FR2639514A1 - Compositions for coating food additives intended for ruminants. - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne des compositions pour l'enrobage d'additifs alimentaires ou de substances biologiquement actives destinés aux animaux manogastriques ou polygastriques contenant comme substances sensibles aux variations du pH de nouveaux dérivés organosolubles du chitosan. The present invention relates to compositions for coating food additives or biologically active substances for manogastric or polygastric animals containing, as pH-sensitive substances, novel organosoluble chitosan derivatives.
Le chitosan est un polysaccbaride basique, dont la masse moléculaire moyenne est généralement supérieure à 500.000, qui est constitué de résidus amino-2 désoxy-2 ss-D-glucopyranose liés en 1,4. Chitosan is a basic polysaccharide, whose average molecular weight is generally greater than 500,000, which consists of 2-amino-2-deoxy-ss-D-glucopyranose 1,4-linked residues.
Le chitosan peut etre obtenu par désacétylation de la chitine qui peut elle-même être extraite par exemple de la carapace des crustacés ou elle se trouve en quantité importante.Chitosan can be obtained by deacetylation of chitin which can itself be extracted for example from the shell of crustaceans where it is found in large quantities.
Du fait de sa structure chimique, le chitosan présente la propriété d'être résistant à l'hydrolyse au niveau des liaisons osidiques en milieu basique, d'être insoluble à un pH supérieur à 6,5 et d'être soluble et hydrolysable dans des conditions acides. Due to its chemical structure, chitosan has the property of being resistant to hydrolysis at the level of the oside bonds in basic medium, of being insoluble at a pH greater than 6.5 and of being soluble and hydrolyzable in acidic conditions.
Compte tenu de ses propriétés filmogénes, le chitosan pourrait être un agent de choix pour protéger diverses substances dont la libération doit être régulée en fonction du pH. Cependant, le chitosan présente l'inconvénient d'être insoluble dans les solvants organiques usuels ce qui rend difficile la réalisation de films ou de pellicules d'enrobage.Given its film-forming properties, chitosan could be an agent of choice to protect various substances whose release must be regulated according to pH. However, chitosan has the disadvantage of being insoluble in common organic solvents, which makes it difficult to produce films or coating films.
Il a maintenant été trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, de nouveaux dérivés du chitosan qui sont organosolubles et qui conservent la propriété de former des films et d'être sensibles aux variations du pH. It has now been found, and this is the subject of the present invention, novel chitosan derivatives which are organosoluble and which retain the property of forming films and being sensitive to variations in pH.
Les nouveaux dérivés du chitosan selon l'invention sont constitués par l'enchaînement statistique de motifs qui peuvent être représentés par les formules suivantes
dans lesquelles - R1 représente un radical alcanoyle contenant 2 & 4 atomes de carbone, de préférence un radical acétyle, - R2 représente un radical alkylidène contenant 3 à 14 atomes de carbone ou un radical benzylidéne dans lequel le noyau phényle peut être substitué par un ou plusieurs radicaux identiques ou différents choisis, par exemple, parmi les radicaux hydroxy ou néthoxy, - R3 représente un atome d'hydrogéna ou un radical acétyle ou un radical alcanoyle contenant 3 ou 4 atomes de carbone, et - R4 représente un atome d'hydrogène ou un radical alcanoyle contenant 2 & 4 atomes de carbone identique à R1, étant entendu que le chitosan dans le produit final a une masse moléculaire moyenne comprise entre 10.000 et 80.000, qu'il y a 60 à 65 t de fonctions amines sous forme imine (-N=R2) et de 3 à 35-40 t de fonctions amines sous forme acétylamino (-NH-COCH3), le reste des fonctions amines pouvant étre sous la forme amine primaire ou sous la forme acylamino et qu'une partie des radicaux R4 représente un atome d'hydrogène et l'autre représente un radical alcanoyle.The novel chitosan derivatives according to the invention consist of the statistical sequence of motifs which can be represented by the following formulas
in which - R 1 represents an alkanoyl radical containing 2 to 4 carbon atoms, preferably an acetyl radical, - R2 represents an alkylidene radical containing 3 to 14 carbon atoms or a benzylidene radical in which the phenyl nucleus may be substituted with one or a plurality of identical or different radicals chosen, for example, from hydroxyl or methoxy radicals, - R 3 represents a hydrogen atom or an acetyl radical or an alkanoyl radical containing 3 or 4 carbon atoms, and - R 4 represents a hydrogen atom or an alkanoyl radical containing 2 to 4 carbon atoms identical to R 1, it being understood that the chitosan in the final product has an average molecular mass of between 10,000 and 80,000, that there are 60 to 65 t of amine functions in imine form (-N = R2) and from 3 to 35-40 t of amine functional groups in the acetylamino form (-NH-COCH3), the remainder of the amine functions possibly being in the primary amine form or in the acylamino form and a part of the radicals R4 represents a hydrogen atom and the other represents an alkanoyl radical.
Selon l'invention les nouveaux dérivés du chitosan peuvent etre obtenus en réalisant la succession des étapes suivantes
1) hydrolyse du chitosan éventuellement purifié pour obtenir des fragments dont la nasse moléculaire moyenne est comprise entre 10.000 et 80.000, de préférence entre 10.000 et 20.000
2) condensation d'un aldéhyde aliphatique ou aromatique sur les fragments obtenus pour transformer la majorité des radicaux amines en radicaux imino, et
3) estérification des fonctions alcools primaires et partiellement des fonctions alcools secondaires et éventuellement acylation totale ou partielle des fonctions amines primaires n'ayant pas réagi avec l'aldéhyde.According to the invention the new chitosan derivatives can be obtained by carrying out the succession of the following steps
1) hydrolysis of the optionally purified chitosan to obtain fragments whose average molecular mass is between 10,000 and 80,000, preferably between 10,000 and 20,000
2) condensation of an aliphatic or aromatic aldehyde on the fragments obtained to convert the majority of the amine radicals to imino radicals, and
3) esterification of the primary alcohol functions and partially secondary alcohol functions and optionally total or partial acylation of primary amine functions unreacted with the aldehyde.
