Розробка рецептури зубної пасти на основі сорбіту в якості підсолоджувача

Зубна паста - косметичний засіб гігієнічного призначення по догляду за порожниною рота і зубами на основі суспензії абразивно-поліруючих матеріалів у водно-гліцеринових розчинах гелеутворюючих і поверхнево-активних речовин. паста зубний органолептичний

Перша згадка про зубну пасту міститься в єгипетському манускрипті IV століття н. е., її рецептом була суміш порошкоподібної солі, перцю, листя м'яти і квіток півників. Раніше як абразив у пастах використовували карбонат кальцію, але від нього поступово відмовилися, оскільки він не є хімічно інертним і вступає в реакцію з іншими компонентами пасти. До того ж кристалічна структура карбонату кальцію близька до голчастої, а значить травматична для емалі зубів. Зараз його замінили слабкі абразивні агенти - сполуки кремнію (аеросил, алюмосилікат, діоксид кремнію, гідроксид кремнію, дикальцій фосфат). Спінювання пасти забезпечують поверхнево-активні речовини (ПАР). Найпоширеніші - додецилсульфат натрію, лаурилсьфат натрію, бетаїн. Введення ПАР дозволяє звести мікроушкодження зубної емалі при чищенні зубів до мінімуму. До того ж, згідно з численними соціологічними дослідженнями, більшість людей є прихильниками високопінистих зубних паст.

Для утворення однорідної консистенції застосовують єднальні речовини - препарати агару, пектин, декстран, гліцерин, альгінат натрію, натрій карбоксиметилцелюлозу. Активними компонентами зубних паст є речовини, що мають лікувально-профілактичну дію: лактат алюмінію, фториди, з'єднання з антимікробною активністю, окремі мікро та макроелементи і полімінеральні комплекси, екстракти лікарських трав, ферменти, прополіс.

Ароматизаторами виступають як натуральні, так і ідентичні натуральним сполуки. З натуральних найчастіше використовують ароматні компоненти ефірних олій (терпеноїди) - ментол, тимол, корвакрол, лимонен, сквалени. Використання синтетичних ароматизаторів дозволяє понизити собівартість кінцевого продукту[1].

Сорбіт чи добавка Е 420- оптично активний шестиатомний спирт. Солодкий на смак. Є підсолоджувачем. Міститься в багатьох фруктах. Солодкість сорбіту - 0,6 від солодкості цукрози, енергетична цінність - 390 ккал. Температура плавлення - 95 °C. У промисловості отримують каталітичним гідруванням глюкози або електрохімічним відновленням D-глюкози. Застосовують як замінник цукру для хворих на цукровий діабет. Використовується у виробництві аскорбінової кислоти[2].

Об'єктом дослідження є зубна паста з сорбітом.

Предметом дослідження є розробка рецептури і виготовлення зубної пасти з додаванням сорбіту.

Мета роботи - розробка рецептури і виготовлення зубної пасти з різним вмістом сорбіту, дослідження органолептичних та фізико-хімічних показників.

Завдання дослідження - опрацювання літературних джерел, які містять інформацію щодо споживчого ринку зубних паст, асортименту, класифікації, розроблення рецептури зубної пасти; дослідження органолептичних та фізико-хімічних показників.

Актуальність дослідження - даний засіб по догляду за порожниною рота з вмістом сорбіту є на даний час актуальним, оскільки його можуть використовувати люди, які мають захворювання цукрового діабету.

Розділ 1. Аналітичний огляд науково-технічної літератури

1.2 Загальні відомості про гігієнічний засіб

Зубна паста - желеподібна маса (паста або гель) для чищення зубів. Раніше її готували на основі крейди, сучасні зубні пасти в основному виготовляють із силікатів. Головною функцією зубної пасти є очищення зубів від нальоту та відбілювання.

Перша згадка про зубну пасту міститься в єгипетському манускрипті IV століття н. е., її рецептом була суміш порошкоподібної солі, перцю, листя м'яти і квіток півників. З другої половини XIX ст. почалася робота над створенням зубних паст. Зубні пасти стали результатом поліпшення і вдосконалення зубних порошків. Стоматолог Пібоді створив зубну пасту в 1824 році, яка у своєму складі містила мило.

У 1860-х роках у саморобні зубні пасти почали додавати вугілля. У 1873 році компанія Colgate представила на американському ринку ароматизований "розріджений" порошок-пасту в скляній банці, але споживачі не відразу сприйняли новинку через незручність упаковки.

