Жевательная резинка, включающая биоразлагаемые полимеры и обладающая ускоренной способностью к разложению

Жевательная резинка, включающая биоразлагаемые полимеры и обладающая ускоренной способностью к разложению

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Данное изобретение касается жевательной резинки, включающей биоразлагаемые полимеры и обладающей ускоренной способностью к разложению.

Уровень техники

Общепризнанно, что жевательная резинка, оставляемая внутри или вне помещений, является причиной существенного ущерба и неудобств из-за того, что оставленная жевательная резинка крепко пристает, например, к уличным поверхностям и мостовой, а также к обуви и одежде людей, находящихся или движущихся в таких средах. Такой ущерб и неудобства усугубляются тем фактом, что выпускаемая в настоящее время жевательная резинка основана на использовании эластомерных и содержащих смолу полимеров природного или синтетического происхождения, по существу не разлагаемым в окружающей среде.

Поэтому городские и другие власти, ответственные за чистоту внутри и вне помещений, должны прикладывать существенные усилия, чтобы удалить оставленную жевательную резинку, однако такие усилия являются дорогостоящими и не приносят удовлетворительных результатов.

Предпринимались попытки по снижению ущерба, связанного с широко распространенным использованием жевательной резинки, например, путем улучшения способов чистки в результате повышения эффективности удаления остатков приклеившейся жевательной резинки или введения в ее состав предотвращающих прилипание агентов. Однако ни одна из указанных попыток не способствовала существенному решению проблемы по снижению загрязнения окружающей среды.

В течение последних двух десятилетий наблюдается возрастающий интерес к синтетическим сложным полиэфирам, имеющим самое различное назначение, от биомедицинских устройств до основ резинок. Многие такие полимеры легко гидролизуются до их мономерных гидроксикислот, легко удаляемых метаболическими способами. Биоразлагаемые полимеры могут, например, представлять собой альтернативу традиционным пластмассам, неразлагаемыми или плохо разлагаемыми, таким как поли(стирол), поли(изобутилен) и поли(метил-метакрилат).

Таким образом, недавно было установлено, например, согласно заявке на патент США 5672367, что жевательная резинка может быть изготовлена из определенных синтетических полимеров, имеющих в своих полимерных цепях химически нестабильные связи, которые могут быть разрушены под влиянием света или гидролитически на растворимые в воде и нетоксичные компоненты. Описываемая жевательная резинка включает по меньшей мере один деградируемый полиэфирный полимер, полученный полимеризацией сложных циклических эфиров, например, на основе лактидов, гликолидов, триметиленкарбоната и ε-капролактона. В данной заявке на патент упоминается о том, что жевательная резинка, полученная из таких полимеров, которые, как указано, являются биоразлагаемыми, способна к разложению в окружающей среде.

Однако проблема известных способов заключается в том, что даже биоразлагаемая жевательная резинка может, при определенных обстоятельствах, сохранить неудовлетворительную скорость разложения.

Целью настоящего изобретения является получение жевательной резинки с более высокой скоростью разложения, чем в известных способах.

Сущность изобретения

Данное изобретение касается жевательной резинки, включающей по меньшей мере один полимер, ингредиенты жевательной резинки и ферменты, в которой по меньшей мере один из указанных полимеров образует подложку для по меньшей мере одного из указанных ферментов.

Согласно данному изобретению полимеры жевательной резинки, образующие подложки для ферментов, могут быть подвергнуты ферментному действию в том смысле, что они содержат химические связи, расщепление которых может быть катализировано ферментами. Поэтому согласно данному изобретению, разложение жевательной резинки, включающей сочетание полимеров и ферментов, может быть ускорено по сравнению с разложением жевательной резинки без ферментов. В результате введения ферментов может быть получена жевательная резинка, разлагающаяся относительно быстро по сравнению с жевательной резинкой, подвергающейся только воздействию нормальных условий окружающей среды. Разложение согласно данному изобретению может привести к распаду жевательной резинки на более мелкие части, олигомеры, тримеры, димеры и, в конце концов, мономеры и более мелкие продукты. Частичная или полная степень разложения зависит от количества прошедшего времени, рН, влаги, температуры и других химических и физических факторов, а также факторов окружающей среды.

Согласно одному из вариантов данного изобретения, упомянутая жевательная резинка включает наполнение начинкой.

