Tandpasta - Chemische · PDF fileTandpasta door W. C. W. H. van Loon Anjelierstraat 22, 4702...

Tandpastadoor W. C. W. H. van LoonAnjelierstraat 22, 4702 BK Roosendaal

1. Inleiding 172– 32. Samenstelling tandpasta 172– 32.1. Polijstmiddel 172– 42.2. Bevochtiger (humectant) 172– 52.3. Schuimmiddel en surfactant 172– 52.4. Bindmiddel 172– 62.5. Smaakstof 172– 62.6. Kleurstof 172– 82.7. Conserveringsmiddel 172– 82.8. Therapeutische middelen 172– 92.9. Water 172–123. Tandpastamarkt 172–124. Literatuur 172–13

Chemische Feitelijkheden is een uitgave van Samsom bv in samen-werking met de Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging.

172–1Tandpasta

32 Chemische feitelijkheden november 1999 tekst/172

1. Inleiding

Het gebit is van belang voor het spijsverteringsproces en het vervulteen belangrijke rol bij het spreken. Tevens is het gebit belangrijkvoor het uiterlijk voorkomen van een persoon. Een goede mond-verzorging is dus erg belangrijk om het gebit te beschermen tegenbeschadigingen en om het verliezen van tanden tegen te gaan. Eénvan de producten die hiervoor gebruikt kunnen worden is tand-pasta.

In 1550 v. Chr. werd in het Oude Egypte voor het eerst meldinggemaakt van tandpasta. Het bestond uit een mengsel van vuursteen-poeder, „groene roest”, „groene klei”, wierook en honing. In hetOude Rome en Griekenland werd tandpasta, zo wordt gedacht, ge-maakt van hertegewei-poeder, de as van dierenbotten, puimsteen-en marmerpoeder, honing en diverse medicinale kruiden. Dit meng-sel werd tot aan de Middeleeuwen toe gebruikt. Tandpasta’s metvergelijkbare samenstelling werden pas weer vanaf de 18de eeuw ge-bruikt. De eerste tandpasta in een tube verscheen in 1850 in de Ver-enigde Staten en kwam van de firma Sheffield Toothpaste.

De laatste jaren zijn veel vorderingen gemaakt op het gebied van detandheelkunde en farmacologie en is er veel onderzoek gedaan naarhet effect van fluoride en therapeutische verbindingen. Hierdoor istandpasta meer geworden dan alleen een middel bij het reinigen vande tanden en de mond: door het voorkomen van cariës (gaatjes),gingivitis (tandvleesontsteking) en parodontitis (beenverlies) is tand-pasta essentieel geworden voor het onderhouden van de tanden ende mond.

2. Samenstelling tandpasta

Ondanks dat er veel verschillende soorten tandpasta verkrijgbaarzijn, bevatten ze in het algemeen dezelfde soorten ingrediënten. Eentypische tandpasta bestaat uit de volgende ingrediënten (gewichts-percentages):

172–3Tandpasta


Polijstmiddel 20-50%Bevochtiger (humectant) 20-30%Schuimmiddel en surfactant 1-3%Bindmiddel 0,5-2%Smaakstof 0,1-0,5%Kleurstof < 0,1%Conserveringsmiddel < 1%Therapeutische middelen 1-10%Water Aanvullen tot 100

2.1. Polijstmiddel

Polijstmiddelen zijn één van de belangrijkste ingrediënten vantandpasta’s. Ze bestaan in het algemeen uit poeders van anorgani-sche verbindingen of polymethylmethacrylaat (PMMA).Ze zorgen ervoor dat substanties, die aan het tandoppervlak gehechtzijn in de vorm van een vliesje, verwijderd worden zonder het tand-oppervlak te beschadigen. Ze verbeteren het mechanische reinigings-proces van de tandenborstel en verminderen de tijd die nodig is omde tanden te poetsen. Tevens zorgen zij ervoor dat de natuurlijkeglans van de tanden terugkeert.

Eén van de belangrijkste eigenschappen waar een polijstmiddel aanmoet voldoen is de hardheid: de hardheid van het glazuur op hettandoppervlak is ongeveer 5-6 op de Moh-schaal (logaritmischehardheidschaal, lopend van 0-10) en van het dentine (tandbeen)2-2,5. De hardheid van het aangehechte vliesje is veelal 1 Moh,waardoor de hardheid van een polijstmiddel rond de 2 Moh moetzijn, wil men de tanden niet beschadigen maar wel goed reinigen.Voor praktische doeleinden moet de deeltjesgrootte van het poedertussen de 2-15 µm zijn: zijn de deeltjes te groot (> 20 µm), dan voeltde tandpasta ruw aan en zou het tandoppervlak beschadigd kunnenworden; zijn de deeltjes te klein (< 20 µm), dan kunnen ze het tand-oppervlak niet reinigen.