У 1892 році дантист Вашингтон Шефілд винайшов тюбик для зубної пасти. У 1894 був розроблений тюбик з насосною подачею, дуже схожий на ті, якими ми користуємося сьогодні. У 1896 році компанія "Colgate" стала виробляти зубні пасти в тюбиках за власною технологією, завдяки чому і тюбик, і паста отримали загальне визнання в Америці і Європі. З впровадженням розфасовки в тюбик зубна паста стала для людини річчю першої необхідності.

Саме з кінця XIX ст. світ став переходити на зубні пасти в тюбиках. У більшості країн світу вони увійшли до вжитку в 30-х роках XX ст. і поступово стали витісняти зубні порошки, оскільки мали безперечні переваги - гігієнічність, компактність, портативність, пластичність, кращі смакові властивості.

До середини 1940-х років більшість зубних паст містили мило, хоча і було відомо про його численні побічні ефекти. З розвитком хімічних технологій мило поступово замінювалося іншими складовими, які залишаються загальними компонентами зубних паст на сьогоднішній день.

Все більшої популярності набували не лише зубні пасти, але і засоби для полоскання. Вони часто містили хлорофіл для надання свіжого зеленого кольору. У 1915 році до складу засобів починають вводити екстракти з деяких дерев, що зростають у південно-східній Азії, наприклад, евкаліпту. А також почали використовувати "натуральні" зубні пасти, що містили м'яту, полуницю та інші рослинні екстракти.

Розвиток технологій дозволив істотно розширити спектр дії зубної пасти. Окрім свого основного призначення - очищати зуби від нальоту й освіжати дихання - вони набувають лікувально-профілактичних властивостей завдяки включенню до складу спеціальних добавок. Перша зубна паста розширеної дії з'явилася на початку ХХ ст. Вона містила лікувально-профілактичну добавку - фермент пепсин, який, за ствердженням виробників, сприяв відбілюванню зубів і розчиненню зубного нальоту.

Перша половина ХХ ст. ознаменувалася відкриттям протикаріозної активності фтору, що став згодом основним компонентом багатьох зубних паст. Так у 1956 році компанія Procter&Gamble представила першу фторовану зубну пасту з протикаріозною дією.

Але вдосконалення рецептури паст на цьому не зупинилося. У 70-80-і роки фторовані зубні пасти починають збагачувати розчинними солями кальцію, що зміцнюють тканини зубів. А в 1987 році в зубні пасти став включатися антибактеріальний компонент триклозан. Взагалі, виробництво зубної пасти в наші дні - це складний процес, за яким стоять численні дослідження вчених і практичні знання стоматологів.

Зубні пасти мають великі переваги перед порошками: вони компактні, пластичні, зручні у використанні, приємні на смак, довше зберігають свої корисні властивості і більш гігієнічні. Пастоподібна консистенція дозволяє вводити більше різних корисних добавок, які мають лікувально- профілактичну дію.

Зубна паста являє собою тонку, стабільну та однорідну суспензію порошкоподібних частинок у суцільній, безперервній рідкій фазі. Дисперсною фазою є абразивні речовини, структуроутворювачі та інші наповнювачі, нерозчинні в дисперсійному середовищі. Дисперсним середовищем є гель, який містить біоактивні добавки, поверхнево-активні речовини, ароматизатори та інші компоненти.

Дисперсна фаза "відповідає" за механічне та хімічне оброблення поверхні зубів, а дисперсне середовище забезпечує транспортування біодобавок у тверді тканини зубів та м'які тканини ротової порожнини.

Сучасна зубна паста - це складна система, сформована з абразивних, зволожувальних, зв'язувальних, піноутворювальних, поверхнево-активних компонентів, консервантів, смакових наповнювачів, ароматичних компонентів, води та лікувально-профілактичних елементів.

Співвідношення цих компонентів і визначає властивості, призначення, механізм дії та ефективність паст. Тепер легше зрозуміти навіщо нам потрібен кожний із інгредієнтів пасти.

