Brevet FR2695804A1 — publié le 19940325

i COMPOSITIONS NUTRITIVES OU MEDICAMENTEUSES POUR L'ADMINISTRATION AUX RUMINANTS A BASE DE CHITOSANE La présente invention concerne de nouvelles compositions pour l'alimentation des ruminants, contenant une substance biologiquement active, qui sont stables dans un milieu aqueux dont le p H est égal ou supérieur à 5,5 qui est le milieu du rumen et qui permettent la libération de la substance active dans le tractus digestif dans un compartiment post rumen. L'invention concerne plus particulièrement de nouvelles compositions pour lalimentation des ruminants, contenant une substance nutritive ou une substance thérapeutique, qui en l'absence de la composition protectrice serait détruite dans la panse des ruminants en raison de la présence des microorganismes résidant dans la panse qui favorisent la digestion des matières amylacées Le temps de séjour dans la panse des principes actifs est souvent d'une durée moyenne de 15 à 20 heures, pendant ce laps de temps relativement long, les principes actifs fragiles ont largement le temps d'être détruits Afin de protéger ces substances et de pouvoir ensuite les libérer dans le tractus digestif, en un lieu moins agressif pour elles, de nombreuses solutions ont déjà été proposées. Parmi les composés permettant une protection dans le milieu du rumen et une libération dans la caillette ou les intestins on peut citer deux grands types de composés. Certains de ces composés permettent une libération qui est provoquée uniquement par un phénomène chimique, du à la différence de nature du p H entre le rumen et la caillette; on peut citer dans cette catégorie d'abord les polymères p H sensibles tels que les copolymères du styrène et de la vinylpyridine De nombreux brevets tels que par exemple les brevets US 4 877 621 ou US 4 832 967 décrivent des compositions contenant de tels composés Ces compositions permettent une excellente protection des substances nutritives ou médicamenteuses mais présentent un seul inconvénient, elles contiennent un produit chimique de synthèse qui d'un point de vue alimentaire et écologique n'est pas toujours très apprécié tant du point de vue des autorités administratives d'autorisation de mise sur le marché que des consommateurs. Dans cette première catégorie de compositions o la libération est provoquée uniquement par un phénomène chimique, on peut citer, aussi les compositions à base de chitosane et d'acides carboxyliques Ces compositions sont par exemple décrites dans le brevet français publié sous le numéro 2 524 269 Ces compositions contiennent une quantité de principes actifs toujours inférieure à 60 % en poids et plus préférentiellement de l'ordre de 30 % pour pouvoir permettre une protection au niveau du rumen de l'ordre de 80 à 90 % sur 24 heures et contiennent, en outre, une ou plusieurs charges minérales p H sensibles, en quantité notable ( 10 à 20 % en poids). Une deuxième catégorie de brevets décrivent des compositions utilisant les propriétés d'hydrolyse enzymatique de certains composés naturels tels que la zéine. Parmi ces brevets on peut citer le brevet US 4 983 403 ou la demande de brevet européen EP O 406 041 Ces compositions permettent comme les précédentes une excellente protection du principe actif au niveau du rumen ainsi qu'une bonne libération post rumen, mais la zéine présente un inconvénient majeur, elle n'est soluble que dans les solvants organiques ce qui oblige l'industrie à la pulvériser sur les principes actifs en milieu solvant et exige donc en conséquence une récupération des dits solvants fort couteuse. L'objectif que cherche à atteindre l'ensemble de ces compositions pour l'alimentation des ruminants est de pouvoir conserver environ 80 % du principe actif dans le rumen sans dégradation pendant 6 heures minimum et encore plus avantageusement pendant 24 heures minimum et de permettre une libération d'au moins 50 % et de préférence d'au moins 80 % du même principe actif en moins de 6 heures dans la caillette et/ou l'intestin Le but recherché, en plus des