ISSN: 2476-2059

Journal of Food: Mikrobiologie, Sicherheit und Hygiene

  • Artikel überprüfen   
  • J Lebensmittel Microbiol Saf Hyg 2017, Vol 2(1): 115
  • DOI: 10.4172/2476-2059.1000115

Das Neueste über Zuckerersatzstoffe vom Alditol-Typ unter besonderer Berücksichtigung von Erythritol und Xylitolâ ???? Rektifikationen und Empfehlungen

Institut für Zahnmedizin, Universität von Turku, Lemmink & auml; isenkatu 2, 20500 Turku, Finnland
*Korrespondierender Autor:

Empfangsdatum: Aug 29, 2016 / Akzeptiertes Datum: Jan 08, 2017 / Veröffentlichungsdatum: Sep 12, 2016

Abstrakt

Die Substitution von Zucker mit kalorienarmen Kohlenhydraten ist ein grundlegender Ansatz zur Kontrolle der Energieaufnahme, um Adipositas oder bestimmten Krankheiten vorzubeugen und das Auftreten von bakteriellen Erkrankungen wie Karies zu reduzieren. Dieser Aufsatz diskutiert die neuesten Anwendungen von Zuckerersatzstoffen vom Alditol-Typ mit Schwerpunkt auf Erythritol (ein Tetritol) und Xylitol (ein Pentitol). Insbesondere Xylitol hat gezeigt, dass es interessante biochemische Effekte (wie Ammoniakbildung) im Zahnbiofilm ausübt. Das Verstehen der involvierten oralen biologischen Prozesse setzt voraus, dass man sich auf bestimmte physikochemische Aspekte von Alditolen bezieht (wie Komplexbildung mit Ca (II), Proteinstabilisierung, Hydroxylradikalfänger und andere), die kurz diskutiert werden. Dieser Aufsatz gibt auch einen Kommentar zu den gastrointestinalen Wirkungen bei der enteralen Verabreichung von Alditolen, diskutiert die Synergie zwischen Chlorhexidin und Alditolen und die Verwendung von Alditolen bei parodontalen Behandlungen (dh nicht-süße Anwendungen von Alditolen) und konzentriert sich auf die EU-Verordnungen für Zuckeraustauschstoffe . Der Artikel versucht auch, fehlerhafte Information bezüglich dieser Süßstoffe zu korrigieren. Ein Teil dieser Informationen ist unbemerkt geblieben, da die betreffenden Daten in den 1970er Jahren in Beilagen zu regulären Bänden veröffentlicht wurden. Die vorliegende Übersichtsarbeit betont die orale biologische Bedeutung der Xylitol-assoziierten Verschiebung, die in der Biologie des oralen Biofilms (Zahnplaque) beobachtet wird: von der Dominanz von Kohlenhydraten zu einer, bei der der Stickstoffstoffwechsel eine wichtige Rolle spielt.

Schlüsselwörter: Zuckeraustauschstoffe; Zuckeralkohole; Alditole; Erythrit; Xylitol; D-Mannitol; Sorbitol (D-Glucitol); Orale Biologie; Dental Biofilm (Zahnbelag)

Einführung

Die wissenschaftliche Literatur ist voll von Artikeln und Rezensionen [1-3] auf Zuckeraustauschstoffe, die die Popularität von kalorienarmen zuckerfreien Lebensmitteln widerspiegeln. Zuckerersatzstoffe werden verwendet, um die Energieaufnahme zu reduzieren und Fettleibigkeit zu begrenzen,koronare HerzerkrankungDiabetes, Zahnkaries und andere Gesundheitszustände, und erhalten weiterhin erhöhte Aufmerksamkeit in der Süßstoffforschung. Verschiedene nicht-süße Anwendungen von Süßstoffen wurden beispielsweise in der Parodontaltherapie vorgeschlagen. Die Zuckeraustauschstoffe, die in der vorliegenden Übersicht besprochen werden, umfassen Zuckeralkohole (Polyole), unter denen die einfachen Alditole derzeit in überraschend zahlreichen medizinischen, kosmetischen, techno-chemischen und ähnlichen Anwendungen verwendet werden. Die auf Xylitol basierende Infusionstherapie umfasst derzeit eine der größten Einzelanwendungen dieses Alditols. Xylitol enthaltende Kaugummis wurden auch in verschiedenen medizinischen Studien verwendet, die mit kognitiver Funktion, Kauen, Arzneimittelabgabe, physiologischen Tests und anderen zusammenhängen.4].

Gesundheitsfachleute sollten sich der unterschiedlichen diätetischen Anwendungen von Zuckeraustauschstoffen und der Einführung neuer Süßungsmittel bewusst sein. Einige Zuckerersatzstoffe vom Alditol-Typ, wie Xylitol, liefern nur etwa 2,4 kcal / g Süßungsmittel, während die für den menschlichen Körper aus Erythritol verfügbare Energie im Vergleich zu etwa 4 kcal / g für Zucker praktisch Null ist. Aufgrund der geringeren Süße von Darabitol und Ribitol haben diese Alditole in Lebensmittelanwendungen weniger Aufmerksamkeit erhalten, obwohl diese Pentite in verschiedenen Bereichen eine wichtige Rolle spielenbiologische Prozesse.

Das Ziel des vorliegenden Artikels ist es, die jüngsten Entwicklungen bei der Untersuchung von Zuckeraustauschstoffen vom Alditol-Typ zu überprüfen. "The Latest" beinhaltet auch die Neubewertung von Informationen, die der aktuellen Forschung entgangen sind, und die Berichtigung früherer Überprüfungen. In der ersten Kategorie wurden bestimmte orale biologische Wirkungen vonXylitolmuss neu betrachtet werden, während in letzterer eine neuere Cochrane Review [5], auf Xylitol dient als ein Beispiel. Diese Sichtweisen stellen Wissenslücken dar, die eine Neubewertung voraussetzen.

Der vorliegende Text wird sich auf die oralen biologischen Wirkungen von Süßungsmitteln vom Alditol-Typ konzentrieren. Um diese Effekte verstehen zu können, müssen die physikochemischen Eigenschaften von Alditolen berücksichtigt werden. Aufgrund des derzeitigen Interesses an Erythritol (einem Tetritol) und Xylitol (einem Pentitol) werden diese Aldite mehr Aufmerksamkeit erhalten. Schließlich werden Kohlenhydrate mit abweichender Konfiguration kurz diskutiert. Diese Rezension erinnert die Leser hoffentlich an die untrennbare Beziehung zwischen Mundgesundheit und allgemeiner Gesundheit.

Gesundheitliche Vorteile von Erythritol

Erythritol wird derzeit in mehr als 60 Ländern weltweit zugelassen und vermarktet [6]. Diese Zulassung beinhaltet die orale Sicherheit von Erythritol, wie in toxikologischen Tests bei Versuchstieren und beim Menschen nachgewiesen wurde. Die jüngste dentale Erythritol-Studie in Estland [7], stammte aus früheren Tierstudien [8], und vorherige theoretische Betrachtung von diätetischen Alditolen als PotentialZuckersurrogate[9]. Gleichzeitig wurde gezeigt, dass Erythrit die Adhärenz von Polysaccharid bildenden oralen Streptokokken verringert [10], verringerte sich die Haftung von Zellen auf Glasoberflächen in Gegenwart von 0,13 mol / l (2%) und 0,26 mol / l (4%) Erythritol und Xylitol. Eine chinesische Studie deutete darauf hin, dass Erythritol in niedrigen Konzentrationen verglichen mit Xylitol eine schwächere Wirkung auf das Bakterienwachstum und die Säureproduktion von Streptococcus mutans (oder Mutans-Streptokokken, MS) hat, während es in hohen Konzentrationen stärker wirkt.11] lagen die niedrigen Konzentrationen zwischen 0,5% und 2%, während die hohen Konzentrationen zwischen 8% und 16% lagen.

Erythritol mit 10% hatte eine inhibitorische Wirkung auf die metabolischen Profile und die Mikrostruktur vonBiofilmzusammengesetzt ausPorphyromonas gingivalisundS. gordonii[12]. Das wirksamste Reagenz zur Reduktion der Substrate dieser Organismen war Erythritol im Vergleich zu Xylitol und D-Glucitol (Sorbitol). Es wurde vorgeschlagen, dass Erythrit über mehrere Wege funktioniert. Diese umfassen die Unterdrückung von Bakterienwachstum, das aus der DNA- und RNA-Depletion resultiert, die abgeschwächte extrazelluläre Matrixproduktion und Veränderungen der Dipeptidakquisition und des Aminosäurestoffwechsels.

Das oben Erwähnte [7] zeigte das Schulprogramm, dass in der Erythritol-Gruppe eine geringere Anzahl von Dentinkarieszähnen und -oberflächen gefunden wurde als in den Xylitol- oder Sorbitol-Gruppen. Zeit für die Entwicklung von KariesLäsionenwar am längsten in der Erythritolgruppe. Die Studie wies einige Nachteile auf: Verwendung von Polyol-Bonbons innerhalb einer relativ kurzen 5-Stunden-Periode täglich, Beschränkung der Anzahl der Saugepisoden auf drei pro Tag und Verwendung der Testgegenstände an nur etwa 200 Tagen / Jahr. Tests anZahnbelagund Speichel aus dem ganzen Mund suggerierte jedoch, dass Erythritol ihr kariogenes Potential reduzierte.

Duane [13], überprüfte eine Studie einer anderen Gruppe von Forschern [14], und gab an, dass es in einem Schulprogramm mit Xylitol und Erythritol Lutschtabletten keine Anzeichen für eine Kariesreduktion gab. Die Versuchspersonen verwendeten die Testgegenstände jedoch nur dreimal am Tag, der Gesamtverbrauch an Xylitol betrug 4,7 g (mit 4,6 g Maltitol) und das tägliche Erythritol - Niveau betrug 4,5 g (mit 4,2 gMaltitol). Sowohl die Häufigkeit der Verwendung als auch die Menge an Xylit und Erythrit schienen in dieser Kinderkohorte zu gering zu sein. Die Studienteilnehmer lebten in einerfluoridiertBereich und zeigte geringe Kariesaktivität. Die Intervention dauerte nur 9 bis 21 Monate (die letzten Kariesdiagnosen wurden 48 Monate nach Beginn des Programms erstellt). Diese Studienmerkmale stellen die Schlussfolgerungen in Frage [13]. Die Mängel resultierten vor allem aus den örtlichen Gegebenheiten am Studienort.

Synergistische Effekte - Kommentare zu Crossover-Studiendesigns

Die Gültigkeit einiger Studiendesigns könnte in Frage gestellt werden, da Synergieeffekte zwischen Fluorid- und Xylitol-Effekten auf die MS-Zellen möglich sind.15]. Eine frühere Studie zeigte, dass Xylitol die metabolischen Effekte von niedrigen Fluoridspiegeln auf MS erhöhte [16]. Petinet al. [17] entwickelte ein mathematisches Modell zur Beschreibung, Optimierung und Vorhersage einer synergistischen Wechselwirkung zwischen Fluorid und Xylitol bei der Säureproduktion durch MS. Diese Überlegungen stützen sich auf einen früheren Hinweis, dass die Zellen von MS mindestens zwei Glukosetransportsysteme besitzen, von denen eines fluoridunempfindlich ist [18]. Andere Studien berichteten, dass Xylitol die Wirkung vonChlorhexidinTherapie bei MS [19]. Chlorhexidin und Xylitol scheinen synergistisch auf MS undS. sanguis[20]. Es wurde über eine synergistische Hemmung des Streptococcen-Biofilms durch Ribose und Xylitol berichtet [21]. Auf einem anderen zahnmedizinischen Gebiet haben Han et al. [22] zeigte, dass Xylitol die inflammatorische Zytokin - Expression hemmt, die durchP. gingivalis.

