DE10300186A1

DE10300186A1 - Kaugummizusammensetzung mit mikroverkapselten Wirkstoffen

Info

Publication number: DE10300186A1
Application number: DE10300186A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr. Fabry
Original assignee: Cognis Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: FABRY, BERND, DR., 41352 KORSCHENBROICH, DE
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-22

Abstract

Vorgeschlagen werden neue Kaugummizusammensetzungen, enthaltend …(a) einen wasserunlöslichen Basisanteil. …(b) einen wasserlöslichen Anteil und …(c) verkapselte Wirkstoffe, …die sich dadurch auszeichnen. dass sie als Komponente (c) Mikrokapseln enthalten, deren Hülle wenigstens anteilig aus Chitosan oder einem Chitosanderivat besteht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung befindet sich auf dem Gebiet der Nahrungsmittel und betrifft neue Kaugummizusammensetzungen mit speziellen verkapselten Wirkstoffen sowie die Verwendung der verkapselten Wirkstoffe zur Herstellung von Kaugummizubereitungen.

Schon die Griechen der Antike kannten eine kaugummiähnliche Zusammensetzung, die sie als „mastic" bezeichneten und aus dem Harz bestimmter Bäume gewannen. Heute existiert ein weltweiter Markt mit Tausenden von Produkten, die sich in Form, Farbe und Geschmacksrichtung unterscheiden. Einer Statistik der Nordamerikanischen Verbraucherorganisation zur Folge konsumiert beispielsweise im Mittel jeder Amerikaner täglich einen Riegel Kaugummi.

Üblicherweise setzen sich Kaugummizubereitungen aus einer wasserunlöslichen Gummibasis und einem wasserlöslichen Teil zusammen, wobei in letzterem die Süß- und Geschmacksstoffe enthalten sind, die durch den Speichel aus der Grundmasse herausgelöst werden. Ein wesentlicher Aspekt bei der Herstellung derartiger Produkte besteht darin, dass die Wirkstoffe nicht auf einen Schlag zur Verfügung gestellt, sondern verzögert freigesetzt werden, so dass das Geschmackserlebnis besonders lang anhaltend ist. Zu diesem Zweck werden die Süß- oder Geschmacksstoffe den Zubereitungen häufig in verkapselter Form zugesetzt. Dabei kann man Typen unterscheiden, bei denen die Freisetzung entweder durch mechanischen Bruch der Kapseln oder durch Membrandiffusion erfolgt. In der Praxis findet sich jedoch nur die erste Variante, denn selbst Diffusionskapseln brechen bei mechanischer Beanspruchung, d.h. durch beständige Kaubewegungen früher oder später auf. Obschon die Technik die unterschiedlichsten Kapselmaterialien kennt, kommen für den Einsatz in Kaugummizubereitungen nur ganz besondere Typen in Frage, da diese einerseits toxikologisch völlig unbedenklich und andererseits geschmacklich neutral sein müssen. Ein Beispiel hierfür ist nahrungsmitteltaugli cher Schellack. Nachteilig ist jedoch, dass die Stabilität solcher Kapseln sehr gering ist, d.h. die Freisetzung der Wirkstoffe erfolgt zwar verzögert, doch letztendlich immer noch zu früh, so dass die gewünschte langanhaltende Wirkung nur eingeschränkt erreicht wird. Alternativ hat man versucht, spezielle Wirkstoffe, vor allem Süßstoffe zu entwickeln, die aufgrund ihres hydrophoben Charakters nur langsam aus der Matrix gelöst werden und daher keiner Verkapselung bedürfen. Nachteilig ist jedoch, dass diese Stoffe teuer in der Herstellung sind und sich vergleichbaren Mitteln des Stands der Technik in der Wirkung vielfach als unterlegen erweisen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hat folglich darin bestanden, neue Kaugummizubereitungen zur Verfügung zu stellen, die frei von den geschilderten Nachteilen des Stands der Technik sind. Insbesondere sollten die Zubereitungen verkapselte Wirkstoffe enthalten, wobei die Kapseln im Vergleich zu Produkten des Stands der Technik stabiler sind und die Wirkstoffe somit über einen längeren Zeitraum freigeben. Weiterhin sollten die Kapseln alle Anforderungen an die toxikologische Verträglichkeit erfüllen, geschmacksneutral sein und nach Möglichkeit zusätzliche positive Eigenschaften aufweisen, die sich in Kaugummizubereitungen als nützlich erweisen.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung sind neue Kaugummizusammensetzungen, enthaltend

(a) einen wasserunlöslichen Basisanteil,
(b) einen wasserlöslichen Anteil, und
(c) verkapselte Wirkstoffe,

die sich dadurch auszeichnen, dass sie als Komponente (c) Mikrokapseln enthalten, deren Hülle wenigstens anteilig aus Chitosan oder einem Chitosanderivat besteht.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass Wirkstoffe, die in Chitosanhüllen verkapselt vorliegen, über einen deutlich längeren Zeitraum freigesetzt werden, als dies Produkte des Stands der Technik leisten. So ist es beispielsweise möglich, Kaugummimassen zur Verfügung zu stellen, die zu Beginn die Geschmacksrichtung A aufweisen und infolge zeitverzögerter Freisetzung des verkapselten zweiten Geschmackstoffes nach ein bis zwei Minuten ganz anders schmecken. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das als Hüllsubstanz verwendete Chitosan eine bakterizide Wirkung besitzt und somit zur Zahnhygiene beiträgt, während es auf der anderen Seite physiologisch völlig unbedenklich und absolut geschmacks- und geruchsneutral ist.

