專利名稱：可咀嚼防牙菌斑糖食牙科組合物的制作方法
背景技術：
1.發明領域本發明涉及一種可咀嚼糖食組合物，該組合物可減少牙齒咀嚼面上牙菌斑的出現，具體地說，本發明涉及一種可咀嚼糖食組合物，該組合物包含小但有效量的酶，所述酶能有效地破壞或干擾牙菌斑的形成及粘附至牙齒表面。
2.先有技術口腔組合物諸如牙膏、牙膠和漱口劑設計為與日常刷牙制度一起來使牙菌斑松動并將其清除的。事實上，牙菌斑以薄膜形式不同程度地存在于幾乎所有牙齒的表面。它是微生物生長的副產物，包含由包埋于多糖基質中的微生物團塊組成的致密微生物層。牙菌斑其本身牢固地粘著于牙齒表面，甚至通過劇烈的刷牙活動也很難將其清除。此外，在被清除后，牙菌斑又很快地在牙齒表面重新形成。牙菌斑可在牙齒表面的任何部位形成，特別是在齒齦邊緣、牙釉質的裂縫中和牙石的表面上。與牙齒上牙菌斑形成有關的問題在于牙菌斑增大的傾向并最終導致牙齦炎、牙周炎和其它形式的牙周病以及齲齒和牙石。
牙菌斑的形成是一個持續的過程。雖然可獲得各種口腔護理產品如牙膏和漱口劑用來控制牙菌斑的形成，這些產品的缺點是僅在正在刷牙或漱口的相對短時間中這些產品才能發揮作用。這些牙膏和漱口產品的另一個缺點是其通常很少使用，即大多數牙科衛生產品每天僅使用一次或兩次，而當最需要的時候如飯后或吃點心后卻很少使用。于是，一天中進食所積聚的食物殘渣在口腔中長時間地停留，從而促進牙齒表面上的微生物生長和牙菌斑形成。
在本領域中，已知在口腔組合物中加入抗菌劑，其中這些藥劑殺滅或抑制與引起牙菌斑形成的口腔細菌。也可將其它的藥劑加入到口腔組合劑中以減少牙齒上牙菌斑的形成。例如，已知在口腔組合劑中加入諸如蛋白酶和糖酶之類的酶，這些酶破壞或干擾牙菌斑的形成以及細菌粘附至牙齒表面。
可咀嚼片和膠用作將各種化學物引入至牙齒表面的載體，所述化學物包括酶如淀粉酶(US 4,740,368)、氧化還原酶如葡萄糖氧化酶和乳過氧化物酶(US 4,564,519)。
然而，對于這些組合物的決定性要求是，它們必須穩定和具有較長的效期，這一要求限制了這些組合物的使用，因為加入到這些組合物中提供口腔護理益處如減少牙菌斑的活性藥物通常在環境溫度和濕度條件下不穩定，從而藥物很快地被降解至有限效力的濃度，特別是在生產過程中變性的酶。
鑒于不在家時使用牙膏和漱口產品的不便，本領域正尋求可咀嚼糖食如可咀嚼片和膠形式的便攜產品，它在一天中特別是進食后都可以使用，其提供的防牙菌斑益處可與日常用牙膏刷牙或使用漱口劑獲得的益處相比。
發明概述本發明提供一種可咀嚼糖食組合物如可咀嚼片或膠，該組合物由小但有效量的牙菌斑減少酶、非致齲甜味劑以及任選的增塑/軟化劑組成。
由于可咀嚼片或膠產品的固有性質，當該產品被咀嚼時即可實現與牙齒表面長時間的接觸，與唾液形成含酶的膏狀物覆蓋于牙齒表面。可咀嚼片或膠中酶的傳遞確保當該產品被用戶咀嚼時可傳遞足夠劑量的抗牙菌斑酶。本發明的可咀嚼糖食組合物便于攜帶，可進行包裝并可貯存于消費者口袋或錢包中以供隨時隨地使用。
當本發明的可咀嚼糖食組合物放到口中并咀嚼時，有效防牙菌斑量的酶從組合物中釋放至唾液中，在唾液中酶到達牙齒的表面以阻止牙菌斑進一步累積。形成本發明的片或膠以使其在0.5-2分鐘內釋放出酶。堅持每天使用本發明的可咀嚼片或膠使消費者的牙齒獲得最大程度的牙菌斑減少。
