تهیه نانونیوزوم در غلظت‌های مختلف کلسترول با روش هیدراتاسیون لایه نازک برای نانوریزپوشانی ترکیبات پلی‌فنلی خالص

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

دوره 21، شماره 1 - شماره پیاپی 91، فروردین و اردیبهشت 1404، صفحه 29-45   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.2024.88833.1344

نویسندگان

زهره گنجه سلطان آبادی؛ رضوان شاددل^* ؛ یونس زاهدی دیزج یکان

گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

هدف از این مطالعه تهیه نانوکپسول­‌های نانونیوزومی به‌منظور حفاظت از ترکیبات پلی­فنلی و سپس ارزیابی ویژگی‌های فیزیکی-شیمیایی نانونیوزوم­‌های حاصله بود. 4 فرمول نانوذرات نیوزومی با استفاده از 140 میلی­گرم سورفکتانت‌های غیریونی اسپن 60 و توئین 80 با نسبت 1:3 و کلسترول به مقدار 0 (F1)، 10 (F2)، 20 (F3) و 30 (F4) (mg/mg 140 سورفکتانت) با استفاده از روش هیدراتاسیون لایه نازک تولید شد. اندازه ذرات، شاخص توزیع اندازه ذرات (PDI)، پتانسیل زتا و بازده ریزپوشانی روی نانونیوزم‌ها ارزیابی شد. پس از انتخاب نانونیوزوم با بهترین خصوصیات، تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف­‌سنجی مادون قرمز (FTIR) و پایداری شیمیایی نانونیوزم‌ها در مدت 60 روز نگهداری بررسی شد. نتایج نشان داد که میانگین اندازه ذرات، PDI و پتانسیل زتا برای فرمول­‌های مختلف نانونیوزوم‌ به‌ترتیب در محدوده 103.5-354 نانومتر، 0.17-0.92 و 50.35- تا 65.36- میلی­‌ولت قرار گرفت. مقدار بازده ریزپوشانی در دامنه 95-88% واقع شد که تیمار F3 دارای بیشینه بازده بوده و بر اساس اندازه ذرات، PDI و پتانسیل زتا به‌عنوان نانونیوزم با بهترین خصوصیات برای سایر آزمون­‌ها انتخاب گردید. بر اساس نتایج FTIR در طیف نانونیوزوم (F3) حاوی پلی‌فنل پیک‌ها تغییری نداشت و ترکیب پلی­فنلی به‌طور مناسبی در ساختار نانونیوزوم بدون تغییر ماهیت محصور شده بود. همچنین نتایج SEM وزیکول‌های با ساختار یکنواخت و مناسب را نشان داد. نانونیوزوم (F3) حاوی پلی‌فنل در مدت 60 روز نگهداری در دمای محیط پایداری بالاتری نسبت به نمونه شاهد (پلی­فنل) داشت که نشان‌دهنده توانایی بالای نانونیوزوم در حفظ ترکیبات پلی‌فنلی در زمان نگهداری بود و به‌عنوان بهترین نمونه جهت حفاظت از ترکیبات پلی­فنلی برای تولید غذاهای عملگرا می­تواند مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، بر اساس پروفایل رهایش نانوحامل­های توسعه‌یافته، بیشتر پلی‌فنل­ها در روده کوچک آزاد شدند؛ مدل کوپچا می­‌تواند رفتار رهایش پلی­فنل از نانو حامل­‌های ساخته‌شده را توصیف کند.

