White tablets, pills
 technical project and marketing manager at Biogrund US

Benjamin Stephan, technischer Projekt und Marketing Manager, BIOGRUND US Inc.

Experteninterview – TiO2-Ersatz in Tablettenfilmbeschichtung

F: Welches sind die natürlichen Weißpigmente, die Titandioxid ersetzen können, und wie einfach ist es, eine bestehende Filmbeschichtung neu zu formulieren?

A: Benjamin Stephan, Biogrund US, sagt:

Titandioxid (TiO2), allgemein als E171 bezeichnet, wird häufig als Bleichmittel verwendet und ist einer der wichtigsten Lebensmittelzusatzstoffe in Nutrazeutika. Die Besorgnis der Verbraucher über TiO2 geht auf mehrere umstrittene Studien zurück, in denen ein potenzielles Risiko für das menschliche Atmungssystem durch TiO2-Nanopartikel beschrieben wurde [1]. Potenzielle Risiken bestehen, weil sich TiO2-Nanopartikel nach Inhalation oder oraler Exposition in Lunge, Verdauungstrakt, Leber, Herz, Milz, Nieren und Herzmuskel anreichern können.

Ob diese Bedenken gerechtfertigt sind oder nicht, ist unklar. Die Europäische Kommission evaluiert regelmäßig die Sicherheit von Lebensmittelzusatzstoffen. Als Reaktion auf eine Bewertung von TiO2 im April 2019 durch die französische Agentur für Ernährung, Umwelt und Arbeitsschutz (ANSES) bat die Kommission die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) um dringende wissenschaftliche und technische Unterstützung bezüglich des Gutachtens [2]. Die ANSES hatte neuere wissenschaftliche Studien über den Zusatzstoff geprüft und festgestellt, dass keine von ihnen robust genug war, um mögliche schädliche Auswirkungen zu bestätigen oder auszuschließen. Die EFSA stimmte zu, dass nach wie vor Unsicherheiten und Datenlücken bestehen.

Die Nachfrage nach nutrazeutischen Produkten, die frei von TiO2 sind, ist auch Teil eines verbraucherorientierten Trends, der als Clean Label-Bewegung bezeichnet wird. Ein Clean Label-Produkt muss vertraute, einfache Inhaltsstoffe verwenden, die leicht zu erkennen, zu verstehen und auszusprechen sind.

TiO2 steht in diesem Trend nicht allein. Die Verbraucher haben die Bewegung vorangetrieben, alle künstlichen Inhaltsstoffe in Nutrazeutika durch natürliche Inhaltsstoffe zu ersetzen, Nährwertinformationen über Inhaltsstoffe auf den Etiketten zu verlangen und Transparenz bei den Inhaltsstoffetiketten zu fordern.

Auch die Nachfrage nach TiO2-freien OTC- und anderen pharmazeutischen Produkten beginnt langsam zu wachsen. Einige Aufsichtsbehörden haben diese Bewegung unterstützt, und Frankreich hat sogar die Verwendung von TiO2 in Lebensmitteln verboten.

Infolgedessen sucht die nutrazeutische und pharmazeutische Industrie nach Alternativen zu kritischen festen Dosierungshilfsstoffen, einschließlich Fließmitteln, Schmiermitteln, Bindemitteln, Füllstoffen und Pigmenten. Zusätzlich zu TiO2 evaluieren die Hersteller derzeit Alternativen zu synthetischen Farben, Eisenoxiden, Siliciumdioxid, Magnesiumstearaten und Talkum.

Comparison of TiO2-free formulation and reference tablet

Fallstudie

Die Forscher von Biogrund führten die folgende Fallstudie durch, um mögliche Ersatzstoffe für TiO2 zu untersuchen. Die Forscher erstellten 12 Formulierungen unter Verwendung von fünf Ersatzpigmenten in einer Reihe verschiedener Partikelgrößen. Die Kernformulierung umfasste verschiedene Vitamine, die in Nutrazeutika weit verbreitet sind. Die Forscher führten einen standardisierten Filmbeschichtungsprozess in einer vollständig perforierten Trommel sowie einen Vergleich der Gewichtszunahme der Tabletten durch.