本文中所用的術語“可咀嚼糖食組合物”在其含義內包括香口膠、可咀嚼和口腔可溶片、錠和糖錠。
最佳實施方案描述本發明所述組合物是減少牙菌斑并含有活性組分蛋白酶的可咀嚼產品。該產品優選無糖。
根據本發明的實踐，代表性可咀嚼防牙菌斑片含約0.1-3％(重量)酶、0.5-5％(重量)的增塑/軟化成分組合和約50％至約90％(重量)的非致齲甜味劑。除含有上述片劑組分外，可咀嚼膠還含有10-40％(重量)的膠基。
由于水加速木瓜蛋白酶的變性，本發明的可咀嚼糖食產品中水的存在應在相對低的濃度上，以使可咀嚼產品獲得最大的穩定性和保質期。為此目的，發現有必要將可咀嚼產品中存在的水的總量限制在不大于5％(重量)。
酶用于實施本發明的酶包括糖酶如葡糖淀粉酶以及從天然果物中提取到的酶如降解或水解蛋白質的蛋白酶。
用于實施本發明的蛋白酶包括從天然果物中提取的酶。蛋白水解酶從天然來源獲得，或通過利用具有氮源和碳源的微生物的作用而獲得。用于實施本發明的蛋白水解酶的實例包括天然存在的酶如木瓜蛋白酶(來源于番木瓜)、菠蘿蛋白酶(來源于菠蘿)以及絲氨酸蛋白酶如胰凝乳蛋白酶。其它的酶包括無花果蛋白酶和alcalase。木瓜蛋白酶是優選用于本發明的蛋白酶，經Biddle Sawyer Group的牛乳凝固實驗(參見J.Biol.Chem.，vol.121，737-745頁)測定，木瓜蛋白酶的活性為150-939MCU/mg。包含在本發明組合物中的蛋白酶的濃度為約0.1％至約3％(重量)，優選約0.2％至約2％(重量)。
適于與蛋白水解酶和葡糖淀粉酶有益地聯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。
葡糖淀粉酶是來源于黑曲霉(Aspergiullus niger)、通過發酵培養的糖化葡糖淀粉酶。該酶能水解葡糖基寡聚物的α-D-1，6糖苷分枝點以及α-1，4糖苷鍵。根據本發明，其它可用的糖酶有α和β-淀粉酶、葡聚糖酶以及齒斑葡聚糖酶(mutanase)。葡糖淀粉酶為優選酶，將其以約0.001-2％(重量)，優選約0.01-0.55％(重量)的濃度加入到本發明的口腔組合物中。
脂肪酶來源于黑曲霉(Aspergiullus niger)的篩選菌株，表現出隨機地切割脂肪和油的1，3位。當用橄欖油進行分析時，該酶在pH 5.0-7.0時具有最大脂肪分解活性。該酶具有120,000脂酶單位/g的測定活性。脂肪酶可以以約0.010％至約5.0％(重量)、優選約0.02％至約0.10％(重量)的濃度加入到潔齒組合物中。
鞣酸酶的存在可有益地促進外來色斑的降解。已經從黑曲霉(Aspergiullus niger)和洋蔥曲霉(Aspergiullus allianceus)中純化鞣酸酶，用于水解已知使牙齒表面變色的鞣酸。