Wasserunlösliche Basis

Die wasserunlösliche Basis, die auch als „Gummibasis" bezeichnet wird (Komponente a), umfasst üblicherweise natürliche oder synthetische Elastomere, Harze, Fette und Öle, Weichmacher, Füllstoffe, Softener, Farbstoffe sowie gegebenenfalls Wachse. Der Anteil der Basis an der Gesamtzusammensetzung macht üblicherweise 5 bis 95, vorzugsweise 10 bis 50 und insbesondere 20 bis 35 Gew.-% aus. In einer typischen Ausgestaltungsform der Erfindung setzt sich die Basis aus 20 bis 60 Gew.-% synthetischen Elastomeren, 0 bis 30 Gew.-% natürlichen Elastomeren, 5 bis 55 Gew.-% Weichmachern, 4 bis 35 Gew.-% Füllstoffe, 5 bis 35 Gew.-% Softener und in untergeordneten Mengen Zusatzstoffe wie Farbstoffe, Antioxidantien und dergleichen zusammen, mit der Maßgabe, dass sie allenfalls in geringen Mengen wasserlöslich sind.

Elastomere

Als geeignete synthetische Elastomere kommen beispielsweise Polyisobutylene mit durchschnittlichen Molekulargewichten (nach GPC) von 10.000 bis 100.000 und vorzugsweise 50.000 bis 80.000, Isobutylen-Isopren-Copolymere („Butyl Elastomere"), Styrol-Butadien-Copolymere (Styrol:Butadien-Verhältnis z.B. 1 : 3 bis 3 : 1), Polyvinylacetate mit durchschnittlichen Molekulargewichten (nach GPC) von 2.000 bis 90.000 und vorzugsweise 10.000 bis 65.000, Polyisoprene, Polyethylene, Vinylacetat-Vinyllaurat-Copolymere und deren Gemische. Beispiele für geeignete natürliche Elastomere sind Kautschuks wie etwa geräucherter oder flüssiger Latex oder Guayule sowie natürliche Gummistoffe wie Jelutong, Lechi caspi, Perillo, Sorva, Massaranduba balata, Massaranduba chocolate, Nispero, Rosindinba, Chicle, Gutta hang karg sowie deren Gemische. Die Auswahl der synthetischen und natürlichen Elastomere und deren Mischungsverhältnisse richtet sich im wesentlichen danach, ob mit den Kaugummis Blasen erzeugt werden sollen („bubble gums") oder nicht. Vorzugsweise werden Elastomergemische eingesetzt, die Jelutong, Chicle, Sorva und Massaranduba enthalten.

Weichmacher

In den meisten Fällen erweisen sich die Elastomere in der Verarbeitung als zu hart oder zu wenig verformbar, so dass es sich als vorteilhaft erwiesen hat, spezielle Weichmacher mitzuverwenden, die natürlich insbesondere auch alle Anforderungen an die Zulassung als Nahrungsmittelzusatzstoffe erfüllen müssen. In dieser Hinsicht kommen vor allem Ester von Harzsäuren in Betracht, beispielsweise Ester von niederen aliphatischen Alkoholen oder Polyolen mit ganz oder teilweise gehärteten, monomeren oder oligomeren Harzsäuren. Insbesondere werden für diesen Zweck die Methyl-, Glycerin, oder Pentareythritester sowie deren Gemische eingesetzt. Alternativ kommen auch Terpenharze in Betracht, die sich von α-Pinen, β-Pinen, δ-Limonen oder deren Gemischen ableiten können.

Füllstoffe und Texturiermittel

Als Füllstoffe oder Texturiermittel kommen Magnesium- oder Calciumcarbonat, gemahlener Bimsstein, Silicate, speziell Magnesium- oder Aluminiumsilicate, Tone, Aluminiumoxide. Talkum, Titandioxid, Mono-, Di- und Tricalciumphosphat sowie Cellulosepolymere.

Softener und Emulagatoren

Geeignete Softener bzw. Emulgatoren sind Talg, gehärteter Talg, gehärtete oder teilweise gehärtete pflanzliche Öle, Kakaobutter, Partialglyceride, Lecithin, Triacetin und gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren mit 6 bis 22 und vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen sowie deren Gemische.

Farbstoffe und Weißungsmittel

Als Farbstoffe und Weißungsmittel kommen beispielsweise die für die Färbung von Lebensmitteln zugelassenen FD&C-Typen, Pflanzen- und Fruchtextrakte sowie Titandioxid in Frage.

Die Basismassen können Wachse enthalten oder wachsfrei sein; Beispiele für wachsfreie Zusammensetzungen finden sich unter anderem in der US Patentschrift US 5,286,500 , auf deren Inhalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

Wasserlöslicher Anteil

Zusätzlich zu der wasserunlöslichen Gummibasis enthalten Kaugummizubereitungen regelmäßig einen wasserlösliche Anteil (Komponente b), der beispielsweise von Softenern, Süßstoffen, Füllstoffen, Geschmacksstoffen, Geschmacksverstärkern, Emulgatoren, Farbstoffen, Säuerungsmitteln, Antioxidantien und dergleichen gebildet werden, hier mit der Maßgabe, dass die Bestandteile eine wenigstens hinreichende Wasserlöslichkeit besitzen. In Abhängigkeit der Wasserlöslichkeit der speziellen Vertreter können demnach einzelne Bestandteile sowohl der wasserunlöslichen wie auch der wasserlöslichen Phase angehören. Es ist jedoch auch möglich, Kombinationen beispielsweise eines wasserlöslichen und eines wasserunlöslichen Emulgators einzusetzen, wobei sich die einzelnen Vertreter, dann in unterschiedlichen Phasen befinden. Üblicherweise macht der wasserunlösliche Anteil 5 bis 95 und vorzugsweise 20 bis 80 Gew.-% der Zubereitung aus.

