Desenvolvimento de lipossomas nanométricos para armazenamento e liberação controlada de peptídeos antimicrobianos

Abstract

Os compostos antimicrobianos naturais são um tema de grande interesse devido ao aumento da demanda por alimentos seguros e de alta qualidade. A utilização de lipossomas é uma alternativa interessante para proteger antimicrobianos nos alimentos, além de fornecer compostos naturais de liberação controlada. Os lipossomas revestidos com polissacarídeos apresentam melhor estabilidade, representando uma alternativa aos lipossomas convencionais. Inicialmente, os nanolipossomas que encapsulam a nisina foram preparados com fosfatidilcolina de soja (PC) e pectina ou ácido poligalacturônico. Os lipossomas desenvolvidos apresentaram alta eficiência de encapsulação, baixo índice de polidispersão e foram estáveis durante 21 dias a 7 °C e 25 °C. A atividade antimicrobiana foi observada contra cinco cepas diferentes de Listeria em placas de ágar de leite, com uma melhor eficiência contra L. innocua 6a. Em um segundo momento, as características estruturais dos lipossomas foram estudadas por dispersão de raios-X de pequeno ângulo (SAXS) e as amostras foram submetidas a ciclos de temperatura (20-60 °C). Para isso, os lipossomas foram desenvolvidos contendo pectina ou ácido poligalacturônico pelos métodos de hidratação de filme e evaporação em fase reversa, para encapsular nisina. A análise de SAXS confirmou a presença de estruturas lamelares em todas as amostras. Além disso, parte da estrutura multilamelar tornou-se cúbica, provavelmente devido à presença de nisina nos lipossomas. A adição de polissacarídeos mostrou diferenças entre as fases cúbicas formadas. Em última análise, a mistura de lisozima e nisina foi encapsulada em lipossomas contendo polissacarídeos. O diâmetro médio dos lipossomas foi de 85,6 e variou para 77,3 e 79,9 nm com a incorporação de pectina ou ácido poligalacturônico, respectivamente. O potencial zeta dos lipossomas com polissacarídeos foi de cerca de -30 mV, mostrando alta eficiência de encapsulação. A atividade antimicrobiana foi avaliada a 37 °C, mostrando que a PC-pectina reduziu a população de L. monocytogenes em 2 log UFC/mL e 5 log UFC/mL em leite integral e desnatado, respectivamente. Em refrigeração, a PC-pectina reduziu a população de L. monocytogenes para quase zero por até 25 dias em leite desnatado. Portanto, pode dizer-se que os lipossomas que contêm polissacarídeos podem ser uma tecnologia promissora para o encapsulamento da lisozima e nisina. Além disso, a existência de estrutura cúbica nos lipossomas pode proporcionar liberação controlada de antimicrobianos.

Natural antimicrobial compounds are a topic of utmost interest due to the increased demand for safe and high-quality foods. The use of liposomes is an interesting alternative to protect antimicrobials in food, also providing controlled release natural compounds. Polysaccharides coated liposomes present better stability, representing an alternative to conventional liposomes. Initially, nanoliposomes encapsulating nisin were prepared with soy phosphatidylcholine (PC) and pectin or polygalacturonic acid. The liposomes developed presented high encapsulation efficiency, low polydispersity index, and were stable for 21 days at 7°C and 25°C. The antimicrobial activity was observed against five different strains of Listeria in milk-agar plates, with a better efficiency against L. innocua 6a. In a second moment, structural characteristics of liposomes were studied by small angle X-ray scattering (SAXS) and the samples were submitted to temperature cycles (20-60°C). For this, liposomes were developed containing pectin or polygalacturonic acid by the thin-film hydration method and reverse phase evaporation method for nisin encapsulation. The analysis of SAXS confirmed the presence of lamellar structures in all the samples. In addition, part of the multilamellar structure became cubic, probably due to the presence of nisin in the liposomes. The addition of polysaccharides showed differences between the cubic phases formed. Ultimately, the mixture of lysozyme and nisin were encapsulated in liposomes containing polysaccharides. The mean diameter of the liposomes was 85.6 and varied to 77.3 and 79.9 nm with the incorporation of pectin or polygalacturonic acid, respectively. The zeta potential of liposomes with polysaccharides were around -30 mV, showing high encapsulation efficiency. The antimicrobial activity was assessed at 37 °C, showing that PC-pectin reduced the population of L. monocytogenes to 2 log CFU/mL and 5 log CFU/mL in whole and skim milk, respectively. At under refrigeration, PC-pectin reduced the population of L. monocytogenes to almost zero for up to 25 days in skim milk. Therefore, it can say that the liposomes containing polysaccharides can be a promising technology for the encapsulation of lysozyme and nisin. In addition, the existence of cubic structure in the liposomes can provide controlled release of antimicrobials.