其它可組成本發明的合適酶包括來自蛋清的溶菌酶，其包含通過四個二硫鍵交聯的單一多肽鏈，分子量為14,600道爾頓。該酶可表現出抗菌性質，通過剪切N-乙酰胞壁酸的1位碳與N-乙酰-D-葡糖胺的4位碳(在體內這兩種糖聚合形成細胞壁多糖)之間的糖苷鍵而促進細菌細胞壁的水解。除此之外，還有存在于大多數植物中的果膠酶，其促進多糖果膠水解為糖和半乳糖醛酸。最后，還有葡聚糖酶，它可用來催化復雜多糖降解為葡聚糖及將β-葡聚糖水解為葡萄糖。
酶穩定劑酶穩定劑通過螯合本發明可咀嚼糖食組合物中的金屬雜質來保護酶免遭滅活，可加入到本發明組合物中的酶穩定劑包括乙二胺四乙酸(EDTA)和葡萄糖酸鈉，濃度為0.01-1％(重量)，優選0.1-0.5％(重量)。抗氧化的酶穩定劑包括還原劑如亞硫酸氫鈉、沒食子酸金屬鹽、錫酸鉀、錫酸鈉、硫酸銨、3，5-二叔丁基-4-羥基甲苯(BHT)、維生素E(α、β、γ型)/乙酸維生素E和抗壞血酸。錫酸鉀是優選用于實施本發明的酶穩定劑。在本發明的口腔組合物中，還原劑的濃度為約0.05％至約1.5％(重量)，優選約0.1％至約0.75％(重量)。
片劑增塑/軟化劑適用于制備本發明片劑的增塑/軟化劑包括丙二醇、甘油、乙酰化甘油單酸酯、甘油三乙酸酯、甘油二乙酸酯、卵磷脂、甘油及其混合物。在本發明的一個優選實施方案中，采用卵磷脂和甘油的混合物，一般用量為約0.5％至約3.0％(重量)，卵磷脂為0.1％至約1.0％(重量)，甘油為約0.1％至約1.0％(重量)，以可咀嚼片組合物的總重為基準。
甜味劑用于實施本發明的甜味劑組分包括填充甜味劑(bulk sweetener)如用5-9個羥基取代的5-12個碳原子的多元醇，如糖醇，包括木糖醇、山梨醇、甘露醇。糖醇為本發明的可咀嚼組合物提供體積或結構，其用量為約25％至約90％(重量)，優選約40％至約85％(重量)。
人工甜味劑包括如糖精鈉鹽或糖精鈣鹽、環磺酸鹽如鈉鹽等，以及糖精的游離酸形式；基于二肽的甜味劑如L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯、二氫查耳酮；甘草甜素；以及合成甜味劑3，6-二氫-6-甲基-1，1，2，3-噻嗪-4-酮-2，2-二氧化物，特別是鉀鹽(Acesulfame-K)、鈉鹽以及鈣鹽。在本發明的可咀嚼糖食組合物中人工甜味劑的濃度為約0.1％至約1％(重量)。
優選填充甜味劑包括Lycasin，一種在Re 26,969中公開的商品化的山梨醇、malitol和高分子量葡聚糖的混合物，以及Isomalt，一種二糖的糖醇如α-D-吡喃葡糖苷-1，6-甘露醇以及其異構體α-D-吡喃葡糖苷-1，6-山梨醇或其混合物，其通過氫化帕拉金糖(以蔗糖為原料用糖基轉移酶轉化而來)而獲得。優選人工甜味劑為阿斯巴甜。
在本發明的一個優選實施方案中，所使用的甜味劑為人工甜味劑如阿斯巴甜和Acesulgsme以及填充甜味劑如Lycasin和Isomalt的混合物，一般人工甜味劑用量為約0.05％至約0.3％(重量)，優選約0.18％至約0.22％(重量)；Lycasin用量為約40％至約60％(重量)，優選約45％至約55％(重量)；Isomalt用量為約15％至約35％(重量)，優選約20％至約30％(重量)。