Andere eisen aan het polijstmiddel zijn dat de pH in de range vanzwak zuur tot zwak basisch moet liggen, dat het bij voorkeur een wit

172–4 Tandpasta


poeder is dat niet in water oplost en smaak- en reukloos is. Natuur-lijk dient het niet toxisch te zijn voor de gebruiker van de tandpasta.

De volgende materialen zijn veelgebruikte polijstmiddelen, die aande gestelde eisen voldoen: calciumcarbonaat (CaCO3), dibasisch cal-ciumfosfaat (CaHPO4), dibasisch calciumfosfaat dihydraat(CaHPO4.2H2O), silica (SiO2), silica hydraat (SiO2.nH2O), alumi-niumhydroxide (Al(OH)3) en polymethylmethacrylaat (PMMA).

2.2. Bevochtiger (humectant)

Bevochtigers geven de poeders een pasta-achtige consistentie en zor-gen dat de tandpasta niet uitdroogt in de tube of in de lucht. Debevochtiger moet een affiniteit voor water bezitten waardoor het detandpasta helpt water vast te houden. Tevens mag de bevochtigerniet vluchtig zijn, anders droogt de tandpasta alsnog uit. Bevochti-gers beïnvloeden de werkzaamheid van de tandpasta niet, terwijl zede tandpasta soms wel zoeter van smaak maken. De meest gebruiktebevochtigers zijn meervoudige alcoholen, zoals glycerine, xylitol,sorbitol, 1,2-propyleenglycol en polyethyleenglycol.

2.3. Schuimmiddel en surfactant

Het schuimmiddel heeft als functie de tandpasta over de gehelemond te verdelen, het schoonmaakeffect te vergroten en om vuil inde mond te verwijderen. Ook geeft het, door het volume van hetschuim, een gevoel van voldoening (psychisch), wat als het grootsteeffect gezien kan worden. Surfactanten met een goede schuim, dis-persie, suspensie, reinigings en hard-water resistentieeigenschappenworden gekozen als schuimmiddelen in tandpasta. Tevens moetenze non-toxisch en niet irriterend zijn en wordt er aandacht geschon-ken aan de smaak en reuk van de stof. Oorspronkelijk werd zeeptoegevoegd als schuimmiddel, maar door zijn te hoge pH (te ba-sisch) is dit product nu bijna geheel vervangen. De Warenwet steltnamelijk een maximale pH van 11,5: de meeste tandpasta’s hebbeneen pH tussen 7,8-9,5.Het meest gebruikte schuimmiddel is natriumlaurylsulfaat(C12H25OSO3Na). Andere voorbeelden zijn natrium-N-lauroylsar-cosine (C11H23CON[CH3]CH2COONa) en sucrose vetzuur esters.

172–5Tandpasta


2.4. Bindmiddel

Bindmiddelen worden gebruikt om ervoor te zorgen dat het poedergoed gemengd blijft met de vloeistoffase in de tandpasta en om detandpasta een geschikte viscoëlasticiteit en vorm te geven. Zondereen bindmiddel zou de tandpasta een variabele viscositeit hebben:deze is immers totaal afhankelijk van de ruimte tussen de deeltjes, endeze verandert door het weglekken van vloeistof bij fasenscheiding.Tevens hebben ze een invloed op de dispersie, schuimvorming, enspoeling van de tandpasta in de mondholte.

Oorspronkelijk werden alleen natuurlijke producten als bindmiddelin tandpasta gebruikt. Tegenwoordig is natrium-carboxymethylcel-lulose het meest toegepaste bindmiddel. Deze verbinding is fysiolo-gisch inactief, lost goed op in water, is goed verenigbaar met de an-dere ingrediënten, erg stabiel en relatief goedkoop. Deze verbindingkan gebruikt worden om tandpasta’s een variëteit aan reologischeeigenschappen te geven. Andere bekende cellulose-derivaten die toe-gepast worden zijn methylcellulose, hydroxyethylcellulose en hy-droxypropylcellulose. Andere gebruikte bindmiddelen zijn ook poly-sacchariden (zoals Guargom, carrageen en alginaten), synthetischepolymeren (zoals natrium-polyacrylaat) en anorganische kleimine-ralen (zoals bentoniet en laponiet).