Softener und Plastifiziermittel

Wasserlösliche Softener oder Plastifiziermittel werden den Kaugummizusammensetzungen hinzugegeben um die Kaubarkeit und das Kaugefühl zu verbessern und sind in den Mischungen typischerweise in Mengen von 0,5 bis 15 Gew.-% zugegen. Typische Beispiele sind Glycerin, Lecithin sowie wässrige Lösungen von Sorbitol, gehärteten Stärkehydrolysaten oder Kornsirup.

Süßstoffe

Als Süßstoffe kommen sowohl zuckerhaltige wie zuckerfreie Verbindungen in Frage, die in Mengen von 5 bis 95, vorzugsweise 20 bis 80 und insbesondere 30 bis 60 Gew.-% bezogen auf die Kaugummizusammensetzung eingesetzt werden. Typische Saccharid-Süßstoffe sind Sucrose, Dextrose, Maltose, Dextrin, getrockneter Invertzucker, Fructose. Levulose, Galactose, Kornsirup sowie deren Gemische. Als Zuckerersatzstoffe kommen Sorbitol, Mannitol, Xylitol, gehärtete Stärkehydrolysate, Maltitol und deren Gemische in Frage. Weiterhin kommen als Zusatzstoffe auch sogenannte HIAS („High Intensity Articifical Sweeteners") in Betracht, wie beispielsweise Sucralose, Aspartam, Acesulfamsalze, Alitam, Saccharin und Saccharinsalze, Cyclamsäure und deren Salze, Glycyrrhizine, Dihydrochalcone, Thaumatin, Monellin und dergleichen alleine oder in Abmischungen. Besonders wirksam sind auch die hydrophoben HIAS, die Gegenstand der internationalen Patentanmeldung WO 02/091849 A1 (Wrigleys) sind. Die Einsatzmenge dieser Stoffe hängt in erster Linie von ihrem Leistungsvermögen ab und liegt typischerweise im Bereich von 0,02 bis 8 Gew.-%.

Füllstoffe

Insbesondere für die Herstellung kalorienarmer Kaugummis eignen sich Füllstoffe wie beispielsweise Polydextrose, Raftilose, Rafitilin, Fructooligosaccharide (NutraFlora), Palatinoseoligosaaccharide, Guar Gum Hydrolysate (Sun Fiber) sowie Dextrine.

Geschmacksstoffe und Geschmacksverstärker

Die Auswahl an Geschmacksstoffen ist praktisch unbegrenzt und für das Wesen der Erfindung unkritisch. Üblicherweise liegt ihr Anteil bei 0,1 bis 15 und vorzugsweise 0,2 bis 5 Gew.-% bezogen auf die Kaugummizusammensetzung. Geeignete Geschmacksstoffe stellen beispielsweise essentielle Öle, synthetische Aromen und dergleichen dar, wie etwa Pfefferminzöl, Krauseminzöl, Anisöl, Sternanisöl, Kümmelöl, Eukalyptusöl, Fenchelöl, Citronenöl, Wintergrünöl, Nelkenöl, Menthol und dergleichen.

Weitere Hilfs- und Zusatzstoffe

Die Kaugummis können des weiteren Hilfs- und Zusatzstoffe enthalten, die beispielsweise für die Zahnpflege, speziell zur Bekämpfung von Plaque und Gingivitis geeignet sind, wie z.B. Chlorhexidin, CPC oder Trichlosan. Weiter können pH-Regulatoren (z.B. Puffer oder Harnstoff), Wirkstoffe gegen Karies (z.B. Phosphate oder Fluoride), biogene Wirkstoffe (Antikörper, Enzyme, Koffein, Pflanzenextrakte) enthalten sein, solange diese Stoffe für Nahrungsmittel zugelassen sind und nicht in unerwünschter Weise miteinander in Wechselwirkung treten.

Chitosanmikrokapseln

Unter dem Begriff "Mikrokapsel" werden vom Fachmann sphärische Aggregate mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 0,0001 bis etwa 5 mm verstanden, die mindestens einen festen oder flüssigen Kern enthalten, der von mindestens einer kontinuierlichen Hülle umschlossen ist. Genauer gesagt handelt es sich um mit filmbildenden Polymeren umhüllte feindisperse flüssige oder feste Phasen, bei deren Herstellung sich die Polymere nach Emulgie rung und Koazervation oder Grenzflächenpolymerisation auf dem einzuhüllenden Material niederschlagen. Chitosanmikrokapseln und Verfahren zu ihrer Herstellung sind Gegenstand früherer Patenanmeldungen der Patentanmelderin [WO 01/01926, WO 01/01927, WO 01/01928, WO 01/01929. Mikrokapseln mit mittleren Durchmessern im Bereich von 0,0001 bis 5, vorzugsweise 0,001 bis 0,5 und insbesondere 0,005 bis 0,1 mm, bestehend aus einer Hüllmembran und einer die Wirkstoffe enthaltenden Matrix, die als Komponente (c) in Betracht kommen, können vorzugsweise erhalten werden, indem man

(a1) aus Gelbildnern, Chitosanen und Wirkstoffen eine Matrix zubereitet,
(a2) gegebenenfalls die Matrix in einer Ölphase dispergiert,
(a3) die dispergierte Matrix mit wässrigen Lösungen anionischer Polymere behandelt und gegebenenfalls dabei die Ölphase entfernt.

oder

(b1) aus Gelbildnern, anionischen Polymeren und Wirkstoffen eine Matrix zubereitet,
(b2) gegebenenfalls die Matrix in einer Ölphase dispergiert,
(b3) die dispergierte Matrix mit wässrigen Chitosanlösungen behandelt und gegebenenfalls dabei die Ölphase entfernt.

oder

(c1) wässrige Wirkstoffzubereitungen mit Ölkörpern in Gegenwart von Emulgatoren zu O/W-Emulsionen verarbeitet,
(c2) die so erhaltenen Emulsionen mit wässrigen Lösungen anionischer Polymere behandelt,
(c3) die so erhaltene Matrix mit wässrigen Chitosanlösungen in Kontakt bringt und
(c4) die so erhaltenen Verkapselungsprodukte von der wässrigen Phase abtrennt.