L'hydrolyse du chitosan éventuellement purifié, dont la masse moléculaire moyenne est supérieure å 500.000 et qui contient entre 75 et 97 t de radicaux amines libres et entre 3 et 25 t de radicaux amino acétylés, est généralement effectuée par chauffage à une température voisine de 1000C en présence d'une solution aqueuse d'un acide minéral fort, tel que l'acide chlorhydrique.Pour obtenir des fragments dont la masse moléculaire moyenne est comprise entre 10.000 et 20.000, il est particulièrement avantageux de chauffer à une température voisine de 1000C une solution de chitosan éventuellement purifié à une concentration comprise entre 30 et 40 g/litre dans l'acide chlorhydrique 0,5N pendant 15 à 20 heures. Les fragments de chitosan dont la masse moléculaire moyenne est comprise entre 10.000 et 20.000 sont précipités après alcalinisation à un pH voisin de 10. Le chitosan hydrolysé est généralement séparé par filtration après élimination des sels minéraux par exemple par lavage à l'eau. The hydrolysis of the optionally purified chitosan, whose average molecular mass is greater than 500,000 and which contains between 75 and 97 t of free amine radicals and between 3 and 25 t of acetylated amino groups, is generally carried out by heating to a temperature close to 1000C in the presence of an aqueous solution of a strong mineral acid, such as hydrochloric acid.To obtain fragments whose average molecular mass is between 10,000 and 20,000, it is particularly advantageous to heat to a temperature of 1000C a solution of chitosan optionally purified at a concentration of between 30 and 40 g / liter in 0.5N hydrochloric acid for 15 to 20 hours. The chitosan fragments whose average molecular mass is between 10,000 and 20,000 are precipitated after alkalinization to a pH of about 10. The hydrolyzed chitosan is generally separated by filtration after removal of the inorganic salts, for example by washing with water.
La condensation d'un aldéhyde aliphatique ou aromatique sur le chitosan hydrolysé est généralement effectuée à un pH apparent compris entre 5,5 et 6, de préférence voisin de 5,5 en milieu hydroalcoolique à une température comprise entre 10 et 300C. The condensation of an aliphatic or aromatic aldehyde with hydrolysed chitosan is generally carried out at an apparent pH of between 5.5 and 6, preferably close to 5.5 in a hydroalcoholic medium at a temperature of between 10 and 300 ° C.
Géneralement, une solution de chitosan dans un acide organique aqueux, tel que l'acide acétique aqueux, amenée à un pH convenable par addition d'une base minérale telle que la soude, est traitée par l'aldéhyde en présence d'un alcool tel que le méthanol. Afin que le maximum de radicaux amino libres réagissent avec l'aldéhyde, il est particulièrement avantageux d'utiliser un excès d'aldéhyde par rapport aux fonctions amines du chitosan hydrolysé mis en oeuvre.Generally, a solution of chitosan in an aqueous organic acid, such as aqueous acetic acid, brought to a suitable pH by addition of a mineral base such as sodium hydroxide, is treated with the aldehyde in the presence of an alcohol such as than methanol. In order for the maximum of free amino groups to react with the aldehyde, it is particularly advantageous to use an excess of aldehyde with respect to the amine functions of the hydrolysed chitosan used.
Selon la nature de l'aldéhyde utilise, il est nécessaire que le rapport molaire entre l'aldéhyde et le chitosan hydrolysé soit supérieur à 15 et de préférence egal à 20, le taux de fixation de l'aldéhyde étant généralement compris entre 55 et 70 t par rapport aux fonctions amines du chitosan. Depending on the nature of the aldehyde used, it is necessary for the molar ratio between the aldehyde and the hydrolysed chitosan to be greater than 15 and preferably equal to 20, the fixing rate of the aldehyde generally being between 55 and 70. t compared to the amine functions of chitosan.
Le produit de condensation de l'aldéhyde sur le chitosan est généralement extrait en continu au moyen d'un solvant organique convenable tel que l'acétone. The condensation product of the aldehyde on chitosan is generally continuously extracted using a suitable organic solvent such as acetone.
L'estérification et l'acylation éventuelle du dérivé iminé du chitosan hydrolysé est généralement effectuée au moyen d'un dérivé activé d'un acide organique, tel que l'anhydride ou le chlorure d'acide en opérant dans un solvant organique basique tel que la pyridine à une température comprise entre 10 et 300C. Comme dérivé d'acide organique, il est particulièrement avantageux d'utiliser l'anhydride et plus spécialement l'anhydride acétique. The esterification and optional acylation of the imine derivative of the hydrolyzed chitosan is generally carried out by means of an activated derivative of an organic acid, such as the anhydride or the acid chloride, operating in a basic organic solvent such as pyridine at a temperature between 10 and 300C. As the organic acid derivative, it is particularly advantageous to use anhydride and more particularly acetic anhydride.
Les dérivés du chitosan selon la présente invention présentent la propriété d'être solubles dans les solvants organiques usuels tels que l'acétone, l'éthanol ou le chlorure de méthylène. The chitosan derivatives according to the present invention have the property of being soluble in common organic solvents such as acetone, ethanol or methylene chloride.
D'un intérêt tout particulier sont les dérivés du chitosan constitués de l'arrangement statistique des motifs de formules générales (Ia) et (Ib) dans lesquelles R2 représente un radical alkylidène contenant 5 à 12 atomes de carbone et plus spécialement 7 à 10 atomes de carbone, le taux de fixation de l'aldéhyde étant compris entre 55 et 65 t par rapport aux monomères osidiques du chitosan, R1 représente un radical acétyle, R3 représente un atome d'hydrogène ou un radical acétyle et une partie des radicaux R4 représente un atome d'hydrogène et l'autre un radical acétyle.Of particular interest are the chitosan derivatives consisting of the statistical arrangement of the units of general formulas (Ia) and (Ib) in which R2 represents an alkylidene radical containing 5 to 12 carbon atoms and more especially 7 to 10 atoms of carbon, the degree of fixation of the aldehyde being between 55 and 65 t relative to the chitosan osidic monomers, R1 represents an acetyl radical, R3 represents a hydrogen atom or an acetyl radical and a part of the radicals R4 represents one hydrogen atom and the other an acetyl radical.
