Filters

De invloed van calcium op tanderosie in een zuur milieu

Wat is de invloed van de calciumconcentratie in zure oplossingen op de mate van erosie die optreedt in glazuur? Zo luidde de onderzoeksvraag van de Groningse studenten Sharon Dalhuisen, Marlies Elshoud en Jasmijn Kloet. Dit was één van de vijf genomineerde scripties die meedong naar de NT-GSK Bachelorscriptie Award 2020 en de winnaar van de publieksprijs 2020.

Auteurs: Sharon Dalhuisen, Marlies Elshoud en Jasmijn Kloet

De prevalentie van tanderosie is de laatste jaren binnen alle leeftijdscategorieën enorm gestegen, met als een van de belangrijkste oorzaken een toenemende consumptie van zure voeding en dranken. In Nederland is bij een vijfde van de zeventienjarigen en ruim de helft van de 23-jarigen erosieve slijtage tot in het dentine aanwezig. Goede preventie is nodig om dit tegen te gaan.

Om voorlichting te kunnen geven is het hebben van kennis met betrekking tot erosie veroorzakende en beschermende factoren belangrijk. Yoghurtdranken blijken minder erosief te zijn dan op grond van de zuurgraad en buffercapaciteit verwacht zou worden. Mogelijk hebben zij zelfs een beschermende werking ten aanzien van tanderosie dankzij de aanwezigheid van calcium- en fosfaationen. Over de afzonderlijke bijdrage van de calciumconcentratie daaraan is nog weinig bekend.

Daarom is de volgende onderzoeksvraag opgesteld: “Wat is de invloed van de calciumconcentratie in zure oplossingen op de mate van erosie die optreedt in glazuur?” Daarnaast is een deelvraag opgesteld: “In hoeverre is de calciumconcentratie in yoghurtdrank een voorspeller voor de lage erosieve werking van de desbetreffende yoghurtdrank?” Het doel van dit onderzoek is de kennis te vergroten over de rol die de calciumconcentratie speelt in de beschermende werking tegen tanderosie veroorzaakt door zure dranken. Deze kennis kan worden toegepast ter preventie van erosieve slijtage.

Materiaal en methode

Om de vraagstelling te beantwoorden is een kwantitatief experimenteel in vitro onderzoek uitgevoerd. Runderglazuur is in preparaten van drie bij drie millimeter gezaagd. Deze preparaten werden vervolgens ingebed in PMMA en het geheel werd gepolijst om een evenwijdig oppervlak te creëren. PMMA is bestand tegen het erosieproces en kan zodoende dienen als referentiehoogte. De glazuurpreparaten werden aselect verdeeld over vijf interventiegroepen (A tot en met E).

De groepen A tot en met D werden blootgesteld aan een citroenzuuroplossing met eenzelfde pH en een variërende calciumconcentratie. De pH is gelijkgesteld aan en de calciumconcentraties zijn gecentreerd rondom het voorkomen in yoghurtdranken. Groep A bevatte geen calcium en diende zodoende als controlegroep. Groep E werd blootgesteld aan Optimel limoen yoghurtdrank met een vastliggende pH en calciumconcentratie (zie Tabel 1). De preparaten werden acht dagen blootgesteld aan een dagelijks ververste interventievloeistof bij 37˚C. Van ieder glazuurpreparaat werd voor en na de interventie een scan gemaakt met behulp van optische-coherentietomografie (OCT), waardoor een digitaal driedimensionaal beeld ontstond (Figuur 1).