Gelbildner

Im Sinne der Erfindung werden als Gelbildner vorzugsweise solche Stoffe in Betracht gezogen, welche die Eigenschaft zeigen in wässriger Lösung bei Temperaturen oberhalb von 40 °C Gele zu bilden. Typische Beispiele hierfür sind Heteropolysaccharide und Proteine. Als thermogelierende Heteropolysaccharide kommen vorzugsweise Agarosen in Frage, welche in Form des aus Rotalgen zu gewinnenden Agar-Agar auch zusammen mit bis zu 30 Gew.-% nicht-gelbildenden Agaropektinen vorliegen können. Hauptbestandteil der Agarosen sind lineare Polysaccharide aus D-Galaktose und 3,6- Anhydro-L-galaktose, die alternierend β-1,3- und β-1,4-glykosidisch verknüpft sind. Die Heteropolysaccharide besitzen vorzugsweise ein Molekulargewicht im Bereich von 110.000 bis 160.000 und sind sowohl farb- als auch geschmacklos. Als Alternativen kommen Pektine, Xanthane (auch Xanthan Gum) sowie deren Mischungen in Frage. Es sind weiterhin solche Typen bevorzugt, die noch in 1-Gew.-%iger wässriger Lösung Gele bilden, die nicht unterhalb von 80 °C schmelzen und sich bereits oberhalb von 40 °C wieder verfestigen. Aus der Gruppe der thermogelierenden Proteine seien exemplarisch die verschiedenen Gelatine-Typen genannt.

Chitosane

Chitosane stellen Biopolymere dar und werden zur Gruppe der Hydrokolloide gezählt. Chemisch betrachtet handelt es sich um partiell deacetylierte Chitine unterschiedlichen Molekulargewichtes, die den folgenden – idealisierten – Monomerbaustein enthalten:

Im Gegensatz zu den meisten Hydrokolloiden, die im Bereich biologischer pH-Werte negativ geladen sind, stellen Chitosane unter diesen Bedingungen kationische Biopolymere dar. Die positiv geladenen Chitosane können mit entgegengesetzt geladenen Oberflächen in Wechselwirkung treten und werden daher in kosmetischen Haar- und Körperpflegemitteln sowie pharmazeutischen Zubereitungen eingesetzt. Zur Herstellung der Chitosane geht man von Chitin, vorzugsweise den Schalenresten von Krustentieren aus, die als billige Rohstoffe in großen Mengen zur Verfügung stehen. Das Chitin wird dabei in einem Verfahren, das erstmals von Hackmann et al. beschrieben worden ist, üblicherweise zunächst durch Zusatz von Basen deproteiniert, durch Zugabe von Mineralsäuren demineralisiert und schließlich durch Zugabe von starken Basen deacetyliert, wobei die Molekulargewichte über ein breites Spektrum verteilt sein können. Vorzugsweise werden solche Typen eingesetzt, wie die ein durchschnittliches Molekulargewicht von 10.000 bis 500.000 bzw. 800.000 bis 1.200.000 Dalton aufweisen und/oder eine Viskosität nach Brookfield (1 Gew.-%ig in Glycolsäure) unterhalb von 5000 mPas, einen Deacetylierungsgrad im Bereich von 80 bis 88% und einem Aschegehalt von weniger als 0,3 Gew.-% besitzen. Aus Gründen der besseren Wasserlöslichkeit werden die Chitosane in der Regel in Form ihrer Salze, vorzugsweise als Glycolate eingesetzt.

Wirkstoffe

Obschon die Auswahl der verkapselten Wirkstoffe für das Wesen der Erfindung unkritisch ist, kommen für diesen Zweck aus naheliegenden Gründen solche Stoffe primär in Betracht, die in den Kaugummizubereitungen eine spezielle Aufgabe zu erfüllen haben und vorzugsweise verzögert freigesetzt werden sollen. Hierzu zählen vor allem Farbstoffe, Geschmacksstoffe, Geschmacksverstärker, Süßstoffe sowie spezielle Hilfsstoffe. Eine beispielhafte, jedoch nicht limitierende Aufzählung von geeigneten individuellen Stoffen aus diesen Klassen wurde bereits oben gegeben. Besonders bevorzugt ist jedoch der Einsatz von Chitonmikrokapseln, welche Wirkstoffe enthalten, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die gebildet wird von Lebensmittelfarbstoffen, Titandioxid, Sucralose, Aspartam, Acesulfamsalzen, Alitam, Saccharin und Saccharinsalzen, Cyclamsäure und deren Salzen, Glycyrrhizinen, Dihydrochalconen, Thaumatin, Monellin, Pfefferminzöl, Krauseminzöl, Anisöl, Sternanisöl, Kümmelöl, Eukalyptusöl, Fenchelöl, Citronenöl, Wintergrünöl, Nelkenöl, Menthol, Chlorhexidin, CPC, Trichlosan, Koffein und Pflanzenextrakten.