Par exemple, l'organosolubilité qui correspond à la fraction des produits organosolubles dans un produit brut issu de l'enchainement réactionnel, peut être déterminée en mettant 10 g de produit brut d'acétylation broyé dans 100 g de solvant et en mesurant la quantité de produit qui se solubilise. For example, the organosolubility which corresponds to the fraction of the organosoluble products in a crude product resulting from the reaction sequence can be determined by placing 10 g of ground crude acetylation product in 100 g of solvent and measuring the amount of product that solubilizes.
Dans le tableau 1 sont rassemblés les résultats donnant l'organosolubilité de dérivés du chitosan acétylés selon l'invention dans l'acétone. In Table 1 are gathered the results giving the organosolubility of acetylated chitosan derivatives according to the invention in acetone.
TABLEAU 1
TABLE 1
<tb> <SEP> Aldéhyde <SEP> utilisé <SEP> % <SEP> de <SEP> fixation <SEP> Masse <SEP> organosolu
<tb> <SEP> de <SEP> l'aldéhyde <SEP> moléculaire <SEP> bilité <SEP> (g/l) <SEP>
<tb> <SEP> propanal <SEP> . <SEP> 69 <SEP> : <SEP> . <SEP> 20
<tb> <SEP> pentanal <SEP> 63 <SEP> 14 <SEP> 14.500 <SEP> : <SEP> 65
<tb> <SEP> heptanal <SEP> 61 <SEP> 17.500 <SEP> 100
<tb> <SEP> décanal <SEP> 60-65 <SEP> 15.300 <SEP> 100
<tb> <SEP> dodecanal <SEP> 58 <SEP> 80
<tb> <SEP> tetradecanal <SEP> 59 <SEP> 50
<tb> hydroxy-4 <SEP> méthoxy-3 <SEP> 60-65 <SEP> 15.400 <SEP> 95
<tb> benzaldéhyde
<tb>
Les dérivés du chitosan obtenus par condensation du décanal sur le chitosan hydrolysé suivie d'acétylation sont solubles, en particulier, dans l'acétone (30-40 % en poids), l'étbanol (15 % en poids) et le dichlororéthane (10 % en poids). <tb><SEP> Aldehyde <SEP> used <SEP>% <SEP> of <SEP> binding <SEP> Mass <SEP> organosolu
<tb><SEP> of <SEP> aldehyde <SEP> molecular <SEP> bility <SEP> (g / l) <SEP>
<tb><SEP> propanal <SEP>. <SEP> 69 <SEP>: <SEP>. <SEP> 20
<tb><SEP> pentanal <SEP> 63 <SEP> 14 <SEQ> 14,500 <SEP>: <SEP> 65
<tb><SEP> heptanal <SEP> 61 <SEP> 17,500 <SEP> 100
<tb><SEP> decanal <SEP> 60-65 <SEP> 15,300 <SEP> 100
<tb><SEP> dodecanal <SEP> 58 <SEP> 80
<tb><SEP> tetradecanal <SEP> 59 <SEP> 50
<tb> hydroxy-4 <SEP> methoxy-3 <SEP> 60-65 <SEP> 15,400 <SEP> 95
<tb> benzaldehyde
<Tb>
The chitosan derivatives obtained by condensation of decanal on hydrolysed chitosan followed by acetylation are soluble, in particular in acetone (30-40% by weight), etbanol (15% by weight) and dichloroethane (10%). % in weight).
Les dérivés du chitosan selon l'invention sont particulièrement utiles pour préparer des compositions pour l'enrobage des additifs alimentaires ou des substances biologiquement actives destinés principalement aux ruminants qui sont stables dans un milieu dont le pH est égal ou supérieur à 5,5 et qui permettent la libération de l'additif alimentaire ou de la substance biologiquement active dans un milieu dont le pH est inférieur ou égal à 3,5. The chitosan derivatives according to the invention are particularly useful for preparing compositions for coating food additives or biologically active substances intended mainly for ruminants which are stable in a medium having a pH equal to or greater than 5.5 and which allow the release of the food additive or the biologically active substance in a medium whose pH is less than or equal to 3.5.
Lorsque l'on administre à des ruminants certaines substances biologiquement actives (médicaments, vitamines, aminoacides), il se produit, lors du passage dans le rumen, une destruction enzymatique de ces substances favorisée par le temps de séjour (quelques heures à plusieurs jours) et par le pH (compris entre 5 et 6). Il en résulte que la substance active qui est dégradée perd la majeure partie de son efficacité lorsqu'elle arrive dans la caillette et l'intestin du ruminant. When ruminants are given certain biologically active substances (drugs, vitamins, amino acids), enzymatic destruction of these substances occurs during the passage through the rumen, favored by the residence time (a few hours to several days). and by the pH (between 5 and 6). As a result, the active substance that is degraded loses most of its effectiveness when it reaches the ruminant's abomasum and gut.
I1 importe donc de pouvoir protéger ces substances biolo giquement actives par des enrobages qui soient stables dans le rumen des ruminants, c'est-à-dire qui soient stables à la dégradation par les microorganismes et qui permettent la libération des substances biologiquement actives dans une partie de l'appareil digestif, plus particulièrement la caillette, dont le pH est inférieur ou égal à 3,5. Alors que la durée de protection dans le rumen doit entre relativement longue (quelques heures à plusieurs jours), la libéra- tion de la substance active dans la caillette doit s'effectuer dans un temps relativement court (quelques minutes à quelques heures). It is therefore important to be able to protect these biologically active substances by coatings which are stable in the rumen of ruminants, that is to say which are stable to degradation by microorganisms and which allow the release of the biologically active substances in an environment. part of the digestive system, more particularly the abomasum, whose pH is less than or equal to 3.5. While the duration of protection in the rumen must be relatively long (a few hours to several days), the release of the active substance into the abomasum must take place in a relatively short time (a few minutes to a few hours).
Les nouveaux dérivés du chitosan selon la présente invention peuvent être utilisés comme substances pH sensibles dans les compositions d'enrobage d'additifs alimentaires ou de substances biologiquement actives destinés aux ruminants. En particulier, les nouveaux dérivés organosolubles du chitosan peuvent remplacer avantageusement, totalement ou partiellement, les substances pH sensibles synthétiques telles que les copolymères basiques comme les copolymères du styrène avec les vinylpyridines qui sont habituellement utilisées dans ce type de composition. The novel chitosan derivatives according to the present invention can be used as sensitive pH substances in food additive coating compositions or biologically active substances for ruminants. In particular, the novel organosoluble chitosan derivatives may advantageously, totally or partially, replace synthetic sensitive pH substances such as basic copolymers such as copolymers of styrene with vinylpyridines which are usually used in this type of composition.