При получении жевательной резинки согласно данному изобретению ферменты могут быть введены в начинку, а затем смешаны со всеми частями жевательной резинки во время процесса жевания, при этом оказывая ферментное каталитическое действие на ее разложение. Вводимые ферменты могут быть добавлены, например, в виде жидкости или порошка либо заключены в капсулы.

Согласно одному из вариантов данного изобретения, упомянутая жевательная резинка включает покрытие.

Таким образом, ферменты могут быть введены в покрытие жевательной резинки и, тем не менее, обеспечивать желательный эффект после ее разжевывания, который, в некоторой степени, приведет к смешиванию по меньшей мере некоторой доступной части фермента, содержащегося в покрытии с подложкой, т.е. по меньшей мере одного полимера жевательной резинки. В данном контексте покрытие жевательной резинки или, например, начинка либо ее часть, рассматриваются как фрагмент жевательной резинки, несмотря на то, что в большинстве источников жевательную резинку и покрытие называют двумя отдельными фрагментами таблетки.

Согласно одному из вариантов данного изобретения ингредиенты упомянутой жевательной резинки включают подсластители и вкусовые вещества.

Согласно одному из вариантов данного изобретения ингредиенты упомянутой жевательной резинки включают мягчители и дополнительные добавки.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один полимер составляет основу жевательной резинки.

Согласно одному из вариантов данного изобретения указанный по меньшей мере один полимер включает по меньшей мере один сополимер.

Согласно одному из вариантов данного изобретения указанный по меньшей мере один сополимер полимеризован из по меньшей мере двух различных мономеров, каждый составляющий 1-99%.

В результате сополимеризации получают полимер, имеющий относительно низкую кристалличность, при этом аморфные участки обеспечивают улучшенную способность к разложению.

Согласно одному из вариантов данного изобретения указанный по меньшей мере один полимер включает по меньшей мере один биоразлагаемый полимер.

Согласно одному из вариантов данного изобретения упомянутая жевательная резинка включает по меньшей мере один биоразлагаемый полимер и по меньшей мере один тип фермента.

Согласно данному изобретению жевательная резинка, включающая биоразлагаемый полимер и ферменты, обладает улучшенной способностью к разложению.

Применение по меньшей мере одного полимера, обычно считающегося биоразлагаемым, может повысить действие введенных ферментов в том смысле, что биоразлагаемые полимеры могут иметь высокую степень восприимчивости к ферментному воздействию.

Некоторые применимые биоразлагаемые полимеры могут быть сополимеризованы с различными мономерами, при этом сополимеризация может облегчить аморфные участки, после чего биоразлагаемые полимеры могут стать еще более восприимчивыми к ферментному воздействию.

Согласно одному из вариантов данного изобретения указанный по меньшей мере один биоразлагаемый полимер включает по меньшей мере один биоразлагаемый эластомер.

Согласно одному из вариантов данного изобретения указанный по меньшей мере один биоразлагаемый полимер включает по меньшей мере один биоразлагаемый эластомерный пластификатор.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанного по меньшей мере одного биоразлагаемого полимера включает по меньшей мере один полиэфирный полимер, полученный полимеризацией по меньшей мере одного сложного циклического эфира.

Такая полимеризация предпочтительно представляет собой полимеризацию с раскрытием колец сложных циклических эфиров, обеспечивающую получение алифатического полиэфирного полимера, более восприимчивого к ферментному разложению, чем сложные ароматические полиэфиры. Известно, что после полимеризации колец, таких как лактид, конечным продуктом разложения является молочная кислота, не наносящая вреда окружающей среде, при этом при невысокой степени разложения жевательной резинки до ее выбрасывания, молочная кислота может даже оказать положительное действие на вкус жевательной резинки с фруктовым ароматом.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанного по меньшей мере одного биоразлагаемого полимера включает по меньшей мере один полиэфирный полимер, полученный полимеризацией по меньшей мере одного спирта или его производного и по меньшей мере одной кислоты или ее производного.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанного по меньшей мере одного биоразлагаемого полимера включает по меньшей мере один сложный полиэфир, полученный полимеризацией по меньшей мере одного соединения, выбранного из группы, включающей сложные циклические эфиры, спирты или их производные и карбоновые кислоты или их производные.

Согласно одному из вариантов данного изобретения указанный по меньшей мере один сложный полиэфир, полученный полимеризацией по меньшей мере одного сложного циклического эфира, по меньшей мере частично получен из α-гидроксикислот, таких как молочная и гликолевая кислоты.

