The properties of liposomes produced from milk fat globule membrane material using different techniques

Abstract - The isolation of milk fat globule membrane (MFGM) material from buttermilk on a commercial scale has provided a new ingredient rich in phospholipids and sphingolipids. In the pharmaceutical and cosmetic industries, highly purified phospholipids extracted from soya oil or egg yolk are used to produce liposomes. Liposomes are spherical structures consisting of one or more phospholipid bilayers enclosing an aqueous core. They may be used for the entrapment and controlled release of drugs or nutraceuticals, as model membranes or cells, and even for specialist techniques such as gene delivery. There are many potential applications for liposomes in the food industry, ranging from the protection of sensitive ingredients to increasing the efficacy of food additives. Our previous work compared the structure and properties of liposomes prepared from a milk fat globule membrane (MFGM) fraction and soya phospholipid material using a high-pressure homogenizer (Microfluidizer). These results identified some potential advantages in the use of MFGM phospholipids for the manufacture of liposomes for use in food systems. This paper compared the general structure and properties of liposomes prepared from the same MFGM phospholipid material using three different techniques - microfluidization, the traditional thin-film hydration and the heating method. The thin-film hydration technique required the use of organic solvents, while the other two methods do not involve any non food-safe chemicals. The liposomes prepared by both microfluidization and the heating method had high entrapment efficiencies. Liposomes produced via microfluidization tended to be significantly smaller than those produced by the other methods, with a narrower size distribution, and a higher proportion of unilamellar vesicles. There did not seem to be any advantages in the use of the thin-film hydration method, opening the door to the use of food-safe methods for liposome production.

Résumé - Propriétés de liposomes produits à partir de matériel membranaire de globule gras du lait
La séparation de matériel membranaire de globule gras du lait (MFGM) à partir de babeurre a fourni à l'échelle commerciale un nouvel ingrédient riche en phospholipides et en sphingolipides. Dans les industries pharmaceutiques et cosmétiques, les phospholipides hautement purifiés extraits d'huile de soja ou de jaune d'oeuf sont utilisés pour produire des liposomes. Les liposomes sont des structures sphériques consistant en une ou plusieurs double-couches de phospholipides enfermant un centre aqueux. Ils peuvent être utilisés pour le piégeage et le relargage contrôlé de médicaments ou de nutraceutiques, comme membranes ou cellules modèles, et même pour des techniques spécialisées comme le transport de gènes. À notre connaissance, les phospholipides dérivés de MFGM n'ont pas encore été utilisés dans la fabrication de liposomes. Il y a beaucoup d'utilisations potentielles pour les liposomes dans l'industrie alimentaire, allant de la protection d'ingrédients sensibles jusqu'à l'accroissement de l'efficacité d'additifs alimentaires. Le taux élevé de sphingolipides dans les phospholipides de la membrane des globules gras du lait peut apporter un bénéfice nutritionnel au consommateur, de même qu'une amélioration des fonctionnalités des liposomes dans les aliments. Les liposomes ont été préparés à partir de la fraction phospholipidique de la membrane des globules gras du lait et de phospholipides de soja en utilisant 3 techniques - la traditionnelle hydratation sur couche mince, les méthodes de chauffage et via un homogénéisateur à haute pression (microfluidiseur). Les liposomes préparés à partir de la fraction MFGM avaient une température de transition de phase significativement plus élevée, une membrane plus épaisse et une perméabilité membranaire plus basse que ceux produits à partir de phospholipides de soja. Des investigations ultérieures sur la stabilité relative des deux dispersions de liposomes ont montré que ceux issus de la fraction MFGM étaient plus stables que leurs homologues venant du soja dans une gamme de pH, à différentes températures de traitement et de stockage et en présence de cations monovalents et divalents. Ces résultats illustrent quelques avantages potentiels de l'utilisation des phospholipides de la MFGM dans la fabrication de liposomes pour leur utilisation dans les aliments.