objectifs précédemment énoncés, dans le cadre de la présente invention, est de disposer d'une composition contenant au moins 60 % en poids de principe actif et contenant la plus grande quantité possible de composés protecteurs d'origine naturelle et reconnus comme ayant une qualité alimentaire pour les animaux. Ce but a été atteint par l'utilisation pour l'alimentation animale d'une composition nutritive ou médicamenteuse à base d'une ou plusieurs substances biologiquement actives enrobées par une composition d'enrobage contenant en poids: 1 à 10 % de sels de chitosane exprimé en équivalent chitosane 99 à 90 % d'un corps gras ou d'un mélange de corps gras dont le point de fusion est supérieur à 450 C. Selon une préférence, la composition d'enrobage contient 1 à 5 % de sels de chitosane Dans toute la description le taux de sels de chitosane est exprimé en équivalents chitosane. Cette composition d'enrobage contient encore plus préférentiellement: 3 à 5 % de sels de chitosane à 96,9 % de corps gras ayant un point de fusion supérieur à 50 C 0,1 à 10 % d'un corps gras ou d'un mélange de corps gras ayant un point de fusion inférieur à 25 'C. Dans ces compositions d'enrobage les sels de chitosane peuvent être choisis parmi le chlorure, l'acétate, l'adipate, le citrate, le formiate, le glutamate, le lactate, le malonate, l'oxalate, le propionate, la pyruvate, le succinate, le tartrate, ainsi que tous les sels qui permettent de solubiliser le chitosane dans l'eau Parmi tous ces sels on préfère utiliser l'acétate de chitosane. Parmi les corps gras présentant un pont de fusion supérieur à 50 'C on peut citer, à titre d'exemple, les acides gras, les esters d'acides gras, les alcools gras dont la chaine grasse contient 12 à 22 atomes de carbone, les paraffines, les huiles végétales ou animales hydrogénées, les cires comme notamment les cires de Carnauba ou d'abeille Ces corps gras peuvent s'utiliser à l'état pur, mais ils seront encore plus préférentiellement utilisés en un mélange tel que, par exemple, la stéarine. Parmi les corps gras ayant un point de fusion inférieur à 25 O C on peut citer, encore à titre d'exemple, les acides gras insaturés pur ou en mélange ayant 12 à 22 atomes de carbone et parmi les mélanges de ceux ci les huiles alimentaires (colza, tournesol, coprah, arachide, maïs, olive). Une composition d'enrobage, tout à fait préférentielle, et contenant uniquement parmi les corps gras des acides gras, présente la composition suivante: 3 à 5 % de sels de chitosane à 92 % d'un acide gras dont le point de fusion est supérieur à 50 'C à 10 % d'un ou plusieurs acides gras dont le point de fusion est inférieur à OC. Cette composition d'enrobage lorsqu'elle contient un seul acide gras ayant un point de fusion supérieur à 50 'C, contient de préférence 5 à 10 % en poids d'un acide gras ou d'un mélange dont le point de fusion est inférieur à 250 C; par contre lorsqu'elle contient 94 à 96,9 % d'un mélange d'acide gras ayant un point de fusion supérieur à 'C, elle contient de préférence 0,1 à 1 % en poids d'acide gras ou d'un mélange d'acide gras dont le point de fusion est inférieur à 250 C. Une des compositions préférées selon l'invention contient comme acide gras ayant un point de fusion supérieur à 50 C, l'acide stéarique et comme acide gras ayant un point de fusion inférieur à 25 'C, l'acide oléique Une autre composition préférée selon l'invention contient un mélange d'acide gras tel que l'acide stéarique et l'acide béhénique ou laurique ou myristique ou contient un mélange naturel d'acides gras ayant un point de fusion supérieur à 50 C, tel que la stéarine, et contient comme acide gras ayant un point de fusion inférieur à 25 'C, l'acide oléique ou une huile végétale. La composition la plus préférentielle contient en poids: 3 % d'acétate de chitosane 90 % d'acide stéarique 7 % d'acide oléique. Les compositions nutritives ou médicamenteuses préférées selon l'invention contiennent 60 à 90 % et de préférence 70 à 80 % en poids de principes actifs dégradables dans la panse des ruminants et