静电纺丝技术包埋天然酚类化合物研究进展

石元玥，杨宇帆，孔保华，王 浩*

（东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

随着消费者对于食品与健康关系重要性的意识增强，科学界对于功能性食品的研究也越来越多，这些 功能性食品可以在满足人体基本营养需求之外发挥促进健康的积极作用。大量流行病学实验研究已证实植物中的 许多功能性成分在预防慢性疾病和维持人体健康方面发挥着重要作用，适合用于功能性食品的研究与开发[1]。酚类化合物广泛存在于水果、谷物和蔬菜中，是维管植物的次级代谢产物，近年来已被证实具有多种生理活性，可作为生物活性物质应用于食品工业中[2]。一些体外、体内和临床实验结果表明，酚类物质具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗癌等生物活性功能，这些生物活性功能与心血管疾病、骨质疏松、神经性疾病、肿瘤和糖尿病等慢性疾病的预防和治疗有密切联系。

然而，天然酚类物质容易受到食品加工、贮存条件（温度、光照、氧气）和人体消化道环境（pH值、酶、其他物质）的影响，而且多数在水中的溶解度低，这些性质导致其在食品和营养保健品中的生物利用度较低[3]。包埋技术能够掩盖一些酚类物质的不良味道或气味，在加工和贮存过程中保持酚类物质的稳定性，防止酚类物质与食品基质的不良相互作用，延缓其降解过程（如氧化或水解），并实现其在体内控制和定向释放，提高酚类化合物的生物利用度[4-5]。常用的包埋技术有乳液法、喷雾干燥法、脂质体法和静电纺丝法等[6-7]。乳液法适用于亲水性和疏水性化合物，但是需要精密设备和繁琐的制备过程[8]。喷雾干燥法具有简单、快速和成本相对较低等优点，但是这种方法不适用于包埋热敏性化合物[9]。脂质体法能够控制包埋物质的释放速率，提高酚类物质溶解度和生物利用度，但是生物活性物质的包埋率低、释放速度快以及贮存期间不稳定等缺点限制了其在食品工业中的应用[10]。上述包埋技术仍存在许多不足之处，因此，开发一种合适的、高效的天然酚类物质包埋技术至关重要。

近年来，纳米技术取得了众多关键性进展。在食品工业中，纳米技术被用来开发或改良食品，可以更有效地将营养素、蛋白质和抗氧化剂输送到人体内[11]。在各种各样的纳米材料生产工艺中，静电纺丝技术得到了越来越多的关注。静电纺丝纳米纤维具有直径可调、孔隙率高、比表面积大等优良性能，在食品活性包装、药物输送、组织工程、传感器等领域有着广阔的应用前景[12-15]。 静电纺丝过程中无需高温或者加压处理，适合用于包埋对环境敏感的天然酚类化合物。综上，全面地了解静电纺丝过程，对于优化生产条件，最大限度地提高生产能力，从而拓宽其在食品科学中的潜在工业应用具有重要意义[16]。本文介绍了静电纺丝技术的基本原理、类型、影响参数、常用的聚合物基质和优势，并对静电纺丝技术在包埋天然酚类化合物方面的研究进展以及在食品工业中应用的局限和发展进行了综述。

1 静电纺丝概述

1.1 静电纺丝原理

静电纺丝是利用高压电场产生的静电力将聚合物溶液射流快速固化沉积到接收装置表面的过程[17]。典型的静电纺丝装置一般由4 个部分组成：高压电源、推送泵、注射器和接收装置，具体如图1所示。聚合物溶液通过推送泵以恒定速率从针头挤出，形成的液滴暴露在高压静电场中，液滴会向最近的低电势点方向延伸，形成泰勒锥结构[18]。当电场强度达到一个临界值，电场力克服了泰勒锥尖端液滴的表面张力，带电的聚合物溶液喷射出来形成射流。射流受到静电力、阻力、重力、库伦斥力、表面张力和流体黏弹力等力的作用，由于“鞭动不稳定性”而被拉伸旋转，最终溶剂蒸发，连续纤维沉积在接收装置上，形成纳米纤维薄膜[19]。纺丝过程中使用的电压一般为5～30 kV，注射器针头与接收装置之间的接收距离通常在5～25 cm之间[20]。