Synergie zwischen Xylitol und Erythritol könnte auch an deren Auswirkungen auf das Wachstum von Mundbakterien beteiligt sein [6,23] unterschied sich der Mechanismus der inhibitorischen Wirkung von Erythrit gegenüber Xylit auf das Wachstum von MS. Es ist möglich, dass ihre Kombinationen bei der Kariesbegrenzung wirksam sind. Meurman [24], in seiner Studie über die Synergie zwischen Chlorhexidin und Fluorid, bezogen sich auf eine norwegische und eine niederländische Studie, wobei die Autoren folgerten, dass die Existenz von Synergie zwischen Fluorid und Xylitol ein echtes Phänomen in der Mundhöhle sei. Es wurde vermutet, dass Kombinationen von Chlorhexidin und Xylitol bei der postpartalen Kariesbehandlung der Mutter von Nutzen sind.25]. Xylitol und Fluorid hatten eine additive Wirkung bei der Verringerung der Zahnerosion in vitro [26] und Xylitol und Funoran (ein in Meeresalgen vorhandenes sulfatiertes Polysaccharid) hatten eine ähnliche Wirkung bei der ZahnpromotionRemineralisierung[27].

Die "blinde" Abhängigkeit von Crossover-Studiendesigns, die in klinischen Studien mit Süßungsmitteln eingesetzt werden, könnte ihre Schlussfolgerungen widerlegen [28]. Dies rührt von den berichteten Langzeiteffekten von Xylitol her. In Studien, die den Vergleich von Zuckeralkoholen beinhalten, erfordert die Übergangsanforderung eine Änderung der Schemata der Studienkohorten nach Behandlungen von geeigneter Dauer. Wenn die getesteten Substanzen langfristige Auswirkungen haben, kann keine Auswaschperiode die Auswirkungen der vorherigen Behandlung vollständig aufheben; Die Effekte überschneiden sich. Vorbehalte gegen die obige blinde Abhängigkeit ergeben sich daher aus Beobachtungen, dass Xylit, antibiotische Mittel und Fluorid Langzeitwirkungen auf orale Bakterien ausüben können. Solche Fälle stellen die Angemessenheit der Auswaschzeiten zwischen den Behandlungen in Frage.

Alle zahnärztlichen Xylitol-Studien haben keine positiven klinischen und oralen biologischen Befunde erreicht. Langjährige Praxiserfahrungen haben gezeigt, dass das Versagen des Nachweises solcher Effekte in den meisten Fällen anhand der folgenden Merkmale der betreffenden Studien erklärt werden kann:

&Stier; Verwendung von kariesresistenten Studienkohorten oder -kohorten mit extrem geringer Karieserfahrung.

&Stier; Verwendung von zu kleinen Studienkohorten.

&Stier; Verwendung von zu niedrigen Konzentrationen von Xylitol in Versuchsprodukten.

&Stier; Verwendung von zu kurzen Eingriffen. Geringe Karieserfahrung setzt längere Interventionen voraus.

&Stier; Verwendung von zu kurzer oder zu seltener täglicher Exposition gegenüber Xylitol.

&Stier; Gleichzeitige Verwendung anderer karieslimitierender Mittel und Strategien (z. B. Fluoride).

&Stier; Verwendung zu unempfindlicher analytischer oder diagnostischer Verfahren.

&Stier; Unzureichende Einhaltung der Themen und / oder Familien.

&Stier; Verwendung eines einzigen analytischen Verfahrens (wie Gesamtprotein- oder Stickstoff-Assay), um das Wachstum von Zahnbelag zu beurteilen. Im Idealfall, Gravimetrie, klinische,mikrobiologischbiochemische und andere Methoden sollten gleichzeitig verwendet werden (siehe unten).

Biochemische Manifestationen in der Mundhöhle

Studien über die Wirkung von Süßstoffen auf Zahn-Biofilm (Zahnplaque) sind notwendige Ersatzuntersuchungen von langfristigen, teuren klinischen Studien; Die Menge und Qualität des Zahnbiofilms spiegelt normalerweise sein kariogenes Potenzial wider. Plaque-Studien können zu Fehlinformationen führen, wenn nicht die gesamte komplexe Biochemie dieses Biofilms berücksichtigt wird. In einigen Studien basierte die Plaqua-Quantifizierung auf ihrem Stickstoffgehalt, ein Maß, das bei der Plaquemassenbewertung niemals genutzt werden sollte. Während des Xylitolverbrauchs steigen nämlich die Mengen an Protein und Stickstoff, die in Plaque vorhanden sind, aufgrund der biochemischen Zweckmäßigkeit. In Gegenwart von Xylitol und wenn den Mikroorganismen ihre normalen Energiequellen auf der Basis von Kohlenstoff 6 (wie Glukose) entzogen sind, erhöhen plaquebildende orale Bakterien ihren gesamten Stickstoffmetabolismus und die Bildung von Ammoniak, Harnstoff und freien Aminosäuren induzieren die Freisetzung von erhöhten Mengen anproteolytische Enzyme[29].

Die Xylitol-assoziierte Erhöhung der Konzentrationen von freien Aminosäuren und Ammoniak wurde erstmals im Ganzmundspeichel von Probanden nachgewiesen, die über einen Zeitraum von zwei Jahren große Mengen an Xylit (ca. 67 g täglich) erhielten [30-32]. Die Ammoniakkonzentrationen in der Xylitolgruppe waren 46% höher im Vergleich zu der Gruppe, die kein Xylitol erhielt. Aminosäureanalysen von Vollmundspeichel der gleichen Probanden zeigten, dass der Verbrauch von Xylitol mit erhöhten Mengen an Aminosäuren im Speichel assoziiert war, unabhängig von der Art der beteiligten Aminosäure (Tabelle 1). Die Gehalte an basischen Aminosäuren (wie Arginin, Histidin und Lysin) waren bemerkenswert erhöht. Die Xylitol-assoziierte Zunahme der Ammoniak-Speichel-Speichelwerte während des Xylitol-Verbrauchs ist ebenfalls in Tabelle 2 dargestellt; Der 60-tägige Verbrauch von relativ geringen Mengen an Xylit erhöhte die Ammoniakspiegel signifikant, unabhängig davon, wie die Ammoniakkonzentrationen berechnet wurden. Es wurde vorgeschlagen, dass die erhöhten Ammoniak- und Aminosäure-Spiegel teilweise der Reduzierung von pH-Werten in der Zahnbelag-Grenzfläche entgegenwirken können. Es ist möglich, dass solche biochemischen Reaktionen im Zahnbiofilm zur verringerten Kariogenität der Xylitdiät beitragen. Der Anstieg der Serin- und Threoninwerte war ebenfalls bemerkenswert (Tabelle 1).

& nbsp; Saccharose Xylitol
A. Aliphatische Aminosäuren
& nbsp; & nbsp; & nbsp; 1. Enthält Kohlenwasserstoffrückstände (Ala, Val, Gly, Leu, Ile) 147,8 & nbsp; (1.0) 232,5 (1,6)
& nbsp; & nbsp; & nbsp; 2. Enthält OH-Gruppen (Ser, Thr) & nbsp; 22.1 & nbsp; (1.0) & nbsp; 36,9 (1,7)
& nbsp; & nbsp; & nbsp; 3. Carboxyl (-COOH) -Gruppen enthaltend & nbsp; 42,6 & nbsp; (1.0) & nbsp; 53.6 (1.3)
& nbsp; & nbsp; & nbsp; 4. enthaltend -CONH2-Gruppen (Asp-NH2, Glu-NH2) & nbsp; 11.7 & nbsp; (1.0) & nbsp; 18.5 (1.6)
& nbsp; & nbsp; & nbsp; 5. Enthaltene -NH3-Gruppen (Lys, Arg) & nbsp; 43.3 & nbsp; (1.0) & nbsp; 69,6 (1,6)
& nbsp; & nbsp; & nbsp; 6. Schwefel enthalten (Met, Cys) & nbsp; 17.0 & nbsp; (1.0) & nbsp; 23.0 (1.4)
B. Enthaltene & pi; -Elektronringe (his, tyr, phe [try]) 105.4 (1.0) 143.1 (1.4)
C. Mit Iminsäureresten (Pro, OH-Pro) & nbsp; & nbsp; 54,4 (1,0) & nbsp; 90,0 (1,6)
D. Enthaltene polare Reste (Arg, Asp, Asp-NH & sub2 ;, Glu, Glu-NH & sub2 ;, His, Lys, Ser, Tyr, Thr, [Cys]) 213,3 (1,0) 303.3 (1.4)
E. Enthält unpolare Reste (Ala, Val, Gly, Ile, Met, Pro, [Versuch], Phe, [Cys]) 231.1 & nbsp; (1.0) 354,4 (1,5)
F. Neutrale Aminosäuren (Ala, Asp-NH2, Val, Glu, Glu-NH2, Leu, Ile, Met, Ser, Thr, Try, Phe, Pro, [Cys]) 375,4 (1,0) 521,3 & nbsp; (1.4)
G. Saure Aminosäuren (Asp, Glu, Tyr, [Cys]) & nbsp; & nbsp; 68.1 (1.0) & nbsp; 91.2 & nbsp; (1.3)
H. basische Aminosäuren (Arg, His, Lys) 111.5 (1.0) 184,7 (1,7)

Tabelle 1: & nbsp;Hinweise auf eine Xylitol-assoziierte Zunahme des Aminosäuregehalts von Mund-im-Mund-Speichel nach 12- bis 16,5-monatiger kontinuierlicher Xylitolgabe bei menschlichen Probanden (etwa 67 g Xylitol täglich in Form von Mischfutter). Die Aminosäuren sind im Hinblick auf ihre chemische und physikalische Natur gruppiert [30,45]. Die gezeigten Werte sind Mittel von 3-5 getrennten Analysen (in & mgr; mol / l). Die Zahlen in Klammern stehen für den relativen Gehalt der beteiligten Aminosäuren (was der Saccharosegruppe den Wert 1,0 verleiht). Beachten Sie die Rolle von basischen Aminosäuren und solchen mit einer Hydroxylgruppe.

Gleichzeitig erhöhte sich der Gesamtkohlenhydratstoffwechsel einschließlich der Aktivitätsniveaus von Invertase-Saccharase-Enzymen [31-33]. Diese Enzyme können als Kariesmarker angesehen werden, da die Reaktionsprodukte dieser Enzyme säurebildende Zucker sind. Vom kariologischen Standpunkt aus gesehen, nehmen jedoch die wichtigsten Eigenschaften von Plaque - Menge, Volumen und Adhäsionsvermögen - gleichzeitig mit steigendem Ammoniakgehalt ab. Obwohl Plaque-Protein- und Stickstoff-Assays ausgezeichnete Methoden bei der Charakterisierung der Plaque-Chemie sind, können solche Verfahren daher nicht zur Bewertung der Masse, des Volumens oder der Kariogenität von oralem Biofilm verwendet werden. Stattdessen sollte eine Kombination von Gravimetrie (von frischer Plaque), klinischer Plaque-Indices und Verwendung von offenbaren Flecken mit Photographie, mikrobiologischen MS-Tests und verwandten Verfahren gleichzeitig angewendet werden.