Les dérivés du chitosan selon l'invention, qui sont issus de produits naturels acceptables dans l'alimentation, sont hydrolysés dans l'organisme en substances non toxiques pour les animaux, ce qui représente un avantage pratique considérable. The chitosan derivatives according to the invention, which are derived from natural products that are acceptable in the diet, are hydrolysed in the body into substances that are non-toxic to animals, which represents a considerable practical advantage.
Plus spécialement, les nouveaux dérivés du chitosan peuvent être utilisés comme substances pH sensibles dans les compositions d'enrobage qui font l'objet des brevets français
FR 2 514 261, FR 2 582 909, FR 2 575 039, FR 2 575 040, FR 2 603 458 ou FR 2 606 597, et ils peuvent etre mis en oeuvre de la même marnière. More specifically, the new chitosan derivatives can be used as sensitive pH substances in coating compositions which are the subject of French patents
FR 2 514 261, FR 2 582 909, FR 2 575 039, FR 2 575 040, FR 2 603 458 or FR 2 606 597, and they can be implemented in the same way.
Les exemples suivants, donnés à titre non limitatif, illustrent la présente invention. The following examples, given by way of non-limiting example, illustrate the present invention.
EXEMPLE 1
1 - Purification du chitosan
On dissout 40 g de chitosan technique (de la Société
SIGMA) dans 3 litres d'une solution aqueuse d'acide acétique à 4 t (p/v). La solution est filtrée sur un tamis dont la maille est de 125 microns. Le chitosan est précipité par addition d'une solution aqueuse de soude à 25 t jusqu'å pH 9-11 puis séparé par filtration puis lavé sur tamis par de l'eau distillée et enfin par de l'éthanol absolu. Le précipité fibreux est ressé pour extraire le maximum de solvant puis il est dispersé dans 1 litre d'éthanol absolu. Le mélange est chauffé à 800C pendant 2 heures. Après filtration, le chitosan purifié est séché sous pression réduite à 600C.On obtient ainsi 35 g de chitosan purifie dont les caractéristiques sont les suivantes - spectre infra-rouge (à partir de comprimés en mélange avec KBr) : principales bandes d'absorption caractéristiques à3400, 2900 et 1650 cm - masse moléculaire moyenne : supérieure & 500.000. EXAMPLE 1
1 - Purification of chitosan
40 g of technical chitosan (from the Company) are dissolved
SIGMA) in 3 liters of an aqueous solution of acetic acid at 4 t (w / v). The solution is filtered through a sieve whose mesh is 125 microns. The chitosan is precipitated by addition of an aqueous sodium hydroxide solution at 25 t to pH 9-11 and then separated by filtration and then washed on a sieve with distilled water and finally with absolute ethanol. The fibrous precipitate is stirred to extract the maximum of solvent and then it is dispersed in 1 liter of absolute ethanol. The mixture is heated at 800C for 2 hours. After filtration, the purified chitosan is dried under reduced pressure at 600 ° C. 35 g of purified chitosan are thus obtained, the characteristics of which are as follows: infra-red spectrum (from tablets mixed with KBr): main characteristic absorption bands at 3400, 2900 and 1650 cm - average molecular weight: greater than 500,000.
La masse moléculaire moyenne est déterminée par chromato- graphie liquide à haute performance en utilisant 5 colonnes de 50 cm de long remplies de glycophase G/CPG (N.D. Pierce) de porosité 3125 (2 colonnes), 1902, 1038 et 547 A. La phase mobile est un tanpon acétate de sodiun 0,2M et acide acétique 0,33M à pH = 4,2. Le débit est de 1 cm3/minute et la détection se fait par réfractométrie. The average molecular weight is determined by high performance liquid chromatography using 5 columns 50 cm long filled with G / CPG glycoprotein (ND Pierce) porosity 3125 (2 columns), 1902, 1038 and 547 A. The phase mobile is a tanpon acetate of 0.2M sodiun and 0.33M acetic acid at pH = 4.2. The flow rate is 1 cm3 / minute and the detection is done by refractometry.
L'étalonnage est fait par des étalons de dextran (de la Société
SIGMA) de masse moléculaire de 506.000 à 110.000. Calibration is done by dextran standards (from the Company
SIGMA) with a molecular weight of 506,000 to 110,000.
- pourcentage de dêsacétylation : 80 t des cycles osidiques du chitosan purifié contiennent une fonction amine primaire libre.percentage of desacetylation: 80% of the saccharide rings of the purified chitosan contain a free primary amine function.
Le pourcentage de désacétylation est déterminé de la nanière suivante : un échantillon de chitosan réduit en poudre (particules de 20 microns environ) est mis en suspension dans un mélange eau-diméthylsulfoxyde (9-1 en volumes) dont le pH est amené à 11 par addition de soude 0,1N. Le dosage potentiométrique est effectué par de l'acide chlorhydrique 0,1N. The percentage of deacetylation is determined in the following manner: a powdered sample of chitosan (particles of about 20 microns) is suspended in a water-dimethylsulfoxide mixture (9-1 by volume), the pH of which is brought to 11 by addition of 0.1N sodium hydroxide. The potentiometric assay is carried out with 0.1N hydrochloric acid.
