DOI:10.1016/j.foodhyd.2020.106411
明膠納米和亞微米纖維可用于輸送諸如番茄紅素之類的親脂性化合物，其主要缺點是在口服階段溶解迅速。在本文中，利用靜電紡絲技術設計了多層三明治結構以增強番茄紅素在靶部位小腸中的生物可給率。為此，將負載有0.05％和0.075％（w/w）番茄紅素的明膠層夾在兩層疏水性電紡玉米醇溶蛋白之間。對溶液和紡絲樣品的流變性、理化性能和生物可給率進行了綜合研究。通過形態、纖維直徑分布、生產效率以及對番茄紅素的更高保護等方面確認了對每一層進行靜電紡絲的最有利條件。三明治樣品對番茄紅素的包封效率在83.97-90.51％之間，處于較高的可接受水平。FTIR和DSC分析證實了番茄紅素的存在，表明其與蛋白質之間的化學或物理化學相互作用。DSC實驗證實了包封的番茄紅素的耐熱性有所提高。利用Kopcha、Peppas-Sahlin和Korsmeyer-Peppas模型研究了番茄紅素在模擬消化環境中的釋放行為，從而發現了Fickian擴散有助于基質侵蝕。還觀察到番茄紅素在小腸期釋放速度快，釋放量高，對于負載0.075％（w/w）番茄紅素的多層樣品，其最高生物可給率達到16.44％。本研究為設計基于電紡纖維的安全輸送系統提供了一種很有前途的方法，使親脂性化合物具有更高的生物可給率。
圖1.設計三明治結構的示意性步驟：1）第一層：靜電紡絲30％（w/v）玉米醇溶蛋白溶液，流速為0.5mL/h，電壓為25kV和針尖到收集器的距離為15cm，2）中心層：靜電紡絲濃度為30％（w/v）的明膠溶液，負載兩種濃度（0.05和0.75％w/w）的番茄紅素，流速為0.5mL/h，針尖到收集器的距離為15cm，電壓在20-30kV范圍內變化；3）第三層：與第一層相同，對玉米醇溶蛋白溶液進行靜電紡絲。
圖2.不同樣品的包封效率（EE％）與電壓的關系，帶有不同字母的色譜柱表明存在顯著差異（p<0.05）。
圖3.濃度為30％（w/v）的明膠纖維的SEM圖像，其中包含在不同電壓下產生的0.05％（w/w）番茄紅素：a）20kV，b）25kV和C）30kV和在不同電壓下產生的0.075％（w/w）番茄紅素：d）20kV，e）25kV和f）30kV。流速為0.5mL/h，針尖至收集器的距離為15cm。
圖4.不同樣品的FTIR光譜：a）番茄紅素，b）玉米醇溶蛋白纖維，c）明膠纖維，d）含番茄紅素的明膠纖維和e）含番茄紅素的三明治結構。
圖5.不同樣品的DSC熱譜圖：a）明膠粉，b）明膠纖維，c）玉米蛋白粉，d）玉米蛋白纖維，e）含番茄紅素的三明治結構，f）番茄紅素。
圖6.在模擬胃腸道中不同樣品（S1-S6）的番茄紅素釋放曲線：口（SSF），胃（SGF）和小腸（SIF）。
圖7.在小腸中不同樣品（S1-S6）的番茄紅素生物可給率，帶有不同字母的柱狀圖表示顯著差異（p<0.05）。
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