Ammoniak, Mittelwert & plusmn; SD & nbsp; n = 14 Anfang 30 Tage 60 Tage
& nbsp; & micro; mol / ml Speichel 3.7 & plusmn; 1.1 5,0 & plusmn; 2,5 * 5.3 & plusmn; 1,8 **
& nbsp; & micro; mol / mg Protein 3.2 & plusmn; 1.2 3.9 & plusmn; 1.7 4.1 & plusmn; 1.3 & ordm;
Ammoniak, gepoolte Proben von 14 Probanden
& nbsp; & micro; mol / ml Speichel 2.6 2.8 5.4
& nbsp; & micro; mol / mg Protein 1.6 1.8 3.7

Tabelle 2:Evidenz für die Xylitol-assoziierte Erhöhung der Gesamt-Mund Speichel-Ammoniak-Spiegel. Menschliche Probanden konsumierten im Durchschnitt 20 g Xylitol täglich in Form von kaubaren Pastillen (99,9% Xylit und 0,1% Natriumstearat) nach den Hauptmahlzeiten. Vollmund-Speichel wurde durch Paraffin-Stimulation zu Beginn und nach 30 und 60 Tagen gesammelt. & ordm; nähert sich der Bedeutung; * p & lt; 0,05; ** p & lt; 0,01. Der Vergleich wurde mit Grundwerten durchgeführt. Nach Pakkala et al. [111].

Die obige Situation ist grafisch in dargestelltAbbildung 1(linke Tafel), die einen historischen Überblick über die Auswirkungen von Süßungsmitteln auf die Menge von Zahnbelag bietet [33]. Dieses Beispiel warnt davor, eine einzige chemische Methode zu verwenden, die zwar per se einwandfrei ist, um Zahnbelag zu quantifizieren. Die Illustration betont stark die Tatsache, dass der Plaque-Stickstoff- oder Proteingehalt die Plaquemasse nicht messen kann. Folglich können Zuckerersatzstoffe bemerkenswerte Wirkungen auf die orale Biologie haben, wie zum Beispiel das Gleichgewicht zwischen Kohlenhydrat- und Stickstoffmetabolismus des Zahnbiofilms. Zum Beispiel führte die Lagerung von MS-Zellen in Gegenwart von 0,25% Xylitol zu einem bis zu zehnfachen Anstieg der gesamten extrazellulären proteolytischen Aktivität der Zellen verglichen mit der Lagerung in 0,25% Glucose [29]. Diese Beobachtungen zu Ammoniak, Aminosäuren, proteolytischer Aktivität und Saccharose-spaltenden Enzymen sind unbemerkt geblieben, da die meisten Daten in den 1970ern in Beilagen zu regulären Zeitschriftenbänden veröffentlicht wurden. Die Erinnerung an diese frühen Beobachtungen kann daher als gerechtfertigt angesehen werden. Obwohl anderePolyolewurden nicht getestet, ist es wahrscheinlich, dass andere Nicht-Glucose-Polyole ähnliche Wirkungen auf Zahnbelag ausüben.

foodmicrobiology-safety-hygiene-historic-plaque

Abbildung 1:& ldquo; Das neueste & quot; aufgrund der Ignorierung älterer Forschungsergebnisse. Die Abbildung zeigt eine historische Plaque-Studie (Dental Biofilm) aus den frühen 1970er Jahren (Panel A) und Ergebnisse einer späteren Studie (Panel B). A: Wirkung von Süßungsmitteln auf die Bildung von Zahnbelag (Mittel & plusmn; S.D) nach Verzehr der aufgelisteten Süßstoffe für vier Tage (20 g / Tag) in Form von Bonbons und als Süßstoff in Kaffee oder Tee [33]. Die Probanden (n = 12 & ndash; 16 pro Gruppe) verzichteten vier Tage lang auf die Mundhygiene, wonach eine gravimetrische Studie der Gesamtplaque durchgeführt wurde. B: Unveröffentlichte Ergebnisse aus dem Labor des Autors. Die Probanden (n = 12) verwendeten über einen Zeitraum von einem Monat fünfmal täglich Xylitol-Kaugummi (tägliche Verzehrmenge: 6,7 g). Die Plaque wurde vor und nach der Xylitol-Verwendung quantifiziert, in beiden Fällen nach einer zweitägigen Nicht-Mund-Hygiene-Periode (Mittelwerte; die S.D.-Werte waren ähnlich denen in Tafel A). Der Plaque-Gesamtproteingehalt (Sternchen) stieg von 1,1 & plus; 0,2 bis 1,4 & plusmn; 0,2 mg / ml (Mittel & plus; S. D.) in der wßrigen Plaquesuspension untersucht (hergestellt in 0,9% NaCl), aber die Menge an Plaque selbst nahm ab. Daher misst der Proteingehalt nicht die Plaquemasse.

Studien mit Zahn-Biofilm haben zu mindestens zwei international bedeutenden Auflösungen geführt. Am 27. April 2009 genehmigte das Wissenschaftliche Gremium der Europäischen Union zur Untermauerung von gesundheitsbezogenen Angaben in Bezug auf zuckerfreien Kaugummi folgenden Anspruch: "Mit 100% Xylitol gesüßter Kaugummi hat nachweislich Zahnbelag verringert. Hoher Gehalt / Gehalt an Zahnbelag ist ein Risikofaktor für die Entstehung von Karies bei Kindern ". Die Internationale Vereinigung derKinderzahnmedizin(IAPD) veröffentlichte den folgenden Beschluss: "Die Richtlinie zur Anwendung von Xylitol bei der Kariesprävention soll Zahnärzten helfen, fundierte Entscheidungen über die Verwendung von Xylitol-basierten Produkten bei der Kariesprävention zu treffen".

Nicht-süße Anwendungen von Süßstoffen

Einige kalorische Süßstoffe haben bei Anwendungen Anwendung gefunden, bei denen die Süße des Moleküls keine Rolle spielt. Die traditionelle subgingivale Wurzelschuppung mit Handwerkzeugen wurde als technisch anspruchsvoll angesehen. Das Luftpolieren mit Erythritolpulver kann den Gewebeverlust an den Wurzeloberflächen reduzieren und gleichzeitig weniger Schmerzen für die Patienten verursachen [34-37]. Erythritol kann auch mit Chlorhexidin verwendet werden [37]. Erythritpulver lieferte vergleichbare oder bessere Ergebnisse als das häufig verwendete Glycinpulver. Erythritol-behandelte Zahnstellen waren weniger häufig positiv für Aggregatibacter actinomycetemcomitans [36]. Die Nicht-Kariogenität und Süße von Erythritol können bei diesen Behandlungen zusätzliche Vorteile bieten.

Erythritol, Xylitol und D-Glucitol wurden als Dentinprimer verwendet [38]. Die Kontraktionsspaltbildung wurde in wässrigen Lösungen von 37,5% Erythritol vollständig verhindert; Alditole werden in dieser Art von Forschung immer in sehr hohen Konzentrationen verwendet. Ethylenglycol war am effektivsten. Frühere Studien zeigten, dass die Veresterung von Methacrylat mit Erythritol die Bildung einer Kontraktionslücke durch ein kommerzielles lichtaktiviertes Harzkomposit verhindert [39]. Xylitol-Farnesol-Kombinationen können bei der Wurzelkanalspülung von Wert sein. In einer Studie zur Untersuchung der Biokompatibilität dentaler Restaurationsmaterialien erhöhte Ascorbinsäure dosisabhängig die toxischen Wirkungen der meisten getesteten Restaurationsmaterialien [40]. Es wurde jedoch gefunden, dass D-Mannitol die Toxizität von Ascorbinsäure neutralisiert.

Xylitol wurde erfolgreich in einem Nasenspray zur Linderung vonMukoviszidoseBedingungen [41], Mittelohrentzündungen, Asthma, Nasennebenhöhlenentzündungen und Infektionen der oberen Atemwege [42]. Im Fall von zystischer Fibrose reduzierte Xylitol die Salzkonzentration der Luftwegoberflächenflüssigkeit und wurde vorgeschlagen, die Abtötung von Bakterien zu verbessern. Diese und andere medizinische Anwendungen von Xylitol wurden an anderer Stelle zusammengefasst [9,43]. Die erste Verwendung von Xylitol bei der Prävention von Mittelohrentzündung bei Kindern wurde vom Team von Uhari [44], angeregt durch die Turku Sugar Studies, die Xylit zeigen, um das Wachstum von MS zu reduzieren [45].

Ausgewählte physikalisch-chemische und bioanorganische Eigenschaften von Alditolen

Alditol-induzierte Stabilisierung von Proteinen

Für das Verständnis der oralen biologischen Wirkungen von Alditolen ist es wichtig, sich mit ihren physikochemischen Eigenschaften vertraut zu machen. In den folgenden Abschnitten werden physikalische und bioanorganische Prozesse wie Proteinstabilisierung, Hydrierung von Alditolen, Komplexierung und Hydroxylradikalabfang diskutiert, die möglicherweise helfen, die klinischen Beobachtungen mit Alditolen zu erklären.

Es ist seit mehreren Jahrzehnten bekannt, dass Zucker und Polyole Proteinstrukturen und biologische Zellen vor Schäden schützen können, die durch Erhitzen, Gefrieren und Verlust der Löslichkeit während des Trocknens verursacht werden [46-48]. Polyole stabilisieren somit die & agr; -Helix- und & bgr; -Strukturen von Proteinen. Die Abhängigkeiten derDenaturierungTemperaturen der meisten getesteten Proteine ​​auf der Kettenlänge von Polyolen unterstützen die Ansicht, dass die Polyol-induzierte Stabilisierung von Proteinen hauptsächlich durch die Verstärkung hydrophober Wechselwirkungen von Proteinen auf der Struktur von Wasser vermittelt wird [47]. Verschiedene Alditole üben unterschiedliche Einflüsse auf die Struktur von Wasser aus. Das Ausmaß der Stabilisierung durch Zucker und Polyole kann durch ihre unterschiedlichen Einflüsse auf die Struktur von Wasser erklärt werden. Die Differenz zwischen dem partiellen Molvolumen des Polyols und seinem Van-der-Waals-Volumen wurde als grobes quantitatives Maß für den strukturbildenden oder strukturbrechenden Effekt verwendet. Es gibt eine lineare Beziehung zwischen dieser Größe und & Delta; Tm. Die Größe der stabilisierenden Wirkung hängt natürlich auch von der Art des Proteins ab.

Wenn ein lineares Alditol (wie Erythritol oder Xylitol) zu einer wässerigen Lösung eines Proteins (wie im Mund des ganzen Munds) gegeben wird, wandern einige Alditolmoleküle aus der Hauptlösungsmittelphase in dieHydratationSchicht des Proteinmoleküls. Diese Wanderung wird zur Bildung einer neuen Hydratationsphase führen, die sowohl das Hydratationswasser als auch das penetrierte Alditol beinhaltet. Die neue Hydratationsschicht schützt und stabilisiert das Proteinmolekül gegen denaturierende Kräfte [47-49]. Es bestehen jedoch signifikante Unterschiede zwischen einzelnen Alditolen hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Proteinstrukturen zu schützen. Die linearen Alditole scheinen die hydrophoben Wechselwirkungen wirksamer zu stabilisieren und die Peptid-Peptid-Wasserstoffbindung weniger effektiv mit zunehmender Hydroxymethylkettenlänge von Alditolen [47]. Es gibt auch andere Einschränkungen, da, während 60% D-Glucitol die Pyrrolin-5-carboxylatsynthase-Aktivität für 30 Minuten bei 37 ° C vollständig beibehielt, wobei Xylitol und Glycerin ebenfalls wirksam waren, Saccharose, Ethylenglykol und Polyethylenglykol unwirksam waren [50].

