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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mineralstoffmatrix für Zubereitungen in fester Form zur Verabreichung von Nährstoffen und/oder pharmakologischen Substanzen, die Verwendung und das Herstellungsverfahren vorgenannter Mineralstoffmatrix.
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Diese Mineralstoffmatrix und die daraus hervorgehenden Zubereitungen sind zur Anwendung bei Menschen und Tieren bestimmt.
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Häufig bedürfen auch Tiere der Verabreichung bestimmter Stoffe wie Arzneimittel oder Nahrungsergänzungsmittel.
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Heutzutage ist die Ergänzung der Diät mit Nahrungsmittelkonzentraten, die dem Organismus mangelhaft vorhandene Stoffe zuführen, allgemein üblich.
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Dank der Aktivität der bakteriellen Pansenmikroflora sind die erwachsenen Wiederkäuer beispielsweise in der Lage, die wasserlöslichen Vitamine der B-Gruppe und das Vitamin K zu synthetisieren, treffen aber bei den fettlöslichen Vitaminen A, D und E, die gesondert über eine Diät zugeführt werden müssen, auf Schwierigkeiten. Insbesondere bei den Milchkühen führt die hohe Produktion zu einem erheblich gesteigerten Bedarf an Vitaminen, auch wasserlöslicher Art, die also im Diätplan ebenfalls vorgesehen sein müssen.
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Die Pansenmikroben sind ebenfalls in der Lage, anorganischen Stickstoff zu nutzen, um Proteine zu synthetisieren, insbesondere wird Harnstoff durch die Ureaseaktivität der Pansenmikroorganismen hydrolisiert, und es entstehen Kohlenstoffdioxid und Ammoniak. Letzteres wird von den Pansenmikroorganismen absorbiert und in Bakterienprotein umgesetzt. Die Pansenwände weisen jedoch eine Permeabilität für Ammoniak auf, das sogar eine schwere Tiervergiftung hervorrufen kann, falls in übermäßigen Mengen vorhanden; aus diesem Grunde wird der nahrungsmittelbedingte Harnstoff nach der Aufnahme rasch aus dem Pansen ausgeschieden, so dass weder die Synchronisation zwischen den Gärungsprozessen von Kohlehydraten und Ballaststoffen noch die Verfügbarkeit von anorganischem Stickstoff zur Verwendung für die Proteinsynthese durch die Pansenmikroorganismen vorliegt.
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Der Organismus des Wiederkäuers kann andere ernährungsphysiologische Zusatzstoffe benötigen, die neben den Vitaminen, Aminosäuren und Spurenelemente sein können, sowie zootechnische Zusatzstoffe, die Verdaulichkeitsförderer, Darmbakterienflorastabilisatoren und andere sein können.
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Im Allgemeinen sind Zusatzstoffe und/oder pharmakologische Substanzen, die den Nahrungsmitteln in Pulverform beigemengt werden, leicht erhältlich, aber schwierig zu verabreichen, insbesondere wenn Tiere wie Rinder und Schafe auf der Weide grasen, wobei die Verabreichung noch schwieriger ist, wenn die Verabreichung periodisch in der Zeit wiederholt werden muss.
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Zur Beseitigung dieses Nachteils können sie dem Tier alternativ mittels Lecksteinen oder durch Aufnahme von Boli zugeführt werden, in denen die Nahrungsergänzungsmittel und/oder andere wasserlösliche und/oder fettlösliche pharmakologisch aktive Substanzen enthalten sind und über einen längeren Zeitraum allmählich freigesetzt werden.
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Die Boli sind in der Tat Mischungen, allgemein aus einer Matrix bestehend, in der die Nahrungsergänzungsmittel und die biologisch aktiven Substanzen, die einer zeitlichen Löslichkeitseinstellung bedürfen, dispergiert sind.