Ölphase

Die Matrix kann vor der Bildung der Membran optional in einer Ölphase dispergiert werden. Als Öle kommen für diesen Zweck beispielsweise Guerbetalkohole auf Basis von Fettalkoholen mit 6 bis 18, vorzugsweise 8 bis 10 Kohlenstoffatomen, Ester von linearen C₆-C₂₂-Fettsäuren mit linearen C₆-C₂₂-Fettalkoholen, Ester von verzweigten C₆-C₁₃-Carbonsäuren mit linearen C₆-C₂₂-Fettalkoholen, wie z.B. Myristylmyristat, Myristylpalmitat, Myristylstearat, Myristylisostearat, Myristyloleat, Myristylbehenat, Myristylerucat, Cetylmyristat, Cetylpalmitat, Cetylstearat, Cetylisostearat, Cetyloleat, Cetylbehenat, Cetylerucat, Stearylmyristat, Stearylpalmitat, Stearylstearat, Stearylisostearat, Stearyloleat, Stearylbehenat, Stearylerucat, Isostearylmyristat, Isostearylpalmitat, Isostearylstearat, Isostearylisostearat, Isostearyloleat, Isostearylbehenat, Isostearyloleat, Oleylmyristat, Oleylpalmitat, Oleylstearat, Oleylisostearat, Oleyloleat, Oleylbehenat, Oleylerucat, Behenylmyristat, Behenylpalmitat, Behenylstearat, Behenylisostearat, Behenyloleat, Behenylbehenat, Behenylerucat, Erucylmyristat, Erucylpalmitat, Erucylstearat, Erucylisostearat, Erucyloleat, Erucylbehenat und Erucylerucat.

Daneben eignen sich Ester von linearen C₆-C₂₂-Fettsäuren mit verzweigten Alkoholen, insbesondere 2-Ethylhexanol, Ester von Hydroxycarbonsäuren mit linearen oder verzweigten C₆-C₂₂-Fettalkoholen, insbesondere Dioctyl Malate, Ester von linearen und/oder verzweigten Fettsäuren mit mehrwertigen Alkoholen (wie z.B. Propylenglycol, Dimerdiol oder Trimertriol) und/oder Guerbetalkoholen, Triglyceride auf Basis C₆-C₁₀-Fettsäuren, flüssige Mono-/Di-/Triglycerid-mischungen auf Basis von C₆-C₁₈-Fettsäuren, Ester von C₆-C₂₂-Fettalkoholen und/oder Guerbetalkoholen mit aromatischen Carbonsäuren, insbesondere Benzoesäure, Ester von C₂-C₁₂-Dicarbonsäuren mit linearen oder verzweigten Alkoholen mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen oder Polyolen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und 2 bis 6 Hydroxylgruppen, pflanzliche Öle, verzweigte primäre Alkohole, substituierte Cyclohexane, lineare und verzweigte C₆-C₂₂-Fettalkoholcarbonate, Guerbetcarbonate, Ester der Benzoesäure mit linearen und/oder verzweigten C₆-C₂₂-Alkoholen (z.B. Finsolv^® TN), lineare oder verzweigte, symmetrische oder unsymmetrische Dialkylether mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen pro Alkylgruppe, Ringöffnungsprodukte von epoxidierten Fettsäureestern mit Polyolen, Siliconöle und/oder aliphatische bzw. naphthenische Kohlenwasserstoffe, wie z.B. wie Squalan, Squalen oder Dialkylcyclohexane in Betracht.

Anionpolymere

Die anionische Polymere haben die Aufgabe, mit den Chitosanen Membranen zu bilden. Für diesen Zweck eignen sich vorzugsweise Salze der Alginsäure. Bei der Alginsäure handelt es sich um ein Gemisch caboxylgruppenhaltiger Polysaccharide mit folgendem idealisierten Monomerbaustein:

Das durchschnittliche Molekulargewicht der Alginsäuren bzw. der Alginate liegt im Bereich von 150.000 bis 250.000. Dabei sind als Salze der Alginsäure sowohl deren vollständige als auch deren partiellen Neutralisationsprodukte zu verstehen, insbeson dere die Alkalisalze und hierunter vorzugsweise das Natriumalginat („Algin") sowie die Ammonium- und Erdalkalisalze. besonders bevorzugt sind Mischalginate, wie z.B. Natrium/Magnesium- oder Natrium/Calciumalginate. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kommen für diesen Zweck jedoch auch anionische Chitosanderivate, wie z.B. Carboxylierungs- und vor allem Succinylierungsprodukte in Frage. Alternativ kommen auch Poly(meth)acrylate mit durchschnittlichen Molekulargewichten im Bereich von 5.000 bis 50.000 Dalton sowie die verschiedenen Carboxymethylcellulosen in Frage. Anstelle der anionischen Polymeren können für die Ausbildung der Hüllmembran auch anionische Tenside oder niedermolekulare anorganische Salze, wie beispielsweise Pyrophosphate eingesetzt werden.

Emulgatoren

Als Emulgatoren kommen beispielsweise nichtionogene Tenside aus mindestens einer der folgenden Gruppen in Frage:

– Anlagerungsprodukte von 2 bis 30 Mol Ethylenoxid und/ oder 0 bis 5 Mol Propylenoxid an lineare Fettalkohole mit 8 bis 22 C-Atomen, an Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen, an Alkylphenole mit 8 bis 15 C-Atomen in der Alkylgruppe sowie Alkylamine mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen im Alkylrest;
– Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen im Alk(en)ylrest und deren ethoxylierte Analoga;
– Anlagerungsprodukte von 1 bis 15 Mol Ethylenoxid an Ricinusöl und/oder gehärtetes Ricinusöl;
– Anlagerungsprodukte von 15 bis 60 Mol Ethylenoxid an Ricinusöl und/oder gehärtetes Ricinusöl;
– Partialester von Glycerin und/oder Sorbitan mit ungesättigten, linearen oder gesättigten, verzweigten Fettsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen und/oder Hydroxycarbonsäuren mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen sowie deren Addukte mit 1 bis 30 Mol Ethylenoxid;
– Partialester von Polyglycerin (durchschnittlicher Eigenkondensationsgrad 2 bis 8), Polyethylenglycol (Molekulargewicht 400 bis 5000), Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Zuckeralkoholen (z.B. Sorbit), Alkylglucosiden (z.B. Methylglucosid, Butylglucosid, Laurylglucosid) sowie Polyglucosiden (z.B. Cellulose) mit gesättigten und/oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Fettsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen und/oder Hydroxycarbonsäuren mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen sowie deren Addukte mit 1 bis 30 Mol Ethylenoxid;
– Mischester aus Pentaerythrit, Fettsäuren, Citronensäure und Fettalkohol und/oder Mischester von Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, Methylglucose und Polyolen, vorzugsweise Glycerin oder Polyglycerin.
– Mono-, Di- und Trialkylphosphate sowie Mono-, Di- und/oder Tri-PEG-alkylphosphate und deren Salze;
– Wollwachsalkohole;
– Polysiloxan-Polyalkyl-Polyether-Copolymere bzw. entsprechende Derivate;
– Block-Copolymere z.B. Polyethylenglycol-30 Dipolyhydroxystearate;
– Polymeremulgatoren, z.B. Pemulen-Typen (TR-1,TR-2) von Goodrich;
– Polyalkylenglycole sowie
– Glycerincarbonat.

