26.11.2024 г.
В серии из двух статей, вышедших в журнале International Dairy Journal (Q1 - Food Science (SJR) IF = 3.1) коллектив лаборатории функциональных свойств биополимеров с коллегами из других лабораторий ИБХФ РАН представили результаты исследования о возможности использования ковалентного конъюгата между изолятом сывороточных белков молока (ИСБ) и хитозаном, получаемого на первой стадии реакции Майара, для создания системы доставки липосомальной формы биологически активных веществ (омега-3 полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) и куркумина).
С помощью широкого спектра физико-химических методов были определены характеристики растворимой фракции конъюгата ИСБ-хитозан. На основании совокупности полученных данных, а также визуализации с помощью просвечивающей электронной микроскопии, был сделан вывод, что структура конъюгата соответствует модели «ядро-оболочка», в которой ядро представляет собой агрегаты частично термоденатурированных во время реакции Майара глобулярных молекул ИСБ, вокруг которых формируется оболочка из ковалентно связанного с белками хитозана. Показано, что полученный конъюгат, также как и его комплекс с липосомами, обладает улучшенной растворимостью в области изоэлектрической точки ИСБ (pH = 4.5). Было установлено, что инкапсулирующая способность ковалентного конъюгата в отношении липосом достигает 93.6 ± 2.3%. Это обеспечивает эффективную защиту липосомальной форме куркумина и ПНЖК от деградации и окисления в процессе хранения при комнатной температуре и на свету в течение, как минимум, 11 суток.
Во второй части исследования оценивали преимущества использования ковалентного конъюгата для повышения биодоступности липосомальной формы нутрицевтиков при моделировании переваривания их комплекса в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) in vitro. Было показано, что липосомы практически равномерно высвобождались из ферментативно гидролизованного комплекса на каждой изученной стадии пищеварения: в среде «желудка» на 54 ± 9 %, в среде «тонкого кишечника» на 46 ± 9 %. На стадии желудка такой выпуск обусловлен гидролизом под действием пепсина, как хитозановой, так и белковой части конъюгата, формирующих комплекс с липосомами.
Совокупностью физико-химических методов было охарактеризовано взаимодействие как частиц гидролизованного комплекса, так и липосом с муцином, а также с желчными солями в модельных условиях ЖКТ in vitro. Ковалентное присоединение хитозана к частично термоденатурированному ИСБ позволило улучшить мукоадгезивность комплекса на стадии «желудка». Кроме того, оба биополимера способствовали поддержанию мукоадгезивности комплекса на стадии «тонкого кишечника». В работе приведено сравнение поведения в модельных условиях пищеварительного тракта комплексов липосом с биополимерами, объединёнными различным типом взаимодействий, а именно ковалентным связыванием белка с хитозаном (реакции Майяра) и электростатическим притяжением между ними.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, грант № 21-76-00045, а также Министерства науки и высшего образования РФ (номер государственной регистрации темы исследования: 122041300204-1).
Daria Zelikina, Sergey Chebotarev, Anna Antipova, Elena Martirosova, Maria Anokhina, Nadezhda Palmina, Natalia Bogdanova, Anatoly Khvatov, Yuri Tsaplev, Aleksei Trofimov, Maria Sokol, Nikita Yabbarov, Elena Nikolskaya, Maria Semenova. Efficacy of a Maillard-type conjugate of whey protein isolate with chitosan as a carrier for a liposomal form of a combination of curcumin and balanced amounts of n-3 and n-6 PUFAs. Part I. structure – Functionality relationships. International Dairy Journal, Volume 154, 2024, 105923, https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2024.105923
Daria Zelikina, Sergey Chebotarev, Anna Antipova, Elena Martirosova, Maria Anokhina, Nadezhda Palmina, Natalia Bogdanova, Maria Semenova. Efficacy of a Maillard-type conjugate of whey protein isolate with chitosan as a carrier for a liposomal form of a combination of curcumin and balanced amounts of n-3 and n-6 PUFAs. Part II. Carrier behaviour under simulated in vitro digestion. International Dairy Journal, Volume 154, 2024, 105924. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2024.105924.