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Um die Modulation der Löslichkeitskinetik vorgenannter Elemente zu bewirken, sind zur Bildung der Matrix bisher verschiedene Polymere wie beispielsweise das pflanzliche Harz Rosina (oder Kolophonium), wie im Patent mit der Veröffentlichungsnummer
GB233452 offenbart, für Gewöhnlich eingesetzt worden oder aber bestimmte gehärtete Fette beispielsweise zum Transportieren der Aminosäure Methionin und des Vitamins B4 Cholin, so dass ihr Abbau im Pansen verhindert wird, oder aber bestimmte Proteine wie beispielsweise Zein, wie im Patent mit der Veröffentlichungsnummer
US4066754 offenbart.
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Die bisher für Gewöhnlich eingesetzten Matrizen zur Herstellung von Zubereitungen in fester Form (wie etwa Boli für Wiederkäuer oder Pellets, Pastillen, Tabletten und Granulate) mit veränderter Freisetzung beim Verabreichen von pharmakologischen Wirkstoffen und Nahrungsmittelwirkstoffen sind nicht der mineralischen Art.
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Diese Zubereitungen in fester Form führen dem Organismus typischer Weise, ausser den eigens in die Matrix inkorporierten, keine weiteren Nährstoffe zu, wie dies häufig bei den Boli für Wiederkäuer der Fall ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Mineralstoffmatrix zur Verwendung für Zubereitungen in fester Form, die Nährstoffe und weitere Zusatzstoffe und/oder pharmakologische Zusatzsubstanzen freisetzen, und dabei die Löslichkeitskinetik und folglich die Freisetzungsrate modulieren kann.
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Im Rahmen dieser Aufgabe besteht ein Ziel der Erfindung in der kontrollierten und konstanten Verabreichung von pharmakologischen Substanzen und Nährstoffen an Tiere, um, beispielsweise mittels Boli, Nährstoffmängel auszugleichen oder den Nährstoffbedarf zu decken.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Mineralstoffmatrix, die sowohl zur Herstellung von Boli für Wiederkäuer als auch von Pellets, Pastillen, Tabletten und Granulaten eingesetzt werden kann.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Mineralstoffmatrix, die mit leicht erhältlichen Komponenten hergestellt werden kann und kostengünstiger als jene, die heute im Einsatz sind, ist.
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Die Lösung dieser Aufgabenstellung und die Erreichung dieser und anderer, nachstehend naeher dargelegten, Ziele erfolgen durch eine Mineralstoffmatrix für Zubereitungen in fester Form zur Verabreichung von Nährstoffen und/oder pharmakologischen Substanzen, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes in Gewichtsteilen umfasst:
- – zwischen 1 (Gew.-)% und 50 (Gew.-)% Wasser,
- – zwischen 5 (Gew.-)% und 90 (Gew.-)% Magnesiumchlorid,
- – zwischen 5 (Gew.-)% und 80 (Gew.-)% Magnesiumoxid.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der Beschreibung von drei bevorzugten aber nicht ausschließlichen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mineralstoffmatrix und von vier mit der erfindungsgemäßen Mineralstoffmatrix hergestellten Boli, deren Freisetzungsverlauf der darin enthaltenen Substanzen beispielhaft aber nicht einschränkend in den beigefügten Figuren dargestellt ist:
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1 ist eine graphische Darstellung der zeitlichen Freisetzung von Harnstoff mittels einer ersten Boluszusammensetzung;
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2 ist eine graphische Darstellung der zeitlichen Freisetzung von Harnstoff mittels zweier weiterer Boluszusammensetzungen;
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3 ist eine graphische Darstellung der zeitlichen Freisetzung von Harnstoff mittels einer vierten Boluszusammensetzung.
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Vorzugsweise ist das Magnesiumchlorid, das für diese Präparate verwendet wird, Hexahydratsalz, und das Magnesiumoxid wird durch Kalzinierung des Magnesiumcarbonats gewonnen.
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Genauer erläutert, umfasst die Mineralstoffmatrix gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform vorteilhaft in Gewichtsteilen: 20 (Gew.-)% Wasser, 50 (Gew.-)% Magnesiumchlorid und 30 (Gew.-)% Magnesiumoxid.
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Eine zweite Ausführungsform der Mineralstoffmatrix umfasst in Gewichtsteilen 30 (Gew.-)% Wasser, 10 (Gew.-)% Magnesiumchlorid und 60 (Gew.-)% Magnesiumoxid.
