Der Einfluss von Apfelsaftgetränken auf den pH-Wert des Gesamtspeichels

Die Ernährungsgewohnheiten von Kindern und Jugendlichen haben sich in den letzten zwei Jahrzehnten insbesondere in den Industrienationen stark verändert. Epidemiologische Studien konnten mit zunehmendem Entwicklungsstand der Länder eine steigende Kohlenhydratzufuhr einschließlich eines hohen Zuckerverbrauches verzeichnen [Diehnelt 2001]. Die Änderung der Vielfalt der Lebensmittelangebote sowie der Ernährungsweise führte auch zu einer enormen Angebotspalette verschiedenster Getränke auf alkoholischer und nicht alkoholischer Basis. Insbesondere für Kinder und Jugendliche werden zuckerhaltige Limonaden, Fruchtsäfte und fruchtsafthaltige Getränke über diverse Medien zielgruppenbezogen verlockend angeboten, und es kann in Folge sowohl in USA als auch in Europa eine deutliche Neuorientierung der konsumierten Getränke festgestellt werden (Etablierung der Softdrinks). Neben allgemeinen Ernährungsproblemen und der Zunahme übergewichtiger Menschen lässt die Entwicklung der langsamen Ernährungsumstellung in diesen Ländern auch negative Auswirkungen auf die Zahngesundheit erkennen.

Der Genuss von säurehaltigen, gesüßten und farblich verlockenden fruchtaromahaltigen Limonaden verzeichnete in diesen Ländern eine drastische Zunahme, so dass jährliche Verbrauchsmengen von 500 bis 600 Liter pro Person (täglich zirka 1,5 Liter) ermittelt werden konnten [Sorvari, 1991]. Besondere Beliebtheit haben auch Softdrinks im Rahmen von Diätversprechungen erfahren, die zwar statt Haushaltszucker Süßstoffe, wie Natriumcyclamat, Acesulfan-K oder Aspartam, beinhalten, aber dennoch aufgrund des Zusatzes diverser Säuren (Phosphorsäure, Zitronensäure) zu Erosionen des Zahnschmelzes führen können (Abbildungen). Durch gründliche und regelmäßige Mundhygienemaßnahmen kommt es zwar auch bei häufigem Genuss von säure- und zuckerhaltigen Getränken zu keiner Zunahme der Plaquemenge, die kariogene und erosive Wirkung dieser Getränke muss jedoch als Zahn schädigende Noxe stets berücksichtigt werden [Tenovuo 1977, Meurman 1987]. Neben den Getränkeinhaltsstoffen sind für das Kariesgeschehen bekanntermaßen Art und Häufigkeit der Nahrungsaufnahmen, Speichelfließrate und Zusammensetzung sowie das individuelle Mundhygieneverhalten von wesentlicher Bedeutung. Mit zunehmendem Lebensalter werden einerseits starke Veränderungen der Ernährungs- und Mundgesundheitseinstellungen und andererseits alterstypische Gewebsveränderungen einschließlich der Speichelbeschaffenheit festgestellt.

Während bei Kindern mit zunehmendem Alter die stimulierte Speichelfließrate zunimmt, nehmen sowohl nicht stimulierte Speichelfließrate als auch Muzinkonzentration und Pufferkapazität des Gesamtspeichels ab [Navazesh 1992, Andersson 1974]. Während die Phosphatkonzentrationen im Gesamtspeichel sowohl bei Kindern als auch bei Erwachsenen vergleichbar sind, finden sich bei Kindern deutlich niedrigere Kalziumkonzentrationen, so dass der kritische Speichel-pH-Wert höher anzusetzen ist [Anderson 2001].