图 1 静电纺丝装置示意图[21]Fig. 1 Schematic diagram of electrospinning device[21]

1.2 静电纺丝类型

目前，静电纺丝的主要类型有单轴静电纺丝、同轴静电纺丝、乳液静电纺丝和其他类型静电纺丝[22]，图2是3 种静电纺丝方法的示意图。单轴静电纺丝是将聚合物基质与生物活性成分溶于同一溶剂形成均一的溶液，并将共混溶液置于注射器中进行静电纺丝的过程。单轴静电纺丝是最简单和最常用的静电纺丝方法，但这种方法也存在一定缺点，例如，简单共混通常会导致活性物质分散不均匀，造成生物活性物质的突释[23]。同轴静电纺丝是将单一的针头换成同轴的复合针头，制备出具有“核-壳”结构的纤维。与单轴静电纺丝相比，同轴静电纺丝具有更高的生物活性物质包埋率，可以更好地实现生物活性物质控制释放，避免了初始突释现象的发生[24]。乳液静电纺丝是指在乳化剂作用下，将油包水（water in oil，W/O）或水包油（oil in water，O/W）型乳状液电纺成具有“核-壳”结构的纤维，直接包埋亲水性或疏水性化合物（如多酚、维生素、酶和肽等）[25]。近年来，也有研究将纳米粒子、脂质体、胶束等与静电纺丝技术相结合制备纤维[26-28]，赋予了静电纺丝新的功能。

图 2 3 种静电纺丝方法示意图[29]Fig. 2 Schematic diagrams of three electrospinning techniques[29]

1.3 静电纺丝影响参数

影响静电纺丝过程的因素可分为溶液参数和工艺参数。溶液参数包括聚合物浓度、黏度，溶液电导率和表面张力等，工艺参数包括外加电场电压、进料速率、针头直径和接收距离等[30]。通过控制协调各个参数，可以直接影响所产生纤维的形态和结构。表1为在一定范围内静电纺丝的影响参数及其对纤维形态的影响。

表 1 静电纺丝的影响参数及其对纤维形态的影响Table 1 Operating parameters of electrospinning and their influence on fiber morphology

1.4 静电纺丝常用的基质材料

静电纺丝基质聚合物可分为两类：天然聚合物和合成聚合物（图3）。天然聚合物也称为生物聚合物（主要包括蛋白质和多糖），其具有无毒、生物可降解和生物相容性良好等优点，这使天然聚合物成为制备静电纺丝纳米纤维最为理想的材料。然而天然聚合物大多存在机械强度差、降解速度快和可纺性差等缺点，而且绝大多数天然聚合物具有亲水性强的特点，这限制了其在食品活性包装、生物活性物质的包埋及体内递送等方面的应用。合成聚合物主要分为亲水性聚合物和疏水性聚合物， 与天然聚合物相比，合成聚合物具有机械性能强、调适性强、耐用等优点。然而这类聚合物存在合成过程中有机溶剂残留、多数只溶于有机溶剂以及生物相容性差等不足[40]。能够用于生物活性物质包埋的亲水性聚合物主要有聚乙烯醇、聚环氧乙烷（polyethylene oxide，PEO） 等，疏水性聚合物主要有聚乳酸和聚丙烯等。这些合成聚合物是可生物降解的，具有低毒性和良好生物相容性等的优点，因此它们也可以用作天然酚类物质的 包埋原料。