Согласно одному из вариантов данного изобретения указанный по меньшей мере один сложный полиэфир, полученный полимеризацией по меньшей мере одного сложного циклического эфира, по меньшей мере частично получен из α-гидроксикислот, при этом полученный сложный полиэфир включает по меньшей мере 20 мол.% звеньев α-гидроксикислот, предпочтительно - по меньшей мере 50 мол.% звеньев α-гидроксикислот и наиболее предпочтительно - по меньшей мере 80 мол.% звеньев α-гидроксикислот.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один или более сложных циклических эфиров выбраны из группы, включающей гликолиды, лактиды, лактоны, циклические карбонаты или их смеси.

Согласно одному из вариантов данного изобретения упомянутые лактоновые мономеры выбраны из группы, включающей ε-капролактон, δ-валеролактон, γ-бутиролактон и β-пропиолактон. Она также включает ε-капролактоны, δ-валеролактоны, γ-бутиролактоны или β-пропиолактоны, замещенные одним или более алкиловыми или ариловыми заместителями при любых некарбонильных углеродных атомах вдоль кольца, включая соединения, в которых два заместителя содержатся на одном атоме углерода.

Согласно одному из вариантов данного изобретения карбонатный мономер выбран из группы, включающей триметиленкарбонат, 5-алкил-1,3-диоксан-2-он, 5,5-диалкил-1,3-диоксан-2-он или 5-алкил-5-алкилоксикарбонил-1,3-диоксан-2-он, этиленкарбонат, 3-этил-3-гидроксиметил, пропиленкарбонат, триметилолпропанмонокарбонат, 4,6-диметил-1,3-пропиленкарбонат, 2,2-диметилтриметиленкарбонат и 1,3-диоксепан-2-он, а также их смеси.

Согласно одному из вариантов данного изобретения полимеры сложных циклических эфиров и их сополимеры, полученные в результате полимеризации сложных циклических мономеров, включают поли(L-лактид), поли(D-лактид), поли(D,L-лактид), поли(мезолактид), поли(гликолид), поли(триметиленкарбонат), поли(эпсилон-капролактон), поли(L-лактид-со-D,L-лактид), поли(L-лактид-со-мезо-лактид), поли(L-лактид-со-гликолид), поли(L-лактид-со-триметиленкарбонат), поли(L-лактид-со-эпсилон-капролактон), поли(D,L-лактид-со-мезо-лактид), поли(D,L-лактид-со-гликолид), поли(D,L-лактид-со-триметиленкарбонат), поли(D,L-лактид-со-эпсилон-капролактон), поли(мезо-лактид-со-гликолид), поли(мезо-лактид-со-триметиленкарбонат), поли(мезо-лактид-со-эпсилон-капролактон), поли(гликолид-сотриметиленкарбонат), поли(гликолид-со-эпсилон-капролактон).

Согласно одному из вариантов данного изобретения указанный по меньшей мере один полимер имеет степень кристалличности в диапазоне от 0 до 95%, более предпочтительно - от 0 до 70%.

Жевательная резинка согласно данному изобретению предпочтительно включает полимеры, имеющие низкокристаллические участки, благодаря тому, что катализируемое ферментами разложение может более легко происходить на полимерных участках, имеющих более низкую кристалличность, чем на участках с более высокой кристалличностью. В некоторых случаях ферментное разложение способно разрушить аморфные участки и частично разложить полимер, оставляя только кристаллические участки.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанного по меньшей мере одного полимера имеет аморфные участки.

Согласно одному из вариантов данного изобретения указанный по меньшей мере один полимер является алифатическим.

Согласно одному из вариантов данного изобретения молекулярная масса указанного по меньшей мере одного полимера составляет 500-500000 г/мол, предпочтительно - 1500-200000 г/мол Mn.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов катализирует разложение указанного по меньшей мере одного полимера.

Согласно одному из вариантов данного изобретения упомянутая жевательная резинка после использования частично распадается благодаря влиянию указанных ферментов.

Фрагмент жевательной резинки, остающийся после использования, может изменить свою структуру благодаря ферментному влиянию, при этом эксперименты показывают, что при выполнении некоторых условий фрагмент жевательной резинки отстает от поверхностей, к которым он прикреплен. Иными словами, нелипкость может быть обеспечена даже без какого-либо визуального распада фрагмента.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов влияет на подложку полимера, в результате чего жевательная резинка подвергается частичному распаду.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов влияет на подложку полимера, в результате чего жевательная резинка подвергается частичному распаду и приобретает крошащуюся структуру.

