Brevet FR2576753A1 — publié le 19860808

La présente invention concerne de nouvelles compositions pour l'alimentation des animaux contenant de la poly lysine et/ou de la poly méthionyl-poly lysine, la méthionine et la lysine étant de préférence sous forme L. La lysine et la méthionine sont des aminoacides essentiels qui favorisent la croissance des animaux et il est souvent néces- saire de compléter les rations alimentaires par des compositions contenant ces aminoacides qui permettent la libération de l'amino- acide dans l'organisme. Dans le cas particulier des ruminants, il est important, pour que les aminoacides puissent exercer leur action bénéfique, que les compositions soient stables dans le rumen et libèrent les aminoacides ou les oligopeptides assimilables dans l'intestin. Il a maintenant été trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, que les aliments pour animaux peuvent être supplémentés par des poly lysine ou par des poly méthionyl-poly lysine qui conservent les propriétés des aminoacides. Les poly lysine et poly méthionyl-poly lysine utilisables dans les compositions selon l'invention ont généralement un poids moléculaire compris entre 1 000 et 1 000 000 daltons et de préfé- rence entre 20 000 et 200 000 daltons. Les poly lysine peuvent être obtenues par polylmérisation du Ncarboxyanhydride de la eN-carbobenzoxy lysine dans un solvant organique tel que le dioxanne en présence d'une base aprotique, telle que le méthylate de sodium ou la diéthylamine, qui joue le r6le d'initiateur en opérant à une température voisine de 20 C. Le contr6le du rapport entre l'initiateur et le dérivé de la lysine mis en oeuvre permet de faire varier la taille des polymères formés. L'élimination des groupement protecteurs N-carbobenzoxy peut être réalisée selon la technique de Ben Ishai et Berger (1959) au moyen d'acide bromhydrique dans l'acide acétique. La poly lysine précipitée est séparée puis purifiée par dialyse après solubilisation dans l'eau. La poly lysine est séparée par lyophilisation de sa solution aqueuse. Sur le polymère ainsi obtenu, il est possible de contrtler l'élimination du groupement protecteur (transformation en acide a-amino E-hydroxycarproîque, hydrolyse par la trypsine). Le poids moléculaire de la poly lysine obtenue peut être déterminé à partir du coefficient de sédimentation mesuré par ultra-centrifugation analytique ou par la mesure de la viscosité spécifique. La poly méthionylpoly lysine peut être préparée par action du N-carboxyanhydride de la méthionine sur la poly lysine selon la méthode décrite par Gaertner et Puigserver (1981) pour préparer des polyméthionyl protéines. la réaction du N-carboxyanhydride de la méthionine la poly lysine peut être effectuée à un pH compris entre 6 et 11 en opérant en milieu tamponné et en utilisant un excès molaire de N-carboxy- anhydride de la méthionine par rapport aux résidus de lysine. Généralement la réaction s'effectue à une température voisine de 4 C. L'utilisation du N-carboxyanhydride de la méthionine à un pH voisine de 6, par exemple 6,5, favorise la polymérisation de cet aminoacide sur les groupements aminés du polymère. Dans ce cas, on utilise généralement un excès molaire de N-carboxyanhydride de la méthionine compris entre 1 et 5 par rapport aux résidus de lysine. En opérant à un pH voisin de 11, par exemple 10,2, il est préférable de procéder par additions successives du N-carboxyanhy- dride de la méthionine pour obtenir une meilleure répartition des résidus de méthionine greffés. Entre chaque addition du réactif, en utilisant à chaque fois un excès molaire de réactif compris entre 1 et 1,5 par rapport aux résidus lysine, le mélange réactionnel est amené à température ambiante et son pH est abaissé au voisinage de 3-4 afin de