- analyse élémentaire
C t = 40,90 H t = 6,76 N t = 7,52 O t = 44,82
2 - Hydrolyse acide du chitosan purifié
On dissout 25 g de chitosan purifie dans 650 cm3 d'acide chlorhydrique 0,5N. La solution est chauffée dans un bain d'huile à 980C pendant 18 heures. Après refroidissement, le chitosan est précipité lentement par addition de soude 5N jusqu'à ce que le pH du milieu réactionnel atteigne 10. Les sels formés sont élimines par dialyse. Le chitosan purifié est séparé par filtration ou centrifugation, lavé par de l'éthanol absolu puis séché sous pression réduite à 600C. On obtient ainsi 21 g de chitosan hydrolysé dont les caractéristiques sont les suivantes - masse moléculaire moyenne : voisine de 13.000 (détermination dans les conditions décrites précédemment en utilisant 4 colonnes de 50 cm de long remplies de glycophase G/CPG (N.fl. Pierce) de porosité 1902, 1038, 547 et 242 A et des étalons de dextran (de la Société
SIGMA) de masse moléculaire de 110.000 à 9.000. - elementary analysis
C t = 40.90 H t = 6.76 N t = 7.52 O t = 44.82
2 - Acid hydrolysis of purified chitosan
25 g of purified chitosan are dissolved in 650 cm3 of 0.5N hydrochloric acid. The solution is heated in an oil bath at 980C for 18 hours. After cooling, the chitosan is precipitated slowly by addition of 5N sodium hydroxide until the pH of the reaction medium reaches 10. The salts formed are removed by dialysis. The purified chitosan is separated by filtration or centrifugation, washed with absolute ethanol and then dried under reduced pressure at 600C. 21 g of hydrolysed chitosan are thus obtained, the characteristics of which are as follows: average molecular mass: close to 13,000 (determination under the conditions described previously using 4 50 cm long columns filled with G / CPG glycophase (N. ) of porosity 1902, 1038, 547 and 242 A and dextran standards (from the Company
SIGMA) with a molecular weight of 110,000 to 9,000.
- analyse élémentaire
c t = 40,13 H t = 6,76 N t = 7,72 0 t t 45,39
3 - Condensation du décanal sur le chitosan hydrolysé
On dissout 1 g de chitosan hydrolysé dans 20 cm3 d'une solution aqueuse d'acide acétique à 10 t. Le pH est ajusté à 4,5 par addition d'une solution de soude 5N puis on ajoute 40 cm3 de méthanol et 23 cm3 de décanal. Le mélange réactionnel visqueux est agité pendant 18 heures à une température voisine de 200C. Le produit de condensation est extrait à l'acétone dans un appareil de
Soxhlet pendant 5 heures.Après séchage sous pression réduite à 350C, on obtient 1,48 g du produit de condensation décanal-chitosan dont les caractéristiques sont les suivantes - spectre infra-rouge (détermination à partir de comprimés en mélange avec KBr) : principales bandes d'absorption caractéristiques à 3450, 2930 et 2860 cm - pourcentage de fixation du décanal : 60-65 t. - elementary analysis
ct = 40.13 H t = 6.76 N t = 7.72 0 tt 45.39
3 - Condensation of decanal on hydrolysed chitosan
1 g of hydrolysed chitosan is dissolved in 20 cm3 of a 10% aqueous solution of acetic acid. The pH is adjusted to 4.5 by addition of a 5N sodium hydroxide solution and then 40 cm3 of methanol and 23 cm3 of decanal are added. The viscous reaction mixture is stirred for 18 hours at a temperature in the region of 200 ° C. The condensation product is extracted with acetone in a
Soxhlet for 5 hours. After drying under reduced pressure at 350 ° C., 1.48 g of the decanal-chitosan condensation product are obtained, the characteristics of which are as follows: infra-red spectrum (determination from tablets mixed with KBr): main characteristic absorption bands at 3450, 2930 and 2860 cm - percentage of decanal fixation: 60-65 t.
La détermination est effectuée après réduction de la liaison imine par le borohydrure de sodium en milieu éthanol-eau (1-1 en volumes). Le pourcentage de groupements amines secondaires est déterminé par dosage potentiométrique du dérivé réduit dissous en milieu acide acétique-éthanol (2-1 en volumes) en titrant par l'acide perchlorique 0,1N. The determination is carried out after reduction of the imine bond by sodium borohydride in ethanol-water medium (1-1 by volume). The percentage of secondary amine groups is determined by potentiometric determination of the reduced derivative dissolved in acetic acid-ethanol medium (2-1 by volume) by titrating with 0.1N perchloric acid.
4 - Acétylation du produit de condensation decanal- chu toscan
On disperse 1 g du produit de condensation décanal- chitosan dans 25 cm3 de pyridine anhydre. On ajoute 5 cm3 d'anhydride acétique. Le mélange réactionnel est agité pendant 24 heures à une température voisine de 20 C. Après évaporation de la pyridine, le résidu est repris deux fois par du toluène puis mis en suspension dans du pentane. La suspension est filtre puis lavée 3 fois avec une solution de soude 0,1N puis rincée à l'eau distillée jusqu'à neutralité. Après transfert dans un ballon, le produit est séché par entrainement de l'eau d l'acétone. 4 - Acetylation of the Tuscan decanal condensation product
1 g of the decanal-chitosan condensation product is dispersed in 25 cm 3 of anhydrous pyridine. 5 cm3 of acetic anhydride are added. The reaction mixture is stirred for 24 hours at a temperature in the region of 20 ° C. After evaporation of the pyridine, the residue is taken up twice with toluene and then suspended in pentane. The suspension is filtered and then washed 3 times with 0.1N sodium hydroxide solution and then rinsed with distilled water until neutral. After transfer into a flask, the product is dried by entrainment of the water of acetone.
Le produit obtenu est purifié par centrifugation à 16.000 tours/minute après dissolution dans 50 cm3 d'acétone. Après évapora- tion du surnageant, le résidu obtenu est lavé sur verre fritté n 3 avec de l'éther éthylique. The product obtained is purified by centrifugation at 16,000 rpm after dissolution in 50 cm3 of acetone. After evaporation of the supernatant, the residue obtained is washed on n-3 sintered glass with ethyl ether.