Alle natürlichen Alditole stabilisieren Proteinstrukturen, jedoch in unterschiedlichem Maße. Einige der Nischen des Körpers, wo die Konzentration von Alditolen Niveaus erreichen kann, die hoch genug für die Proteinstabilisierung sind, schließen die Nahrungsbahn, die Mundhöhle, den Nasopharyngealraum und das Mittelohr ein (im letzteren Kompartiment der osmotische Effekt von einem Alditol kann eine wichtige Rolle spielen). Gewöhnlicher Konsum von diätetischen Alditolen kann der Stabilisierung der Calciumphosphat-Systeme, die in oralen Flüssigkeiten und Oberflächenemail der Zähne vorhanden sind, und auch der Stabilisierung von Speichelproteinen zugeschrieben werden, von denen mehrere an der Körperverteidigung teilnehmen.

Die Fähigkeit von Alditolen, Körperproteine ​​zu stabilisieren, wurde jedoch nicht in vivo gemessen. Laboruntersuchungen haben jedoch gezeigt, dass die Hydratation von Proteinmolekülen in Alditol-Wasser-Gemischen wichtige Unterschiede zwischen einzelnen Alditolen aufzeigt; das Xylitol-System weist im Vergleich zu anderen Polyolen außergewöhnlich geringe bevorzugte Hydratationsparameter auf [47], (siehe unten). In Anbetracht des Eintritts von Alditolen in Gewebekompartimente muss man sich daran erinnern, dass die Xylitolmoleküle, sobald sie im Kreislauf vorhanden sind, schnell in Zellen diffundieren können (weil Insulin nicht benötigt wird). Das Nettoergebnis ist Xylitols großes Verteilungsvolumen im Körper.

Spätere Untersuchungen an Alditol-induzierten geschmolzenen Kügelchen (MG) von Cytochrom c liefern weitere Beweise: Alditole können den MG-Zustand von Cytochom c bei sauren Bedingungen induzieren, wobei der Effekt stärker ist, wenn die Konzentration von OH-Gruppen von Alditolen erhöht wird [51]. Signifikante Unterschiede können in dieser Hinsicht zwischen einzelnen Alditen auftreten. Die Ergebnisse zeigen im Allgemeinen, dass Alditole den MG-Zustand dieses Proteins durch die verstärkte hydrophobe Wechselwirkung (bevorzugte Hydratationsmechanismen) stabilisieren können, die die elektrostatische Abstoßung zwischen geladenen Resten überwindet. Die Alditol-induzierte Stabilisierung der Invertase (ausCandida utilis) ist von Interesse, da dieses Enzym zusammen mit der Sucrase als einer der Saccharose-attackierenden Katalysatoren angesehen werden kann, die eine Rolle in der oralen Biologie spielen können. Glycerin, Xylitol und D-Glucitol waren wirksame Invertase stabilisierende Mittel [52]. Die Lösungsmittel-Enzym-Wechselwirkung zeigte einen bevorzugten Ausschluss der Alditolmoleküle von der Proteindomäne, was zu einer bevorzugten Hydratation des Proteins führte.

Die Stabilität von Kollagen gegenüber Guanidin-Denaturierung hängt von der Anzahl der vorhandenen OH-Gruppen des Alditols ab; der Schutzeffekt scheint in der Reihenfolge von Erythritol zu Xylitol zu D-Glucitol zu sinken [53]. Es wurde auch gezeigt, dass Zucker und Alditole das Kollagen schützen [54]. Das Ausmaß der Stabilisierung wurde in Bezug auf Zucker & rsquo diskutiert; und alditols & rsquo; unterschiedliche Einflüsse auf die Struktur von Wasser. Die Hydroxymethylkettenlänge von Alditolen und äquatorialen OH-Gruppen der Zucker ist entscheidend für ihre stabilisierende Wirkung auf die Kollagenstruktur. Auch die Anwesenheit von OH-Gruppen im Lösungsmittel ist in diesem Fall wegen der Bildung zusätzlicher stabilisierender Wasserstoffbrücken für die Stabilisierung wichtig. Somit ist die gesamte OH-Gruppenkonzentration von Bedeutung für die schützende Wirkung von Alditolen [55]. Diese Ansicht wurde von Turner et al. [56], der die Bedeutung der Orientierung von OH - Gruppen als bestimmenden Faktor für die Wirksamkeit betonteKryokonservierung. Glycerin war am effektivsten. Wenn Ribitol, Erythritol und Glycerol, die eine ähnliche stereochemische Anordnung von OH-Gruppen aufweisen, bei der gleichen Molarität (0,4 M) und mit äquivalenten OH-Zahlen verglichen wurden, wurde eine höhere Überlebensrate erreicht, wenn die Gesamtzahl der vorhandenen OH-Gruppen die gleiche war wie in Glycerin.56]. Die Proteinstabilisierung durch Kohlenhydrate (die Xylitol, D-Glucitol und Lactitol enthielten) zur Formulierung von pharmazeutischen Produkten wurde von Pavi & scaron; ic et al. [57].

Die relative Konzentration von OH-Gruppen von Alditolen scheint tatsächlich in biologischen Systemen allgegenwärtig zu sein. Zum Beispiel war der Einfluss von mehreren Alditolen (Ethylenglycol, Glycerin, Erythritol, Xylitol und Dglucitol), die als wasseraktivitätssenkende Mittel bei der Synthese des Tripeptids gly-gly-pheNH2 vorliegen, linear abhängig von der Konzentration von OH-Gruppen in der Reaktionsmedien, was darauf hindeutet, dass die Modifikation des katalytischen Verhaltens des Enzyms (Papain, das auch Esteraseaktivität aufweist) tatsächlich von der Anzahl der in diesen Alditolmolekülen vorhandenen OH-Gruppen und von ihrer Wasseraktivität deprimierenden Kraft abhängt [58,59]. Im Fall von & alpha; -Chymotrypsin, untersucht bei 60 ° C, war die Verstärkung der thermischen Stabilität proportional zur Molekülgröße des Additivs, nämlich Ethylenglycol & lt; Glycerin & lt; Erythritol & lt; Xylitol & lt; D-Glucitol. (Wie jedoch bei einigen Vergleichen von homologen Alditolen üblich, kann Ethylenglykol eine Abweichung von der Regel bilden.) Die obigen Ergebnisse zeigen jedoch wichtige Unterschiede zwischen einzelnen Alditolen in verschiedenen biologischen Systemen, und daß Alditole hervorragende Cosolventien sind, weil beide beibehalten werden die solvophoben Wechselwirkungen, die für die native Struktur und die Erhaltung der Wasserhülle um das Proteinmolekül essentiell sind [59]. Die OH-Gruppen der Cosolvens-Moleküle waren somit für die Veränderung der Mikroumgebung der Lösungsmittel (Wasser) -Struktur verantwortlich. Diese OH-Gruppen verringern auch die Beweglichkeit der Wassermoleküle und begünstigen somit die Verschiebung der obigen papainkatalysierten Reaktion in die Syntheserichtung (vide infra) [58].

Die thermische Stabilität von RNase A nahm mit steigender Konzentration von Maltit zu, wobei seine stabilisierende Fähigkeit mit Maltose vergleichbar ist, aber weniger als D-Glucose und D-Glucitol [60]. Wenn die Denaturierung von RNase A und Lysozym durch Guanidin-HCl in Gegenwart und Abwesenheit von Glycerin und D-Glucitol verfolgt wurde, zeigte das Ergebnis konkurrierende Lösungsmitteleffekte von Alditolen und Guanidin-HCl auf die Struktur der Proteine.61]. In dem Wasser-Protein-Alditol-System wird Protein bevorzugt hydratisiert, um sein chemisches Potential zu erhöhen, hauptsächlich aufgrund der ungünstigen Wechselwirkung von Alditolmolekülen mit den exponierten unpolaren Aminosäureresten. Folglich stabilisierten Alditole die Proteinstruktur durch Verstärkung der hydrophoben Wechselwirkung und konkurrierten mit der Wirkung von Guanidin-HCl.

Die Beteiligung von Alditolen an der Synthese von Peptiden kann sich verstärkt zeigenThermostabilitätund synthetische Fähigkeit des beteiligten Enzyms. Die oben erwähnte Synthese von Gly-gly-pheNH2 wurde beschleunigt und die Halbwertszeit des Enzyms in Gegenwart von Ethylenglykol, Glycerin, Erythritol, Xylitol und D-Glucitol erhöht.58]. Eine lineare Beziehung zwischen dem Anstieg des Verhältnisses synthetischer / hydrolytischer Aktivität und der Gesamtkonzentration von OH-Gruppen in den Reaktionsmedien wurde erhalten. Die Alditole als wasseraktivitätsverringernde Mittel verbessern die synthetische Fähigkeit von Papain in einer Weise, die direkt proportional zu der Molekülgröße des Alditolmoleküls und seiner Wasseraktivitäts-deprimierenden Wirkung ist.

Die Alditol-assoziierte Proteinstabilisierung und der Schutz gegen thermische Denaturierung setzt häufig die Verwendung von relativ hohen Alditolkonzentrationen voraus. Bestimmte Stabilisierungsprozesse können bis zu 30% Glycerinkonzentrationen erfordern.52], obwohl ein erkennbarer Schutz bei niedrigeren Alditolgehalten gefunden werden kann. Hohe Alditolkonzentrationen sind im intrazellulären Kompartiment oder im vaskulären System nicht denkbar, während die geforderten hohen Alditolspiegel in der Mundhöhle, anderswo im Magen-Darm-Trakt, im Leber- und Nierenstoffwechsel (häufig inparenterale Ernährung) und anderswo im Körper, wenn lokal höhere Alditolkonzentrationen üblicherweise ausgenutzt werden (wie in bestimmten Kosmetikprodukten) und bei der Behandlung von Nahrungsmitteln, um ihre Qualität zu verbessern.

Aufgrund der Fähigkeit von Xylitol, die Wasserstruktur zu beeinflussen, fiel das Vorliegen einer hohen intrazellulären Konzentration von Xylitol in Hefe (Saccharomyces cerevisiae) vor und nach der Dehydratation der Zellen mit einer höheren Lebensfähigkeit der Zellen nach einem Dehydratisierungs / Dehydratisierungszyklus zusammen.62].

Die Thermostabilisierungswirkung von Alditolen erwies sich gelegentlich als schlechter als die von einfachen anorganischen Salzen oder organischen Substanzen. Zum Beispiel, MgSO4, Trehalose und Zitronensäure behielten die Aktivität des sogenannten "schützenden Antigens" bei. (Bestandteil des Impfstoffs gegen Anthrax) besser als D-Glucitol und Xylitol, die nicht sehr wirksam waren [63].

Hydratationseigenschaften von Alditolen

Alditole sind weit verbreitet als Süßungsmittel und Konservierungsmittel in Nahrungsmitteln verwendet worden. Die Verwendung von Alditolen als "gewebefreundlich & rdquo; Feuchthaltemittel in kosmetischen Produkten undZahnputzmittelist auch beliebt. Einige dieser Anwendungen hängen von der Wechselwirkung der Alditolmoleküle mit Wasser ab, welches das bevorzugte physiologische Lösungsmittel ist. Studien zur Hydratation haben gezeigt, dass das Hydratationswasser im Vergleich zu reinem Wasser eine geringere oder höhere Mobilität aufweisen kann. In der Literatur wurde dies beiläufig als "Struktur-Herstellung & rsquo;" oder & lsquo; strukturbrechend & rsquo; Wirkung jeweils. Es wurde vorgeschlagen, dass "positiv und negativ" & rsquo; Hydration sind wahrscheinlich geeignetere Beschreibungen der wahren Phänomene beteiligt [64].