Die Einführung und konsequente Durchführung umfassender Prophylaxepro gramme für entsprechende Alters- und Zielgruppen führten zwar insbesondere in Europa zu erheblichen Verbesserungen der Mundgesundheit, aber dennoch sind in diesen Ländern noch hohe Kariesinzidenzraten zu diagnostizieren [Hetzer 1995]. Besondere Formen der frühkindlichen aggressiven Karies (Baby-Bottle-Syndrom, Saugflaschenkaries) konnten leider trotz intensiver Aufklärungsarbeiten und Prophylaxebemühungen nur geringfügig reduziert werden [Hetzer 1995]. Dieser Kariesbefall des Milchgebisses korreliert oft mit einem späten Beginn von Mundhygienemaßnahmen, der Anzahl der zuckerhaltigen Zwischenmahlzeiten und einer hohen Frequenz von zuckerhaltigen Getränken [Vanobbergen 2001, Karjalainen 2001]. Ein wesentlicher Faktor dürfte auch in der Änderung des Trinkverhaltens einschließlich der Getränkeauswahl zu finden sein. Bei Kleinkindern der Altersstufe von sechs bis 18 Monaten zeigte sich eine Verschiebung der Getränke zu zuckerhaltigen Fruchtsaftzubereitungen [Habibian 2001]. Eine Analyse der Ernährungsgewohnheiten belegte, dass Kinder mit frühkindlicher Karies von den Eltern vermehrt Getränke aus Saugflaschen oder Schnabeltassen angeboten bekamen, die häufig verdünnte oder unverdünnte Fruchtsäfte (65 Prozent), kakaohaltige gezuckerte Milch (55 Prozent) und gezuckerten Tee (47 Prozent) enthielten (Diss. Ungerechts 2002). Diese Getränke können herstellerbezogen erhebliche Konzentrationsunterschiede hinsichtlich Fruchtmengen, Zuckerkonzentrationen und Säureanteilen aufweisen [Hernandez 1997, Boccorh 1998].

Die in natürlichen Früchten vorkommenden Zucker, wie Fruktose und Glukose, werden im Vergleich zur Saccharose als weniger kariogen eingestuft [Newburn 1969, Cury 1997 und 2000], obwohl diese Substanzen im Vergleich zu Saccharose über eine längere Verweildauer in der Mundhöhle verfügen [Luke 1999]. Prinzipiell führen alle Zuckerformen bei entsprechender Darreichungsform aufgrund der Unterstützung der mikrobiellen Stoffwechselaktivität zu einer Demineralisation und zur Abnahme der Mikrofestigkeit des Schmelzes [Cury 2000].

Das Ausmaß der oberflächlichen Schmelzerosionen wird folglich unter anderem vom pKs -Wert der Säurezusätze und der weiteren Substratkonzentrationen der Getränke bestimmt, einschließlich der individuellen Mundhöhlenbeschaffenheiten [Zero 1996, Larsen 1999, Hughes 2000]. So konnte nachgewiesen werden, dass unter bestimmten Bedingungen die Zufuhr von Milchsäure eine stärkere erosive Wirkung aufweisen kann, als der Genuss von zitronen- oder apfelsäurehaltigen Getränken [Meurman 1977, Tenovuo 1987, Bashir 1995, Luke 1999, Hughes 2000]. Bei Kleinkindern wurden diese Erosionen sowohl mit dem geringeren Speichelangebot im oberen Frontzahnbereich, als auch mit der Art der Getränkezufuhr (Flaschenernährung) in Verbindung gebracht [Millward 1994]. Bei Jugendlichen fand sich ebenso ein deutlicher Zusammenhang zwischen Genuss säurehaltiger Getränke und dem Ausmaß der Erosion [Al-Dlaigan 2001].

Durch die Verteilung der Getränke im Mundraum werden je nach Gepflogenheit der Flüssigkeitsaufnahmen (Flasche, Strohhalm) beispielsweise obere Frontzähne stark beeinträchtigt [Edwards 1998]. Das Trinken in kurzen Intervallen beziehungsweise „Nippen“ an Getränken führt hingegen zu generalisierten erosiven Läsionen [Millward 1997].

In der vorliegenden Studie sollten mögliche Unterschiede des pH-Wertes des Gesamtspeichels nach Genuss verschiedener Getränke bei Kindern und Erwachsenen überprüft werden. Von besonderer Bedeutung war, ob Fruchtsaftverdünnungen unterschiedlicher Konzentrationen weniger erosive Parameter aufweisen als unverdünnte Fruchtsäfte.