کلیدواژه‌ها

آنتی‌اکسیدان؛ زیست‌فعال؛ فراسودمند؛ نانوریزپوشانی

مراجع

1. Amjadi, S., Ghorbani, M., Hamishehkar, H., & Roufegarinejad, L. (2018). Improvement in the stability of betanin by liposomal nanocarriers: Its application in gummy candy as a food model. Food Chemistry, 256, 156-16. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.02.114
2. Bang, S., Hwang, I., Yu, Y., Kwon, H., Kim, D., & Park, H. (2011). Influence of chitosan coating on the liposomal surface on physicochemical properties and the release profile of nanocarrier systems. Journal of Microencapsulation, 28(7), 595-604. https://doi.org/3109/02652048.2011.557748
3. Bhardwaj, P., Tripathi, P., Gupta, R., & Pandey, S. (2020). Niosomes: A review on niosomal research in the last decade. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 56, 101581. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2020.101581
4. Birben, E., Sahiner, U.M., Sackesen, C., Erzurum, S., & Kalayci, O. (2012). Oxidative stress and antioxidant defense. World Allergy Organization Journal, 5, 9-19. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2020.101581
5. Briuglia, M.-L., Rotella, C., McFarlane, A., & Lamprou, D.A. (2015). Influence of cholesterol on liposome stability and on in vitro drug release. Drug Delivery and Translational Research, 5, 231-242. https://doi.org/10.1007/s13346-015-0220-8
6. Chen, S., Hanning, S., Falconer, J., Locke, M., & Wen, J. (2019). Recent advances in non-ionic surfactant vesicles (niosomes): Fabrication, characterization, pharmaceutical and cosmetic applications. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 144, 18-39. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2019.08.015
7. Clifford, T., Constantinou, C.M., Keane, K.M., West, D.J., Howatson, G., & Stevenson, E.J. (2017). The plasma bioavailability of nitrate and betanin from Beta vulgaris rubra in humans. European Journal of Nutrition, 56, 1245-1254. https://doi.org/10.1007/s00394-016-1173-5
8. Danaee, M., Farzinebrahimi, R., Kadir, M.A., Sinniah, U.R., Mohamad, R., & Mat Taha, R. (2015). Effects of MeJA and SA elicitation on secondary metabolic activity, antioxidant content and callogenesis in Phyllanthus pulcher. Brazilian Journal of Botany, 38, 265-272. https://doi.org/10.1007/s40415-015-0140-3
9. Elmi, N., Ghanbarzadeh, B., Ayaseh, A., Sahraee, S., Heshmati, M.K., Hoseini, M., & Pezeshki, A. (2021). Physical properties and stability of quercetin loaded niosomes: stabilizing effects of phytosterol and polyethylene glycol in orange juice model. Journal of Food Engineering, 296, 110463. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2020.110463
10. Essa, E.A. (2010). Effect of formulation and processing variables on the particle size of sorbitan monopalmitate niosomes. Asian Journal of Pharmaceutics (AJP), 4 (4). https://doi.org/10.22377/ajp.v4i4.289
11. Fan, M., Xu, S., Xia, S., & Zhang, X. (2008). Preparation of salidroside nano-liposomes by ethanol injection method and in vitro release study. European Food Research and Technology, 227, 167-174. https://doi.org/10.1007/s00217-007-0706-9
12. Gorjian, H., Amiri, Z.R., Milani, J.M., & Khaligh, N.G. (2021). Preparation and characterization of the encapsulated myrtle extract nanoliposome and nanoniosome without using cholesterol and toxic organic solvents: A comparative study. Food Chemistry, 342, 128342. https://doi.org/10.1016/j.foodchem. 2020.128342
13. Imran, M., Shah, M.R., Ullah, F., Ullah, S., Elhissi, A.M., Nawaz, W., Ahmad, F., Sadiq, A., & Ali, I. (2016). Glycoside-based niosomal nanocarrier for enhanced in-vivo performance of Cefixime. International Journal of Pharmaceutics, 505(1-2), 122-132. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2016.03.042
14. Khan, M.I., Madni, A., & Peltonen, L. (2016). Development and in-vitro characterization of sorbitan monolaurate and poloxamer 184 based niosomes for oral delivery of diacerein. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 95, 88-95. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2016.09.002
15. Khoee, S., & Yaghoobian, M. (2017). Niosomes: A novel approach in modern drug delivery systems. In Nanostructures for drug delivery (pp. 207-237). Elsevier.https://doi.org/10.1016/B978-0-323-46143-6.00006-3
16. Laridi, R., Kheadr, E., Benech, R.-O., Vuillemard, J., Lacroix, C., & Fliss, I. (2003). Liposome encapsulated nisin Z: optimization, stability and release during milk fermentation. International Dairy Journal, 13(4), 325-336. https://doi.org/10.1016/S0958-6946(02)00194-2
17. Lashkari H. (2022). Crocin encapsulation in niosome and liposome carriers and investigation of their properties. Journal of Food Science and Technology (Iran), 19(128), 171-182. https://doi.org/22034/FSCT.19.128.171
18. Lubbers, S., & Guichard, E. (2003). The effects of sugars and pectin on flavour release from a fruit pastille model system. Food Chemistry, 81(2), 269-273. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(02)00422-3
19. Maqamikia, H., Hakimzadeh, V., Arianfar, A., Rajabzade, Q., & Shahidi-Noghabi, M. (2021). Improving the stability and bioaccessibility of vitamin D3 in the structure of nanoniosomes designed by different surfactants, Research and Innovation in Food Science and Technology (JRIFST), 10(3), 249-260. https://doi.org/22101/JRIFST.2020.254761.1195
20. Moghassemi, S., Hadjizadeh, A., & Omidfar, K. (2017). Formulation and characterization of bovine serum albumin-loaded niosome. Aaps Pharmscitech, 18, 27-33. https://doi.org/10.1208/s12249-016-0487-1