Herstellung der Chitosanmikrokapseln

Zur Herstellung der Mikrokapseln stellt man üblicherweise eine 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-%ige wässrige Lösung des Gelbildners, vorzugsweise des Agar-Agars her und erhitzt diese unter Rückfluss. In der Siedehitze, vorzugsweise bei 80 bis 100°C, wird eine zweite wässrige Lösung zugegeben, welche das Chitosan in Mengen von 0,1 bis 2, vorzugsweise 0,25 bis 0,5 Gew.-% und den Wirkstoffen in Mengen von 0,1 bis 25 und insbesondere 0,25 bis 10 Gew.-% enthält; diese Mischung wird als Matrix bezeichnet. Die Beladung der Mikrokapseln mit Wirkstoffen kann daher ebenfalls 0,1 bis 25 Gew.-% bezogen auf das Kapselgewicht betragen. Falls gewünscht, können zu diesem Zeitpunkt zur Viskositätseinstellung auch wasserunlösliche Bestandteile, beispielsweise anorganische Pigmente zugegeben werden, wobei man diese in der Regel in Form von wässrigen oder wässrig/alkoholischen Dispersionen zusetzt. Zur Emulgierung bzw. Dispergierung der Wirkstoffe kann es ferner von Nutzen sein, der Matrix Emulgatoren und/oder Lösungsvermittler hinzuzugeben. Nach der Herstellung der Matrix aus Gelbildner, Chitosan und Wirkstoffen kann die Matrix optional in einer Ölphase unter starker Scherung sehr fein dispergiert werden, um bei der nachfolgenden Verkapselung möglichst kleine Teilchen herzustellen. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Matrix auf Temperaturen im Bereich von 40 bis 60 °C zu erwärmen, während man die Ölphase auf 10 bis 20 °C kühlt. Im letzten, nun wieder obligatorischen Schritt erfolgt dann die eigentliche Verkapselung, d.h. die Ausbildung der Hüllmembran durch Inkontaktbringen des Chitosans in der Matrix mit den anionischen Polymeren. Hierzu empfiehlt es sich, die gegebenenfalls in der Ölphase dispergierte Matrix bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 100, vorzugsweise 50 bis 60 °C mit einer wässrigen, etwa 1 bis 50 und vorzugsweise 10 bis 15 Gew.-%ige wässrigen Lösung des Anionpolymers zu behandeln und dabei – falls erforderlich – gleichzeitig oder nachträglich die Ölphase zu entfernen. Die dabei resultierenden wässrigen Zubereitungen weisen in der Regel einen Mikrokapselgehalt im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% auf. In manchen Fällen kann es dabei von Vorteil sein, wenn die Lösung der Polymeren weitere Inhaltsstoffe, beispielsweise Emulgatoren oder Konservierungsmittel enthält. Nach Filtration werden Mikrokapseln erhalten, welche im Mittel einen Durchmesser im Bereich von vorzugsweise etwa 1 mm aufweisen. Es empfiehlt sich, die Kapseln zu sieben, um eine möglichst gleichmäßige Größenverteilung sicherzustellen. Die so erhaltenen Mikrokapseln können im herstellungsbedingten Rahmen eine beliebige Form aufweisen, sie sind jedoch bevorzugt näherungsweise kugelförmig. Alternativ kann man die Anionpolymere auch zur Herstellung der Matrix einsetzen und die Verkapselung mit den Chitosanen durchführen.

In einem alternativen Verfahren wird zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrokapseln wird zunächst eine O/W-Emulsion zubereitet, welche neben dem Ölkörper, Wasser und den Wirkstoffen eine wirksame Menge Emulgator enthält. Zur Herstellung der Matrix wird diese Zubereitung unter starkem Rühren mit einer entsprechenden Menge einer wässrigen Anionpolymerlösung versetzt. Die Membranbildung erfolgt durch Zugabe der Chitosanlösung. Der gesamte Vorgang findet vorzugsweise im schwach sauren Bereich bei pH = 3 bis 4 statt. Falls erforderlich erfolgt die pH-Einstellung durch Zugabe von Mineralsäure. Nach der Membranbildung wird der pH-Wert auf 5 bis 6 angehoben, beispielsweise durch Zugabe von Triethanolamin oder einer anderen Base. Hierbei kommt es zu einem Anstieg der Viskosität, die durch Zugabe von weiteren Verdickungsmitteln, wie z.B. Polysacchariden, insbesondere Xanthan-Gum, Guar-Guar, Agar-Agar, Alginaten und Tylosen, Carboxymethylcellulose und Hydroxyethylcellulose, höhermolekularen Polyethylenglycolmono- und -diesten von Fettsäuren, Polyacrylaten, Polyacrylamiden und dergleichen noch unterstützt werden kann. Abschließend werden die Mikrokapseln von der wässrigen Phase beispielsweise durch Dekantieren, Filtrieren oder Zentrifugieren abgetrennt. Die Chitosanmikrokapseln können in den Kaugummizubereitungen in Mengen von 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 8 und insbesondere 1 bis 5 Gew.-% enthalten sein.