Полірувальні речовини складають (20-40 % від загального складу пасти) призначені для видалення нальоту та залишків їжі, а також колоній бактерій з поверхні зубів та їх полірування після цього. На гладенькій поверхні зубів значно важче закріпитися речовинам, які формують м'який наліт. Полірувальний ефект з'являється завдяки абразивній дії полірувальних речовин. Вона тим вища, чим крупніші частинки абразиву і, навпаки, чим вони дрібніші, тим абразивні властивості менші, м'якіші. Ці властивості і визначають типи зубних паст: Smokers - агресивний, жорсткий абразив і Sensitive - дуже м'який абразив. Перші зараз не використовують. Здебільшого для дорослих та підлітків використовується абразив середньої агресивності, а в дитячих пастах використовують тільки м'який абразив з низькою ефективністю, оскільки емаль у дітей знаходиться у стадії формування. Тому використовувати пасту для дорослих дітям не рекомендується і "паста для всієї родини" - це не більше як невдала безвідповідальна реклама.

До абразивів, які використовують у складі зубних паст, відносяться: карбонат кальцію (крейда), бікарбонат натрію, хлорид натрію, дигідрат дикальційфосфату, моногідрат дикальційфосфату, трикальційфосфат, пірофосфат кальцію, метафосфат натрію, гідрокcи S алюміній, бентоніти, двуокис кремнію, силікат цирконію, полімерні сполуки метилметакрилату. Зараз у складі паст використовують не один, а декілька абразивних компонентів, таких як крейда та дикальційфосфат, крейда й гідроокис алюмінію, дигідрат та безводний дикальційфосфат, крейда та оксид кремнію та ін. Це пов'язано з різними фізико-хімічними власти- востями абразивів, такими як ступінь дисперсності, твердість, рН. Вони, у свою чергу, впливають на стираючу властивість та лужність паст, до складу яких вони входять. СаСО 3, або хімічно осаджена крейда, поділяється на чотири типи за ступенем своєї дисперсності:

-- надтонкий (менше ніж 0,1 мкм);

-- тонкий (0,1-1,0 мкм);

-- середній (1,0-5,0 мкм);

-- грубий (понад 5,0 мкм).

За формою кристалів крейда поділяється на:

-- кальцит (прозорі безкольорні кристали - ромбоедри з гексагональною решіткою);

-- арагоніт (прозорі безкольорові кристали голчастої форми);

-- ватерит (у вигляді сферолітів, які не утворюють кристалів правильної форми).

Найчастіше в пасти вводять арагоніт або суміш арагоніту та кальциту, оскільки вони сприяють утворенню кремоподібної консистенції досить стабільної при зберіганні.

Зволожувальні речовини-- важливі компоненти зубної пасти, оскільки вони протидіють випаровуванню води і тим самим сприяють збереженню однорідності пасти й легкому видавлюванню її з туби. Як зволожувачі найчастіше використовують гліцерин і сорбіт.

Зв'язувальні речовини. Вміст їх у пасті - від 1 до 5 %. Вони утримують систему від розпадання і виділення її компонентів. Для цього використовують смоли, які видобувають із деревини, рослин та морських водоростей.

Протизапальну дію на м'які тканини ротової порожнини виявляють такі добавки: хлорофіло-каротинова паста, екстракти ромашки і звіробою, обліпихи, насіння моркви, аїру болотного, біоконцентрату лаванди, екстракти ялівцю, прополісу, різні вітаміни. Ефективними компонентами в усуненні карієсу є фториди, гліцерофосфат кальцію. Фториди - це фторфосфат натрію, фторид натрію (на його основі розроблено систему "Флуористат", яка входить до широко відомої та популярної зубної пасти "Блендамед") і амідофторід (паста "Элмекс"). Більшість зубних паст містить фториди в розчиненому вигляді. У межах, встановлених косметичним стандартом (вміст фторидів - до 1500 мг на 1 кг зубної пасти), вони вважаються зовсім нешкідливими. Останніми роками використання фторомістких зубних паст призвело до значного скорочення захворювання на карієс. Фториди чинять на зуби не лише профілактичну, антикарієсну, а й відновлювальну дію. Вони пригнічують обмін речовин у бактерій, які містяться в зубному нальоті, та їх спроможність до утворення кислот, які агресивно діють на зубну емаль. Крім того, ще й затримується утворення та поширення бактеріального нальоту. Фториди також сприяють затвердінню поверхні зубів та підсилюють їх стійкість до дії кислот.