An der vorliegenden Studie zur Überprüfung des Einflusses verschiedener Fruchtsaftgetränke auf den SpeichelpH- Wert nahmen insgesamt 30 freiwillige Probanden mit gutem Allgemeinzustand teil; 15 Kindergartenkinder mit einem Durchschnittsalter von 4,4 Jahren (SD±0,9) und 15 Erwachsene mit einem Durchschnittsalter von 30 Jahren (SD±2,4). Bei allen Personen erfolgte eine zahnärztliche Untersuchung und es lagen weder Schmelzerosionen noch unversorgte kariöse Defekte vor. Nach entsprechender Aufklärung der Erwachsenen und Einverständniserklärung der Eltern erhielten die Probanden folgende Getränke zur Testung: Carbonatfreies Mineralwasser (pH=5,8, Ca: 0,25 mmol/l), 100-prozentiger Apfelsaft (pH=3,3, Ca: 0,08 mmol/l) und verschiedene Wasserverdünnungen des Apfelsaftes (Apfelsaft: Wasser = 2:1, pH = 3,7; Apfelsaft: Wasser = 1:1, pH = 4,2; Apfelsaft: Wasser = 1:2, pH = 4,8). Alle Probanden hatten innerhalb der letzten 60 Minuten keine feste Nahrung oder Getränke zu sich genommen und die Studie erfolgte stets zur gleichen Tageszeit an aufeinander folgenden Tagen.

Die Testgetränke umfassten jeweils ein Volumen von 50 Millilitern und wurden sowohl den Kindern und als auch den Erwachsenen in Schnabeltassen (Firma Nuk®) gereicht, um eine vergleichbare Umspülung der Mundhöhle zu erreichen. Um 9:00 Uhr und 15 Minuten nach der Zahnreinigung (unter Aufsicht) wurde der pH-Wert des nicht stimulierten Gesamtspeichels (Ausgangswert) erhoben. Unmittelbar nach der Getränkezufuhr sowie fünf, zehn, 15 und 25 Minuten später erfolgte die Messung des Gesamtspeichel-pH-Wertes. Der Speichel wurde dazu stets mittels Plastiktrichtern in Falcon Tuben® gesammelt. Die Messung des Speichel-pH-Wertes sowie die Bestimmung der Puffereigenschaften der getesteten Getränke wurden mit einem tragbaren pH-Meter (Novodirect GmbH, Germany) und einer Mikroelektrode (Standard, Durchmesser mal Länge: sechs mal 115, Novodirect GmbH, Germany) durchgeführt. Das tragbare pH-Meter- Gerät mit integriertem Drucker und Mikroprozessor hatte einen Messbereich von pH=0,00 bis pH=14,00 (Genauigkeit: ± 0,01) und die Kalibrierung des Gerätes erfolgte nach Herstellerangaben (Pufferlösungen der Firma IUPAC, Radiometer, Kopenhagen).

Des Weiteren erfolgte bei allen Probanden die Erfassung der stimulierten Speichelfließrate und der Pufferkapazität (Vivadent ®, Schaan/Lichtenstein). Zur Ermittlung des Phosphor- und Kalziumgehaltes der jeweiligen Testgetränke wurde eine photometrische Bestimmung mit herkömmlichen Analyseverfahren durchgeführt. (UV-Test Sigma, Sigma®, Deisenhofen; Spektralphotometer, Shimadzu UV-1202/ UV-VIS, Shimadzu Europa GmbH).

Die statistische Auswertung der Daten erfolgte mit dem SPSS Statistikprogramm im Institut für Datenverarbeitung und Medizinstatistik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Als statistischer Test wurde der Wilcoxon-Test für verbundene Stichproben angewandt.

Die Bestimmung der verschiedenen Speichelparameter bei den freiwilligen Probanden nach Genuss verschiedener Fruchtsaftgetränke zeigte deutliche Unterschiede. Die durchschnittliche Ausgangsgröße des Gesamtspeichel- pH-Wertes (Tageszeit: 9.00 Uhr) betrug bei Kindern 7,0±0,2 und bei Erwachsenen 6,8±0,3. Die stimulierte Speichelfließrate unterschied sich zwischen den Kleinkindern (Median = 1ml/min) und Erwachsenen (Median = 2 ml/min) statistisch signifikant (p=0,0003), auch die Pufferkapazität des Gesamtspeichels zeigte in den beiden Gruppen statistisch signifikante Unterschiede (p<0,05). Die Kinder wiesen des Weiteren eine niedrigere Speichelpufferkapazität als die Erwachsenen auf.