天然聚合物是制备静电纺丝纳米纤维最为理想的材料，为了解决单一天然聚合物溶液不易电纺的问题，通常天然聚合物会与其他天然聚合物或合成聚合物复合使用。例如，蛋白质的静电纺丝过程比较困难，因为其具有复杂的二级和三级结构，且在静电纺丝过程中内部相互作用力较弱而不能缠结在一起，Mohammadi等[41]采用静电纺丝法制备乳清分离蛋白与瓜尔胶的复合纳米纤维，乳清分离蛋白（质量分数7%～12%）与瓜尔胶（质量分数0.7%～0.9%）在酸性条件下的混合溶液，在电压20 kV、接收距离8 cm和流速0.6 mL/min的条件下具有可纺性。通过在特定浓度下掺入高相对分子质量的PEO和聚乙烯醇等高可纺性的合成聚合物，也可以改善天然聚合物的可纺性。由于海藻酸钠阴离子间存在强排斥力作用而阻碍了链之间的相互缠绕，使得纯海藻酸钠水溶液的静电纺丝难以实现，Lu Jianwei等[42]将海藻酸钠与无毒、生物相容性好的合成聚合物PEO共混制得电纺纤维毡。在海藻酸钠/PEO质量分数3%和海藻酸钠/PEO质量比为1∶1～0∶1的条件下，获得直径约为250 nm的光滑纤维。通过分析红外吸收光谱和电导率的变化证实了海藻酸钠与PEO之间存在相互作用，这是静电纺丝成功的主要原因。

图 3 制备静电纺丝纳米纤维的聚合物分类Fig. 3 Classification of polymers used for preparation of electrospinning nanofibers

1.5 静电纺丝的优势

静电纺丝是一种生产微/纳米级纤维的通用技术，与其他的包埋技术相比，具有以下一些优点：其操作过程条件温和，不需要高温处理，因此适用于对热敏性物质进行包埋[43]；静电纺丝过程灵活性高，可以通过协调静电纺丝的溶液参数（聚合物浓度、黏度，溶液电导率 和表面张力等）和工艺参数（外加电场、进料速率、针头直径和接收距离等）进而得到科研人员所需纤维的形态和结构；静电纺丝纳米纤维比表面积大，可以增大物质的分散和溶出，提高疏水性成分的生物利用度[44]；根据生物活性物质的理化特性和用途，可以选择不同的天然或合成聚合物基材复合进行电纺，以得到具有合适降解特性和缓释能力的载体。此外，静电纺丝技术还具有操作简单、成本低廉、载药量和包埋率高等诸多 优点[45]。基于上述优点，静电纺丝技术为天然酚类物质的包埋提供了一个新方向。

2 静电纺丝包埋酚类化合物的研究

天然酚类化合物是一类重要的生物活性物质，近年来被广泛应用于功能性食品的生产中。植物性食品（水果、蔬菜、谷物、豆类等）是酚类物质的主要来源，然而其在恶劣的环境条件下稳定性差、不能靶向释放、溶解度低和生物利用度差等性质是阻碍酚类化合物功能发挥的主要障碍[46]。静电纺丝作为一种有效的酚类化合物纳米包埋技术已被应用于突破这些局限，部分常用酚类化合物的生物活性和静电纺丝包埋的应用已在表2中列出。

表 2 常用酚类化合物的生物活性以及静电纺丝在包埋酚类 化合物方面的应用Table 2 Bioactivities and limitations of common phenolic compounds and their encapsulation by electrospinning

2.1 黄酮类化合物

黄酮类化合物是一类以2-苯基色酮为母核的低相对分子质量化合物，包括黄酮同分异构体及其氢化还原产物。该类化合物具有C6-C3-C6的核结构，骨架中含有两个苯环，苯环由C3部分连接[61]。根据三碳键的氧化程度和构象的差别分为以下几类：黄酮（芹黄素、木犀草素等）、黄酮醇（槲皮素、杨梅酮和山柰酚等）、黄烷酮（橙皮苷、柚皮苷）、异黄酮（大豆素等）、黄烷醇（儿茶素、表儿茶素等）和花青素类及其他黄酮类等[62]。

