比用含木瓜蛋白酶的可咀嚼片处理后2小时染色的盘的颜色(蓝色)深。该盘比基线白47.3％，表明其染色较浅，因此牙菌斑较少。用表II的木瓜蛋白酶香口胶也观察到了类似的结果，如下表VII所示。
表VI可咀嚼片的颜色消除(白色强度)
*发明者这些单位是什么。
表VII香口胶的牙菌斑消除效力
权利要求
1.一种可咀嚼糖食组合物，所述组合物将单位剂量的牙菌斑减少酶传递到牙齿表面，所述组合物含有小但有效量的酶和非致龋甜味剂，所述酶具有破坏或干扰牙菌斑的形成及与牙齿表面粘附的功能，所述酶在小于约80℃的温度下加入到所述组合物中。
2.权利要求1的可咀嚼糖食组合物，其中所述酶为木瓜蛋白酶。
3.权利要求1的可咀嚼糖食组合物，其中所述组合物为片形式。
4.权利要求1的可咀嚼糖食组合物，其中所述组合物为香口胶。
5.权利要求1的可咀嚼糖食组合物，其中所述组合物的含水量小于约5％重量。
6.权利要求2的可咀嚼组合物，其中所述组合物包含浓度为约0.1％至约3.0％重量的木瓜蛋白酶。
7.权利要求1的可咀嚼糖食组合物，其中所述非致龋甜味剂为糖醇。
8.权利要求1的可咀嚼糖食组合物，其中所述非致龋甜味剂为人工甜味剂。
9.权利要求1的可咀嚼糖食组合物，其中所述非致龋甜味剂为二糖糖醇。
10.权利要求1的可咀嚼糖食组合物，其中所述非致龋甜味剂在组合物中存在的浓度为约25％至约95％重量。
全文摘要
一种将单位剂量的牙菌斑减少酶传递到口中的可咀嚼糖食牙科组合物，该组合物含有酶和非致龋甜味剂，该酶在小于约80℃的温度下加入到该组合物中。
文档编号A61K8/66GK1845679SQ200480025595
公开日2006年10月11日 申请日期2004年7月9日 优先权日2003年7月11日
发明者L·杜-图姆, L·H·谢莱斯, R·J·沙利文, J·G·马斯特斯, R·S·罗宾逊 申请人:高露洁-棕榄公司