Найефективнішою сполукою є амінофторид. Гліцерофосфат кальцію, який входить до складу протикарієсних зубних паст серії "Новий жемчуг", є природним напівфабрикатом фосфорно-кальцієвого обміну і не сприяє ніякому небажаному впливу ні на організм у цілому, ні на тканини ротової порожнини. Для запобігання утворенню зубного нальоту до складу зубних паст вводять мінеральні солі, пірофосфати та сполуки цинку[6].

Рекомендовані кількості інгредієнтів у зубних пастах наведено в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1.

Рекомендовані кількості інгредієнтів у зубних пастах

1. Бікарбонат натрію- знайома всім харчова сода. Властивості продукту дозволяють використовувати його не тільки в харчовій промисловості і побуті, а й у косметології. Пом'якшувальну і відлущу вальну дію робить її популярним засобом для домашніх масок, тим більше ціна соди доступна кожному. Компонент можна вводити в мінеральну косметику, а також застосовувати при кислотних опіках. Відбілює зубну емаль. Застосовують при виготовленні зубних паст. Компонент вводять в водну або активну фазу в дозуванні до 50%, залежно від потрібної дії. Застосовувати соду в зубних пастах для дітей і для чутливих зубів не допускається[8].

2. Гліцерин - масляниста речовина в зубній пасті, часто проводиться з натуральних продуктів, таких як кокосове масло. Він покриває поверхню зубів і для видалення його потрібно 20 полоскань. Люди, які бажають уникнути винної забарвлення зубів, покривають зуби гліцерином. Але шар гліцерину перешкоджає природному відновленню емалі. Полегшує видавлювання зубної пасти з туби.

3. Сорбіт(Е 420)- широко використовується в зубних пастах, як підсолоджувач, зволожувач та наповнювач.

Рис 1.2. Структурна формула сорбіту

4. Натрій карбоксиметилцелюлоза - синтезована речовина, що представляє за хімічною формулою слабку кислоту. Зовні має характер дрібнокристалічного порошку білувато-бежевого кольору. У розчинах безбарвна. Рівень кислотності pH в розчинах гідроксиду водню в концентрації 1% становить 7.7. Карбоксиметилцелюлоза (Е 466) - відома майже сто років, запатентована і вперше запропонована до використання у 1918 році як загущувач для медичних цілей. Як гелеутворююча речовина у зубних пастах[9].

5. Кокосульфат натрію (SCS)- поверхнево-активна речовина природного походження, одночасно володіє кондиціонуючими властивостями. Отримують з кокосового масла. Зовні він являє собою білі або жовтуваті гранули практично без запаху. Застосовується в зубних пастах як піноутворювач в кількості від 2-5% [10].

6. Кальцію гліцерофосфат- використовується при виробництві зубних паст і порошків, для збагачення зубної емалі кальцієм.

7. Натрію монофторфосфат- зубні пасти, які містять фтор містять дуже велику концентрацію фторидів в порівнянні з їх вмістом в природі. Вважали і вважають досі, що фтор токсичний для бактерій, які харчуються залишками їжі (цукром, фруктозою, харчовими крохмалями). А відходи їх життєдіяльності здатні зруйнувати емаль і викликати карієс. Фтор, в свою чергу, здатний отруїти бактерії. Але на жаль, фтор отруює не тільки бактерії, але і інші клітини. Він навіть може викликати серйозні проблеми зі здоров'ям, якщо його вживати навіть в малих кількостей в зубній пасті і у фторованій воді. Одним хронічним захворюванням від інтоксикації фтором є - флюороз.

8. Титану діоксид (Е 171) - використовується як білий пігмент у целюлозній промисловості, у лакофарбовій промисловості (лакофарбові матеріали), у виробництві синтетичних волокон та виробництві зубних паст [11].

9.Віддушка- призначена для надання відповідного аромату різних засобів особистої гігієни.

На рис.1.2. наведена принципово-технологічна схема виробництва зубної пасти з сорбітом.

Рис.1.2. Принципово-технологічна схема виробництва зубної пасти

1.6 Існуючі технології виробництва зубних паст

У сучасному світі існує досить багато способів виробництва зубної пасти. Найпоширеніші з них наведено і проаналізовано нижче.

Відома зубна паста з противокарієсним ефектом, яка містить компоненти у співвідношенні наведеному у табл. 1.1.

Таблиця 1.1.

