Получение липосом и исследование их свойств

Опубликовано 23 Мар 2012. Автор:

А. Забодалова1, Т. Н. Ищенко1, Н. Н. Скворцова1, В. А. Чернявский2

1Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий, г. Санкт-Петербург 2ГУ Научно-исследовательский институт гриппа РАМН, г. Санкт-Петербург

Устойчивый дефицит эссенциальных микронутриентов в рационе современного человека вносит се­рьезный вклад в формирование возрастных заболеваний, многие из которых (онкологичексие, сахарный диабет, инсульт) не поддаются лечению даже при современном уровне развития медицины. Поэтому все большее внимание уделяется профилактике этих заболеваний, причем одним из важнейших подходов к решению этой проблемы является правильное питание. В последнее время значительно расширился ассортимент продуктов функционального питания, обладающих способностью оказывать физиологи­ческое воздействие на организм, благодаря наличию в нем ингредиентов, являющихся биологически активными веществами. Последние приносят пользу здоровью человека, повышают сопротивляемость заболеваниям, улучшают различные физиологические процессы в организме, позволяя надолго сохра­нять активный образ жизни

Употребление функциональных продуктов должно быть регулярным, поэтому такая роль отводится продуктам массового потребления, пользующимся большим спросом, т. е. хлеб, молоко и молочные продукты, растительные жиры, соки и напитки.

Потребность в профилактике таких распространенных заболеваний, как сердечнососудистые, са­харный диабет, рак, остеопороз, ожирение ставят перед пищевой промышленностью задачи не только расширения ассортимента функциональных продуктов питания, но и повышения эффективности фи­зиологического воздействия биологически активных веществ.

Функциональные ингредиенты, среди которых наиболее распространенными являются пищевые волокна, витамины, минеральные вещества, полиненасыщенные жирные кислоты, антиоксиданты, пробиотики и пребиотики, традиционно вносятся в процессе переработки сырья в чистом виде — сухом или растворенном. При этом они часто подвергаются нежелательным воздействиям в ходе технологического процесса. Представляется целесообразным применять иные формы внесения этих ингредиентов, например, липосомальную. Под липосомальной формой понимается инкапсулирование в липосомы — микрокапсулы, оболочка которых имитирует мембрану живой клетки.

Липосомы — это везикулы (пузырьки), состоящие из одного или нескольких фосфолипидных бислоев, разделенных водной фазой. Основным строительным материалом для получения липосом являются глицерофосфолипиды и сфинголипиды, играющие ключевую роль в построении мембран клеток всего живого. Их амфифильные молекулы, имеющие гидрофобную и гидрофильную области, в водной среде стремятся к самопроизвольной агрегации, которая может протекать ассоциатов в виде мономолекулярных пленок (монослоев), мицелл и бимолекулярных липидных слоев (бислоев). Форми­рование ассоциата того или иного типа определяется прежде всего соотношением размеров полярной и неполярной частей молекулы. Для фосфолипидов термодинамически более выгодно формирование бислоя.

По структуре липосомы бывают однослойными (моноламеллярные) и многослойными (мульти­ламеллярные). Однослойные липосомы подразделяются на мелкие (20–200 нм), большие (200–1000 нм) и крупные (более 1000 нм). Многослойные липосомы имеют размеры от нескольких сотен до тысяч нм [1].

Липосомальная форма лекарственных препаратов и БАВ широко применяется в медицине и кос­метологии. Такая форма инкапсулирования веществ обладает рядом свойств, в частности, повышенная биосовместимость, пролонгированное действие, высокие локальные концентрации при низких средних, возможность введения жирорастворимых БАВ в водной форме, которые позволяют обходить опреде­ленные трудности при применении медицинских препаратов и повышать эффективность лечебных и косметических средств.

Данные особенности не могут не представлять интерес для пищевых технологий с точки зрения создания функциональных продуктов питания. Так, защита, достигнутая инкапсулированием, позволяет избегать избыточного введения ингредиента в рецептуру для компенсации потерь во время обработки и хранения [2].