Die untersuchten Filmbeschichtungseigenschaften waren Opazität, Helligkeit, Filmflexibilität, Filmstärke, Filmoberfläche und Viskosität. Im Vergleich zu einer Referenztablette (Abbildung 1) erreichte die beste TiO2-freie Formulierung eine Standardabweichung von 1,2 Delta E (ΔE), was die Standardberechnungsmetrik ist, die die Fähigkeit des menschlichen Auges beschreibt, Unterschiede zwischen zwei Farben wahrzunehmen. Ein Kolorimeter, ein Farbmessgerät, kann diese Metrik liefern. In Abbildung 1 stellen die in den Zellen verwendeten Farben ein Ampelsystem dar, das die Ergebnisse bewertet: Grün = gut oder sehr gut; Gelb = akzeptabel; und Rot = außerhalb der Spezifikation oder nicht akzeptabel. Abbildung 1 zeigt ein grünes Ergebnis für alle Eigenschaften mit Ausnahme der Helligkeit, für die Gelb das beste Ergebnis war, das die Studie erzielen konnte.

Ein 1:1-Austausch war nicht möglich. Die Ergebnisse aller Beschichtungsversuche zeigten, dass nur eine Mischung aus mehreren Substanzen TiO2 in der Beschichtungsformulierung ersetzen konnte. Zusätzlich war eine höhere Gewichtszunahme erforderlich, um die erforderlichen Beschichtungseigenschaften mit der Ersatzformulierung zu erreichen.

Die Studie ergab, dass geeignete Clean-Label-Ersatzstoffe für TiO2 in Filmbeschichtungen zur Verfügung stehen. Eine Mischung aus mehreren Rohstoffen kann eine TiO2-freie Filmbeschichtung mit Eigenschaften liefern, die mit einer Beschichtung auf TiO2-Basis vergleichbar sind.

Neuformulierung

Die Neuformulierung bestehender nutrazeutischer TiO2-Formeln in TiO2-freie Formeln erfordert, dass Sie jede Formulierung einzeln untersuchen. Da sich die verschiedenen diätetischen Inhaltsstoffe in einem rohen Tablettenkern oft in der Farbe unterscheiden, müssen Sie eine maßgeschneiderte Filmüberzugsformulierung entwickeln, um die weiße Tablettenoberfläche zu erreichen, die die Verbraucher erwarten (Foto).

Professionelle Laborausrüstung kann bei der Bestimmung der sichtbaren Brillanz und Helligkeit eines alternativen Pigments helfen. Mit einem Spektralphotometer können Sie den Farbraum einer Tablettenoberfläche mit der CIELab-Methode messen, einem Farbraum, den die Internationale Beleuchtungskommission festgelegt hat [3]. Die Methode drückt Farbe in drei Werten aus: 1) L – die Helligkeit, die von Schwarz (0) bis Weiß (100) reicht; 2) a – von Grün (-) bis Rot (+); und 3) b – von Blau (-) bis Gelb (+). L100 ist der höchste erreichbare Wert. Für die Neuformulierung der TiO2-freien Filmbeschichtung in der Fallstudie betrug der Wert L95, während der Wert für die TiO2-Referenzfilmbeschichtung L97 und der Wert für die unbeschichtete, braune Placebotablette L65 betrug.

Der einfachste Weg, TiO2 zu vermeiden, ist die Wahl einer klaren Beschichtungsformulierung, aber Ihre Marketingabteilung wird entscheiden müssen, ob dies der geeignetste Ansatz für das Produkt ist, da die Farbe sowohl für die Markenbildung als auch für die Identifizierung wichtig ist.

Bei pharmazeutischen Produkten wird das Aufbringen einer TiO2-freien Beschichtung einfacher sein, da die meisten Tablettenkerne von Natur aus weiß sind. Nach dem derzeitigen Stand der Wissenschaft müssen Sie jedoch die Gewichtszunahme während der Beschichtung erhöhen, um eine Opazität zu erreichen, die mit der von TiO2-beschichteten Tabletten vergleichbar ist.