21. Molaveisi, M., Noghabi, M.S., Parastouei, K., & Taheri, R.A. (2021). Fate of nanophytosomes containing bioactive compounds of Echinacea extract in an acidic food beverage. Food Structure, 27, 100177. https://doi.org/10.1016/j.foostr.2021.100177
22. Mozafari, M.R. (2010). Nanoliposomes: preparation and analysis. Liposomes: Methods and Protocols, Volume 1: Pharmaceutical Nanocarriers, 29-50. https://doi.org/10.1007/978-1-60327-360-2_2
23. Munin, A., & Edwards-Lévy, F. (2011). Encapsulation of natural polyphenolic compounds; a review. Pharmaceutics, 3(4), 793-829. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics3040793
24. Mustafa, S.K., Oyouni, A.A.W.A., Aljohani, M.M., & Ahmad, M.A. (2020). Polyphenols more than an Antioxidant: Role and Scope. Journal of Pure and Applied Microbiology, 14(1). https://doi.org/10.22207/JPAM.14.1.08
25. Nakhaei, P., Margiana, R., Bokov, D.O., Abdelbasset, W.K., Jadidi Kouhbanani, M.A., Varma, R.S., Marofi, F., Jarahian, M., & Beheshtkhoo, N. (2021). Liposomes: structure, biomedical applications, and stability parameters with emphasis on cholesterol. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 9, 705886. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.705886
26. Nedovic, V., Kalusevic, A., Manojlovic, V., Levic, S., & Bugarski, B. (2011). An overview of encapsulation technologies for food applications. Procedia Food Science, 1, 1806-1815. https://doi.org/10.1016/j.profoo.2011.09.265
27. Nowroozi, F., Almasi, A., Javidi, J., Haeri, A., & Dadashzadeh, S. (2018). Effect of surfactant type, cholesterol content and various downsizing methods on the particle size of niosomes. Iranian Journal of Pharmaceutical Research: IJPR, 17(Suppl2), 1. https://doi.org/10.22037/IJPR.2018.2368
28. Pascua, Y., Koç, H., & Foegeding, E.A. (2013). Food structure: Roles of mechanical properties and oral processing in determining sensory texture of soft materials. Current Opinion in Colloid and Interface Science, 18(4), 324-333. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2013.03.009
29. Patel, K.K., Kumar, P., & Thakkar, H.P. (2012). Formulation of niosomal gel for enhanced transdermal lopinavir delivery and its comparative evaluation with ethosomal gel. AAPS PharmSciTech 13(4), 1502–1510. https://doi.org/10.1208/s12249-012-9871-7
30. Pezeshky, A., Ghanbarzadeh, B., Hamishehkar, H., Moghadam, M., & Babazadeh, A. (2016). Vitamin A palmitate-bearing nanoliposomes: Preparation and characterization. Food Bioscience, 13, 49-55. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2015.12.002
31. Quideau, S., Deffieux, D., Douat‐Casassus, C., & Pouységu, L. (2011). Plant polyphenols: chemical properties, biological activities, and synthesis. Angewandte Chemie International Edition, 50(3), 586-621. https://doi.org/10.1002/anie.201000044
32. Ramli, N., Ali, N., Hamzah, S., & Yatim, N. (2021). Physicochemical characteristics of liposome encapsulation of stingless bees' propolis. Heliyon, 7(4). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e06649
33. Ravaghi, M., Razavi, S.H., Mousavi, S.M., Sinico, C., & Fadda, A.M. (2016). Stabilization of natural canthaxanthin produced by Dietzia natronolimnaea HS-1 by encapsulation in niosomes. LWT, 73, 498-504. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.06.027
34. Seyedabadi, M.M., Rostami, H., Jafari, S.M., & Fathi, M. (2021). Development and characterization of chitosan-coated nanoliposomes for encapsulation of caffeine. Food Bioscience, 40, 100857. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2020.100857
35. Sguizzato, M., Esposito, E., & Cortesi, R. (2021). Lipid-based nanosystems as a tool to overcome skin barrier. International Journal of Molecular Sciences, 22(15), 8319. https://doi.org/10.3390/ijms22158319
36. Shaddel, R., Hesari, J., Azadmard-Damirchi, S., Hamishehkar, H., Fathi-Achachlouei, B., & Huang, Q. (2018). Use of gelatin and gum Arabic for encapsulation of black raspberry anthocyanins by complex coacervation. International Journal of Biological Macromolecules, 107, 1800-1810. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.10.044
37. Shahidi, F., & Naczk, M. (2003). Phenolics in food and nutraceuticals. CRC press. https://doi.org/10.1201/9780203508732
38. Shahidi, F., & Yeo, J. (2016). Insoluble-bound phenolics in food. Molecules, 21(9), 1216. https://doi.org/10.3390/molecules21091216
39. Sozer, N., & Kokini, J.L. (2009). Nanotechnology and its applications in the food sector. Trends in Biotechnology, 27(2), 82-89. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2008.10.010
40. Subramaniam, P. (2016). The stability and shelf life of confectionery products. In The stability and shelf life of food (pp. 545-573). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100435-7.00019-8
41. Vetrani, C., Rivellese, A.A., Annuzzi, G., Mattila, I., Meudec, E., Hyötyläinen, T., Orešič, M., & Aura, A.M. (2014). Phenolic metabolites as compliance biomarker for polyphenol intake in a randomized controlled human intervention. Food Research International, 63, 233-238. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.01.018
42. Williams, R.J., Spencer, J.P., & Rice-Evans, C. (2004). Flavonoids: antioxidants or signalling molecules? Free radical biology and medicine, 36(7), 838-849. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2004.01.001
43. Zahedi, Y., Shaddel, R., Salamatian, M., & Szumny, A. (2024). Nanoliposomal encapsulation of Capparis spinosa extract and its application in jelly formulation. Molecules, 29(12), 2804. https://doi.org/10.3390/molecules29122804