2.5. Smaakstof

Smaak is een erg belangrijke eigenschap van tandpasta: het geeft eenmerk de naam en herkenning en vertegenwoordigt een belangrijkefactor in de motivatie tot aankoop van de consument. Oorspron-kelijk werden alleen pepermunt- en spearmint-oliën gebruikt om

OR O

H

HCH2OR

OR nR=H, CH2COONa

Natrium-carboxymethylcellulose

0886-0252

172–6 Tandpasta


tandpasta’s smaak te geven. Tegenwoordig zijn de smaakstoffencomplexer en bezitten ze een meer individuele subtiliteit. De mo-derne smaken zijn mengsels van etherische oliën, die voornamelijkmenthol bevatten. Om de smaak af te ronden worden er nog spe-cerijen, bloemen- en fruitparfum (zoals tijm, kaneel, rozemarijn, ro-zen- en geraniumolie) toegevoegd.

Kindertandpasta’s hebben soms een fruitsmaak, maar deze fruit-smaken vertegenwoordigen slechts een zeer beperkt marktaandeel.Homeopatische tandpasta’s bevatten geen menthol of ander sterkprikkelende smaakstoffen, dit om interactie met homeopatischemiddelen te voorkomen. Deze tandpasta’s hebben vaak een anijs- ofcitroensmaak.

Een andere categorie smaakstoffen die in tandpasta’s gebruiktwordt zijn zoetstoffen. De meeste smaakstoffen zijn een beetje bittervan smaak. Om dit effect weg te nemen worden er kleine hoeveel-heden van een zoetstof toegevoegd. Dit is voornamelijk natrium-saccharine. Moderne zoetstoffen als aspartaam winnen steeds meerterrein op de traditionele zoetstoffen. Het spreekt natuurlijk voorzich, dat suiker niet in tandpasta’s toegepast wordt. Ook de bevoch-tigers sorbitol en glycerol zorgen voor een zoetere smaak.

CH3

CH3H3C

OH

Menthol

0886-0249

172–7Tandpasta


2.6. Kleurstof

Kleurstoffen worden zowel in water-oplosbare en niet water-oplos-bare vorm toegepast in tandpasta en zorgen ervoor dat de tandpastaer schoon en aantrekkelijk uitziet. De niet in water oplosbare kleur-stoffen worden gebruikt in gestreepte tandpasta’s, omdat de kleur-strepen niet met elkaar mogen mengen. Tevens worden de strepenzodanig samengesteld dat ze dezelfde viscositeit hebben, waardoorde tandpasta als één geheel uit de tube komt (de strepen wordentegelijkertijd afgevuld in de tube, er zijn geen aparte compartimen-ten in de tube aanwezig).

De meest gebruikte (witte) kleurstof is titaniumdioxide (TiO2). Dezestof is bijna geheel inert, extreem stabiel in zowel licht als warmte enkan gemakkelijk in de tandpasta worden verwerkt. Andere veel toe-gepaste kleurstoffen zijn cochineal-rood A, patent-blauw V, indigo-karmijn, chlorofylline, chinoline-geel WO, indantreen-blauw RS enmadder-vernis. Al deze kleurstoffen zijn stabiel onder zure en basi-sche condities en bij warmte.

2.7. Conserveringsmiddel

Tandpasta’s moeten microbiologisch stabiele producten zijn. In ze-kere zin zijn tandpasta’s zelf-conserverend door de aanwezigheid

SO2

NNa

O

Natriumsaccharine

0886-0250

CH2

CH3

NH2O

CH

C

O

O

CH2NH OHC CH C

Aspartaam

O

0886-0251

172–8 Tandpasta


van de bevochtiger. Deze bevochtiger bindt het aanwezige water,waardoor het de bacteriële groei remt. Sommige ingrediënten in detandpasta zijn echter wel gevoelig voor bacteriële groei, bijvoor-beeld het bindmiddel natrium-carboxymethylcellulose. Een bacte-riële aanval op dit bindmiddel resulteert in de vorming van het en-zym cellulase, waardoor het gehele product uiteindelijk uiteenvalt.Als conserveringsmiddel worden vaak esters van p-hydroxybenzoë-zuur (de methyl- en propylesters), sorbinezuur en kaliumsorbaattoegepast.

2.8. Therapeutische middelen

In tandpasta’s zitten diverse therapeutische middelen verwerkt, elkmet het doel de tanden te beschermen tegen tandziekten en om detanden beter te reinigen:

2.8.1. Anti-cariësmiddelenCariës (’gaatjes’) wordt veroorzaakt door het eten van zoete etens-waren, cariës-veroorzakende bacteriën en vatbaarheid van de tan-den. De anti-cariësmiddelen werken tegen de laatste twee. De bac-teriën die gaatjes veroorzaken, de Streptococcus mutans, zetten su-crose om in polyglucose. Dit polyglucose hecht zich vast aan detand en wordt omgezet in melkzuur (2-hydroxypropaanzuur), dathet glazuur aantast. Dit resulteert uiteindelijk in een gaatje. Omgaatjes te voorkomen is het nodig om de zuur-resistentie van de tan-den te versterken, de gaatjes veroorzakende bacteriën te doden enom het polyglucose te ontleden en de vorming ervan te stoppen.