Computergestützte Simulationsstudien von Alditolen haben gezeigt, dass beispielsweise zwischen Xylitol und Dglucitol bemerkenswerte Unterschiede bestehen. Es gibt eine relativ starke Hydratation von Xylitol. Unter dem Gesichtspunkt der Hydratationsdynamik sollte Xylitol als positiv hydratisiert mit einer erweiterten Wirkung auf die Umwelt eingestuft werden [64]. Die stabile lineare Konformation, die für Xylit vorgeschlagen wurde, resultiert aus Xylitol-Wasser-Wechselwirkungen. Das Xylitol-Molekül zeigt eine störungstheoretische Wirkung auf die Wasserstruktur. Andere übliche Alditole wie Erythritol, Dmannitol und D-Glucitol zeigen eine negative Hydratation. Dementsprechend kann erwartet werden, dass Xylitol Nahrungsmittel wirksamer schützt (zum Beispiel gegen nicht-enzymatische Bräunung und Ascorbinsäure-Zerstörung) als die obigen Hexite. Es wurde beobachtet, daß dieser Schutzeffekt bei 24 ° C der Reihe D-Glucose & gt; Xylitol & gt; D-Mannitol & gt; D-Glucitol entspricht.64]. In der Tat haben Messungen des Verhältnisses (R) zwischen der Verweilzeit von Wasser nahe einem gegebenen Sauerstoffatom von Xylitol und der Verweilzeit von Wasser nahe einem anderen Wassermolekül in der Masse ein positives Verhältnis (R & gt; 1) für alle Sauerstoffatome gezeigt von Xylitol [64]. Der durchschnittliche R (1,19) ist deutlich höher als für D-Glucitol (0,39). Im Xylitmolekül zeigen selbst Kohlenstoffatome ein hydrophiles Verhalten, was für eine deutliche Wirkung der starken Hydratationsstruktur der benachbarten OH-Gruppe spricht. Die obigen Simulationsstudien zeigten, dass Xylitol in Wasser eine einzige gerade Konformation einnimmt und positiv hydratisiert ist.

Mikroorganismen, die in der Lage sind, bei niedrigen Wasseraktivitätsniveaus zu wachsen, können Alditolmoleküle akkumulieren, die zu einer hohen intrazellulären Konzentration ansteigen können. Die Alditole wirken somit als kompatible Solute, die eine metabolische Funktion ermöglichen. Solche Moleküle können als Osmoregulatoren angesehen werden. Gleichzeitig können die Alditolmoleküle jedoch aufgrund ihrer hohen Anzahl an OH-Gruppen an der intrazellulären Wasserstruktur teilnehmen, wodurch die Hydratation der Zelle erhalten bleibtBiopolymere[65]. Basierend auf diesen Überlegungen haben Chirife et al. [66] bestimmte die Wasseraktivität (a w) von mehreren Alditolen aus der folgenden Gleichung:

einw= x1exp (& ndash; K x22) (Gleichung 1)

wo x1und x2sind molare Anteile von Wasser bzw. Alditol und K ist eine Korrelationskonstante. Die Werte von K hingen bemerkenswert von der Kettenlänge und der molekularen Konfiguration des Alditols ab (Figur 2). Daher verhalten sich Alditole in ihren Reaktionen mit Wassermolekülen nicht ähnlich. Die vorhergesagten und experimentellen Wasseraktivitätsniveaus waren auch abhängig von der Molalität der wässrigen Alditol-Lösung, wie für Xylitol und Ribitol gezeigt [66]. Darüber hinaus hängen die durchschnittlichen dimensionslosen freien Energie und Volumenparameter stark von dem betreffenden Alditol ab [66]. Die Hydrationszahl ist ein Maß für die Anzahl von Wassermolekülen, die eine relativ lange Verweilzeit mit dem gelösten Stoff haben und daher eher dazu neigen, sich mit diesem zu bewegen, als mit losem Wasser [67]. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Hydratation von Alditolen durch Wasserstoffbrücken zwischen gelösten Stoffen und Lösungsmitteln und durch nichtspezifische Hydratation unpolarer Spezies erfolgt.

foodmicrobiology-safety-hygiene-correlation-constant

Figur 2:Werte der Korrelationskonstante K (Gleichung 1) für bestimmte Alditole bei 25 ° C, die signifikante Unterschiede zwischen verschiedenen Alditolmolekülen bezüglich ihrer Wechselwirkung mit Wassermolekülen aufzeigen. Reproduziert mit Erlaubnis [66].

Die Hydrierung von Alditolen spielt wahrscheinlich eine Rolle bei ihren Wirkungen als Dentin-Primer (siehe oben); die Bindungswirkung von Dentinadhäsiven wurde in Gegenwart von Alditolen untersucht [68]. Obwohl die erforderlichen Alditolspiegel bei weitem höher sind als diejenigen, die normalerweise in biomedizinischen Studien verwendet werden, spricht diese Studie nichtsdestoweniger für die Existenz wichtiger Unterschiede zwischen Alditolen an, insbesondere, da Glycerol, Xylitol oder Dglucitol die obige vorbeugende Wirkung nicht zeigten. Apatit-Zement, der Poragen enthält, wurde bei der Herstellung von biporösem Apatit verwendet, der als Knochenersatzmaterial Beachtung gefunden hat. Die Zugabe von D-Mannit verbesserte die Abbindereaktion und die mechanische Festigkeit von Apatit [68] aufgrund seines zufriedenstellenden Auflösungsverhaltens und seiner Biokompatibilität und weil es die Umwandlung der Zusammensetzung in apatitisches Material nicht inhibierte. Es sollte auch erwähnt werden, dass OH-Radikalreaktionen mit Erythritol, D-Arabitol und D-Mannitol viel schneller sind als das NO3und so4& ndash; radikale Reaktionen [69].

Komplexierung

In den letzten vierzig Jahren hat eine große Anzahl von Arbeiten über dieKomplexierungvon Metallkationen mit Zuckern und Alditolen wurden veröffentlicht. Komplexe von diätetischen Alditolen mit Fe (II), Fe (III), Ca (II), Cu (II) und anderen Metallkationen sind wegen ihres Beitrags zu verschiedenen biologischen Prozessen interessant. Die Alditolmoleküle können als Träger von Metallionen beim Transport von Ca (II) und Fe (II, III) durch die Darmwand bei der Remineralisierung von demineralisierten Schmelzkariesläsionen (durch Erleichterung des Flusses von Ca (II) aus Speichel) angesehen werden und Plaque-Flüssigkeit in Calcium-defizienten Zahnstellen) und in anderen Reaktionen. Es gibt jedoch wesentliche Unterschiede zwischen Alditolen, um solche Metallkomplexe zu bilden; Alditole sind in diesem Sinne nicht identisch. Die Stabilitätskonstanten von Alditol-Metall-Komplexen hängen unter anderem von der Größe (Kettenlänge) und der detaillierten Konformation des Alditolmoleküls ab. Die metallzentrierten Strukturen können eine negative oder positive Ladung tragen. Im Allgemeinen bilden Alditole stärkere Komplexe als Monosaccharide [70]. Der Prozess der Komplexbildung in wässriger Lösung ist im Wesentlichen eine Verdrängung eines Satzes von Liganden, d. H. Wassermolekülen des Aquakomplexes, durch einen anderen Satz, z. ein Diol [70].

Der dreizähnige Ligand (H-C-OH)3Gegenwart in den Xylitol-Molekülen scheint für das Komplexierungsphänomen verantwortlich zu sein (Figur 3; mit Kohlenstoffatomen C2bis C4). Diese Anordnung reagiert mit verschiedenen mehrwertigen Kationen und Oxysäuren in einer höchstwahrscheinlich reversiblen Reaktion. Unter Verwendung der Nummerierung der einzelnen Atome inFigur 3Es scheint, dass die bevorzugten Komplexierungsstellen von Xylitol, Arabitol und D-Glucitol mit Ca (II) als (O 2, O 3, O 4), (O 1, O 2, O 3) und (O 2, O 3, O 4) identifiziert werden können. , beziehungsweise [71]. Die Ortsspezifität der Komplexierung der verschiedenen Alditole zeigt, dass die Stärke der Komplexbildung deutlich von der Konfiguration des Liganden abhängt. Folglich unterscheidet sich die Größe der Komplexkonstanten in den Reaktionen Alditol + Ca (II) signifikant von Alditol zu Alditol [71,72]. Bei der Komplexbildung scheint die Zahl der deprotonierten OH - Gruppen des Alditols gleich zu seinstöchiometrischMenge an OH & ndash; in der Lösung vorhanden. Die Anzahl solcher Gruppen ist in Pentitolen geringer als in Hexiten. Es ist wahrscheinlich, dass in einer wässrigen Lösung (wie im Mund des ganzen Munds und im Darmlumen) nur ein Ca (II) -Ion mit Pentitolen und Hexitolen interagiert.

foodmicrobiology-safety-hygiene-structural-configurations

Figur 3:Beziehung zwischen den strukturellen Konfigurationen von D-Glucitol (Sorbitol), D-Glucose und Xylitol, die auch die Nummerierung der einzelnen Kohlenstoffatome zeigt (diese Nummerierung betrifft auch die Sauerstoffatome). Da die Konfigurationen von D-Glucitol und D-Glucose relativ ähnlich sind, wurde die erstere als "Glucosealditol" bezeichnet. oder & rdquo; Glucosepolyol & rdquo ;. Der Zweck besteht darin, die signifikanten Unterschiede aufzuzeigen, die zwischen der Konfiguration von D-Glucitol und Pentitolen, wie Xylitol, bestehen.

Xylitol dient als ein Beispiel für symmetrische Alditole. Das Molekül ist symmetrisch, während beispielsweise D-Glucitol und D-Arabitol unsymmetrische Alditole sind. Die Symmetrie des Xylitmoleküls verursacht Unterschiede in seinen Komplexierungsfähigkeiten im Vergleich zu anderen Alditolen. Beyogen auf1H-NMR-Studien [71] scheint es, dass das Xylitolmolekül in dem komplexierten Zustand in einer steiferen Konformation gehalten wird als die unsymmetrischen Alditole, was einen fast idealen "Zick-Zack" ergibt. Struktur möglich. Angyalet al. [73] festgestellt, dass das Xylitol-Molekül überwiegend in der Sichel ist & rdquo; bilden. Unter normalen experimentellen Bedingungen kann nur ein Teil Xylit als Metallkomplex vorliegen.

Basierend auf Experimenten mit der Eu3+scheint das Verhalten von D-Glucitol bei der Komplexierung ähnlich dem von Xylitol zu sein. Ein Ende des D-Glucitolmoleküls hat die gleiche Konfiguration wie Xylitol; das andere Ende mit einer Erythro-Konfiguration ist möglicherweise nicht sehr gut für die Komplexierung mit Eu3 geeignet+[73]. Angyalet al. schätzten auch, dass etwa 10% Xylit als Eu (III) -Komplex unter den verwendeten Bedingungen vorlagen. Die komplexierten Anteile von D-Glucitol und D-Mannitol wurden zu 28,6% bzw. 16,7% für Ca (II) berechnet.70], unter etwas anderen Bedingungen. Für Erythrit, Xylit und Ribit betrugen die komplexierten Anteile 16,0, 23,1 bzw. 7,4 für Ca (II). Mit der Methode von Briggs [70], waren die Prozentsätze der komplexierten Liganden für Ca (II) wie folgt: Xylitol, 22; D-Glucitol, 25, D-Mannitol, 19, und Galactitol, 21 [74]. Im Allgemeinen wurden die höchsten Prozentzahlen für die obigen Alditole für Cu (II) -Komplexe gemessen. Die Bildung von Cu (II) -Komplexen mit Xylitol in alkalischen Lösungen wurde von Norkus et al. [75].

