Preparation of astaxanthin-loaded liposomes: characterization, storage stability and antioxidant activity

ABSTRACT

Astaxanthin-loaded liposomes were prepared by employing a thin-film ultrasound method with the utilization of soy phosphatidylcholine. The preparation conditions of astaxanthin-loaded liposomes were optimized through response surface methodology. Under the optimum preparation conditions, the observed experimental results showed the vesicle size of astaxanthin-LL was 80.62 ± 4.52 nm with the polydispersity index of 0.20 ± 0.03, while the zeta potential was −31.80 ± 1.85 mV with the highest encapsulation efficiency of 97.68 ± 0.34%. The successful encapsulation of astaxanthin in liposomes was demonstrated by Fourier-transform infrared spectroscopy. Retention rate of 82.29% was obtained after 15 days of storage at 4°C in the stability study, which confirmed that the liposome membrane could retain astaxanthin effectively, especially at low storage temperature. Encapsulation could enhance significantly the antioxidant activity of astaxanthin. Additionally, the antioxidant activity of astaxanthin after encapsulation in liposomes was correlated with the incorporation efficiency of astaxanthin.

RESUMEN

En este estudio se prepararon liposomas llenos de astaxantina empleando el método de ultrasonido de capa fina y utilizando fosfatidilcolina de soya. Las condiciones de preparación de los liposomas llenos de astaxantina fueron optimizadas mediante la metodología de superficies de respuesta. Bajo estas condiciones óptimas de preparación, los resultados experimentales observados mostraron que el tamaño vesicular de la astaxantina-LL fue 80,62 ± 4,52 nm, registrando un índice de polidispersidad de 0,20 ± 0,03; además, el potencial zeta fue −31,80 ± 1,85 mV, y la mayor eficiencia de encapsulación registró un valor de 97,68 ± 0,34%. La exitosa encapsulación de la astaxantina en los liposomas se comprobó empleando la espectroscopía infrarroja transformada de Fourier. En lo que se refiere al estudio de estabilidad, al transcurrir 15 días de almacenamiento a una temperatura de 4°C se obtuvo una tasa de retención de 82,29%, lo que confirma que la membrana del liposoma puede retener eficazmente a la astaxantina, sobre todo a bajas temperaturas de almacenamiento. Por lo que, la encapsulación podría mejorar significativamente la actividad antioxidante de la astaxantina. Asimismo, se constató que después de la encapsulación en los liposomas dicha actividad se correlaciona con la eficiencia de incorporación de astaxantina.

KEYWORDS:

• Liposomes
• astaxanthin
• characterization
• storage stability
• antioxidant activity

PALABRAS CLAVE:

• Liposomas
• astaxantina
• caracterización
• estabilidad durante el almacenamiento
• actividad antioxidante

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

This research was financially supported by the Scientific and Technology Project of Henan Province in China (172102110011), College Scientific Research Fund Project (2017XTCX02), the Key Scientific Research Project of Henan Province of China (16A550007), the Project of Key Laboratory of Transformation and Utilization of Cereal Resource of Henan Province of China (001256, 001251), the National Natural Science Foundation (31301602), the Research and Development of Applied Technology Projects of Heilongjiang Province (GC13B215).