Vervolgens werden de voor en na reconstructies van eenzelfde preparaat over elkaar heen gelegd, waarbij het PMMA-oppervlak als referentie werd gebruikt. Een softwareprogramma berekende tot slot het verschil in glazuurvolume. In dit onderzoek is de onafhankelijke variabele de calciumconcentratie, die varieerde tussen de oplossingen. De afhankelijke variabele is de mate van erosie in volumeverlies (mm3), welke na de interventie is opgetreden in glazuur.

figuur 1Tabel 1.2

 

Resultaten

Een significante relatie is aangetoond tussen de calciumconcentratie en de afname in glazuurvolume. Met een ‘one-way’ ANOVA werd aangetoond dat het volumeverlies in groep A (controlegroep) en groep B significant verschilde van alle groepen. De groepen C, D en E verschilden onderling niet significant. Een regressielijn werd opgesteld met de resultaten van de groepen A tot en met D, deze toont een significant negatieve correlatie aan tussen de twee variabelen. Tevens toonde de regressievergelijking aan dat de calciumconcentratie een significante voorspeller was voor het volumeverlies. De regressielijn en bijbehorende regressievergelijking zijn in Figuur 2 weergegeven. De regressievergelijking werd als ijklijn gebruikt. Het gemiddelde volumeverlies in groep E (yoghurtdrank) was significant lager dan het, op basis van de calciumconcentratie, te verwachten volumeverlies welke werd berekend met de formule van de ijklijn. 

Figuur 2                    

Discussie

De resultaten wijzen erop dat de aanwezigheid van calcium in zure oplossingen zorgt voor een vermindering van erosie in glazuur. Dit komt overeen met resultaten zoals gevonden is in vergelijkbaar onderzoek. In dit onderzoek werd gebruik gemaakt van OCT als meetinstrument, hiermee werd erosie gemeten in volumeverlies. Hierdoor kunnen de resultaten niet direct vergeleken worden met bestaand onderzoek, waarin erosie op traditionele manier werd gemeten in oppervlakteruwheid en -hardheid.

Dit is een in vitro onderzoek, de omstandigheden in vitro verschillen met de in vivo situatie. In het orale milieu heeft speeksel een remineraliserende werking die het erosieproces beïnvloedt. Uit eerder onderzoek is gebleken dat in vitro onderzoek, waarin al dan niet gebruik wordt gemaakt van humaan of kunstmatig speeksel, de intra-orale situatie niet goed kan nabootsen. Ditzelfde onderzoek wijst ook uit dat geen significant verschil aanwezig is tussen het in vitro gebruik van humaan speeksel, kunstmatig speeksel of gedemineraliseerd water. In een in vivo situatie treedt significant minder tanderosie op, in vergelijking met een in vitro situatie.

In dit onderzoek is een volumeverlies gevonden voor de yoghurtdrank die significant lager is dan het volumeverlies zoals geïnterpoleerd op basis van de calciumconcentratie. In yoghurtdranken zijn naast calcium ook andere bestandsdelen aanwezig, welke naar alle waarschijnlijkheid eveneens invloed hebben op de erosiviteit. Onderzoek heeft aangetoond dat fosfaat en caseïne, welke aanwezig zijn in yoghurtdranken, mogelijk ook zorgen voor een anti-erosief effect.

De opgedane kennis over de beschermende werking van calcium in zure oplossingen zou gebruikt kunnen worden ter preventie van erosieve slijtage. Fabrikanten van zure voedingsmiddelen kunnen gestimuleerd worden tot het toevoegen van calcium aan hun producten, zodat deze minder erosief worden. Vervolgonderzoek moet worden uitgevoerd naar de toepasbaarheid hiervan.

Conclusie

Een toename van de calciumconcentratie in zure oplossingen zorgt voor een afname van de mate van erosie in glazuur. Geconcludeerd kan worden dat calcium een beschermende werking heeft ten aanzien van erosie. De lage erosiviteit van de Optimel limoen yoghurtdrank kan niet volledig worden verklaard op basis van de calciumconcentratie, mogelijk dragen hieraan ook andere bestanddelen bij.

Het onderzoek van Sharon Dalhuisen, Marlies Elshoud en Jasmijn Kloet naar de invloed van de calciumconcentratie in zure oplossingen op de mate van erosie die optreedt in glazuur was één van de vijf genomineerde Inzendingen voor de NT-GSK Bachelorscriptie Award 2020 en won uiteindelijk de publieksprijs. Het onderzoek is gedaan in Groningen en werd begeleid door N.G. Blanksma en R.J.B. Dijkstra.

Lees alle genomineerde scripties 2020

Total votes: 118