Nach dem Trinken von reinem Mineralwasser stellte sich sowohl bei den Erwachsenen als auch bei den Kindern eine statistisch signifikante Erhöhung des Speichel-pH-Wertes ein (p<0,05). Der Genuss von reinem Apfelsaft sowie von den entsprechenden Fruchtsaftverdünnungen führte dagegen zu einer deutlichen Reduktion der Speichel-pHWerte. Die zeitliche Veränderung der Speichel- pH-Werte wurde im Beobachtungsintervall von fünf bis 25 Minuten statistisch bewertet (Grafiken 1a bis 1d). Der Verlauf der pH-Wert-Verschiebung unterschied sich signifikant zwischen dem Genuss von reinem Mineralwasser und den verschiedenen Apfelsaftverdünnungen (p<0,01), während zwischen purem Apfelsaft und den unterschiedlichen Verdünnungen in diesem Zeitabschnitt keine Signifikanzen festgestellt werden konnten. Es konnten keine Unterschiede zwischen den pH-Wert- Veränderungen bei Kleinkindern und Erwachsenen nachgewiesen werden.

Während das getestete Mineralwasser eine höhere Kalziumkonzentration (0,25mmol/l) als der pure Apfelsaft (0,08mmol/l) aufwies, besaß der Apfelsaft deutlich höhere Phosphatwerte (0,262mmol/l) als das reine Mineralwasser (0,001mmol/l). Die Bestimmung des Pufferverhaltens zeigte bei dem carbonatfreien Mineralwasser eine schwache Pufferkapazität, während purer Apfelsaft eine hohe Pufferkapazität aufwies. Die Pufferkapazität von Apfelsaft verringerte sich folglich mit zunehmender Saftverdünnung. Die Änderung der Pufferkapazität in den jeweiligen Apfelsaftverdünnungen konnte in Labortests bestätigt werden.

Bei allen Kindern und Erwachsenen mit deutlich erkennbaren Abweichungen des Körpernormgewichtes, mit bekannten oder vermuteten Essstörungen und dem Vorliegen von erhöhtem Kariesrisiko oder schwerwiegenden Parodontalerkrankungen sollten Ernährungsgewohnheiten analysiert und über entsprechende Diätpläne nachgedacht werden.

Ein Ernährungsbericht, der über drei bis sieben Tage geführt wird, muss alle konsumierten Lebensmittel, die Menge der fermentierbaren Kohlenhydrate (Zucker und Süßigkeiten) und zugeführten Säuren (Zitrusfrüchte, kohlesäurehaltige Getränke) sowie die Nahrungskonsistenz (fest, klebrig oder flüssig), die jeweiligen Zeitpunkte (während der Mahlzeiten, als Dessert, als Zwischenmahlzeit) und die Dauer der Nahrungsaufnahmen besonders berücksichtigen.

In den vorliegenden Untersuchungen sollten die Auswirkungen verschiedener fruchtsäurehaltiger Getränke auf den pH-Wert des Gesamtspeichels untersucht werden. Die zeitgebundene Speichelanalyse zeigte, dass die an der vorliegenden Studie teilgenommenen Kleinkinder über einen signifikant geringeren stimulierten Speichelfluss und eine niedrigere Pufferkapazität im Vergleich zu den erwachsenen Testpersonen verfügten.

Diese Befunde konnten von Curzon et al. bei einer Gruppe von drei bis 16-jährigen Probanden bestätigt werden. Anderson et al. belegten [2001] mit zunehmendem Lebensalter eine Zunahme der stimulierten Speichelfließrate. Die Untersuchung von Navazesh [1992] stellte jedoch im Gegensatz zu den hier vorliegenden Daten bei Erwachsenen eine niedrigere Pufferkapazität des Gesamtspeichels fest. Diese unterschiedlichen Messwerte könnten jedoch durch unterschiedliche Altersgruppen der Probanden bedingt sein: Während die Kinder der vorliegenden Studie mit durchschnittlich vierein- halb Jahren noch sehr jung waren und die Speicheldrüsen zum Teil noch nicht ihre volle Funktionsfähigkeit erreicht hatten, waren die Probanden der Kontrollgruppe junge Erwachsene. Anderson et al. [2001] konnten bei der Untersuchung des Gesamtspeichels von Kindern und Erwachsenen ebenso belegen, dass sich bei Kindern deutlich geringere Elektrolytkonzentrationen im Speichel nachweisen lassen.