調味劑本發明的可咀嚼組合物中可使用一種或多種以水粉(liquidpowder)或膠囊形式的調味劑。可使用本技術領域已知的各種調味劑，包括精油如肉桂、綠薄荷、薄荷、薄荷腦、樺木、茴香冬青油以及桉葉油；來源于水果香精的天然水果調味劑，如來自蘋果、梨、桃、草莓、櫻桃、杏、柑桔、西瓜、香蕉等；來源于豆類如咖啡、可可等的調味劑；來源于酒的curacao zin等；以及辛辣材料，如假向日葵酰胺(affinin)、胡椒、芥末等。調味劑以約0.5％至約5％(重量)，優選約1.0％至約3.0％(重量)的濃度加入可咀嚼糖食組合物中。
其它成分在本發明的可咀嚼組合物中，可以加入鈣鹽作為填充劑和防齲劑。在本發明中用作防齲劑的鈣鹽的實例為，例如，氯化鈣、硝酸鈣、硫酸鈣、二水合磷酸二鈣、碳酸鈣、檸檬酸鈣、焦磷酸氫鈣、葡萄糖酸鈣、甘油磷酸鈣、氫氧化鈣、氧化鈣、硅酸鈣等，但并不限于此。在可咀嚼片或香口膠中，鈣鹽的濃度為約5％至約20％(重量)，優選7％至10％(重量)。可將堿化劑如碳酸氫鈉加入本發明的可咀嚼組合物中，為該組合物提供額外的清潔和口氣清新的功能。
香口膠本發明的香口膠優選含酶的無糖型香口膠，因為無糖型香口膠不促進蛀牙。可加入本發明酶的香口膠的配方是本技術領域已知的，通常除香口膠膠基之外，還含有一種或多種增塑劑、至少一種甜味劑以及至少一種調味劑。
適于用于實施本發明的膠基材料是本技術領域已知的，包括天然或合成的膠基或其混合物。代表性天然膠或彈性體包括糖膠樹膠、天然橡膠、節路頓膠、巴拉塔膠、古塔膠、lechi caspi、香豆果、guttakay、糖膠樹膠(crown gum)、perillo或其混合物。代表性合成膠或彈性體包括丁二烯-苯乙烯共聚物、聚異丁烯和異丁烯-異戊二烯共聚物。
加入到香口膠產品中的膠基的濃度為約10％至約40％(重量)，優選約20％至約35％(重量)。
在香口膠中普遍使用的增塑/軟化劑可用于本發明，包括明膠、蠟及其混合物，含量為0.1-5％(重量)。
用于實施本發明的甜味劑成分可選自于多種材料。填充甜味劑包括與用于制備可咀嚼片相同的甜味劑，人工甜味劑亦是如此。在本發明的香口膠組合物中存在的填充甜味劑的含量為約40％至約80％(重量)，優選約50％至約75％(重量)。在本發明的香口膠組合物中存在的人工甜味劑的含量為約0.1％至約2％(重量)，優選約0.3-1％(重量)。
除以上所列的組分外，香口膠組合物還可包含傳統的添加劑如著色劑、調味劑等。例如，二氧化鈦可用作著色劑。可使用本技術領域已知的各種調味劑，包括精油如肉桂、綠薄荷、薄荷、薄荷腦、樺木、茴香等；來源于水果香精的天然水果調味劑，如來自蘋果、梨、桃、草莓、櫻桃、杏、柑桔、西瓜、香蕉等；來源于豆類如咖啡、可可等的調味劑。在香口膠配方中加入的調味劑的濃度為約0.5％至約5％(重量)，優選1-3％(重量)。
制造方法將酶引入到糖食組合物中的挑戰是在儲存過程中維持酶的穩定性和活性。酶是具有四級結構的蛋白質，其結構、功能和穩定性對化學環境和加工參數非常敏感。酶在惡劣的化學環境和高溫下變性。對于含酶可咀嚼片和含酶香口膠，將配制和加工方法優化在低濕度和低溫下，以保護酶活性以及體內效力。