Фрагмент жевательной резинки, остающийся после использования, может быть частично разложен благодаря ферментному катализу, при этом остающиеся части представляют собой крошки, которые могут быть легко удалены на открытом воздухе под действием факторов окружающей среды, например, таких, как погодные условия, такие как дождь, а также в помещении под действием физических факторов, таких как щетка или пылесос.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов после использования жевательной резинки катализирует разложение подложки полимера до тех пор, пока указанный по меньшей мере один полимер не будет разложен полностью.

После полного разложения остатки полимеров представляют собой основные соединения, которые могут быть включены в природный цикл.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов является активным в условиях атмосферного воздуха и давления и ускоряет разложение указанного по меньшей мере одного полимера.

Естественная внешняя среда является важным фактором для осуществления ферментного разложения. Ферментная активность должна быть оптимальной при атмосферных условиях.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов содержится в жевательной резинке, основе резинки, начинке или покрытии.

Согласно данному изобретению ферменты могут содержаться в любой части жевательной резинки и, тем не менее, обеспечивать ускорение разложения после смешивания ферментов и подложки полимера во время жевания.

Согласно одному из вариантов данного изобретения, по меньшей мере один из указанных ферментов ускоряет разложение указанного сложного полиэфира, полученного в результате полимеризации с раскрытием кольца по меньшей мере одного сложного циклического эфира.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов ускоряет разложение указанного сложного полиэфира, полученного в результате полимеризации по меньшей мере одного спирта или его производного и по меньшей мере одной кислоты и ее производного.

Исследования показали, что сложные полиэфиры, принадлежащие таким двум группам сложных полиэфиров, особенно восприимчивы к каталитическому воздействию ферментов после их разложения. Поэтому применение таких полимеров в содержащей ферменты жевательной резинке способно обеспечить получение особенно разлагаемой жевательной резинки.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один сложный полиэфир, полученный в результате полимеризации с раскрытием кольца по меньшей мере одного сложного циклического эфира и по меньшей мере одного сложного полиэфира, полученного полимеризацией по меньшей мере одного спирта или его производного и по меньшей мере одной кислоты и ее производного.

Согласно одному из вариантов данного изобретения, жевательная резинка содержит менее 10 мас.% воды, предпочтительно - менее 5 мас.%, более предпочтительно - менее 1 мас.%, и наиболее предпочтительно - менее 0,1 мас.%.

В течение всего периода хранения жевательной резинки необходимо сохранять низкое содержание воды для предотвращения разложения жевательной резинки, например гидролитического разложения, катализируемого ферментами гидролазы.

Согласно одному из вариантов данного изобретения жевательная резинка способна абсорбировать воду в количестве по меньшей мере 0,1 мас.%, предпочтительно - по меньшей мере 5 мас.%, более предпочтительно - по меньшей мере 10 мас.%, еще более предпочтительно - по меньшей мере 20 мас.% и наиболее предпочтительно - менее 40 мас.%.

При впитывании жевательной резинкой воды условия для гидролитического разложения улучшаются. Абсорбция воды является важным параметром для контроля способности к биологическому разложению биоразлагаемой жевательной резинки. Это особенно важно в том случае, когда используемые ферменты представляют собой гидролазы.

Согласно одному из вариантов данного изобретения жевательная резинка включает наполнитель в количестве от 0 до 80%.

Содержание наполнителя способно придать жевательной резинке более высокую способность к водопоглощению и, таким образом, создать более благоприятные условия для ферментативно ускоренного разложения, такого как, например, гидролиз и окисление.

Согласно одному из вариантов данного изобретения содержание указанных ферментов составляет от 0,0001 мас.% до 50 мас.% в расчете на жевательную резинку.

Высокое содержание ферментов обеспечивает более высокий уровень разложения относительно скорости и завершенности. Более того, такое высокое содержание, скорее всего, приведет к повышенному содержанию ферментов в разжеванной жевательной резинке. Однако если содержание ферментов является слишком высоким, ферментативное разложение может быть замедлено.

Согласно одному из вариантов данного изобретения содержание указанных ферментов составляет от 0,001 мас.% до 10 мас.% в расчете на массу жевательной резинки.