Für die Zahngesundheit ist weiterhin von Bedeutung, welche Einwirkzeit die entsprechenden Nahrungsmittel in der Mundhöhle haben. Bei dem Genuss von Fruchtsäuren geht man von einer durchschnittlichen Verweilzeit bei Erwachsenen von zirka sechs Minuten aus [Millward 1997]. Bei der Betrachtung möglicher kariogener Eigenschaften von Lebensmitteln muss insbesondere bei Kleinkindern die verminderte Speichelfließrate und geringere Pufferkapazität bedacht werden. Durch diese Schwächung der schützenden Speichelparameter bei Kindern könnten folglich rascher erosive Defekte an Zahnoberflächen auftreten.

In der vorliegenden Studie zeigte sich auch, dass der Genuss von Mineralwasser (Wasser- pH-Wert : 5,8) zu einer pH-Werterhöhung im Gesamtspeichel führte. Verschiedene Reizstoffeigenschaften wie sauer, süß, bitter oder salzig werden als stimulative Substanzen für eine vermehrte Speichelflussrate angesehen, die als Folge der vermehrten Speichelproduktion eine pHVerschiebung in den alkalischen Bereich bewirken [Edgar 1992]. Dawes und Watanabe [1987] konnten in einer Untersuchung an der Glandula parotis nachweisen, dass verschiedene Konzentrationen von Natriumchlorid- und Zitronensäurelösungen eine stärkere Speichelstimulation auslösen als Saccharoselösungen. Die Sekretionsrate erreichte nach 9,4 Sekunden ihren Höhepunkt und halbierte sich unabhängig von der Geschmacksrichtung bereits nach zirka 11,5 Sekunden. Das in der vorliegenden Untersuchung verwendete Mineralwasser wies einen auffällig salzigen Geschmack auf und könnte folglich zur beobachteten stärkeren Speichelstimulation geführt haben.

Der Genuss von reinem Apfelsaft sowie das Trinken von verschiedenen Apfelsaftverdünnungen zeigten keine wesentlichen Unterschiede bezüglich der Verschiebung des pH-Wertes des Gesamtspeichels. Bei der Berücksichtigung des möglichen Kariesgeschehens bei Kleinkindern sollte deshalb bedacht werden, dass reine Apfelsaftgetränke, als auch entsprechende Verdünnungen für eine gewisse Zeit ein saures Mundhöhlenmilieu bewirken können und folglich von beiden Fruchtgetränken bei entsprechender Expositionszeit zahnschädigende Eigenschaften ausgehen können.

Kinder und Jugendliche werden heute mit einer Vielfalt von zucker- und säurehaltigen Getränken konfrontiert, die als „Softdrinks“ eine ständig wachsende Beliebtheit zu verzeichnen haben. Die ständige Zufuhr dieser Getränke kann sowohl Schmelzerosionen als auch kariöse Defekte auslösen. In der vorliegenden Untersuchung sollte deshalb der Einfluss von Apfelsaftgetränken (reiner Apfelsaft, Apfelsaftverdünnungen) auf den pHWert des Gesamtspeichels bei 30 gesunden Probanden untersucht werden. Alle Testpersonen (15 Kindergartenkinder und 15 Erwachsene) hatten stets zur gleichen Zeit (9.00 bis 10.00 Uhr) jeweils 50 Milliliter Getränkezubereitung zu sich genommen. Über einen Zeitraum von 25 Minuten erfolgte die Bestimmung des Speichel-pHWertes, der Fließrate und der Pufferkapazität. Die Kleinkinder zeigten im Vergleich zu den Erwachsenen signifikant geringere Werte für stimulierte Speichelfließraten und Pufferkapazität (p< 0.05). Während reines Mineralwasser (pH= 5,8) bei allen Probanden zu einer pH-Wert-Verschiebung in den alkalischen Bereich führte, zeigte sich nach dem Genuss von Apfelsaft und Apfelsaftverdünnungen ein Absinken des pH-Wertes. Diese Studie belegte, dass sowohl reiner Apfelsaft als auch Saftverdünnungen bei entsprechender Expositionszeit einen ungünstigen Einfluss auf die Zahnhartsubstanz ausüben können, da sowohl Schmelzerosionen als auch kariöse Defekte begünstigt werden.  

Dr. Birgül AzrakZÄ Susanne KnözingerProf. Dr. Dr. Brita Willershausen-ZönnchenKlinik und Poliklinik für ZMKPoliklinik für ZahnerhaltungskundeAugustusplatz 255131 Mainz