Herstellung der Kaugummizusammensetzungen

Die Vermischung der Komponenten kann in jeder bekannten und daher herkömmlichen Weise erfolgen. Dazu gehört insbesondere auch das Aufschmelzen, um Komponenten mit unterschiedlichen Schmelzpunkten besser gemeinsam verarbeiten zu können. Die fertigen Zubereitungen können dann in beliebige stückige Formen gebracht werden, also beispielsweise Streifen, Blöcke, Kugeln und dergleichen. Ebenfalls ist es möglich, zunächst eine Grundmasse herzustellen und diese dann mit ausgewählten Komponenten zu beschichten. Typischerweise besitzen die Kaugummizubereitungen folgenden Zusammensetzung;

(a) 5 bis 49 Gew.-% wasserunlösliche Basisanteile,
(b) 5 bis 49 Gew.-% wasserlöslichen Anteil, und
(c) 2 bis 10 Gew.-% verkapselte Wirkstoffe

mit der Maßgabe, dass sich die Mengenangaben zu 100 Gew.-% ergänzen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die neuen Kaugummizubereitungen mit den chitosanmikroverkapselten Wirkstoffen zeichnen sich dadurch aus, dass die Wirkstoffe über einen deutlich längeren Zeitraum verzögert freigesetzt werden und die Chitosanhüllsubstanz nicht nur besonders verträglich und geschmacksneutral ist, sondern zudem wegen ihres schwach bakteriziden Charakters zur Abtötung von schädlichen Keimen in der Mundflora beiträgt. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft daher die Verwendung von chitosanmikroverkapselten Wirkstoffen zur Herstellung von Kaugummizubereitungen, in denen diese in Mengen von in Mengen von 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 8 und insbesondere 1 bis 5 Gew.-% enthalten sein können. In der folgenden Tabelle 1 sind eine Reihe von typischen Formulierungsbeispielen gegeben.

Beispiel 1
In einem 500-ml-Dreihalskolben mit Rührer und Rückflusskühler wurden in der Siedehitze 3 g Agar-Agar in 200 ml Wasser gelöst. Anschließend wurde die Mischung innerhalb von etwa 30 min unter starkem Rühren zunächst mit einer Lösung von 10 g Glycerin 90 ml Wasser und dann mit einer Zubereitung von 2,5 g Natriumalginat in Form einer 10 Gew.-%igen wässrigen Lösung, 1 g Aspartam, 0,5 g Phenonip^® und 0,5 g Polysorbat-20 (Tween^® 20, ICI in 64 g Wasser versetzt. Die erhaltene Matrix wurde filtriert, auf 60 °C erwärmt und in eine 1 Gew.-%ige Lösung von Chitosanglycolat in Wasser getropft. Zum Erhalt von Mikrokapseln gleichen Durchmessers wurden die Zubereitungen anschließend gesiebt.
Beispiel 2
In einem 500-ml-Dreihalskolben mit Rührer und Rückflusskühler wurden in der Siedehitze 3 g Agar-Agar in 200 ml Wasser gelöst. Anschließend wurde die Mischung innerhalb von etwa 30 min unter starkem Rühren zunächst mit einer Lösung von 10 g Glycerin 90 ml Wasser und dann mit einer Zubereitung von 2,5 g Natriumalginat in Form einer 10 Gew.-%igen wässrigen Lösung, 1 g Acesulfam K, 0,5 g Phenonip^® und 0,5 g Polysorbat-20 (Tween^® 20, ICI in 64 g Wasser versetzt. Die erhaltene Matrix wurde filtriert, auf 60 °C erwärmt und in eine 1 Gew.-%ige Lösung von Chitosanglycolat in Wasser getropft. Zum Erhalt von Mikrokapseln gleichen Durchmessers wurden die Zubereitungen anschließend gesiebt.
Beispiel 3
In einem 500-ml-Dreihalskolben mit Rührer und Rückflusskühler wurden in der Siedehitze 3 g Agar-Agar in 200 ml Wasser gelöst. Anschließend wurde die Mischung innerhalb von etwa 30 min unter starkem Rühren zunächst mit einer Lösung von 10 g Glycerin 90 ml Wasser und dann mit einer Zubereitung von 2,5 g Natriumalginat in Form einer 10 Gew.-%igen wässrigen Lösung, 1 g Menthol, 0,5 g Phenonip^® und 0,5 g Polysorbat-20 (Tween^® 20, ICI in 64 g Wasser versetzt. Die erhaltene Matrix wurde filtriert, auf 60 °C erwärmt und in eine 1 Gew.-%ige Lösung von Chitosanglycolat in Wasser getropft. Zum Erhalt von Mikrokapseln gleichen Durchmessers wurden die Zubereitungen anschließend gesiebt.
Beispiel 4
In einem 500-ml-Dreihalskolben mit Rührer und Rückflusskühler wurden in der Siedehitze 3 g Agar-Agar in 200 ml Wasser gelöst. Anschließend wurde die Mischung innerhalb von etwa 30 min unter starkem Rühren zunächst mit einer Lösung von 10 g Glycerin 90 ml Wasser und dann mit einer Zubereitung von 2,5 g Natriumalginat in Form einer 10 Gew.-%igen wässrigen Lösung, 1 g Pfefferminzöl, 0,5 g Phenonip^® und 0,5 g Polysorbat-20 (Tween^® 20, ICI in 64 g Wasser versetzt. Die erhaltene Matrix wurde filtriert, auf 60 °C erwärmt und in eine 1 Gew.-%ige Lösung von Chitosanglycolat in Wasser getropft. Zum Erhalt von Mikrokapseln gleichen Durchmessers wurden die Zubereitungen anschließend gesiebt.
Beispiel 5
In einem 500-ml-Dreihalskolben mit Rührer und Rückflusskühler wurden in der Siedehitze 3 g Agar-Agar in 200 ml Wasser gelöst. Anschließend wurde die Mischung innerhalb von etwa 30 min unter starkem Rühren zunächst mit einer Lösung von 10 g Glycerin 90 ml Wasser und dann mit einer Zubereitung von 2,5 g Natriumalginat in Form einer 10 Gew.-%igen wässrigen Lösung, 1 g Coffein, 0,5 g Phenonip^® und 0,5 g Polysorbat-20 (Tween^® 20, ICI in 64 g Wasser versetzt. Die erhaltene Matrix wurde filtriert, auf 60 °C erwärmt und in eine 1 Gew.-%ige Lösung von Chitosanglycolat in Wasser getropft. Zum Erhalt von Mikrokapseln gleichen Durchmessers wurden die Zubereitungen anschließend gesiebt.
Beispiel 6
In einem 500-ml-Dreihalskolben mit Rührer und Rückflusskühler wurden in der Siedehitze 3 g Agar-Agar in 200 ml Wasser gelöst. Anschließend wurde die Mischung innerhalb von etwa 30 min unter starkem Rühren zunächst mit einer Lösung von 10 g Glycerin 90 ml Wasser und dann mit einer Zubereitung von 2,5 g Natriumalginat in Form einer 10 Gew.-%igen wässrigen Lösung, 1 g β-Carotin , 0,5 g Phenonip^® und 0,5 g Polysorbat-20 (Tween^® 20, ICI in 64 g Wasser versetzt. Die erhaltene Matrix wurde filtriert, auf 60 °C erwärmt und in eine 1 Gew.-%ige Lösung von Chitosanglycolat in Wasser getropft. Zum Erhalt von Mikrokapseln gleichen Durchmessers wurden die Zubereitungen anschließend gesiebt.
In der folgenden Tabelle 1 sind eine Reihe von Formulierungsbeispielen angegeben.
Tabelle 1: Formulierungsbeispiele (Mengenangaben als Gew.-%)