Die vicinale Threo-, Threo-Triol-Sequenz (H-C-OH)3des Xylitolmoleküls ist natürlich auch in D-Glucitol vorhanden; beide Alditole enthalten diese Triadenanordnung und bilden Komplexe, die unter physiologischen Bedingungen vernünftig stabil sind (stärker als zum Beispiel Dmannitol und Galactitol, die eine alles erythro, threo / erythro, erythro Konfiguration enthalten; threo und erythro zeigen die Anwesenheit von zwei asymmetrischen an Kohlenstoffatome [71]. Beispiele für diesen Reaktionstyp sind die Bildung von Komplexen zwischen Xylitol und Ca (II), von denen angenommen werden kann, daß sie biologische Bedeutung auch in der Mundhöhle und im Darmlumen haben; diese Möglichkeit muss erneut betont werden.

D-Mannitol ist daselektrophoretischlangsamstes Hexit (dh es zeigt den geringsten Grad der Wechselwirkung mit Ca (II) -Ionen), bildet aber dennoch den stabilsten Komplex mit teilweise hydratisierten Ca (II) -Ionen in Ca (38) NaY-Zeolithen (gefolgt von L-Iditol, D- Glucitol und Dulcitol [76]. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Alditol-Ca (II) -Wechselwirkungen im Vergleich zu denen zwischen Ca (II) und organischen Säuren wie Oxalsäure, Zitronensäure, EDTA usw. mit kurzen Reaktionszeiten oft schwach sind. Die diätetischen Alditole wirken nicht als Demineralisierungsmittel in Studien über den Mineralverlust inKariesund bei der Zahnerosion, sondern stattdessen als Faktoren, die de facto die Kalziumphosphat-Speichelsysteme des Speichels stabilisieren und die Remineralisierung von Kariesläsionen begünstigen.

Die Pentite und Hexite unterscheiden sich manchmal auch bei anderen anorganischen Reaktionen merklich. In einigen Fällen kann das Substrat leicht oxidieren, wobei die Geschwindigkeit davon stark von dem Alditol abhängt. Zum Beispiel die Kinetik der Oxidation von Xylitol und Galactitol durchHexacyanoferrat(III) Ion in wässrigen alkalischen Medien hängt von dem Alditol ab; die Oxidationsmuster unterschieden sich signifikant [77]. Beide Oxidationsreaktionen folgten der Kinetik erster Ordnung in Bezug auf das Hydroxidion, aber mit Xylitol war dies nur für niedrigere OH-Konzentrationen der Fall, wohingegen die Kinetik erster Ordnung bei Galactitol sogar bis zu einer vielfachen Variation anwendete. Bei niedrigeren NaOH-Konzentrationen waren die Geschwindigkeitskonstanten der Oxidation von Xylitol und Galaktitol 0,0128 und 0,0170 mol-2L2s-1, beziehungsweise. Die Reaktion verläuft über ein Alkoxidion, wobei die Endprodukte Dicarbonsäuren sind. Der Unterschied zwischen Xylitol und Galactitol ist bemerkenswert. Ein Alkoxidion wird am wahrscheinlichsten aufgrund der Ionisierung von Alkoholen in Gegenwart von Alkali gebildet: RCH2OH + OH & ndash; & rarr; RCH2O & ndash; + H2O.

Komplexbildung zwischen diätetischen Alditolen und bestimmten Schwermetallen verdient Aufmerksamkeit. Alle bisher veröffentlichten Untersuchungen scheinen darauf hinzudeuten, dass die Aufnahme von Alditolen die Ablagerung von Cadmium und Blei bei Säugetieren und Vogelarten nicht erhöht. Weiße Leghornhähne, die mit 20% Xylitol oder 20% Saccharose in Trinkwasser gefüttert wurden, zeigten keine Wechselwirkung zwischen Xylitol und der Absorption von203Pb78]. Im Gegensatz dazu kann Xylit die intestinale Absorption von Blei bei weiblichen Mäusen verringern, indem es den Darmdurchgang des Metalls erhöht. Die männlichen Mäuse reagierten nicht auf diese Weise und wiesen auf die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen hin.78].

Das Komplexierungsphänomen wurde in einer großen Anzahl von chemischen Analyseverfahren ausgenutzt. Zum Beispiel basiert die Bestimmung von Bor als Borsäure (in ophthalmologischen Augenlösungen) auf der Komplexierungsreaktion zwischen D-Glucitol und Borsäure [79]. Die Verwendung von Chromatographie auf Poly (styrol-co-divinylbenzol) -Harzen wurde verwendet, um die Stabilität von Metallkomplexen mit Xylitol und D-Glucitol [80].

In einigen Fällen sind sowohl die Komplexierung als auch OH & bgr; Radikalbildung (vide infra) sind gleichzeitig für die beobachteten biologischen Effekte verantwortlich. Obwohl solche Reste in einem Alditol enthaltenden Medium vorhanden sein können, erklärt manchmal die Komplexierung allein die erhaltenen Ergebnisse. Zum Beispiel resultierte die inhibitorische Wirkung von D-Mannitol auf die metallkatalysierte Oxidation von menschlichem Relaxin höchstwahrscheinlich aus der Komplexierung von Übergangsmetallionen anstelle von HO & bull; Aufräumen [81].

Alditolkomplexe mit Pd (II) zeigten Unterschiede zwischen Tetritolen einerseits und Pentitolen und Hexiten andererseits [82]. Im Fall von Pentitolen und Hexitolen (D-Arabitol, Ribitol, Xylitol, Galactitol und Dmannitol) wurden die metallierten Tetraanionen durch intramolekulare Wasserstoffbindungen stabilisiert, die einen Alkoxidakzeptor mit der OH-Donorgruppe, die sich am & delta; Kohlenstoffatom. Als Folge der Wasserstoffbrückenbindung wurden die offenkettigen Alditolliganden steif.

Eine interessante Anwendung der Komplexbildung zwischen Molybdän und Alditolen wurde in einer russischen Arbeit über die Differenzierung und Identifizierung von Actinomyceten vorgestellt, um sie nach ihrer Empfindlichkeit gegenüber Myoinositol, D-Mannitol, D-Glucitol, D- und L-Arabitol in Gruppen zu unterteilen , Xylitol und Galactitol [83]. Die Alditole wurden als "nicht assimilierte Polyole" bezeichnet. Offensichtlich waren hochspezifische Alditoleigenschaften beteiligt. Teilweise mit diesen Ergebnissen verbunden waren die deutlich unterschiedlichen Wirkungen von Alditolen auf die Komplexierung mit Mo7O6 & supmin ;; es wurde gefunden, dass diese Reaktion den klassischen Lowry- und Lopez-Phosphor-Test ungültig macht [84].

Hydroxyl-Radikalfänger

In biologischen Systemen bilden sich ständig reaktive Sauerstoffspezies. Gewebe und Zellen sowohl im Tier als auch im Pflanzenreich sind normalerweise gegen diesen oxidativen Stress durch verschiedene angeborene molekulare Mechanismen geschützt. Alditole können sowohl beim endogenen als auch beim exogenen Schutz gegen oxidativen Stress eine Rolle spielen. Exogener Schutz bedeutet in diesem Fall die Zugabe von Alditolmolekülen zur Reaktionsumgebung. Obwohl Gillbe et al. [85] erklärte, dass die Möglichkeit der Verhinderung solcher Chemie in Zellen mit therapeutischen Dosen von D-Mannitol & quot ;, derzeit fern scheinen & quot ;, Shen et al. [86] berichteten, dass die Lokalisation von D-Mannitol durch Chloroplasten die endogenen Radikalfängermechanismen ergänzen und die oxidative Schädigung der Zellen durch HO & bull; reduzieren kann.

Bildung von reaktivHydroxylradikale(OH) kann durch Metallkationen wie Fe (II) und Cu (II) katalysiert werden. Solche Radikale können mit den meisten Biomolekülen durch Hydroxylierung, Oxidation oder Wasserstoffabstraktion heftig reagieren. Die Folgen solcher Reaktionen umfassen Proteinschäden (sogar Denaturierung) und die Zerstörung von Biomembranen und DNA-Molekülen. Der Zelltod ist die schwerwiegendste Konsequenz. Radikalfänger und Antioxidantien können Biomoleküle vor einer Schädigung schützen, indem sie mit diesen interagieren, bevor das Radikal mit dem Biomolekül reagiert.

Studien über die Redox- und Oxygenierungsgleichgewichte von Alditolkomplexen mit Metallkationen legen nahe, dass die Metallalditolkomplexe molekularen Sauerstoff aktivieren können [87]. Es wurde beobachtet, dass die Zugabe von D-Glucitol die katalytische Aktivität von Mangan für den Sauerstoffalkali-Aufschlussprozess bei der Herstellung von Papier verstärkte. Es wurde angenommen, dass dies auf eine effektive Erhöhung der Solubilisierung und Aktivierung von molekularem Sauerstoff durch stabile Mn-Alditolkomplexe zurückzuführen ist [88]. Eines der Reaktionsprodukte ist das Peroxidion. Diese Art der Komplexbildung erfolgt über zwei vicinale OH-Gruppen des Polyhydroxy-Liganden.

Es wurde gezeigt, dass D-Mannitol antioxidative Eigenschaften aufweist [88]. Später wurde berichtet, dass Erythritol, Xylitol und D-Glucitol freie Radikale aufweisen.89]. Hämatoporphyrinmonomethylether verursacht in HeLa-Zellen durch reaktive Sauerstoffspezies eine photodynamische Schädigung (HMME-PDT). D-Mannitol schützt HeLa-Zellen vor Apoptose und ApoptoseNekroseverursacht durch HMME-PDT und inhibierte auch HMME-PDT-vermittelte Ca (II) -Hebung [90]. Obwohl eine große Anzahl wissenschaftlicher Arbeiten in diesem Bereich erschienen ist, gibt es kaum Informationen über die relative Fähigkeit von Alditolen, freie Radikale zu entfernen. Theoretische Überlegungen legen nahe, dass die Fähigkeit, molekularen Sauerstoff zu aktivieren, von der Größe des Alditolmoleküls abhängt, d. H. Von der Anzahl der OH-Gruppen, die im Molekül vorhanden sind. Diese Eigenschaft kann zur Vorbeugung bestimmter Krankheitszustände beitragen. Stress durch freie Radikale kann eine signifikante Rolle bei der Endothelzelldysfunktion spielen, was wiederum die Wundheilung beeinflussen kann, die bei Diabetes mellitus und verschiedenen anderen Erkrankungen beobachtet wird.

Verschiedene analytische Methoden stehen für die Bestimmung von OH & bgr; Ebenen. Ein einfaches und spezifisches Verfahren basiert auf der Verwendung von N- [3H] Benzoylglycylglycylglycin als Sonde zum Nachweis von OH & bgr; [91]. Wenn diese Substanz durch OH & bgr; (hergestellt aus belüfteten Lösungen von L-Ascorbinsäure) wurde der Prozess durch typisches OH & bgr; Fänger, wie Glycerin und D-Mannitol. D-Mannitol hemmte auch diePhototoxizitätverursacht durch antibakterielle Fluorchinolone (Levofloxacin und Moxifloxacin) auf Erythrozyten92]. Wasserstoffperoxid (H2O2) wurde gezeigt, dass es als Signalmolekül wirkt, das an verschiedenen zellulären Funktionen beteiligt ist. H2O2aktiviert die extrazelluläre Signal-regulierte Kinase (ERK) in ilealen glatten Muskelzellen [93]. Dieser Aktivierungsprozess wurde durch Vorbehandlung mit D-Mannitol blockiert, was darauf hindeutet, dass die metallkatalysierte Bildung freier Radikale die Initiation der Signaltransduktion durch H2O2 vermittelt. Beispiele für die DNA-protektiven Wirkungen von D-Mannitol sind zahlreich [94].