On obtient ainsi 1,075 g de produit de formule générale (I) constitué de l'arrangement statistique des motifs de formule
dont les caractéristiques sont les suivantes - pourcentage de fixation de l'aldéhyde : 60-65 % - pourcentage d'acétylamino : 20 à 35-40 % - spectre infra-rouge (détermination à partir de comprimés en mélange avec KBr) : principales bandes d'absorption caractéristiques à 3400, 2920-2830, 1750-1230, 1680, 1640 et 1540 cm-1 - spectre de résonance magnétique du 13 (90 MHZ - chloroforme deutéré - déplacement en ppm) : 170 (CO de l'acétyle) - 169 (CH=N) 102 (C-1) - 72,73 et 75,5 (C-2, C-3, C-4 et C-5) - 62,5 (C-6) - 31,8 (CH2 en 2') - 29,4 [(CH2)5 de la chaîne aldéhydique] - 25 (CH3 de
CH3CO) - 22,6 (CH2 en 9') - 20,8 (CH2 en 3') - 14,0 (CH3 en 10') - analyse élémentaire
C 5 2 61,00 H t = 8,17 N t = 3,28 0 t = 27,55 - masse moléculaire Mw = 15300 avec indice de polydispersité de 7,14.There is thus obtained 1.075 g of product of general formula (I) consisting of the statistical arrangement of the units of formula
the characteristics of which are as follows - percentage fixing of the aldehyde: 60-65% - percentage of acetylamino: 20 to 35-40% - infra-red spectrum (determination from tablets mixed with KBr): main bands characteristic absorption at 3400, 2920-2830, 1750-1230, 1680, 1640 and 1540 cm-1 - 13 magnetic resonance spectrum (90 MHZ - deuterated chloroform - displacement in ppm): 170 (CO of acetyl) - 169 (CH = N) 102 (C-1) - 72.73 and 75.5 (C-2, C-3, C-4 and C-5) - 62.5 (C-6) - 31, 8 (CH 2 in 2 ') - 29.4 [(CH 2) 5 of the aldehyde chain] - (CH 3 of
CH3CO) - 22.6 (CH2 at 9 ') - 20.8 (CH2 at 3') - 14.0 (CH3 at 10 ') - elemental analysis
C 5 2 61.00 H t = 8.17 N t = 3.28 0 t = 27.55 - molecular weight Mw = 15300 with a polydispersity index of 7.14.
La masse moléculaire Mw est déterminée par filtration sur gel en utilisant 6 colonnes en série une précolonne de 5 cs de long (PL gel de 100 A), une colonne de 50 cm (Shodex A 801), une colonne de 30 cm (PL gel 106 A), une colonne de 60 cm (PL gel 100 ) et deux colonnes mixtes de 60 cm (PL gel). La chromatographie est effectuée dans le dichlorométhane avec un débit de 1,5 cm3/minute. The molecular weight Mw is determined by gel filtration using 6 columns in series, a precolumn of 5 cs long (PL gel of 100 A), a 50 cm column (Shodex A 801), a column of 30 cm (PL gel 106 A), a column of 60 cm (PL gel 100) and two mixed columns of 60 cm (PL gel). Chromatography is carried out in dichloromethane with a flow rate of 1.5 cm 3 / minute.
La détection se fait par réfractométrie. On utilise des étalons de polystyrène de Mw 100 à 4.106. The detection is done by refractometry. Mw 100 polystyrene standards are used at 4.106.
EXEMPLES 2 A 6
En opérant comme dans l'exemple 1, à partir de 1 g de chitosan hydrolysé, et en utilisant différents aldéhydes aliphatiques, les résultats qui sont obtenus sont rassemblés dans le tableau 2.EXAMPLES 2 TO 6
By operating as in Example 1, starting from 1 g of hydrolyzed chitosan, and using different aliphatic aldehydes, the results obtained are collated in Table 2.
TABLEAU 2
TABLE 2
<tb> <SEP> : <SEP> Pourcentage <SEP> Poids <SEP> du <SEP> produit <SEP> Poids <SEP> du <SEP> produit
<tb> Exemples <SEP> Aldéhyde <SEP> de <SEP> fixation <SEP> de <SEP> condensation <SEP> de <SEP> condensation <SEP>
<tb> de <SEP> l'aldéhyde <SEP> aldéhyde-chitosam <SEP> aldéhyde-chitosam <SEP>
<tb> <SEP> acétylé
<tb> <SEP> 2 <SEP> : <SEP> propanal <SEP> (9 <SEP> cm3) <SEP> 69 <SEP> 1,20 <SEP> g <SEP> 0,160 <SEP> g
<tb> <SEP> 3 <SEP> pentenal <SEP> (13 <SEP> cm3) <SEP> 63 <SEP> 1,36 <SEP> g <SEP> 0,580 <SEP> g
<tb> <SEP> 4 <SEP> heptanal <SEP> (17 <SEP> cm3) <SEP> 61 <SEP> 1,49 <SEP> g <SEP> 0,965 <SEP> g
<tb> <SEP> 5 <SEP> :<SEP> dedécanal <SEP> (27 <SEP> cm3) <SEP> 58 <SEP> 1,70 <SEP> g <SEP> 0,900 <SEP> g
<tb> <SEP> 6 <SEP> : <SEP> tétradécanal <SEP> (25 <SEP> g) <SEP> <SEP> 59 <SEP> 1,82 <SEP> g <SEP> 0,600 <SEP> g
<tb>
EXEMPLE 7
On dissout 1 g de chitosan hydrolysé dans 20 cm3 d'une solution aqueuse d'acide acétique a 10 t. Le pH du milieu est ajusté à 4,5 par addition d'une solution de soude 5N. On ajoute 10 cm3 de méthanol puis une solution de 18 g d'hydroxy-4 méthoxy-3 benzaldé- hyde dans 30 cm3 de méthanol. Le mélange réactionnel vert foncé est agité pendant 18 heures à une température voisine de 200C. Le précipité formé est extrait à l'acétone dans un appareil de Soxhlet pendant 5 heures. Après séchage à 350C sous pression réduite, on obtient 1,65 g du produit de condensation de l'hydroxy-4 méthoxy-3 benzaldéhyde avec le chitosan hydrolysé qui est acétylé dans les conditions décrites dans l'exemple 1.<tb><SEP>:<SEP> Percentage <SEP> Weight <SEP> of <SEP> Product <SEP> Weight <SEP> of <SEP> Product
<tb> Examples <SEP> Aldehyde <SEP> of <SEP><SEP> SEP <SEP> condensation <SEP> condensation <SEP>
<tb> of <SEP> aldehyde <SEP> aldehyde-chitosam <SEP> aldehyde-chitosam <SEP>
<tb><SEP> acetylated
<tb><SEP> 2 <SEP>: <SEP> propanal <SEP> (9 <SEP> cm3) <SEP> 69 <SEP> 1.20 <SEP> g <SEQ> 0.160 <SEP> g
<tb><SEP> 3 <SEP> pentenal <SEP> (13 <SEP> cm3) <SEP> 63 <SEP> 1.36 <SEP> g <SEP> 0.580 <SEP> g
<tb><SEP> 4 <SEP> Heptanal <SEP> (17 <SEP> cm3) <SEP> 61 <SEP> 1.49 <SEP> g <SEP> 0.965 <SEP> g
<tb><SEP> 5 <SEP>: <SEP> dedecanal <SEP> (27 <SEP> cm3) <SEP> 58 <SEP> 1.70 <SEP> g <SEP> 0.900 <SEP> g
<tb><SEP> 6 <SEP>: <SEP> tetradecanal <SEP> (25 <SEP> g) <SEP><SEP> 59 <SEP> 1.82 <SEP> g <SEP> 0.600 <SEP> g
<Tb>
EXAMPLE 7
1 g of hydrolysed chitosan is dissolved in 20 cm 3 of a 10% aqueous acetic acid solution. The pH of the medium is adjusted to 4.5 by addition of a 5N sodium hydroxide solution. 10 cm3 of methanol and then a solution of 18 g of 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde in 30 cm3 of methanol are added. The dark green reaction mixture is stirred for 18 hours at a temperature of 200C. The precipitate formed is extracted with acetone in a Soxhlet apparatus for 5 hours. After drying at 350 ° C. under reduced pressure, 1.65 g of the condensation product of 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde are obtained with the hydrolyzed chitosan which is acetylated under the conditions described in Example 1.