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Eine dritte Ausführungsform der Mineralstoffmatrix umfasst in Gewichtsteilen 8 (Gew.-)% Wasser, 84 (Gew.-)% Magnesiumchlorid und 8 (Gew.-)% Magnesiumoxid.
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Die Mineralstoffmatrix ist vorteilhaft mit Zusatzstoffen und/oder pharmakologisch aktiven Substanzen angereichert.
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Insbesondere sind diese Zusatzstoffe aus organoleptischen Zusatzstoffgruppen ausgewählt, die dazu dienen, das Aroma oder die Appetitfoerderung der Praeparate zu verändern, wie beispielweise Aromastoffe, die natürliche Aromen sein können, chemisch definierte synthetische Stoffe oder botanisch definierte natürliche Produkte; oder sie sind aus ernährungsphysiologischen Zusatzstoffgruppen ausgewählt, die dazu dienen, den Mangel an bestimmten Stoffen auszugleichen oder den Nährstoffbedarf der Tiere zu decken, wie beispielsweise Vitamine und Provitamine, chemische Stoffe, deren Effekte jenen der Vitamine ähnlich sind, Spurenelemente, Aminosäuren und deren Salze, Harnstoff und seine Derivate; oder sie können aus zootechnischen Zusatzstoffstoffen wie beispielsweise Verdaulichkeitsförderern und Darmflorastabilisatoren ausgewählt sein; oder sie können aus technologischen Zusatzstoffen wie beispielsweise Konservierungsmittenl und Antioxidationsmittenl ausgewählt sein.
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Insbesondere zeigen die nachstehenden Beispiele und die entsprechenden Ergebnisse und Diagramme die durchgeführten Versuche betreffend, die Freisetzung von Harnstoff aus einigen Boli, die gemäß der ersten Ausführungsform der Mineralstoffmatrix mit zugesetztem Harnstoff als ernährungsphysiologischer Zusatzstoff hergestellt worden sind.
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Die Mineralstoffmatrix ist in einigen den Bolus betreffenden Beispielen mit Löslichkeitshilfsstoffen angereichert, die beispielsweise aus folgenden Kategorien bedarfsbedingt ausgewählt sind: Zucker; Natrium-, Kalium-, Calcium- und Magnesiumoxide und -hydroxide; Natrium-, Kalium-, Magnesium- und Calciumsalze der Salzsaeure, der Phosphorsäure, der Schwefelsäure und der Kohlensäure; Silikate; Emulgatoren; Fette und Öle.
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Die vorstehend genannten Zusatzstoffe sowie die Hilfsstoffe oder andere Stoffe, die der Matrix zugesetzt werden, sind zweckmäßig granulatförmig, und/oder mikroverkapselt, und/oder flüssig und/oder vernebelt.
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Ferner ist die für die Herstellung der Boli für Wiederkäuer benutzte Mineralstoffmatrix zweckmäßig mit einer Fettschicht überzogen, die vorzugsweise aus hydriertem Palmöl oder anderen hydrierten Pflanzenölen oder Wachsen besteht.
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Diese Fettschicht kann Mineralstoffe oder Emulgatoren wie in den den Bolus betreffenden Beispielen aufgezeigt, umfassen.
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Patentgegenstand ist ebenfalls die Verwendung der Mineralstoffmatrix.
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Die Matrix kann in der Tat zur Herstellung von Boli für Wiederkäuer eingesetzt werden, deren Ausführungsbeispiele angeführt sind.
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Die Mineralstoffmatrix kann vorteilhaft ebenfalls für die Herstellung von Pellets, Pastillen, Tabletten und Granulaten, die auch für andere Tiere und für Menschen bestimmt sein können, eingesetzt werden.
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Patentgegenstand ist ferner ein Verfahren, das folgende Schritte für die Herstellung der vorstehend genannten Matrix umfasst:
- – Einen Vermischungsschritt, in dem Wasser, Magnesiumchlorid und Magnesiumoxid gemischt werden, um eine Mischung zu erhalten
- – Einen Griffbildungsschritt, in dem die Verhärtung der Mischung erfolgt.
