DOI:10.1016/j.foodhyd.2020.106411

明胶纳米和亚微米纤维可用于输送诸如番茄红素之类的亲脂性化合物，其主要缺点是在口服阶段溶解迅速。在本文中，利用静电纺丝技术设计了多层三明治结构以增强番茄红素在靶部位小肠中的生物可给率。为此，将负载有0.05％和0.075％（w/w）番茄红素的明胶层夹在两层疏水性电纺玉米醇溶蛋白之间。对溶液和纺丝样品的流变性、理化性能和生物可给率进行了综合研究。通过形态、纤维直径分布、生产效率以及对番茄红素的更高保护等方面确认了对每一层进行静电纺丝的最有利条件。三明治样品对番茄红素的包封效率在83.97-90.51％之间，处于较高的可接受水平。FTIR和DSC分析证实了番茄红素的存在，表明其与蛋白质之间的化学或物理化学相互作用。DSC实验证实了包封的番茄红素的耐热性有所提高。利用Kopcha、Peppas-Sahlin和Korsmeyer-Peppas模型研究了番茄红素在模拟消化环境中的释放行为，从而发现了Fickian扩散有助于基质侵蚀。还观察到番茄红素在小肠期释放速度快，释放量高，对于负载0.075％（w/w）番茄红素的多层样品，其最高生物可给率达到16.44％。本研究为设计基于电纺纤维的安全输送系统提供了一种很有前途的方法，使亲脂性化合物具有更高的生物可给率。

图1.设计三明治结构的示意性步骤：1）第一层：静电纺丝30％（w/v）玉米醇溶蛋白溶液，流速为0.5mL/h，电压为25kV和针尖到收集器的距离为15cm，2）中心层：静电纺丝浓度为30％（w/v）的明胶溶液，负载两种浓度（0.05和0.75％w/w）的番茄红素，流速为0.5mL/h，针尖到收集器的距离为15cm，电压在20-30kV范围内变化；3）第三层：与第一层相同，对玉米醇溶蛋白溶液进行静电纺丝。

图2.不同样品的包封效率（EE％）与电压的关系，带有不同字母的色谱柱表明存在显著差异（p<0.05）。

图3.浓度为30％（w/v）的明胶纤维的SEM图像，其中包含在不同电压下产生的0.05％（w/w）番茄红素：a）20kV，b）25kV和C）30kV和在不同电压下产生的0.075％（w/w）番茄红素：d）20kV，e）25kV和f）30kV。流速为0.5mL/h，针尖至收集器的距离为15cm。

图4.不同样品的FTIR光谱：a）番茄红素，b）玉米醇溶蛋白纤维，c）明胶纤维，d）含番茄红素的明胶纤维和e）含番茄红素的三明治结构。

图5.不同样品的DSC热谱图：a）明胶粉，b）明胶纤维，c）玉米蛋白粉，d）玉米蛋白纤维，e）含番茄红素的三明治结构，f）番茄红素。

图6.在模拟胃肠道中不同样品（S1-S6）的番茄红素释放曲线：口（SSF），胃（SGF）和小肠（SIF）。

图7.在小肠中不同样品（S1-S6）的番茄红素生物可给率，带有不同字母的柱状图表示显著差异（p<0.05）。