Er zijn dus drie soorten middelen nodig om de tanden te beschermentegen cariës:

a. Middelen die de zuur-resistentie van de tanden vergrotenVeel verbindingen worden al geruime tijd gebruikt om de zuur-re-sistentie van de tanden te vergroten: natriumfluoride (NaF), na-trium-monofluoridefosfaat (Na2PO3F) en tin(II)fluoride (SnF2) (te-genwoordig wordt tin(II)fluoride bijna niet meer gebruikt). Recen-telijk meer toegepast is het „amin-fluoride”.

172–9Tandpasta


Het mechanisme waarmee de resistentie vergoot wordt is gebaseerdop de omzetting van het hydroxyapatiet (Ca10(PO4)6(OH)2) van hettandglazuur naar fluorapatiet (Ca 10(PO 4) 6F 2) door uitwisselingvan de hydroxy-groep in het glazuur door fluoride-ionen. De fluo-ride concentratie in tandpasta ligt normaal rond de 1000 ppm (0,1-0,15% F-ionen, hierboven is er weinig tot geen effectverhoging) (deWarenwet stelt een maximum van 0,15% fluorionen), wat zorgt vooreen concentratie van ongeveer 300 ppm op de tanden. Deze con-centratie neemt in de tijd na het tandenpoetsen steeds meer af, dooruitwisseling met het speeksel. In peutertandpasta’s ligt de fluorcon-centratie rond de 0,025% en bij kindertandpasta’s tussen de 0,025-0,04%: kinderen slikken nogal eens tandpasta door, waardoor ze an-ders teveel fluoride binnenkrijgen. Door toevoeging van fluoridewordt een cariësreductie van 20-40% verkregen. Teveel fluor kan lei-den tot vlekjes en putjes in het glazuur.

b. Anti-bacteriële middelenHet meest toegepaste anti-bacteriële middel is het chloorhexidine-digluconaat. Er zitten echter wel nadelen aan dit middel: het heefteen erg bittere smaak en kan resulteren in vlekken op de tanden.Andere vergelijkbare anti-bacteriële middelen zijn bijvoorbeeld ce-tylpyridinium-chloride, isopropylmethylfenol en triclosan (2,4,4-trichloro-2-hydroxydifenylether).

c. Anti-polyglucose middelenDe onoplosbare verbinding polyglucose, geproduceerd door cariësveroorzakende bacteriën, heeft een α-1,6 of een α-1,3 polymeer-structuur. Deze verbindingen kunnen verbroken worden door deenzymen dextranase of mutanase.

CH3

CH2 CH2(CH2)16CH2 NH

OH

CH2 CH2 CH2 NH

F-

CH2 CH2 OH

CH2 CH2 OH

Amin-fluoride

+

F-+

0886-0253

172–10 Tandpasta


2.8.2. Anti-parodontitis middelenDeze middelen voorkomen ontsteking van het tandvlees, ofwel pa-rodontitis. Hieronder vallen zowel gingivitis (ontsteking aan hettandvleesweefsel) als alveolar pyorrhea (ontstoken Alveolus botje:dit gaat vaak gepaard met het uitvallen van de tand). Tandvlees-ontsteking wordt veroorzaakt door tandplak. De anti-paradontitis-middelen bevatten anti-bacteriële stoffen, anti-ontstekingsmiddelen(bijvoorbeeld hinokitiol (4-isopropyltropolon) en eucalyptusolie),bijtende middelen (zoals aluminiumlactaat) en bloedcirculatie-pro-motors (zoals vitamine-E en zijn derivaten). Ook worden er vaakkruiden (zoals bijvoorbeeld kamille, mirre of san-guinarine) en vi-taminen (vitamine A en provitamine B5) toegevoegd, die het tand-vlees versterken.

2.8.3. Anti-tandsteen middelenTandsteen wordt gevormd door de interactie van organische ver-bindingen op de tanden (tandplak) en het calcium in het speeksel.Typische anti-tandsteen middelen zijn pyrofosfaten (bijvoorbeeldtetranatriumpyrofosfaat en tetrakaliumpyrofosfaat) en zeolieten.