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Durch das Mischen der drei Komponenten erhält man eine Mischung, die mehr oder weniger flüssig sein kann. Wenn die Mischung flüssig ist, kann sie in die Formen zur Herstellung eines Bolus gegossen werden, andernfalls kann sie gepresst werden (oder pelletiert, falls Pellets hergestellt werden sollen); außerdem kann die Fluiditaet der Mischung durch Zusetzen anderer Bestandteile verändert werden.
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Falls die Matrix mit Zusatzstoffen und/oder pharmakologisch aktiven Substanzen und/oder Hilfsstoffen angereichert ist, umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt, der nach dem Vermischungsschritt und vor dem Griffbildungsschritt erfolgt und inder Einarbeitung und der Vermischung dieser Stoffe mit der Mischung besteht.
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Nachstehend werden einige mögliche Beispiele für die Herstellung des Bolus anhand der erfindungsgemäßen Mineralstoffmatrix dargelegt sowie die entsprechenden Versuchsergebnisse zur Löslichkeit, um deren Kinetik zu ermitteln.
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Bei einer ersten Zusammensetzung weist der Bolus eine Fettschicht aus hydriertem Palmöl von 3 Gew.-% des gesamten Bolus auf und besteht zu 25 Gew.-% aus der Mineralstoffmatrix gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung und zu 72 Gew.-% aus Harnstoff in Granulatform.
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Dieser Bolus ist in einer phosphatgepufferten Lösung mit pH 6.1 bei 38°C einem Test unterzogen worden, der ergeben hat, dass der Bolus den Harnstoff ca. 6 Tage lang (wie aus der graphischen Darstellung der 1 ersichtlich) mit einer Durchschnittsrate von 0,5 g/h ca. bereitstellen konnte.
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Bei einer zweiten Zusammensetzung besteht der Bolus zu 23 Gew.-% aus der gleichen Mineralstoffmatrix, zu 72 Gew.-% aus Harnstoff in Granulatform und zu 2 Gew.-% aus Kaolin.
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Ferner enthält die Fettschicht aus hydriertem Palmöl, die auch in diesem Falle 3 Gew.-% beträgt, einen Emulgator, vorzugweise Glycerin-Polyethylenglykol-ricinoleat.
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Gemäß einer dritten Zusammensetzung unterscheidet sich der Bolus in Bezug auf die vorhergehende Zusammensetzung dadurch, dass das Kaolin durch Calciumsulfat-Hemihydrat ersetzt worden ist.
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Beide sind unter analogen Bedingungen, die vorstehend erwähnt sind, getestet worden, wobei eine durchschnittliche Freisetzungsrate des Harnstoffes von jeweils 2 Gramm pro Stunde und 1 Gramm pro Stunde ermittelt worden ist. Die Ergebnisse sind aus der graphischen Darstellung der 2 ersichtlich, wobei die durchgezogene Linie die zweite Zusammensetzung und die gestrichelte Linie die dritte Zusammensetzung darstellt.
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Gemäß einer vierten Zusammensetzung besteht schließlich der Bolus zu 50 Gew.-% aus derselben Mineralstoffmatrix, die für die vorhergehenden Boli benutzt worden ist, zu 20 Gew.-% aus Harnstoff in Granulatform und zu 26 Gew.-% aus Harnstoff-Mikrokapseln und ist mit der Fettschicht aus hydriertem Palmöl ohne zugesetzte Emulgatoren überzogen, die 4 Gew.-% ausmacht.
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Er ist in einer phosphatgepufferten Lösung mit pH 6.1 erneut bei 38°C einem Test unterzogen worden, der ergeben hat, dass die Freisetzung von Harnstoff im Laufe von ca. 20 Tagen bei einer Durchschnittsrate von 68,8 mg/h ca. wie aus der graphischen Darstellung der 3 ersichtlich erfolgt.
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Die Harnstoff-Mikrokapseln, die 26 Gew.-% des Bolus ausmachen, entsprechen einem Anteil an reinem Harnstoff von 13 Gew.-% und tragen zur Verlängerung der Freisetzungszeit bei, zumal sie sich durch eine geringere Löslichkeitsgeschwindigkeit als im Falle des Harnstoffes in Granulatform auszeichnen.