本發明的可咀嚼組合物可通過任何適宜的方法制備，其中將蛋白酶加入到固體基料中，使得不使用水或有限量的吸水成分，該吸水成分會導致在加工或貯存過程中向組合物中引入不期望量的水。另外，當將酶加入到用于制備可咀嚼組合物的組分中時，加入的溫度小于約80℃。因此，實施本方面的關鍵在于組合物含少于5％(重量)的水，優選包含少于3％(重量)的水，加工酶時的溫度小于約80℃。組合物中含水量超過5％(重量)或使用超過80℃的溫度會導致蛋白酶變性，從而顯著降低酶在牙齒上減少牙菌斑的效力。
制造本發明組合物的一種方法包括如下步驟，首先將基料加熱至足以驅除組合物中任何水的溫度。然后將基料冷卻至某溫度，該溫度下加入酶和其它對溫度敏感的成分如增塑劑、其它甜味劑，并與基料混合。
在制備和包裝香口膠、可咀嚼片和錠的技術領域，配方、設備以及加工方法已開發得十分成熟。由于酶在高剪切力和高溫等條件下易于變質和失活，在酶與配方中其它組分混合并轉變為成品的過程中，控制加工條件，使任何時候混合物的溫度不長時間超過約80℃。
本發明的糖食組合物的片方便地如下制備將組分混合后立即碾碎，然后將組分壓制或用模制以形成傳遞酶的合適方式。為產生片，必須有自由流動的材料，其具有良好的自我結合性質但不與模制或壓制設備粘附。
配制香口膠組合物的說明性方法如下首先，將膠基在加熱罐中于55℃-65℃融化。然后，將一種或多種甜味劑加入膠基中，再加入一種或多種調味劑、增塑劑。接著將所有組分混合足夠長的時間，以確保足夠分散。然后使混合物冷卻，加入酶并將其切成適合服用的大小。
為提高貨架穩定性，除用于制備可咀嚼產品的混合物為基本無水外，也應以最小暴露于空氣和濕汽的方式包裝成品。
以下實施例為本發明的說明，但必須明白的是本發明不限于此。
實施例1含酶(木瓜蛋白酶)片和香口膠組合物的制備可采用下表I和II所列的常規基礎配方。
表I可咀嚼片
表I的可咀嚼片如下法制備將Isomalt、Lycasin、水、脂肪、甘油單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，將混合物冷卻至140°F(60℃)。接著加入碳酸氫鈉、木瓜蛋白酶、磷酸二鈣以及其余的組分。然后將混合物冷卻至室溫72-77°F(23℃)，碾成粉末，用壓片機壓制成片。
表II香口膠
——*硬脂酸鎂、滑石粉、硅膠木瓜蛋白酶活性采用Panvera Corp.的蛋白酶檢測試劑盒，測定和監測含木瓜蛋白酶可咀嚼片和香口膠中木瓜蛋白酶的活性。該活性檢測試劑盒使用熒光素硫代氨基甲酰(FTC)-酪蛋白底物來定量蛋白酶的活性。FTC-酪蛋白受到蛋白酶攻擊，酪蛋白降解為TC-多肽。蛋白酶的活性值通過測量熒光(以相對熒光單位(RFU)表示)而測定。所產生的熒光信號與片劑或香口膠傳遞系統中木瓜蛋白酶的活性水平成正比。對于比較目的，制備稱作“片A”的可咀嚼片和稱作“香口膠B”的香口膠，這些組合物中不加入木瓜蛋白酶。表I的可咀嚼片以及表II的香口膠的木瓜蛋白酶活性記錄于下表III和表IV中，同時記錄可比較片劑和香口膠組合物的木瓜蛋白酶活性。
表III蛋白酶活性可咀嚼片熒光
表IV香口膠熒光
表III和表IV所記錄的結果表明，當木瓜蛋白酶加入到可咀嚼片或膠中時，其酶活性至少能保持4周的時間。