contiennent 4 à 25 %, de préférence 10 à 20 % en poids de composition d'enrobage selon l'invention. Le complément à 100 % de la composition nutritive ou médicamenteuse est constitué par l'agent liant qui est utilisé conformément au brevet FR 91 08280 pour former le granulé. Les principes actifs alimentaires sont choisis notamment parmi les acides aminés essentiels supposés limitant tel que la méthionine, la lysine et/ou le tryptophane Les principes actifs médicamenteux sont choisis notamment parmi les vitamines, les antibiotiques, les composés antiparasitaires ou les hormones L' ensemble de ces principes actifs sont des principes biologiquement actifs. La présente invention permet d'obtenir un taux de principes actifs dans la composition finale compris entre 60 et 90 % et plus préférentiellement compris entre et 80 % La couche d'enrobage présente de préférence une épaisseur comprise entre lim et 200 jim et plus préférentiellement compris entre 60 im et 120 jm Le granulé de principe actif a de préférence un diamètre compris entre 0,6 et 2,5 mm encore plus préférentiellement compris entre 0,8 et 2 mm. Le procédé de préparation des compositions nutritives ou médicamenteuses selon l'invention permet d'éviter l'usage de tout solvant organique, il consiste à réaliser une émulsion aqueuse des constituants de la composition d'enrobage, puis à pulvériser cette émulsion sur les granulés de principes actifs Selon une meilleure manière de mettre en oeuvre l'invention, on prépare une solution à environ 2 % en poids de sels de chitosane dans de l'eau, si l'on part d'un sel de chitosane à l'état solide, ou encore la solution aqueuse de chitosane peut être préparée de façon extemporanée, par dissolution du chitosane dans de l'eau contenant l'acide organique ou inorganique formant un sel soluble du chitosane. A cette solution, que l'on peut éventuellement diluer, on ajoute, selon une meilleure façon de mettre en oeuvre l'invention, le corps gras ayant un point de fusion inférieur à 25 'C puis à l'état fondu le corps gras ou le mélange de corps gras ayant un point de fusion supérieur à 50 'C, on agite avec un appareil de type Polytron On obtient une émulsion stable qui est facilement pulvérisée sur un lit de granulés à enrober par la technique du lit fluidisé de type par exemple Wurster telle que décrite dans les brevets US 2 799 241 et EP O 188 953. Les granulés obtenus après enrobage sont utilisés pour l'alimentation ou le traitement médicamenteux des ruminants. L'invention sera plus complètement décrite à l'aide des exemples suivants qui ne doivent pas être considérés comme limitatifs de l'invention. EXEMPLES 1 Préparation d'une solution acétique de chitosane: Dans un récipient de 3 litres en verre, on charge: g de chitosane 580,4 g d'eau déminéralisée 4,62 g d'acide acétique à 100 % Le mélange est agité à la température ambiante jusqu'à dissolution du chitosane La solution est ensuite filtrée sur toile polyester à mailles de 60 jm afin d'éliminer les particules solides insolubles ( 0,41 g). 2 Préparation d'une émulsion de pelliculage selon l'exemple 3: On prend la solution précédente que l'on dilue avec 600 g d'eau déminéralisée On obtient ainsi une solution de chitosane à 1,2 % On charge 209,7 g de cette solution dans un récipient de deux litres en verre Après avoir ajouté à cette solution 0,425 g d'acide oléique purifié PROLABO, on chauffe le mélange jusqu'à 90- 95 C avec un bain d'eau. On coule ensuite en trois minutes environ, 76,5 g d'acide stéarique PRIFAC 2981 (UNICHEMA), mélangé à 5,525 g d'acide oléique purifié PROLABO ou d'un mélange tel qu'indiqué dans le tableau 2, préalablement fondu dans une ampoule de coulée à double enveloppe chauffée à 110 C Durant la coulée, le mélange est dispersé à l'aide d'un appareil POLYTRON tournant à 15000 tours par minute Le brassage avec le POLYTRON est maintenu encore pendant deux minutes après la fin de la coulée des lipides fondus. On obtient une dispersion homogène et stable que l'on conserve à une température voisine de 90 C. 3 Enrobage de granulés de méthionine Dans un appareil de spray-coating UNIGLATT équipé d'un système WORSTER, on charge 500 g de granulés de méthionine préparés par extrusion sphéronisation fondu selon la demande de brevet FR 91 08280 Ces granulés ont des diamètres de particules compris entre 2 et 2,5 mm Leur titre en méthionine est de 88, 8 %. L'émulsion précédente, toujours maintenue à 95 C, est ensuite pompée et pulvérisée dans l'appareil UNIGLAT sur le lit de particules fluidisées par un courant d'air chaud. 