Согласно одному из вариантов данного изобретения содержание указанных ферментов составляет от 0,01 мас.% до 5 мас.% в расчете на массу жевательной резинки.

Согласно одному из вариантов данного изобретения количество указанных ферментов составляет от 0,0001 до 80 мас.% относительно количества основы резинки в жевательной резинке.

Согласно одному из вариантов данного изобретения количество указанных ферментов составляет от 0,001 до 40 мас.% относительно количества основы резинки в жевательной резинке.

Согласно одному из вариантов данного изобретения количество указанных ферментов составляет от 0,10 до 20 мас.% относительно количества основы резинки в жевательной резинке.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов выбран из группы, включающей оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы и лигазы.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов представляет собой оксидоредуктазу.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов представляет собой гидролазу.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов представляет собой лиазу.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов гидролазы воздействует на связи сложных эфиров.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов гидролазы представляет собой гликозилазу.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов гидролазы воздействует на связи простых эфиров.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов гидролазы воздействует на связи углерод-азот.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов гидролазы воздействует на пептидные связи.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов гидролазы воздействует на кислотные ангидриды.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов гидролазы воздействует на связи углерод-углерод.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов гидролазы воздействует на связи галоидов, связи фосфор-азот, связи сера-азот, связи углерод-фосфор, связи фосфор-фосфор или связи углерод-сера.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов выбран из группы, включающей липазы, эстеразы, деполимеразы, пептидазы и протеазы.

Из-за полимерной природы вещества согласно данному изобретению, такие ферменты, как различные деполимеразы, подходят для ее разложения благодаря своей способности катализировать разложение различных видов полимеров. Липазы также могут быть использованы для разложения полимеров, поскольку они способны расщеплять связи, присутствующие в масле и твердых фазах. Что касается некоторых предпочтительных полимеров, содержащих сложноэфирные связи, наиболее приемлемые ферменты в целом принадлежат к группе эстераз. Было установлено, что подобным образом пептидазы и протеазы расщепляют различные полимерные вещества.

Согласно одному из вариантов данного изобретения, по меньшей мере один из указанных ферментов представляет собой эндофермент.

Согласно одному из вариантов данного изобретения, по меньшей мере один из указанных ферментов представляет собой экзофермент.

Согласно одному из вариантов данного изобретения, по меньшей мере один из указанных ферментов имеет молекулярную массу от 2 до 1000 кДа, предпочтительно - от 10 до 500 кДа.

Согласно одному из вариантов данного изобретения, по меньшей мере два из указанных ферментов объединяют.

В данном контексте объединение по меньшей мере двух ферментов означает, что такие ферменты добавляют в одну и ту же жевательную резинку. В результате добавления по меньшей мере двух различных видов ферментов, например, двух различных гидролаз, или, например, гидролазы и оксидоредуктазы к одной и той же жевательной резинке, влияние ферментов на разложение может быть существенно улучшено.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов требует совместно действующего фактора для осуществления своей катализирующей функции.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов вводят в жевательную резинку.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов вводят в основу жевательной резинки.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов вводят в покрытие.

В природе факторы окружающей среды, вызывающие деградацию, действуют, в основном, у поверхности, например, полимеров, однако при введении ферментов в жевательную резинку разложение происходит также изнутри, при этом распад резинки может начаться на более ранней стадии во время разложения.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов имеет оптимальную активность при диапазоне рН от 1,0 до 11, предпочтительно - от 4,0 до 8,0, и наиболее предпочтительно - от 4,0 до 6,0.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов имеет оптимальную активность при температурах в диапазоне от -10 до 60°С, предпочтительно - от 0 до 50°С, более предпочтительно - от 5 до 40°С, и наиболее предпочтительно - от 10 до 35°С.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один из указанных ферментов имеет оптимальную активность при относительной влажности в диапазоне от 10 до 100% RH, предпочтительно - от 30 до 100% RH.

Ферментативное влияние указанных ферментов на разложение полимера жевательной резинки является существенным в химических и физических условиях, обычно существующих в естественной окружающей среде, куда может быть выброшена жевательная резинка.

Согласно одному из вариантов данного изобретения упомянутую жевательную резинку получают в результате одностадийного процесса.

Согласно одному из вариантов данного изобретения упомянутую жевательную резинку получают в результате двустадийного процесса.