Die Wundheilung ist durch aerobe und anaerobe Glykolyse gekennzeichnet, die die Milchsäurequelle in der Läsion darstellt. Das Lactatanion kann Chelate mit Eisen bilden, ein Prozess, der wiederum HO & bgr; erzeugen kann. Unter Verwendung von kultivierten dermalen Fibroblasten wurde gefunden, dass 15 mM Milchsäure retardierte Zellen warenProliferationund dass D-Mannitol und Katalase diese inhibitorische Wirkung von hohem Milchsäuregehalt aufgehoben haben [95]. In anderen oxidativen Stresssituationen, die mit der Exposition gegenüber Pb (II) verbunden sind, wird HO induziert-1wurde durch D-Mannitol reduziert [96], während die Produktion von HO & Bull; von Noradrenalin und Cu (II) wurde in einer Studie zur neuronalen Noradrenalinaufnahme durch undifferenzierte PC12-Zellen durch D-Mannitol reduziert [97]. Diese Studie wurde durch die Beobachtung veranlasst, dass die kardiale Noradrenalinaufnahme bei kongestiver Herzinsuffizienz reduziert ist. Photodynamische Behandlung (PDT) kann auch eine Vielzahl von zellulären Reaktionen hervorrufen, einschließlich oxidativem Stress. In einer Studie über das humane epidermale Karzinom hob D-Mannitol den PDT-stimulierten intrazellulären oxidativen Stress auf [98]. Reaktive Sauerstoffspezies, einschließlich HO, können auch mit Magengeschwüren assoziiert sein. D-Mannitol unterdrückt die Bildung dieser Radikale in einer Rattenstudie [99].

Der HO & Stier; Die Bindungsaktivität von D-Mannitol manifestiert sich in einer interessanten Fluorid-assoziierten Reaktion. Eisenhaltige Kulturen des Braunfäule-Basidomyceten-Pilzes Gloeophyllum striatum bauen 2-Fluorphenol mit einer relativ guten Ausbeute an Fluorid ab. DiesDehalogenierungProzess wird stark durch D-Mannitol gehemmt [100]. Enzym-Protein-Inaktivierung durch niedrig-und Hochfrequenz-Ultraschall wurde in Anwesenheit von D-Mannitol wesentlich verringert, was darauf hindeutet, dass die Inaktivierung mit HO verbunden war; Formation [101].

Schließlich sollte man sich daran erinnern, dass das Fenton-System verschiedene Enzyme von pathogenen Bakterien hemmt, wie die Topoisomerase I von Trypanosoma cruzi und Crithidia fasciculata; D-Mannitol kann das System schützen [102]. Das Fenton-System besteht aus H2O2 / Fe (II) oder H2O2 / Cu (II). Das Fenton-System kann reaktive Sauerstoffspezies erzeugen, die synergistisch mit UV-Strahlung wirken und oxidative Schäden an Zellen verursachen.103]. In diesem Fall kann D-Mannitol dazu beitragen, den ursprünglichen Status der Zellen wiederherzustellen. Fenton-Reaktion-stimulierte HO & bull; Die Bildung kann an der Entwicklung von diabetischen Komplikationen beteiligt sein, die mit abnorm hohen D-Glucitolspiegeln in Geweben assoziiert sind (enzymatisch aus D-Glucose durch eine Aldosereduktase gebildet). Aldose-Reduktase-Hemmer wurden untersucht, um das Problem zu behandeln [104].

In einigen Fällen kann die freie Radikalfängerfähigkeit von D-Mannitol unerwünschte Reaktionen hervorrufen. Zum Beispiel wurde Artemisinin als Mittel zur Behandlung von Malaria verwendet. Die Verbindung verursacht antiangiogene Effekte, erhöht das Niveau der intrazellulären reaktiven Sauerstoffspezies und könnte auch bei der Krebsbehandlung genutzt werden [105]. D-Mannitol und Vitamin E haben die Artemisinin-induzierten antiangiogenen Wirkungen (einschließlich Hemmung der Hypoxie-induzierenden Faktoren) umgekehrt. D-Mannitol (bei 20 mM) blockierte auch die Natriumselenat-induzierte Reduktion der Infektion, die durch Cryptosporidium parvum in Rinder-Eileiter-Epithelzellkultur verursacht wurde [106]. Die Rolle von Erythritol und Xylitol in diesen Reaktionen ist nicht bekannt.

Kommentare zu gastrointestinale Effekte durch diätetische Alditole verursacht

Xylitol und D-Glucitol werden in Kaugummis, Pastillen und anderen verwandten Produkten verwendet, um die Inzidenz von Zahnkaries zu reduzieren. Physiologisch und physikochemisch werden diese Substanzen normalerweise langsam aus dem Darmlumen aufgenommen und können dies verursachenosmotischer Durchfallbei einigen Personen, wenn die konsumierten Mengen zu hoch sind. Solche Symptome können insbesondere bei Subjekten auftreten, die nicht an Zuckeralkohole gewöhnt sind. Das Auftreten von Durchfall hängt jedoch von einer Vielzahl von Faktoren ab, wie dem Gewicht der Person, der Zusammensetzung und Struktur des Rests der gleichzeitig konsumierten Diät, dem Zustand des Fastens, der Art des Nahrungsmittels, das die Zuckeralkohole enthält, flüssigen und festen Verbrauchsmaterialien haben normalerweise unterschiedliche Effekte & nbsp; Zustand des Fastens und andere Faktoren. Umso entscheidender ist die molekulare Struktur des aufgenommenen Alditols. Die Größe und Symmetrie des Alditolmoleküls und die Anzahl der im Molekül vorhandenen Hydroxylgruppen beeinflussen signifikant das Verhalten jedes Alditols entlang der gesamten Länge des Verdauungstraktes. Es ist möglich, dass diese ursächlichen Faktoren nicht allen Beschäftigten des Gesundheitswesens bekannt sind.

Trotz der vielen positiven Wirkungen von Diätalditolen ist ihr Konsum häufig auch mit dem Reizdarmsyndrom (IBS) und abnormalen Blähungen verbunden, die sich negativ auf die Lebensqualität auswirken und zu einer erheblichen wirtschaftlichen Belastung der Gesundheitskosten führen. Daher sollten Zahnärzte, Ärzte und andere Mitarbeiter des Gesundheitswesens dazu gebracht werden, zu verstehen, wo sie ihre Aufmerksamkeit bei der Kommunikation mit Patienten konzentrieren müssen, indem sie falsche Meinungen und Missverständnisse über Durchfall, Blähungen, IBS undVerstopfungund sie auf der Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnisse und langjähriger klinischer Erfahrung zu korrigieren [107]. Es muss betont werden, dass osmotische Diarrhoe, die durch übermäßigen Konsum von Kohlehydraten und Alditolen verursacht wird, keine Krankheit ist, sondern eine einfache physikochemische Reaktion des Intestinaltraktes auf das Vorhandensein von langsam absorbierten Kohlenhydraten oder Polyolen im Darmlumen. Der Autor arbeitet an einer Übersicht über alditolassoziierte gastrointestinale Reaktionen. Die folgenden Empfehlungen und Anweisungen wurden von diesem Text abgeleitet und basieren auf öffentlich zugänglichen wissenschaftlichen Artikeln. Die Anweisungen beziehen sich in erster Linie auf Kliniker, die in Zahn- und Arztpraxen arbeiten:

&Stier; Seit Tausenden von Jahren sind dem Menschen verschiedene gastrointestinale Beschwerden bekannt.

&Stier; Osmotischer Durchfall, Katharsis, Meteorismus, Blähungen und Bor- borygmy (Borborygmus) sind Begriffe, die häufig in diesem Zusammenhang vorkommen.

&Stier; Osmotischer Durchfall resultiert oft aus dem Verzehr zu großer Dosen von Diätpolyolen wie Xylitol, D-Glucitol, D-Mannitol, Maltitol, Lactitol, Isomalt und anderen. Auch andere verwandte Substanzen, wie die Oligosaccharide der Raffinose-Familie und Laktose, können ähnliche Wirkungen hervorrufen. Raffinoseähnliche Kohlenhydrate sind normale Bestandteile in Leguminosen wie Soja.

&Stier; Alditole, zusammen mit einigen Oligosacchariden, haben auch in Lebensmitteln und Lebensmitteln Beachtung gefundenErnährungForschung aufgrund ihrer präbiotischen Eigenschaften und anderer gesundheitlicher Vorteile. IBS und funktionelle Verstopfung dienen als Beispiele für häufige gastrointestinale Störungen, deren Behandlung von der Anwendung von Alditolen und Oligosacchariden profitieren kann.

&Stier; Osmotische Diarrhoe, die durch übermäßigen Konsum dieser Substanzen verursacht wird, ist keine Krankheit, sondern eine einfache physikochemische Reaktion auf das Vorhandensein langsam absorbierter Kohlenhydrate im Darmlumen. Das Vorhandensein dieser gelösten Stoffe im Lumen zieht Wasser aus den umgebenden Geweben.

&Stier; Die Fähigkeit der gewöhnlichen Alditole, osmotische Diarrhoe zu verursachen, hängt von ihrer Molmasse, der Symmetrie des Moleküls und somit von der detaillierten Konfiguration des Alditolmoleküls ab.

&Stier; Der Verzehr des kleinmolekularen diätetischen Alditols, Erythritol, führt normalerweise nicht zu gastrointestinalen Veränderungen, während der Konsum von Hexitol (D-Glucitol und D-Mannitol) bei Erwachsenen bereits bei 10 bis 20 g täglichem Verzehr zu Veränderungen führen kann. Xylit ist viel besser verträglich, die größten sicheren Dosen reichen weit, normalerweise von 20 g bis 70 g pro Tag. Es kann jedoch zu signifikanten Schwankungen kommen. Der Verzehr von Disaccharidzuckeralkoholen Maltitol, Lactitol und Isomalt kann ebenfalls zu gastrointestinalen Störungen führen.

&Stier; Die gegenwärtig zur Kariesbegrenzung empfohlene Xylitolmenge beträgt etwa 10 g / Tag oder mehr für Erwachsene und etwa die Hälfte derjenigen für Säuglinge, die älter als 3 bis 4 Jahre sind; jüngere Kinder haben unter elterlicher Anleitung kleinere Mengen erhalten.

&Stier; Die Europäische Union empfiehlt, bei täglicher Einnahme von 20 g Dmannitol und 50 g D-Glucitol in Form handelsüblicher Lebensmittel eine Warnmeldung über mögliche abführende Wirkungen abzugeben.

&Stier; Forscher haben nicht immer auf Studienbedingungen geachtet, z. B. den Vergleich der Verabreichung von Xylitol in normalem Wasser oder als Teil von normalen faserhaltigen Mahlzeiten oder Snacks. Eine Toleranz gegenüber Xylitol, das in Getränken vorhanden ist, verursacht normalerweise Durchfall bei niedrigeren Xylitolkonzentrationen, als wenn es in fester Nahrung vorhanden ist. Die Verwendung von Xylitol in einem Getränk (außer als Süßstoff in Kaffee-Tee) kann nicht empfohlen werden.

&Stier; In allen Langzeit-Fütterungsversuchen wurde eine Anpassung beobachtet, um steigende Xylitolmengen zu tolerieren. Die adaptiven Veränderungen können in der Darmflora und durch Enzyminduktion in der Leber stattfinden.

&Stier; Die diätetischen Alditole und Disaccharidpolyole besitzen einen unbestreitbaren Gebrauchswert in diätetischen und medizinischen Anwendungen. Daher sollten Angehörige der Gesundheitsberufe Einschränkungen und Empfehlungen hinsichtlich ihrer sicheren und angemessenen Verwendung kennen.