Рецептура зубної пасти [патент № 5049710/14]

Винахід відноситься до галузі медицини, а саме стоматології, і стосується лікувально-профілактичних засобів для догляду за зубами і порожниною рота. Зубна паста містить кальцій гліцерофосфат, цинку оксид, кальцію гідроксид, натрію гідрокарбонат, порошок яєчної шкаралупи, сік каланхое, екстракт алое, екстракт шавлії, поліетилен оксид, гліцерин, сорбіт, ароматизатор. Зубна паста дозволяє зменшити утворення зубного нальоту на 65%, а також знизити запальні явища в порожнині рота на 85,5%. Винахід відноситься до медицини і косметології, стосується лікувально-профілактичних засобів, що використовуються для лікування і догляду за зубами і порожниною рота.

Недоліком цієї пасти є вміст абразиву - крейди, що викликає стирання емалі [12].

Таблиця 1.2.

Гліцерин - це в'язка безбарвна рідина, яка має солодкий смак, повністю розчиняється у воді і утримує її. За своїми властивостями він відноситься до многоатомным спиртів, тобто може допомогти розчинити і об'єднати інші речовини. Гліцерин є чудовим зволожувачем які сприяють збереженню однорідності пасти й легкому видаленню її з туби також знищує бактерії, що викликають неприємний запах з роту та зміцнює захисний бар'єр, до того ж захищає від шкідливих хімічних сполук[14].

За фізико-хімічними показниками гліцерин повинен відповідати вимогам і нормам, що вказані у табл. 2.2.

Сорбіт(Е 420)- [ГОСТ 53904-2010]- підсолоджувач, що отримується каталітичним гідруванням D-глюкози, що містить не менше 91 % D-сорбіту в перерахунку на безводний продукт, добре розчинний у воді, що має температуру плавлення від 88 ° С до 102 ° С, що представляє собою білий гігроскопічний порошок без запаху із солодким смаком. Коефіцієнт солодощі сорбіту дорівнює 0,6.3. Сорбіт допускається використовувати в ряді продуктів як вологоутримуючий агент.

Карбоксиметилцелюлоза -синтетична речовина, що представляє за хімічною формулою слабку кислоту. Зовні має характер дрібнокристалічного порошку білувато-бежевого кольору. У розчинах безбарвна. Рівень кислотності при pH=7,7 в розчинах гідроксиду водню в концентрації 1%.

Карбоксиметилцелюлоза (Е 466) - відома майже сто років, запатентована і вперше запропонована до використання у 1918 році як загущувач для медичних цілей. Застосовується як гелеутворююча речовина в зубних пастах. З огляду на повну розчинність в гарячій і холодній воді вводять в виготовлений продукт на стадії змішування компонентів (у водне фазу). Концентрація в складі готового продукту дуже мала - до 1%.

Двоокис титану- це компонент, який використовується в харчовій і косметичній промисловості, а також у фармацевтиці в якості відбілювача. Він абсолютно нешкідливий, тому що є хімічно інертною речовиною, не вступає в реакції ні з якими інгредієнтами. Застосовується в зубних пастах.

Двоокис титану являє собою білий порошок, мінерал, який виділяють з титанової руди. Це не органічний елемент, він не летючий, нешкідливий при прийомі всередину і в косметичних засобах, розчиняється тільки в соляній кислоті. Дозування двоокису титану може бути різною в залежності від того, наскільки білим повинен бути кінцевий продукт. В середньому вона варіюється від 0,1 до 5% до обсягу кінцевого продукту.

Кокосульфат Na- поверхнево активна речовина природного походження, одночасно володіє кондиціонуючими властивостями. отримують з кокосового масла. Зовні він являє собою білі або жовтуваті гранули практично без запаху.

Суха форма цього ПАР робить його прекрасним варіантом для виготовлення зубної пасти в кількості від 2-5%. Високі піноутворюючі властивості дозволяють створювати ефективні косметичні засоби. Компонент дуже простий в застосуванні і підходить для використання новачками.

ГОСТ 6709-72 розповсюджується на дистильовану воду, що отримується у перегінних апаратах і застосовується для аналізу хімічних реактивів і приготування розчинів реактивів.

Дистильована вода являє собою прозору, безбарвну рідину, що не має запаху [15].

За фізико-хімічними показниками дистильована вода повинна відповідати вимогам і нормам, що вказані у табл. 2.3.

Таблиця 2.3

Фізико-хімічні показники дистильованої води [ГОСТ 6709-72]

2.2 Методи дослідження готової продукції