Согласно одному из вариантов данного изобретения упомянутую жевательную резинку получают в результате процесса непрерывного смешивания.

Согласно одному из вариантов данного изобретения упомянутую жевательную резинку прессуют и получают при помощи оборудования для прессования.

Более того, данное изобретение касается использования по меньшей мере одного фермента для разложения биоразлагаемой жевательной резинки.

Согласно одному из вариантов данного изобретения по меньшей мере один фермент включает гидролазы.

Более того, данное изобретение касается по меньшей мере одного биоразлагаемого полимера, по меньшей мере частично разлагаемого при помощи по меньшей мере одного фермента.

Согласно одному из вариантов данного изобретения указанный фермент смешивают вместе с по меньшей мере одним биоразлагаемым полимером путем жевания.

Чертежи

Далее данное изобретение описано со ссылкой на следующие чертежи, иллюстрирующие образование продуктов разложения, определяемое GC/MS свободного пространства над продуктом:

Фиг.1 иллюстрирует образование соединений а и b в жевательной резинке, содержащей глюкозооксидазу.

Фиг.2 иллюстрирует образование соединений а и b в жевательной резинке, содержащей нейтразу.

Фиг.3 иллюстрирует образование соединений а и b в жевательной резинке, содержащей бромелаин.

Фиг.4 иллюстрирует образование соединений а и b в жевательной резинке, содержащей трипсин.

Подробное описание

Настоящее изобретение касается жевательной резинки, включающей биоразлагаемые полимеры, ингредиенты жевательной резинки и ферменты. С использованием данных компонентов может быть получена жевательная резинка, в которой полимеры составляют подложки для ферментов и впоследствии разлагаются по меньшей мере частично.

Согласно данному изобретению разработан способ, в результате которого биоразлагаемые полимеры в жевательной резинке могут быть разложены при помощи ферментов, что может обеспечить повышенное разложение полимеров относительно скорости и объема разложения по сравнению с бесферментным разложением.

Подразумевается, что использование ферментов с целью разложения полимеров жевательной резинки может наилучшим образом облегчить возможность включения полимеров, которые при нормальных обстоятельствах, как считается, имеют ограниченную способность к биологическому разложению, и поэтому их использование в составах биоразлагаемой жевательной резинки в некоторой степени ограничено. Их положительное влияние на желаемую текстуру заключается в том, что такие полимеры благодаря использованию ферментов могут быть получены без ухудшения способности жевательной резинки к биологическому разложению.

Согласно одному из вариантов данного изобретения разложение биоразлагаемого полимера улучшается и/или ускоряется при воздействии условий окружающей среды, при которых биологическое разложение не происходит без стимуляции.

При попадании жевательной резинки в землю в условиях внешней окружающей среды имеется множество химических, физических и биологических факторов, облегчающих разложение биоразлагаемых полимеров. Однако при попадании, например, на мостовую или оставаясь внутри помещений, жевательная резинка может не получить необходимые условия для разложения. В таком случае даже биоразлагаемая жевательная резинка может стать причиной неудобств. Решение согласно настоящему изобретению облегчает ускорение разложения в окружающих средах, в которых условия всего лишь слегка способствуют разложению. Присутствие ферментов обеспечивает более быстрое развитие процесса разложения, чем одно только влияние физических и/или химических факторов окружающей среды.

В соответствии с предпочтительным определением способности к биологическому разложению согласно данному изобретению, способность к биологическому разложению представляет собой свойство определенных органических молекул при попадании в естественную окружающую среду или в живой организм подвергаться ферментному или микробному процессу, часто в сочетании с химическим процессом, таким как гидролиз, с образованием более простых соединений и, наконец, диоксида углерода, оксидов азота, метана, воды и т.п.

В данном контексте термин "биоразлагаемые полимеры" относится к полимерным соединениям, способным к разложению в условиях окружающей среды или биологическому разложению, а также к основным компонентам жевательной резинки, которая после выбрасывания способна подвергаться физическому, химическому и/или биологическому разложению, в результате чего выброшенная жевательная резинка легче удаляется или в конце концов распадается на фрагменты или частицы, более не представляющие собой остатки жевательной резинки. Разложение или распад таких биоразлагаемых полимеров может быть индуцирован или осуществлен под воздействием таких физических факторов, как температура, свет, влага и т.д., или химических факторов, таких как условия окисления, рН, гидролиз и т.п., либо биологических факторов, таких как микроорганизмы и/или ферменты. Продукты разложения могут представлять собой более крупные олигомеры, тримеры, димеры и мономеры.