78,4 % On applique les conditions de pelliculage suivantes: débit d'air de fluidisation: 130 m 3/h température d'air de fluidisation (en sortie): 40 C pression d'air de pulvérisation: 1,5 bar débit d'émulsion d'enrobage: 10,4 g/mn température d'air de pulvérisation: 90 C durée de pulvérisation: 40 mn Quantité totale d'émulsion pulvérisée: environ 414 g. On obtient ainsi 567,5 g de granulés pelliculés ayant un titre en méthionine de et un taux d'enrobant de 11,7 %. 4 Evaluation in vitro des caractéristiques de protection-libération des granulés pelliculés En milieu tampon à p H 6, à 40 'C, après 24 heures le taux de rétention de ces granulés est de 99,45 % A p H 2 75 % de la méthionine est libérée en 7 à 8 heures. Les autres exemples sont réalisés selon le même mode opératoire mais avec soit des quantités de composés différentes soit des mélanges d'acides gras saturés Les résultats sont indiqués dans les tableaux 1 et 2. Evaluation in sacco de la protection libération de la méthionine enrobée selon l'exemple 3 5.1 Procédure expérimentale On utilise des sachets nylon de 6 X 6 cm ayant un diamètre de maille de 48 microns dans lesquels on introduit 1,5 g de produit conformément à l'exemple 3 Dans le rumen d'un vache canulée on introduit 1 sachet ruminal ( 20 X 20 cm, 100 microns de maille) contenant 15 sachets précédents On laisse les sachets en place 24 heures dans le rumen On lave les sachets à l'eau claire, on sèche 3 sachets à l'étuve 48 heures, on enregistre le poids. Les 12 autres sachets sont immergés, 2,5 heures, avant réintroduction dans l'animal, dans une solution de pepsine à p H 2 ( 3 g de pepsine à 300 à 600 UI/nml/l) On introduit les autres sachets dans une vache par une canule duodénale lors du repas du soir les sachets sont collectés dans les fécès le lendemain matin à 8 H On les rince à l'eau, on sèche à l'étuve, on pèse. 5 2 Mesure de la méthionine résiduelle A chaque étape on mesure la méthionine résiduelle La méthionine disponible pour l'animal est déterminée par la différence entre la méthionine contenue après passage dans le rumen et la méthionine contenue dans les fécès divisée par la il méthionine contenue dans le granulé initial Les résultats des essais sont indiqués dans le tableau 3. 6 Evaluation in vivo des caractéristiques de protection-libération des granulés pelliculés On utilise quatre vaches canulées du rumen et du duodénum Elles sont alimentées par un mélange d'ensilage de maïs et de foin, une partie d'entre elles reçoivent une supplémentation en méthionine protégée de 50 g de produit (préparé selon la composition de l'exemple 3) par animal distribué en 4 parts égales quatre fois par jour On mesure la concentration plasmatique en méthionine qui est de 0 68 mg/l O Og comparée à celle d'un témoin ne recevant pas de méthionine qui est de 0.23 mg/l O Og Le flux de méthionine au niveau du duodénum est de 33 7 g/j au dessus du proupe témoin ne recevant pas de méthionine, ce flux correspond à une quantité ingérée de méthionine de 38 3 g/j ( 50 g de granulé contenant 76 6 % de méthionine). EXEMPLES SELON L'INVENTION TABLEAU 1 composition enrobage Taux Taux Methionine libérée EX pondérale % méthionine enrobant 1 H 2 H 3 H 6 H 15 H 24 H Chitosane 3,0 PH 2 22,2 40,3 59,4 95,4 100 1 Acide stéarique 96,5 76,9 13,4 Acide oléique 0,5 PH 6 1,1 3,5 6,0 15,9 43,0 69,1 Chitosane 3 PH 2 19,2 42,5 50,9 90,7 100 2 Acide Stéarique 92,0 76,8 13,4 Acide oléique 5,0 PH 6 5,7 11,8 Chitosane 3 PH 2 12,8 24,0 36,3 69,5 100 3 Acide stéarique 90, 0 78,4 11,7 Acide oléique 7 PH 6 0,3 0,55 Chitosane 3 