Remineralisierende Süßwaren

Die Bärchen mit dem kleinen Plus

Genau vor einem Jahr wurden auf der Internationalen Süßwarenmesse in Köln sogenannte remineralisierende Fruchtgummis als Weltneuheit vorgestellt. Inzwischen sind die Ladenregale mit der zahngesunden Süßigkeit gefüllt. Doch wodurch unterscheiden sich die remineralisierenden Fruchtgummis von herkömmlichen und sind sie wirklich wirksam? Hier die wissenschaftlichen Grundlagen zu dieser Idee.

Daran ist nicht zu rütteln: Zahnkaries entsteht immer unter Zahnbelägen. Darin enthaltene Keime bilden beim Abbau von Zucker Säuren, die den Zahn angreifen und ihn demineralisieren (entkalken) können. Dabei wird der Schmelz in seine Bausteine Kalzium und Phosphat zerlegt. Diese klinisch als Kreidefleck erkennbare Demineralisation ist anfangs umkehrbar: Als Ausgleich zur häufig stattfindenden Entkalkung des Schmelzes befinden sich seine Bausteine in gelöster Form in so ausreichender Menge im Speichel, dass dieser unter natürlichen Bedingungen genügend Kraft besitzt, die durch Demineralisation des Schmelzes entstandenen Defekte auszugleichen. Während der Pausen zwischen den Demineralisationsschüben remineralisiert Speichel den Zahnschmelz. Dadurch wird dieser wieder gefestigt und gestärkt. Je stärker der Speichel fließt und je gehaltvoller er an Calcium und Phosphat ist, desto besser ist seine Remineralisationseigenschaft ausgeprägt. Abbildung 1 zeigt in gestraffter Form die wesentlichen Vorgänge bei der De- und Remineralisation von Zahnschmelz.

Forcierte Remineralisation von Zahnschmelz

Wie aus Abbildung 1 ersichtlich, wird die Auflösung von Schmelz durch eine hohe Kalziumionendichte an seiner Außenseite nicht nur unterdrückt, sondern sogar umgekehrt: Kalziumionen drängen in diesem Fall zusammen mit Phosphationen in porösen Zahnschmelz hinein und bilden dort einen soliden Niederschlag aus Kalziumphosphat. Eine Remineralisation hat stattgefunden. Für alle Calciumphosphate ist die Sättigungskonzentration durch das Löslichkeitsprodukt bestimmt, im Falle von Hydroxylapatit wäre das (K Lp) HAP = f(C Ca++) 10. (C PO4– – –) 6· (C OH –) 2, wobei (Ci) die Konzentration der betreffenden Ionenart und f eine durch die Ionenstärke bestimmte Konstante darstellen. Damit ist die Stabilität zum Beispiel der Calciumphosphatphase HAP in Lösung außer vom pH noch stärker von der Konzentration der Calcium- und der OH-Ionen abhängig. Aufgrund der Löslichkeitsprodukte sind die „Löslichkeits-Isothermen“ für die wichtigsten Calciumphosphatphasen berechnet. Daraus ergibt sich als wesentliche Aussage, dass die Sättigungskonzentration und somit auch die Löslichkeit von Calciumphosphatverbindungen in entscheidendem Maße vom pH-Wert abhängig sind. Aus der aufgeführten Formelgleichung für das Löslichkeitsprodukt von Hydroxylapatit(K Lp) HAP  = f(C Ca ++) 10· C PO4 – – –) 6·  (C OH –) 2 lässt sich ablesen, dass dem Calcium bezüglich der Hemmung der Löslichkeit und somit auch bezüglich einer Diffusionsumkehr des Calciums vom Außenmedium in den Zahnschmelz hinein eine entscheidende Rolle zukommt, da es mit dem Potenzfaktor 10 auftritt. Der Potenzfaktor des Phosphats ist demgegenüber beinahe vernachlässigbar klein. Forciert remineralisierende Produkte ahmen diese von der Natur vorgegebene Reparaturleistung des Speichels nicht nur nach, sondern verstärken sie in erheblichem Maße. Durch Absenken des pH-Wertes an der Außenseite des Zahnes kann die Konzentration an Kalzium im ohnehin sauren Fruchtgummi um ein Vielfaches erhöht werden, ohne dass die Sättigungsgrenze überschritten wird. Im sauren Milieu lässt sich dann über 100-mal mehr Kalzium lösen als im neutralen Bereich. Ein solches Remineralisationsmedium mit Kalziumionenkonzentrat kann entkalkten Zahnschmelz gleichsam wie einen Schwamm durchtränken und eine große Menge gelösten Minerals in alle Bereiche der Läsion transportieren.