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Anzumerken ist, dass die Löslichkeitsgeschwindigkeit auch vom prozentualen Anteil der Mineralstoffmatrix im Bolus beeinflusst wird: die Zunahme des prozentualen Anteils der Mineralstoffmatrix bewirkt im Allgemeinen eine Verlängerung der Freisetzungszeiten des Harnstoffes.
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Ferner betreffen die Ergebnisse der durchgeführten Versuche die Boli, die mit der ersten Ausführungsform der Mineralstoffmatrix gemaess den vorstehend erwähnten Zusammensetzungsanteilen erhalten worden ist, wobei auch diese Anteile in Abhängigkeit von der angestrebten Löslichkeitskinetik variiert werden können. Anzumerken ist ebenfalls, dass die zurueckbleibende Mineralstoffmatrix in den Bereichen, in denen sich der Harnstoff löst, besonders bruechig ist, sodass der Bolus leicht abbröckelt und die Bestandteile der Matrix in den gewöhnlichen Nahrungskreislauf des Wiederkäuers gelangen, dem dadurch weitere Nährstoffe, insbesondere Magnesium, zugeführt werden.
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Der Überzug erleichtert außerdem die Einführung des Bolus in die Mundhöhle des Tieres und seine Zusammensetzung kann auf die Löslichkeitskinetik des Harnstoffes einwirken: aus der Gegenüberstellung der ersten beiden Figuren wird ersichtlich, dass sich der Bolus durch das Zusetzen des Emulgators in den ersten 24 Stunden schneller auflöst und danach die Steigung der Kurve in 2 sich jener des ersten Bolus nähert.
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Es ist praktisch festgestellt worden, dass die Erfindung die Aufgabenstellung löst und die gesetzten Ziele erreicht, indem eine Mineralstoffmatrix zur Verwendung für Zubereitungen in fester Form bereitgestellt wird, die dem Organismus Mineralnährstoffe zuführen und die Löslichkeitsgeschwindigkeit von zugesetzten Zusatzstoffen kontrollieren kann, wie aus den vorstehend beschriebenen, den Harnstoff betreffenden, Beispielen hervorgeht.
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Eine weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Mineralstoffmatrix besteht darin, dass sie nicht nur das Transportieren von Nahrungsergänzungsmitteln, sondern auch von pharmakologisch aktiven Substanzen ermöglicht.
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Ferner können die Zusatzstoffe und die pharmakologisch aktiven Substanzen der Mineralstoffmatrix in verschiedener Form (z. B. flüssig, in Granulatform oder in Granulatform mit Überzug) zugesetzt werden, da sie vorher technologischen Behandlungen unterzogen werden, die deren Löslichkeitskinetik verändern, wie beispielsweise die Sprühkühlung.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Mineralstoffmatrix besteht darin, dass sie zur Herstellung eines Bolus für einen großen erwachsenen Wiederkäuer wie etwa eine Milchkuh eingesetzt werden kann sowie, mit geringerem Gewicht, zur Herstellung von Pellets, Tabletten, Pastillen und Granulaten auch für den menschlichen Gebrauch, wobei die Zusatzstoffe entsprechend geändert und je nach Freisetzungszeit unterschiedliche Hilfsstoffe eingesetzt werden.
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Ferner sind die für die Mineralstoffmatrix verwendeten Komponenten leicht erhältlich und die Kosten verhältnismäßig niedrig, sodass die Verwendung dieser Matrix eine kostengünstigere Herstellung von Boli, Pellets, Pastillen, Tabletten und Granulaten ermöglicht als dies bei den bereits bekannten Äquivalenten der Fall ist.
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Die so konzipierte Erfindung kann Gegenstand zahlreicher Änderungen und Varianten sein, die alle in das erfinderische Konzept fallen. Ferner können alle Komponenten je nach Bedarf und Stand der Technik durch andere, die gleichwertig sind, ersetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- GB 233452 [0011]
- US 4066754 [0011]