Kommentare zu einem Cochrane Review

Ein kürzlich erschienener Cochrane Review mit dem Titel Xylitol-haltige Produkte zur Prävention von Karies bei Kindern und Erwachsenen [5] erregte in den Medien Aufmerksamkeit. Diese Überprüfungen werden im Allgemeinen sehr geschätzt und liefern oft gründlich analysierte Informationen über Forschungsarbeiten in einer bestimmten wissenschaftlichen Disziplin. In diesem Fall war das Gegenteil der Fall, wie unten gezeigt.

&Stier; Der Bericht umfasste insgesamt zehn Studien. In fünf von ihnen waren die täglichen Xylitoldosen signifikant kleiner als die empfohlenen niedrigsten Mengen, die in verschiedenen Studien als karieslimitierend gefunden wurden.

&Stier; Drei Studien verwendeten Xylitol-Zahnpasta. Solche Produkte liefern normalerweise nur vernachlässigbare Mengen an Xylit zur Kariesprophylaxe. Zahnpasta-Studien sollten niemals mit dem oralen Verzehr von Xylitol verglichen werden, wie die Verwendung von kaubaren Gummis und Pastillen.

&Stier; Die beiden in der Übersicht aufgeführten Costa Rica-Zahnpasta-Studien erwähnen nicht einmal die verwendete Xylitol-Dosierung.

&Stier; Eine der verbleibenden fünf Studien verwendete Erwachsene, während vier Studien Kinder anwendeten. Eine Studie wurde bei Kindern mit ausgezeichneter Zahngesundheit durchgeführt. In solchen Fällen ist es unmöglich, irgendeinen Xylitol-Effekt oder die Wirkung irgendeines anderen Eingriffsverfahrens zu beobachten. In zwei Studien wurden ein Xylitolsirup und "Xylitol-Zahntücher" bei Säuglingen getestet. Die Ergebnisse waren ermutigend und unterstützten die Verwendung von Xylitol. Zahntücher und Zahnputzmittel sind jedoch kosmetische Mittel und sollten nicht mit der enteralen Verabreichung von Nahrungsmitteln verglichen werden. In zwei weiteren Studien wurden Xylitol-Pastillen verwendet. Einer von ihnen wurde von der Cochrane Review grundlos als "hohes Gesamtrisiko für Verzerrungen" angesehen.

&Stier; Die Untersuchung schloss die schwedische Lycksele-Studie bei Säuglingen ein, bei der die täglichen Xylitol-Spiegel verständlicherweise ziemlich niedrig waren.

&Stier; Eine qualifizierte Überprüfung sollte Einschluss- und Ausschlusskriterien festlegen. Diese Entscheidung führt normalerweise zu einer Auswahl von Studien, die "korrekt" durchgeführt wurden, d. H. Die Überprüfung wird im Allgemeinen nur kontrollierte, randomisierte und verblindete Studien umfassen. Einige Indizierungsdienste führen dentale Xylitol-Studien auf, die derzeit mehr als 750 Studien umfassen, wobei Xylit- und Kariesstudien mindestens 500 Studien umfassen. Xylitol-Daten wurden von der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) akzeptiert.108,109] (vide infra), und der Internationale Verband für Kinderzahnheilkunde (IAPD). Damit kariesbegrenzende Xylitoleffekte auftreten können, müssen die täglichen Xylitolspiegel und die tägliche Häufigkeit der Verwendung ausreichend hoch sein, d. H. Mindestens 5 g und vorzugsweise mehr (10 & ndash; 15 g bei Personen mit schlechter Mundhygiene und Verlangen nach Süßigkeiten). In mehreren Studien wurde das Xylitol-Regime unnötigerweise verarmt (siehe oben bezüglich Mängel bei der Planung der Studie). Forscher, die klinische Versuche mit Zuckeraustauschstoffen planen, sollten die Berichte konsultieren, in denen Fehler diskutiert werden, um Kariesreduzierung nachzuweisen [4,9,32]. Xylit beeinflusst selektiv den Stoffwechsel kariesinduzierender MS.

Folglich waren die zehn zur Überprüfung ausgewählten Studien nicht vergleichbar. Es ist natürlich wahrscheinlich, dass die Cochrane-Redakteure sich der oben genannten "Unzulänglichkeiten" bewusst waren. Solche systematischen Übersichtsarbeiten werden nach dem allgemein anerkannten Handbuch durchgeführt.

EU-anerkannte gesundheitsbezogene Angaben für Süßungsmittel

Die Verbraucher sollten in der Lage sein, ihre Lebensmittelauswahl auf der Grundlage zuverlässiger und genauer Informationen zu treffen. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat Einfluss auf die derzeit anerkannten gesundheitsbezogenen Angaben zu Süßstoffen für zuckerfreie Kaugummis genommen (SFCG) [4,108]. Zu den Zuckeraustauschstoffen, die derzeit in EU-zugelassenen gesundheitsbezogenen Angaben für SFCG zugelassen sind, gehören Süßstoffe (wie Aspartam und Sucralose), Erythritol, Xylitol, Sorbitol, Mannitol, Maltitol, Lactitol, Isomalt, Polydextrose, D-Tagatose und Isomaltulose. Für SFCG enthält Artikel 13 Absatz 1 drei Behauptungen in Bezug auf Zahnmineralisierung, Neutralisierung von Plaquesäuren und Verringerung der Mundtrockenheit und einen vierten Anspruch auf SFCG mit Carbamid hinsichtlich der Neutralisierung von Plaquesäuren. Artikel 14.1 führt zu einer "Plaque-Reduktion" Anspruch auf Gummi mit 100% Xylit gesüßt. Zwei weitere Ansprüche für Xylitol-haltige SFCG beziehen sich auf die Neutralisierung von Plaquesäuren und die Verringerung der Demineralisierung von Zähnen. Die derzeitige EU-basierte Gesetzgebung erlaubt es Herstellern, Ansprüche auf 100% Xylitol-Gummi geltend zu machen, um "das Risiko von Karies" zu reduzieren. Die Verwendung von SFCG in medizinischen und oralen physiologischen Tests ist populär geworden. Tafelsüßstoffe und Lebensmittel, die mit Zuckeraustauschstoffen formuliert sind, sind nützlich, um eine gesündere Ernährung in Bezug auf die gesamte Kohlenhydrat- und Energieaufnahme zu erreichen [109]. Dies ist wichtig angesichts der zunehmenden Prävalenz von Krankheiten wie Zahnkaries, Fettleibigkeit und Diabetes.

Sind Kohlenhydrate mit abweichender Konfiguration für die Kontrolle oraler Biofilme geeignet?

Der Kohlenhydratanteil der menschlichen Ernährung basiert normalerweise auf D-Zuckern, wie D-Glucose und D-Fructose. Die Verwendung von D und L basiert auf den Konfigurationsunterschieden zwischen Monosacchariden. Solche Zucker sind nicht notwendigerweise rechtsdrehend und linksdrehend. Daher bezeichnen D und L keine optischen Rotationseigenschaften. Aldosen und Ketosen der L-Serie sind Spiegelbilder ihrer D-Gegenstücke. Wenn das Rotationszeichen eines bestimmten Monosaccharids in die Benennung der Verbindung einbezogen werden soll, wird es durch die Buchstaben d und l oder durch (+) und (-) bezeichnet. Dieses spezielle Nomenklaturdetail muss hervorgehoben werden, da die Literatur über Süßstoffe Papiere zu "linksdrehenden" Zuckern enthielt, was die Leser unsicher macht, ob Konfigurationsunterschiede oder echte Rotationseigenschaften (d. H. Die Fähigkeit, die Ebene von polarisiertem Licht zu drehen) gemeint sind. L Zucker sind in der Natur gefunden, aber sie sind nicht so reichlich wie D Zucker. Die L-Formen können metabolische Reaktionen mit D-Zuckern stören. Diese Möglichkeit muss der Anstoß für eine kürzlich durchgeführte Studie zu "linksdrehenden" Kohlenhydraten und Xylitol gewesen sein.110], die als mögliche Mittel zur Kontrolle von oralen Biofilmen in der Nahrung befürwortet wurden. Die Autoren betrachteten ihre Testverbindungen als Enantiomere, ein Ausdruck, der Konfigurationsunterschiede anzeigt, nicht rotatorisch. Wie auch immer, Adhäsion der Zellen von S. mutans undCandida albicanswurde in Gegenwart von Xylitol und bestimmten L-Zuckern, insbesondere L-Glucose und L-Mannose, unterdrückt. Diese Forschungslinie ist gut fundiert und legt nahe, dass bestimmte L-Zucker möglicherweise in zahnmedizinischen Anwendungen eingesetzt werden können.

Trotz des möglichen Aufkommens von L-Zuckern in dentalrelevanten Verbraucherprodukten entstehen neue Informationen über "alte" D-Zucker wie Dtagatose und D-Psicose. Beide kommen in geringen Mengen in Naturstoffen vor und wurden als zahnfreundliche Süßstoffe beworben. Die US-amerikanische Bundesbehörde zur Überwachung von Nahrungs- und Arzneimitteln (FDA) betrachtet jede als eine sichere diätetische Zutat.

Schlussfolgerungen

Der Verzehr von fermentierbaren, meist auf Hexose basierenden Zuckern, wie Glucose, Fructose und Saccharose, kann mit bestimmten Zahnproblemen wie Zahnkaries in Verbindung gebracht werden. Forschung und chemische Technologie haben synthetische intensive Süßstoffe und spezielle Kohlenhydrate bereitgestellt, deren Verbrauch dazu beigetragen hat, pathologische Entwicklungen einzudämmen. Erythritol und Xylitol haben sich bei der Kariesprävention als wirksam erwiesen. Die Zuckeralkohol-Familie der Süßstoffe bietet vielseitige Anwendungen in der gesamten odontologisch-zahnmedizinischen Disziplin. Die Auswertung von Forschungsveröffentlichungen setzt eine gründliche Kenntnis der physikalisch-chemischen Eigenschaften der beteiligten Polyole voraus. Die Bewertung von Studienarbeiten und Übersichtsartikeln über Süßstoffe erfordert auch eine sorgfältige und unparteiische Durchsicht der vorgelegten Interpretationen und Daten. Erhebungen könnten auf einer kleinen Anzahl von Veröffentlichungen basieren, die versuchen, inkompatible Behandlungsverfahren zu vergleichen. Da die Manifestation von Zahnkaries und Parodontitis häufig "träge" und "täuschend" ist, sind neue und wahrhaft langfristige klinische Studien unter Verwendung krankheitsanfälliger Patientenkohorten in nicht-fluoridhaltigen Umgebungen mit unvollständigem Zugang zu Zahnpflege und mit schlechte Mundhygiene. Offensichtlich kann diese Art von Studien aus ethischen Gründen nicht mehr durchgeführt werden.

Verweise

Zitat: Mäkinen KK (2017) The Latest on Sugar Substitutes of the Alditol Type with Special Consideration of Erythritol and Xylitol–Rectifications and Recommendations. J Food Microbiol Saf Hyg 2: 115. Doi: 10.4172/2476-2059.1000115

Urheberrechte ©: © 2016 Makinen KK. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

Wählen Sie Ihre Sprache aus, um den gesamten Inhalt in Ihrer Sprache zu sehen

Zitat
Teile diesen Artikel
Relevante Themen
Artikel Verwendung
  • Gesamtansichten: 8852
  • [Von (Veröffentlichungsdatum): 11-2017 - Dec 14, 2018]
  • Aufschlüsselung nach Ansichtstyp
  • HTML-Seitenansichten: 8740
  • PDF-Downloads: 112