PH 2 8,20 19,4 24,7 51,1 100 4 Acide stéarique 87,0 77,4 12,9 Acide oléique 10,0 PH 6 0, 40 0,65 D j In (O EXEMPLES SELON L'INVENTION TABLEAU 2 (Oi w (n al composition enrobage Taux Taux Methionine libérée EX pondérale % méthionine enrobant 1 H 2 H 3 H 6 H 15 H 24 H Chitosane 3, 0 PH 2 7,4 18,5 26,0 52,8 100 Acide stéarique 86,5 79,3 10,7 Acide laurique 10,0 PH 6 1,1 2,1 Acide oleique 0,5 Chitosane 3,0 PH 2 11,1 20,7 32,4 60,7 100 6 Acide stéarique 86,5 78,7 12,8 Acide myristique 10,0 PH 6 5,9 14,4 Acide oleique 0,5 Chitosane 3 PH 2 12,4 26,6 37,9 69,2 100 7 Acide stéarique 86,5 76,9 12,8 Acide béhénique 10,0 PH 6 4,2 10,0 Acide oléique 0,5 EXEMPLES SELON L'INVENTION TABLEAU 3 w (n al Méthionine de départ 76,6 % Méthionine de départ 75,4 % Vache n l Vache n 2 Vache n 3 Vache n 4 Vache n 5 Vache n 6 Vache n 7 Vache n 8 Rumen 67,7 73, 9 73,9 73,8 63 73,4 73,5 72, 5 Rumen + Pepsine HCI 51,7 71,1 66,7 66,8 35,4 69,2 61,5 59,7 Rumen + Pepsine HCI 0,1 0,4 0,1 1,3 0,04 0,6 0,04 2,5 + Intestin Méthionine disponible 88,3 96 96,4 94,6 83,5 96,6 97,4 93 pour l'animal REVENDICATIONS 1 Compositions nutritives ou médicamenteuses pour l'administration aux ruminants contenant une ou plusieurs substances biologiquement actives sous forme granulaire enrobées par une composition d'enrobage contenant: 1 à 10 % de sel de chitosane 99 à 90 % d'un corps gras ou d'un mélange de corps gras dont le point de fusion est supérieur à 45 'C - 2 Compositions nutritives ou médicamenteuses selon la revendication 1 caractérisées en ce que la composition d'enrobage contient 1 à 5 % en poids de sels de chitosane. 3 Compositions nutritives ou médicamenteuses selon les revendications 1 et 2 caractérisées en ce que la composition d'enrobage contient 3 à 5 % de sel de chitosane à 96,9 % d'un corps gras ou d'un mélange de corps gras ayant un point de fusion supérieur à 50 C 0,1 à 10 % d'un corps gras ou d'un mélange de corps gras ayant un point de fusion inférieur à 25 'C. 4 Compositions nutritives ou médicamenteuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisées en ce que la composition d'enrobage contient: 3 à 5 % de sel de de chitosane à 92 % d'un acide gras ayant un point de fusion supérieur à 500 C à 10 % d'un acide gras ou d'un mélange d'acides gras ayant un point de fusion inférieur à 25 'C. Compositions nutritives ou médicamenteuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisées en ce que la composition d'enrobage contient en poids: 3 à 5 % d'acétate de chitosane 94 à 96,9 d'un mélange d'acide gras ayant un point de fusion supérieur à 50 C, 0,1 à 1 % d'un acide gras ou d'un mélange d'acide gras ayant un point de fusion inférieur à 250 C. 6 Compositions selon la revendication 1 caractérisées en ce que le principe actif est choisi parmi la méthionine et/ou la lysine. 7 Compositions selon la revendication 1 caractérisées en ce que le granulé de principe actif a un diamètre compris entre 0,6 et 2,5 mm. 8 Compositions selon la revendication 1 caractérisées en ce que l'épaisseur de la couche d'enrobage est comprise entre 20 j m et 200 g m et de préférence entre 60 gnm et 120 jm. 9 Compositions selon les revendications 7 et 8 caractérisées en ce qu'elles contiennent 60 à 90 % de principes actifs sous forme granulaire et 4 à 25 % en poids de composition d'enrobage selon l'une quelconque des revendications 2 à 5. Procédé de préparation des compositions selon l'une quelconque des revendications 1 et 6 à 9 caractérisées en ce que l'on forme une émulsion aqueuse des constituants de la composition d'enrobage que l'on pulvérise sur les granulés de principes actifs. 11 Procédé de préparation des compositions selon la revendication 10 caractérisé en ce que dans une première étape on prépare une solution aqueuse de sel de chitosane à laquelle on ajoute le corps gras ayant un point de fusion inférieur à 250 C puis sous agitation on ajoute le corps gras ou le mélange de corps gras ayant un point de fusion supérieur à 50 'C, puis dans une deuxième étape on pulvérise l'émulsion obtenue sur des granulés de principe actif.