Remineralisierende Fruchtgummis

Es stellt sich die Frage, wie die für die forcierte Remineralisation notwendige hohe Kalziumionenkonzentration erreicht werden kann. Das Kalzium muss in gelöster Form auf die Zahnoberfläche treffen, denn nur dann können seine Ionen reagieren und sich mit dem im Speichel reichlich vorhandenen Phosphat zu Kalziumphosphat, dem Hauptmineral des Zahnschmelzes, vereinigen. Die bekannten Kalziumsalze, wie Calciumlactat, Calciumgluconat, Calciumcarbonat, Calciumcitrat, Calciumchlorid und mehr, kommen für die Verwendung in Lebensmitteln nicht in Frage, da sie entweder so gut wie unlöslich sind oder einen äußerst unangenehmen, bitteren Geschmack aufweisen.

Vorteile der Salzhydratschmelze

Für remineralisierende Fruchtgummis wurde eine bislang in diesem Zusammenhang nicht beschriebene unterkühlte Salzhydratschmelze entwickelt, die sich in wesentlichen Eigenschaften von herkömmlichen Kalziumsalzen unterscheidet, obwohl sie aus kristallinen Salzen wie den oben genannten hergestellt wird. Wegen ihrer besonderen Eigenschaften bilden diese Salzhydratschmelzen eine eigenständige Stoffklasse. Unter einer unterkühlten Schmelze versteht man eine Flüssigkeit, die sich unterhalb ihrer Schmelztemperatur und somit in einem Aggregatzustand befindet, in dem sie sich eigentlich nicht befinden sollte. Mit anderen Worten: Da Bestandteile in einer Schmelze glasartig und nicht kristallin gebunden, stattdessen amorph (gestaltlos, ohne Form) und frei verfügbar vorliegen, ermöglichen sie in besonderer Weise die Remineralisation von Zahnschmelz, sofern dessen wesentlicher Baustein Kalzium in der Schmelze enthalten ist. Mithilfe der Salzhydratschmelze kann wegen deren besonderer Eigenschaften eine hohe Konzentration an reagiblen Ionen im Umgebungsmilieu des Zahnes erreicht werden, ohne dass zum Beispiel Kalziumphosphat vorzeitig ausfällt.

Die wesentlichen Vorteile von Salzhydratschmelzen sind im Folgenden aufgezeichnet. Gegenüber ihren kristallinen Ausgangsstoffen sind sie

• nicht kristallin, sondern amorph
• leichter löslich als Kristalle
• homogen zu verteilen
• hoch konzentriert an Ionen
• wasserarm voller reagibler Ionen.

Zahlreiche Untersuchungen im Labor hatten einen Anstieg der Remineralisationsrate von künstlichem, porösen Zahnschmelz nach Behandlung mit Fruchtgummi, die mit einer hoch konzentrierten Salzhydratschmelze angereichert waren, auf Werte dokumentiert, die über denen der üblichen Demineralisationsrate lagen. Die Übertragbarkeit von den In-vitro-Ergebnissen auf In-situ-Verhältnisse wurde in mehreren klinischen Studien an Probanden überprüft. Die Wirksamkeit von Fruchtgummiprodukten, die mit der oben angegebenen Salzhydratschmelze angereichert waren, wurde hinsichtlich der Remineralisation von Zahnschmelz mit Fruchtgummiprodukten ohne Zusatz dieser Schmelze verglichen.

Im Folgenden sind beispielhaft wesentliche Ergebnisse der letzten klinischen Studie skizziert, die im Jahr 2006 in situ an vom Statistiker vorgegebenenen zehn Probanden im Kreuzversuch doppelblind durchgeführt wurde. Als Präparate kamen handelsübliche Fruchtgummis zum Einsatz, die in einem Teil der Studie mit 200 mmol/kg Kalzium angereichert waren. Bei allen Untersuchungen zeigte sich hinsichtlich der Remineralisationswirkung eine hoch signifikante Überlegenheit des Fruchtgummiproduktes, das mit der kalziumreichen Salzhydratschmelze angereichert war.

Prof. Dr. Wolfgang Wiedemann
Klinik und Polikliniken für Zahn-,
Mund- und Kieferkrankheiten
Pleicherwall 2
97070 Würzburg
w-wiedemann@t-online.de

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