2.8.4. Middelen tegen gevoelige tandenBij gevoelige tanden is het tandvlees teruggetrokken waardoor dewortel van een gebitselement bloot komt te liggen. Hierdoor zijn detanden minder geïsoleerd tegen externe prikkels, omdat de prikkelsdoor middel van de kanaaltjes in het dentine (tandbeen) doorgezon-den worden. Door het toevoegen van kaliumzouten (voornamelijkchloriden, acetaten en nitraten) worden de kanaaltjes afgeschermddoor deze te sluiten en te overdekken met een soort vernislaagje.

O

OH

Hinokitiol

0886-0254

172–11Tandpasta


2.8.5. OverigeNaast al de boven genoemde therapeutische middelen worden ooknog metaalionen toegepast om een slechte adem tegen te gaan enenzymen om het natuurlijk speeksel-afweersysteem te ondersteunen.Verkleuringen van tanden en tandglazuur ontstaan doordat pig-menten uit ons dagelijks voedsel, zoals eiwitten en koolhydraten,met calcium een verbinding vormen, die zich afzet op het pellicle ophet tandglazuur. Om de tanden witter en gladder te maken wordener „Baking-soda” (natriumbicarbonaat) en „zuurstofverbindigen”(natriumperboraat, magnesiumperoxyde en waterstof-peroxide-ureumverbindingen) toegevoegd. Triclene (natriumtripolyfosfaat)wordt gebruikt in Natural Whitening tandpasta’s. Triclene brengteen proces van complexvorming op gang, waardoor het calcium inhet pellicle oplost. Hierdoor wordt de binding tussen de verkleuringen de tanden verzwakt, zodat deze via tandenpoetsen gemakkelijkerverwijderd kan worden.

2.9. Water

Water wordt aan de tandpasta toegevoegd om de viscositeit te re-guleren en om (samen met het bindmiddel) een pasta-achtige con-sistentie te verkrijgen.

3. Tandpastamarkt

In Nederland zijn in 1997 ongeveer 56-60 miljoen tubes tandpastaverkocht. Omgerekend komt dit neer op 4,3 miljoen liter ofwel 6000ton tandpasta (ter vergelijking: 6600 ton thee en 75.500 ton koffie).De omzet bedroeg 183,8 miljoen gulden. De productgroep tand-pasta is met 63% de grootste productgroep binnen de categoriemondverzorging. Ongeveer 63% van de tandpasta wordt via de su-permarkt verkocht en 37% door drogisterijen en warenhuizen. Ge-middeld groeit de tandpasta markt, op volumebasis, met 4-5% perjaar.

De tandpasta’s kunnen in een aantal segmenten onderverdeeld wor-den, te weten de familie-, de kinder-, de cosmetische- en medicinale

172–12 Tandpasta


tandpasta’s. Onder de cosmetische tandpasta’s vallen de Baking-soda-varianten en Natural-Whiteners. De medicinale tandpasta’swerken preventief tegen beschadigingen van het gebit, zoals cariësof parodontitis. De voornaamste groeier in dit segment zijn de zo-genaamde sensitive tandpasta’s. In onderstaande tabel zijn demarktaandelen van de diverse segmenten weergegeven (op volume-basis):kinder-tandpasta’s 5%familie-tandpasta’s 50%cosmetische tandpasta’s 10%medicinale tandpasta’s 35%

Ongeveer 70% van de Nederlandse bevolking gebruikt op groteschaal tandpasta. Bij tandpasta’s is er sprake van een aanzienlijkemerkentrouw: de smaak van de tandpasta is een van de belangrijk-ste elementen bij het keuzeproces van de consument.

4. Literatuur

– Knowlton, J.L., Pearce, S.E.M., Handbook of Cosmetic Scienceand Technology, Elsevier Advanced Technolgy, Oxford, 1993,ISBN 1 85617 197 3.

– Mitsui, T. (Ed.), New Cosmetic Science, Elsevier, Amsterdam,1997, ISBN 0 444 82654 8.

– Poucher, W.A., Butler, H. (Ed.) Poucher’s Perfumes, Cosmeticsand Soaps, volume 3, Cosmetics, Chapman & Hall, London,1993, 9th Ed., ISBN 0 412 27360 8.

– Umbach, W. (Ed.), Cosmetics and Toiletries, Development, Pro-duction and Use, Ellis Horwood, New York, 1991, ISBN0 13 181355 2.

172–13Tandpasta


Tandpasta - Chemische · PDF fileTandpasta door W. C. W. H. van Loon Anjelierstraat 22, 4702...

Documents

Transcript of Tandpasta - Chemische · PDF fileTandpasta door W. C. W. H. van Loon Anjelierstraat 22, 4702...