permettre la décarboxylation du carbamate intermédiaire et une nouvelle fixation du réactif sur les groupements aminés libres. L'excès de N- carboxyanhydride de la méthionine par rapport aux groupements aminés libres de la poly lysine permet de déterminer la proportion relative de méthionine et de lysine dans le produit fini. Généralement le rapport methtonine/lysine est compris entre 0,4 et 4. La poly méthionyl-poly lysine est généralement isolée après lyophilisation de sa solution aqueuse préalablement dialysée. Les N-carboxyanhydrides de la N-carbobenzoxy lysine et de la méthionine utilisé pour la préparation des polymères entrant dans les compositions selon l'invention peuvent être préparés selon la méthode décrite par Hirschman et coll (1971) par action du phosgène anhydre sur une suspension de l'aminoacide dans un solvant organique inerte tel que le tétrahydrofuranne anhydre en opérant à une tempé- rature comprise entre 30 et 60 C et de préférence voisine de 45 C. Les exemples suivants, donnés à titre non limitatif, illustrent la préparation des polymères selon l'invention. EXEMPLE 1 Le N-carboxyanhydride de la N-carbobenzoxy L lysine polymérise en présence d'un initiateur (méthylate de sodium) en opérant dans le dioxanne à 20 C. La disparition du monomère du milieu réactionnel permet de suivre sa polymérisation. La polyméri- sation est achevée au bout de 75 heures. Le polymère obtenu se présente sous forme d'un produit visqueux. Le polymère est traité par de l'acide acétique saturé d'acide bromhydrique pendant 30 minutes. Le précipité formé est lavé par l'éther éthylique et séché. Apres solubilisation dans l'eau suivie de dialyse, la poly L lysine obtenue est séparée de sa solution par lyophilisation. Le poids moléculaire est voisin de 290 000 daltons. La désamination de la poly L lysine permet de vérifier la présence des groupements aminés libres. Après hydrolyse acide l'analyse révèle un pic unique correspondant à la présence d'acide at-amino c-hydroxy-caproïque. La N-carboxyanhydride de la N-carbobenzoxy L lysine est obtenue par barbotage de phosgène anhydre dans une suspension de EN-carbobenzoxy L lysine dans le tétrahydrofuranne anhydre à 45'C. La réaction terminée, un barbotage d'azote anhydre permet d'éliminer le phosgène en excès. Après évaporation du solvant, le produit est dissous dans de l'acétate d'éthyle. Le solvant est évaporé et le résidu est repris par de l'acétate d'éthyle. L'opération est répétée 2 fois. Le N-carboxyanhydride de la Ncarbobenzoxy L lysine cristallise par addition lente de n-hexane dans sa solution dans l'acétate d'éthyle jusqu'à un rapport 1-1 (en volumes). Les cristaux obtenus sont lavés par un mélange hexane- acetate d'éthyle (9-1 en volume); ils fondent à 97 C. EXEMPLE 2 - La poly L lysine en solution à 5 mg/cm3 de tampon phosphate de sodium (100 mH) à pH 6,5 contenant 150 mM de chlorure de sodium est maintenue à 47C. En agitant vigoureusement et en maintenant le pH constant par addition de soude 0,1 N, on ajoute 1 mole de N-car- boxyanhydride de la méthionine par résidu de lysine. Après une nuit à 4 C, le produit est dialyse contre de l'eau pendant 3 jours puis la solution est hyophilisee. On obtient ainsi une poly L méthionyl- poly L lysine dans laquelle le rapport méthionine/lysine: 0,55 et contenant 27 Z de résidus de lysine modifiée. Le rendement de fixation est voisin de 80 Z. Le N-carboxyanhydride de la L méthionine qui se présente sous forme d'un produit huileux est obtenu dans les conditions décrites précédemment pour l'obtention du Ncarboxyanhydride de la N-carbobenzoxy L lysine. EXEMPLE 3 En opérant comme dans l'exemple 2 mais en utilisant 3 moles de Ncarboxyanhydride de la L méthionine par résidu de lyslne, on obtient une poly L mithionyL-poly L lysine dans