Продукты окончательного разложения предпочтительно представляют собой некрупные неорганические соединения, такие как диоксид углерода, оксиды азота, метан, аммиак, воду и т.д.

В некоторых используемых вариантах все полимерные компоненты основы для резинки представляют собой полимеры, разлагаемые под воздействием окружающей среды или биологических факторов.

В данном контексте термин "фермент" имеет такое же значение, как и в биохимии и молекулярной биологии. Ферменты представляют собой биологические катализаторы, как правило, протеины, однако были обнаружены не-протеины с ферментными свойствами. Ферменты происходят из живых организмов, в которых они действуют как катализаторы, тем самым регулируя скорость протекания химических реакций без их собственного изменения в течение процесса. Биологические процессы, происходящие в живых организмах, представляют собой химические процессы, при этом ферменты регулируют их большую часть. Без ферментов многие из таких реакций не происходят с ощутимой скоростью. Ферменты катализируют все аспекты клеточного метаболизма, включающие консервацию и трансформацию химической энергии, построение клеточных макромолекул из более мелких предшественников и переваривание пищи, при котором большие питательные молекулы, такие как белки, углеводы и жиры, разрушаются на более мелкие молекулы.

Вообще, ферменты имеют важное промышленное и медицинское значение. Ферментация вина, закваска хлеба, створаживание сыра и пивоварение практикуются с давних времен, однако вплоть до 19-го века подобные реакции расценивались как результат каталитической активности ферментов. С тех пор ферменты приобретают все возрастающее значение в промышленных процессах, включающих органические химические реакции. Исследование и разработка ферментов все еще продолжается, при этом открываются новые виды их использования. Синтетические полимеры часто рассматривают как с трудом разлагаемые ферментами, при этом были предложены теории, объясняющие такой феномен и предполагающие, что ферменты имеют тенденцию атаковать концы цепей и что концы цепей искусственных полимеров имеют тенденцию располагаться глубоко в полимерной матрице. Однако эксперименты, проведенные согласно настоящему изобретению, к удивлению показали, что введение ферментов в жевательную резинку несомненно улучшают разложение содержащихся в ней полимеров.

В качестве катализаторов ферменты, в целом, могут повысить скорость достижения равновесия между реагентами и продуктами химических реакций. Согласно настоящему изобретению такие реагенты включают полимеры и различные разлагающие молекулы, такие как вода, кислород или другие реакционно-способные вещества, которые могут оказаться поблизости от полимеров, в то время как продукты включают олигомеры, тримеры, димеры, мономеры и более мелкие продукты разложения. При катализе реакций ферментами по меньшей мере один из реагентов образует подложку для по меньшей мере одного фермента, что означает, что между реагентами, т.е. подложками ферментов и ферментами возникает временное связывание. Различными путями такое связывание ускоряет реакцию, например, путем приведения реагентов в конформации или положения, способствующие реакции. Повышение скорости реакции благодаря ферментному влиянию, т.е. катализу, обычно происходит из-за снижения барьера энергии активации происходящей реакции. Однако ферменты не изменяют разницу уровня свободной энергии между первоначальным и конечным состоянием реагентов и продуктов, поскольку присутствие катализатора не оказывает влияния на положение равновесия. По завершении каталитического процесса по меньшей мере один фермент или ферменты высвобождают продукт или продукты и возвращаются к своему первоначальному состоянию, готовому для образования другой подложки.

Временное связывание одной или более молекул подложки происходит на участках ферментов, называемых активными сайтами, и может, например, включать водородные связи, ионные взаимодействия, гидрофобные взаимодействия или слабые ковалентные связи. В сложной третичной структуре ферментов активный сайт может иметь форму кармана или трещины, соответствующую конкретным подложкам или частям подложек. Некоторые ферменты имеют очень специфический способ действия, в то время как другие имеют широкую специфичность и способны катализировать серию различных подложек. По существу, молекулярная конформация важна для специфичности ферментов, которым может быть придана активность или пассивность путем варьирования рН, температуры, растворителя и т.д. Кроме того, некоторые ферменты требуют наличия коферментов или иных сопутствующих факторов, обеспечивающих их эффективность, в некоторых случаях образуя ассоциативные комплексы, в которых кофермент действует в качестве донора или акцептора специфической группы. Иногда ферм