Après purification, on obtient 0,990 g de produit de formule générale (I) constitué de l'enchaînement statistique des motifs de formule :
dont les caractéristiques sont les suivantes - pourcentage de fixation de l'aldéhyde : 60-65 % - pourcentage d'acétylamino : 20 à 35-40 % - spectre infra-rouge (détermination à partir de comprimés en mélange avec KBr) : principales bandes d'absorption caractéristiques à 3400, 2945-2873, 1745-1227, 1691, 1647 et 1602-1507 cm-1 - spectre de résonance magnétique nucléaire du 13C (90 MHz - choroforme deutéré - déplacement en ppm) : 170,1 (CO de l'acétyle) - 152 (C-5') - 151,8 (C-4') - 135,3 (C-2') - 124,6 (C-7') - 123,4 (C-6') 111,0 (C-3') - 102,2 (C-1) - 75,9 à 72,4 (C-2, C-3, c-4 et C-5) 62,5 (C-6) - 56,1 (CH3-O).After purification, 0.990 g of product of general formula (I) consisting of the random sequence of units of formula:
the characteristics of which are as follows - percentage fixing of the aldehyde: 60-65% - percentage of acetylamino: 20 to 35-40% - infra-red spectrum (determination from tablets mixed with KBr): main bands characteristic absorption at 3400, 2945-2873, 1745-1227, 1691, 1647 and 1602-1507 cm-1 - 13C nuclear magnetic resonance spectrum (90 MHz - deuterated choroform - displacement in ppm): 170.1 (CO acetyl) - 152 (C-5 ') - 151.8 (C-4') - 135.3 (C-2 ') - 124.6 (C-7') - 123.4 (C-5 ') 6 ') 111.0 (C-3') - 102.2 (C-1) - 75.9 to 72.4 (C-2, C-3, c-4 and C-5) 62.5 ( C-6) - 56.1 (CH 3 -O).
EXEMPLE 8
Selon la technique du lit fluidisé ("spray-coating") avec une cuve équipée d'un système WURSTER, on enrobe 350 g de méthionine préalablement granulée sous forme de particules sphériques titrant 98 t dont le diamètre moyen est compris entre 0,63 et 0,80 mm par une solution dont la composition est la suivante - acide stéarique (P.F.=68-690C ; indice d'acide 194-198).. 88 g - chitosan modifie selon l'exemple 1 ...................... 22 g - dichlorométhane ......................................... 500 cm3 - éthanol ................................................. 500 cm3
La solution, maintenue à 280C, est pulvérisée en 60 minutes.EXAMPLE 8
According to the technique of the fluidized bed ("spray-coating") with a tank equipped with a WURSTER system, 350 g of previously granulated methionine are coated in the form of spherical particles titrating 98 t, the average diameter of which is between 0.63 and 0.80 mm by a solution having the following composition - stearic acid (mp = 68-690 ° C., acid number 194-198) .. 88 g - chitosan modified according to example 1 ....... ............... 22 g - dichloromethane ............................... .......... 500 cm3 - ethanol .................................... ............. 500 cm3
The solution, maintained at 280C, is sprayed in 60 minutes.
On obtient ainsi 449 g de granulés titrant 75 % en méthionine. 449 g of granules grading 75% of methionine are thus obtained.
EXEMPLE 9
Selon la technique du lit fluidisé avec une cuve équipée d'un système WURSTER, on enrobe 350 g de chlorhydrate de lysine préalablement granulé sous forme de particules sphériques dont le diamètre moyen est voisin de 0,8 mm par une solution dont la compo- sition est identique à celle décrite dans l'exemple 8.EXAMPLE 9
According to the technique of the fluidized bed with a tank equipped with a WURSTER system, 350 g of lysine hydrochloride granulated in the form of spherical particles, the average diameter of which is close to 0.8 mm, are coated with a solution whose composition is identical to that described in Example 8.
La solution, maintenue à 290C, est pulvérisée en 1 heure 34 ninutes. The solution, maintained at 290C, is sprayed in 1 hour 34 minutes.
On obtient ainsi 448 g de granulés titrant 70 t en chlorhydrate de lysine. 448 g of granules grading 70 ml of lysine hydrochloride are thus obtained.
Pour mettre en évidence la sensibilité des compositions d'enrobage aux variations du pH, des tests sont utilisés qui permettent de mesurer la libération de la matière active en fonction du temps à différentes valeurs du pH et, notamment, à pH = 6 et à pH = 2. In order to demonstrate the sensitivity of the coating compositions to variations in pH, tests are used which make it possible to measure the release of the active ingredient as a function of time at different pH values and, in particular, at pH = 6 and at pH = 2.