laquelle le rapport méthionine/lysine 1,90 et contenant 49 % de résidus lysine modifiés. EXEMPLE 4 En opérant comme dans l'exemple 2 mais en utilisant 5 moles de Ncarboxyanhydride de la L méthionine par résidu lysine, on obtient une poly L méthionyl-poly L lysine dans laquelle le rapport méthionine/lysine = 3,40 et contenant 70 % de résidus lysine modifiés. EXEMPLE 5 La poly L lysine est mise en solution à 4 C dans une solution tamponnée de bicarbonate de sodium (100 EM) à pi 10,2 contenant 150 14 de chlorure de sodium. On ajoute 1 mole de N-carboxyanhydride de la L méthionine par rdsidu lysine. On laisse la température monter à 20 C et le pH du mélange réactionnel est ajuste à pH 3-4 pendant 10 minutes. Après refroidissement à 4 C, le produit est dialysé contre de l'eau distillée pendant 3 Jours, puis la solution est lyophilisée. On obtient ainsi une poly L méthionylpoly L lysine dans laquelle le rapport méthionine/lysine = 0,45 et contenant 45 % de résidus de lysine modifiés. EXEMPLE 6 En opérant comme dans l'exemple 5 mais en ajoutant 1,2 mole de Ncarboxyanhydride de la L méthionine par résidu lysina, on obtient une poly L méthionyl-poly L lysine dans laquelle la rapport méthionine/lysine = 0,53 et contenant 50 % de résidus lysine modifiés. EXEmPLE 7 En opérant comme dans l'exemple 6 mais en ajoutant 3 fois i mole de Ncarboxyanhydride de la L méthionine par résidu lysine, on obtient une poly L méthionyl-poly L lysine dans laquelle le rapport méthionine/lysine = 2,10 et contenant 66 % de résidu lysine modifies. La disponibilité de la lysine et de la méthtonine au sein des polymères peut être mise en évidence in vitro par digestions successives au moyen des enzymes présentes dans le tractus digestif telles que la pepsine, le suc pancréatique. et l'aminopeptidase intestinale. Dans ie tableau I sont indiquées les quantités relatives de lysine et de méthionine libérées au cours de la digestion: TABLEAU I EXEMPLES METHIONINE/LYSINE METHIONINE LIBEREE LYSINE LIBEREE: *:: Z : 2: 0,55: 45: 44: : 3: 1,90: 63: 53: : 4: 3,40: 18: 5: : 5: 0,45: 56: 54: : 6: 0,53: 54: 60: : 7: 2,10: 2: 5: Suivant le type de polymère utilisé, les disponibilités des deux aminoacides sont très variables. Généralement, les produits obtenus par polymérisation à pH 6,5 qui ont une teneur relativement élevée en méthionine (exemple 3) sont facilement hydrolysés, alors que les produits obtenus à pH =- ,2 qui sont caractérisés par une proportion importante de résidus lysine modifiés (exemple 7) sont moins accessibles aux enzymes protéolytiques. Par ailleurs, les polymères obtenus à pH 6,5 qui comportent une proportion importante de résidus lysine modifiés sont plus facilement hydrolysés que ceux qui sont obtenus à pH 10,2 par additions successives du N-carboxyanhydride de la méthionine. Généralement, une disponibilité satisfaisante est obtenue lorsque le rapport méthionine/lysine est inférieur à 2 et de préfié- rence voisin de 1, ce tàux pouvant varier en fonction du procédé d'obtention de la poly mêthionyl-poly lysine. La valeur nutritionnelle des poly méthionyl-poly lysine utilisées dans les compositions selon la présente invention a été mise en évidence chez le rat recevant un régime de base carencé en lysine et en méthionine. Par exemple, en utilisant la poly L lysine et une poly L méthionyl-poly L lysine dans laquelle le rapport méthionine/lysine est voisin de 1 et contenant 30 Z de résidus lysine modifiés, les résultats qui ont été obtenus sont rassemblds dans le tableau II. TABLEAU Il : REGIME: NOURRITURE: PROTEINES:: COEFFICIENT: :ALIMEN-: INGEREE: INGEREES: GAIN DE POIDS: D'EFFICACITE: :TAIRE: g/14 JOURS: g/14 JOURS: g/14 JOURS - PROTEIQUE: : UAR:208,9 + 27,5:20,89+2,75: 41,30 + 5,20: 1,98 + 0,12 :UAR+Met:: :+lys: :(libres):189,6+28,1:20,67+3,06: 