體內牙菌斑消除效力采用口腔內固位體中羥基磷灰石盤上體內生長的牙菌斑，測試表I的可咀嚼片在人志愿者咀嚼片劑后2小時和5小時時的牙菌斑消除作用。用共聚焦顯微鏡顯示和定量牙菌斑覆蓋和牙菌斑超微結構的變化。通過在處理前和處理后用結晶紫指示劑染色牙菌斑并測量顏色強度的變化，通過傳統光學顯微鏡測量牙菌斑的消除情況。采用Image Pro分析軟件來進行圖像分析和定量測定。測量顏色強度，將其用于測定顏色的清除情況。其強度越大，則清潔效力越大。這些結果如下表V所示。
表V可咀嚼片牙菌斑消除效力
在用片處理前(基線)以及處理后2小時和5小時拍攝牙菌斑的共聚焦圖像。圖像定性地顯示出，與基線相比，在處理后2小時和5小時細菌的覆蓋較少。采用圖像分析量化這些觀察。記錄于表V中的結果表明，通過計數像素而測得的牙菌斑總面積在處理后2小時和5小時與基準線相比顯著減少。表V還表明，牙菌斑的平均塊面積在處理后顯著減少，顯示出在沒有機械輔助物的幫助下消除牙菌斑的顯著效力。
在第二種試驗中，通過傳統光學顯微鏡觀察用結晶紫染色前后的牙菌斑。用圖像分析測定白色強度(以像素進行測量)，像素數目越多，則色斑越白。該研究的結果如表VI所示。在基線時染色的盤比用含木瓜蛋白酶的可咀嚼片處理后2小時染色的盤的顏色(藍色)深。該盤比基線白47.3％，表明其染色較淺，因此牙菌斑較少。用表II的木瓜蛋白酶香口膠也觀察到了類似的結果，如下表VII所示。
表VI可咀嚼片的顏色消除(白色強度)
*發明者這些單位是什么。
表VII香口膠的牙菌斑消除效力
權利要求
1.一種可咀嚼糖食組合物，所述組合物將單位劑量的牙菌斑減少酶傳遞到牙齒表面，所述組合物含有小但有效量的酶和非致齲甜味劑，所述酶具有破壞或干擾牙菌斑的形成及與牙齒表面粘附的功能，所述酶在小于約80℃的溫度下加入到所述組合物中。
2.權利要求1的可咀嚼糖食組合物，其中所述酶為木瓜蛋白酶。
3.權利要求1的可咀嚼糖食組合物，其中所述組合物為片形式。
4.權利要求1的可咀嚼糖食組合物，其中所述組合物為香口膠。
5.權利要求1的可咀嚼糖食組合物，其中所述組合物的含水量小于約5％重量。
6.權利要求2的可咀嚼組合物，其中所述組合物包含濃度為約0.1％至約3.0％重量的木瓜蛋白酶。
7.權利要求1的可咀嚼糖食組合物，其中所述非致齲甜味劑為糖醇。
8.權利要求1的可咀嚼糖食組合物，其中所述非致齲甜味劑為人工甜味劑。
9.權利要求1的可咀嚼糖食組合物，其中所述非致齲甜味劑為二糖糖醇。
10.權利要求1的可咀嚼糖食組合物，其中所述非致齲甜味劑在組合物中存在的濃度為約25％至約95％重量。
全文摘要
一種將單位劑量的牙菌斑減少酶傳遞到口中的可咀嚼糖食牙科組合物，該組合物含有酶和非致齲甜味劑，該酶在小于約80℃的溫度下加入到該組合物中。
文檔編號A61K8/66GK1845679SQ200480025595
公開日2006年10月11日 申請日期2004年7月9日 優先權日2003年7月11日
發明者L·杜-圖姆, L·H·謝萊斯, R·J·沙利文, J·G·馬斯特斯, R·S·羅賓遜 申請人:高露潔-棕欖公司