Par exemple, le relargage de la substance active présente dans les granules enrobés est examiné en agitant, dans des conditions déterminées, une quantité connue de granulés dans le milieu tamponné maintenu à pH constant à une température de 40 C. On compare les cinétiques de libération d'un échantillon à différentes valeurs du pH et plus particulièrement à pH = 6 et a pH = 2. For example, the release of the active substance present in the coated granules is examined by stirring, under specified conditions, a known quantity of granules in the buffered medium maintained at a constant pH at a temperature of 40 ° C. The kinetics of release are compared a sample at different pH values and more particularly at pH = 6 and pH = 2.
Avec les granulés qui font l'objet des exemples 8 et 9, les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau 3. With the granules which are the subject of Examples 8 and 9, the results obtained are collated in Table 3.
TABLEAU 3
TABLE 3
<tb> <SEP> % <SEP> de <SEP> substance <SEP> active <SEP> libérée <SEP>
<tb> Exemples <SEP> Titre <SEP> en <SEP> à <SEP> pH <SEP> = <SEP> 6 <SEP> après <SEP> à <SEP> pH <SEP> = <SEP> 2 <SEP> après <SEP>
<tb> substance <SEP> active <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 6 <SEP> h <SEP> 24 <SEP> h <SEP> 15 <SEP> min <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 3 <SEP> h <SEP> 5 <SEP> h
<tb> <SEP> 8 <SEP> 75 <SEP> % <SEP> (méthionine) <SEP> 0 <SEP> 1,2 <SEP> 3,0 <SEP> 0,7 <SEP> 1,1 <SEP> 7,3 <SEP> 44 <SEP> 100 <SEP>
<tb> <SEP> 9 <SEP> 70 <SEP> % <SEP> (chlorhydrate <SEP> 2,7 <SEP> 10,0 <SEP> 20,0 <SEP> 1,2 <SEP> 3,4 <SEP> 37 <SEP> 100 <SEP>
<tb> <SEP> de <SEP> lysine) <SEP>
<tb>
L'efficacité in vivo des compositions d'enrobage selon l'invention peut être mise en évidence dans le test suivant
Des échantillons de granulés enrobés (environ 0,5 g) sont introduits dans des sachets en nylon ayant une maille de 300 x 300 microns. Les sachets sont placés dans le rumen de brebis fistulées pendant 6 heures, 15 heures et 24 heures. Les sachets sont récupérés et lavés. La quantité de substance active présente dans les sachets est déterminée par une méthode appropriée.<tb><SEP>%<SEP> of <SEP> substance <SEP> active <SEP> released <SEP>
<tb> Examples <SEP> Title <SEP> in <SEP> to <SEP> pH <SEP> = <SEP> 6 <SEP> after <SEP> to <SEP> pH <SEP> = <SEP> 2 <SEP > after <SEP>
<tb> substance <SEP> active <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 6 <SEP> h <SEP> 24 <SEP> h <SEP> 15 <SEP> min <SEP> 1 <SEP> h <SEP > 2 <SEP> h <SEP> 3 <SEP> h <SEP> 5 <SEP> h
<tb><SEP> 8 <SEP> 75 <SEP>% <SEP> (methionine) <SEP> 0 <SEP> 1.2 <SEP> 3.0 <SEP> 0.7 <SEP> 1.1 <SEP> 7.3 <SEP> 44 <SEP> 100 <SEP>
<tb><SEP> 9 <SEP> 70 <SEP>% <SEP> (Hydrochloride <SEP> 2.7 <SEP> 10.0 <SEP> 20.0 <SEP> 1.2 <SEP> 3,4 <SEP> 37 <SEP> 100 <SEP>
<tb><SEP> of <SEP> lysine) <SEP>
<Tb>
The in vivo efficacy of the coating compositions according to the invention can be demonstrated in the following test
Samples of coated granules (about 0.5 g) are introduced into nylon bags having a mesh size of 300 x 300 microns. The pouches are placed in the rumen of fistulated ewes for 6 hours, 15 hours and 24 hours. The bags are recovered and washed. The amount of active substance present in the sachets is determined by an appropriate method.
Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau 4. The results obtained are collated in Table 4.
TABLEAU 4
TABLE 4
<tb> Temps <SEP> de <SEP> séjour <SEP> % <SEP> de <SEP> méthionine <SEP> résiduelle <SEP> % <SEP> de <SEP> lysine <SEP> résiduelle
<tb> dans <SEP> le <SEP> rumen <SEP> Produit <SEP> de <SEP> l'exemple <SEP> 8 <SEP> Produit <SEP> de <SEP> l'exemple <SEP> 9
<tb> <SEP> 6 <SEP> 99 <SEP> 1 <SEP> - <SEP>
<tb> <SEP> 15 <SEP> 98,7 <SEP> 1 <SEP> <SEP> 71 <SEP> <SEP> 7
<tb> <SEP> 24 <SEP> 96,8 <SEP> <SEP> 0,6 <SEP> 67,5 <SEP> <SEP> 2,5
<tb> <tb> Time <SEP> of <SEP> stay <SEP>% <SEP> of <SEP> residual methionine <SEP><SEP>%<SEP> of <SEP> residual lysine <SEP>
<tb> in <SEP> the <SEP> rumen <SEP> Product <SEP> of <SEP> Example <SEP> 8 <SEP> Product <SEP> of <SEP> Example <SEP> 9
<tb><SEP> 6 <SEP> 99 <SEP> 1 <SEP> - <SEP>
<tb><SEP> 15 <SEP> 98.7 <SEP> 1 <SEP><SEP> 71 <SEP><SEP> 7
<tb><SEP> 24 <SEP> 96.8 <SEP><SEP> 0.6 <SEP> 67.5 <SEP><SEP> 2.5
<Tb>
Claims (8)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100463923C (en) * | 2006-06-29 | 2009-02-25 | 中国海洋大学 | P-acetyl amino benzoyl chitosan compound and its preparing method |
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JPS62288602A (en) * | 1986-06-06 | 1987-12-15 | Agency Of Ind Science & Technol | Production of modified chitosan particle |
-
1988
- 1988-11-30 FR FR8815676A patent/FR2639514B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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FR2639514B1 (en) | 1991-01-25 |
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