52,15 + 13,00: 2,67 + 0,35: :UAR+Met:: :(libre):: :+poly L: -:: :lysine: 227,9+26,9:25,30+2,99: 72,30 + 8,70: 2,86 + 0,14 :UAR+:: :: :POLY L: :METHIO-:: :NYL:: : :POLYL:: :: :LYSINE: 197,1+23,0:21,90+2,56: 55,60 + 10,60: 2,52 + 0,25 De ce tableau, il ressort que la supplementation du régime de base en lysine et en méthionine libres améliore significativement la croissance des animaux et que la croissance des animaux nourris par un régime supplémenté par la poly L méthionyl-poly L lysine n'est pas significativement differente de celle des animaux dont le régime est suppl&ment4 en acides aminés libres. Par ailleurs, la supplementation en lysine sous fome de poly L lysine est signifiea- tivement plus efficace que sous forme libre. Par ailleurs, les poly m6thionyl-poly lysine seloa la présente invention présentent la proprift6 remarquable d'être soluble dans le remen des ruminants en résistant à la dégradation bactërienne. Par exemple, la poly L méthionyl-poly L lysine (0,5 g) peut être introduite dans des sachets en nylon dont le vide de maille est de 300 x 300P. Les sachets sont mis à incuber pendant 48 heures dans le rumen de brebis fistulAes. Les sachets sont ensuite recupér6s et lavts. La substance active restante est quanti- tativement déterminée selon une méthode appropriée. Les quantités de L lysine et L méthionine retrouvées dans les sachets en nylon représentent respectivement 80 et 60 Z des teneurs initiales. Lorsque la L lysine et la L méthtonine sont ingérées sous forme libre seule une faible proportion de ces aminoacides échappe à la fermentation microbienne. Les poly méthionyl-poly lysine selon l'invention constituent donc des adjuvants de choix pour l'alimentation des ruminants. La présente invention concerne- les compositions pour l'alimentation des animaux qui contiennent une quantité suffisante de poly méthionyl-poly lysine. Les poly méthionyl-poly lysine peuvent être répartis en dispersion uniforme dans les aliments composés complets. Ils peuvent être répartis dans les aliments complémen- taires, le plus souvent avec d'autres additifs tels que vitamines et sels minéraux. Ces aliments complementaires peuvent être soit mélangés à la ration, soit consommés tels quels et ils représentent habituellement 5 à 20 Z de la ration. Les "prémixes", utilisés pour la préparation des aliments complémentaires ou des rations complètes, contiennent g6n4ralement de I à 20 Z de poly méthionyl-poly lysine. Ils constituent un intermédiaire commode facilitant la répartition uniforme de l'ad- juvant dans les aliments. Les "prAmixes" eux-mêmes sont généralement obtenus à partir de concentrés qui contiennent de 99,9 à 20 % de poly méthionyl - poly lysine additionné de dénaturants comestibles tels que colorants alimentaires, aromatisants, agents dispersants ou évitant l'agglo- mération et charges alimentaires. Les concentrés et prdmixes sont généralement pulvérulents. Les aliments complémentaires et les aliments composés complets peuvent être soit pulvérulents, soit sous forme de granuls prépares selon les techniques habituelles. REVENDICATIONS 1 - Composition pour l'alimentation des animaux, et plus particulièrement des ruminants, caractérisée en ce qu'elle contient une quantité suffisante de poly lysine et/ou de poly méthionyl- poly lysine. 2 - Composition selon la revendication 1 caractérisée en ce que la lysine et/ou la méthionine sont sous forme L. 3 - Composition selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que la poly lysine et/ou la poly méthionyl-poly lysine ont un poids moléculaire compris entre 1 000 et 1 000 000. 4 - Composition selon l'une des revendications 1, 2 ou 3 caractérisée en ce que, dans la poly méthionyl-poly lysine, le rapport méthionine/lysine est compris entre 0,4 et 4.