Липосомальная форма БАВ имеет качественно новый уровень по сравнению с БАВ, применяемыми для обогащения традиционных продуктов в чистом виде. Однако необходимо не только получить липосомы, но и знать, как они будут вести себя в многокомпонентных пищевых системах в процессе обработки и хранения.

Цель данной работы — получить липосомальную форму БАВ и исследовать свойства полученных липосом. Материалом для получения липосом служил соевый лецитин, инкапсулируемое вещество — β-каротин поскольку он является предшественником одного из важнейших витаминов, выполняющего в организме многочисленные функции. Наряду с β-каротином инкапсулировали витамин Е для защиты первого от окисления.

Липосомы получали классическим методом дегидратации/регидратации [3] с некоторыми измене­ниями и тепловым методом [4]. В обоих методах применялись сырье и материалы, традиционные для пищевых технологий.

Гомогенизирование осуществляли с помощью механической мешалки Biomix LE-402 (Венгрия) со скоростью вращения 15000 об/мин.

Для подтверждения факта образования липосом проводили электронную микроскопию на элек­тронном просвечивающем микроскопе JEM-100C (JEOL, США) с использованием метода негативного контрастирования и метода ультратонких срезов. Первый позволяет получить данные о форме и размерах липосом, второй — установить наличие внутренней полости и слоистости липосом.

На основании результатов электронной микроскопии установлено, что метод дегидратации/реги­дратации позволяет получить однослойные липосомы с единичными двух-, трехслойными везикулами, в то время, как тепловой метод обеспечивает получение многослойных липосом с числом слоев до нескольких сотен.

Фракционно-дисперсный состав липосом исследовали с применением лазерного корреляционного спектрометра ЛКС-03. По данным корреляционной спектроскопии и электронной микроскопии выяв­лено, что липосомы, полученные по методу дегидратации/регидратации, имели размеры от 50 до 1000 нм с наличием, кроме того, крупной фракции со средним диаметром более 10 мкм. После гомогениза­ции размеры липосом составили 90–1000 нм, причем крупная фракция исчезает, а средние диаметры фракций значительно меньше по сравнению с негомогенизированным образцом. По тепловому мето­ду получены липосомы размерами порядка нескольких мкм, также имеются крупные многослойные везикулы с размерами более 20 мкм.

В процессе хранения, длительность которого составляла 27 суток, изменяется фракционно-дис­персный состав липосом, полученных по методу дегидратации/регидратации без гомогенизации. Эти изменения связаны с агрегацией липосом и процессом изотермической перегонки. После гомогенизации в процессе хранения фракционно-дисперсный состав липосом в отношении числа фракций и их среднего диаметра меняется мало.

Устойчивость липосомального β-каротина к окислению при хранении изучали с плмлщью микро­колориметра МКМФ-1. Показано, что витамин Е повышает стабильность липосомального β-каротина к окислению как на стадии приготовления липосом, так и в процессе хранения.

В дальнейшем предполагается внесение липосом в молоко и молочные продукты и исследование стабильности как непосредственно липидных везикул, так и инкапсулированного ингредиента.

Список литературы

  1. Jesorka A., Orwar O. Liposomes: Technologies and Analytical Applications // Annu. Rev. Anal. Chem. 2008. P. 801–832.
  2. Красильников В. Н., Несмелов А. И. Липосомы в пищевой промышленности: перспективы исполь­зования // Пищевая промышленность. 1999. № 12. С. 46.
  3. Ko S., Lee S. C. Effect of nanoliposomes on the stabilization of incorporated retinol // Afr. J. Biotech. Vol. 9 (37). 2010. P. 6158–6161.
  4. Weissig V. (ed.). Liposomes: Methods and Protocols, Volume 1: Pharmaceutical Nanocarriers / Mozafari MR. Ch. 2: Nanoliposomes: Preparation and Analysis // Springer. 2010. 12. P. 29–50.

Забодалова Л. А., Ищенко Т. Н., Скворцова Н. Н., Чернявский В. А. Получение липосом и исследование их свойств // Материалы V Международной конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке», СПбГУНиПТ, 2011. С.296-297.

 

 

Оставить отзыв