Claims

Kaugummizusammensetzungen, enthaltend (a) einen wasserunlöslichen Basisanteil, (b) einen wasserlöslichen Anteil, und (c) verkapselte Wirkstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (c) Mikrokapseln enthalten, deren Hülle wenigstens anteilig aus Chitosan oder einem Chitosanderivat besteht.
Zusammensetzungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (a) wasserunlösliche Anteile enthalten, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die gebildet wird von natürlichen oder synthetischen Elastomeren, Harzen, Fetten und Ölen, Weichmachern, Füllstoffen, Softenern, Farbstoffen und Wachsen.
Zusammensetzungen nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Komponente (a) in Mengen von 5 bis 95 Gew.-% enthalten.
Zusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (b) wasserlösliche Anteile enthalten, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die gebildet wird von Softenern, Süßstoffen, Füllstoffen, Geschmacksstoffen, Geschmacksverstärkern, Emulgatoren, Farbstoffen, Säuerungsmitteln, und Antioxidantien.
Zusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Komponente (b) in Mengen von 5 bis 95 Gew.-% enthalten.
Zusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (c) Mikrokapseln mit mittleren Dwchmessern im Bereich von 0,0001 bis 5 mm, bestehend aus einer Hüllmembran und einer die Wirkstoffe enthaltenden Matrix enthalten, die dadurch erhältlich sind, dass man (a1) aus Gelbildnern, Chitosanen und Wirkstoffen eine Matrix zubereitet, (a2) gegebenenfalls die Matrix in einer Ölphase dispergiert, (a3) die dispergierte Matrix mit wässrigen Lösungen anionischer Polymere behandelt und gegebenenfalls dabei die Ölphase entfernt. oder (b1) aus Gelbildnern, anionischen Polymeren und Wirkstoffen eine Matrix zubereitet, (b2) gegebenenfalls die Matrix in einer Ölphase dispergiert, (b3) die dispergierte Matrix mit wässrigen Chitosanlösungen behandelt und gegebenenfalls dabei die Ölphase entfernt. oder (c1) wässrige Wirkstoffzubereitungen mit Ölkörpern in Gegenwart von Emulgatoren zu O/W-Emulsionen verarbeitet, (c2) die so erhaltenen Emulsionen mit wässrigen Lösungen anionischer Polymere behandelt, (c3) die so erhaltene Matrix mit wässrigen Chitosanlösungen in Kontakt bringt und (c4) die so erhaltenen Verkapselungsprodukte von der wässrigen Phase abtrennt.
Zusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (c) Mikrokapseln enthalten, welche Wirkstoffe aufweisen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die gebildet wird von Lebensmittelfarbstoffen, Titandioxid, Sucralose, Aspartam, Acesulfamsalzen, Alitam, Saccharin und Saccharinsalzen, Cyclamsäure und deren Salzen, Glycyrrhizinen, Dihydrochalconen, Thaumatin, Monellin, Pfefferminzöl, Krauseminzöl, Anisöl, Sternanisöl, Kümmelöl, Eukalyptusöl, Fenchelöl, Citronenöl, Wintergrünöl, Nelkenöl, Menthol, Chlorhexidin, CPC, Trichlosan, Koffein und Pflanzenextrakten.
Zusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Komponente (c) in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-% enthalten.
Zusammensetzungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie (a) 5 bis 49 Gew.-% wasserunlösliche Basisanteile, (b) 5 bis 49 Gew.-% wasserlöslichen Anteil, und (c) 2 bis 10 Gew.-% verkapselte Wirkstoffe mit der Maßgabe enthalten, dass sich die Mengenangaben zu 100 Gew.-% ergänzen.
Verwendung von chitosanmikroverkapselten Wirkstoffen zur Herstellung von Kaugummizubereitungen.