2.1.1 槲皮素

槲皮素广泛存在于蔬菜水果中，其中在洋葱、苹果中含量较高，槲皮素呈黄色针状结晶，几乎不溶于水，在不同食物基质中的稳定性受pH值、温度、金属离子以及谷胱甘肽等化合物的影响。槲皮素具有许多有益于人体健康的作用，如抗病毒、抗氧化、抗菌、抗癌和抗炎等，由于槲皮素的水溶性和生物利用度低、化学稳定性差、生物半衰期短，在食品领域的应用可能会降低其功效[63]。Aytac等[47]采用静电纺丝法制备了聚丙烯酸/槲皮素/β-环糊精包合物纳米纤维。β-环糊精可以和槲皮素形成包合物，使槲皮素的溶解度增加，同时β-环糊精也起到作为聚丙烯酸纳米纤维交联剂的作用。首先通过静电纺丝成功地制备聚丙烯酸/槲皮素/β-环糊精包合物纳米纤维，然后对其进行热交联形成水不溶性网络。体外释放实验结果表明，与流延法制备的薄膜相比，槲皮素在聚丙烯酸/槲皮素/β-环糊精包合物纳米纤维膜上的释放速度慢，释放总量高。此外，聚丙烯酸/槲皮素/β-环糊精包合物纳米纤维膜具有很高的抗氧化活性和光稳定性。Eskitoros-Togay等[48]将聚己内酯（polycaprolactone，PCL）与PEO共混，采用静电纺丝法成功制备出PCL/PEO和PCL/PEO-4%槲皮素电纺膜。根据体外释放实验可知，在240 min内槲皮素释放量最高。此外，体外细胞毒性实验表明，负载槲皮素的静电纺丝膜在24 h内可以抑制人乳腺癌细胞的生长，表明PCL/PEO/槲皮素共混膜可作为药物载体应用于药物递送系统。

2.1.2 儿茶素

儿茶素是从茶叶等天然植物中提取出来的一类酚类活性物质，包括儿茶素、表儿茶素、没食子儿茶素、表没食子儿茶素、儿茶素没食子酸酯、表儿茶素没食子酸酯、没食子儿茶素没食子酸酯及表没食子儿茶素没食子酸酯 8 种单体[64]。儿茶素中，表没食子儿茶素没食子酸酯是绿茶的主要成分（占48%～55%），被认为是最具生物活性的物质[65]。儿茶素在加工条件（如温度、pH值和酶）和贮存条件（如光和氧）下不稳定[66]，利用静电纺丝技术制备含儿茶素的纳米纤维，可以作为一种有效的方法保护其不受不利条件的影响。Hoseyni等[49]采用响应面分析法，对静电纺丝过程中的电压、接收距离、流速等参数进行优化，将儿茶素包埋在叠氮胶-聚乙烯醇纳米纤维中。在不同的负载质量浓度（500、1000、2000、3000 mg/L）下，对儿茶素进行了静电纺丝包埋。结果表明，500 mg/L和1000 mg/L 儿茶素为最佳负载质量浓度，该纳米纤维可考虑应用于食品活性包装和药物应用。

2.1.3 花青素

花青素是高等植物中一类重要的亲水性色素，在不同的pH值环境下具有不同的颜色。它们广泛分布于人类饮食中的植物性食品，包括各种红、黑浆果等有色水果，以及红洋葱、红萝卜、黑豆、茄子、紫玉米、红白菜、紫甘薯等多种深色蔬菜[67]。富含花青素的植物性食品因其抗氧化等功能特性而具有药理相关活性和治疗作用。尽管花青素具有很多有益的性质，但它们在预防或治疗一系列疾病方面的效果取决于其生物可及性和生物利用度，研究人员已经证明花青素在上消化道（胃和小肠的初始部分）被吸收[68-69]，如果花青素在这些器官中的停留时间不足，花青素的未消化部分可能会因高pH值而在肠道中降解[70]，且胃肠道的不利环境，如pH值的大范围波动、各种酶和黏膜屏障的存在等，使花青素的生物可及性、生物利用度和膜透性降低[71]。Isik等[50]采用单轴和同轴静电纺丝技术将富含花青素的酸樱桃浓缩液（sour cherry concentrate，SCC）中的酚类物质包埋在明胶/乳清蛋白纳米纤维中，同轴静电纺丝的样品中SCC具有较高的生物可及性，体外消化结果表明，静电纺丝包埋法对花青素-3-葡萄糖苷的保护效果是未包埋的8 倍。

根据花青素的pH敏感性，Devarayan等[51]利用紫甘蓝花青素开发了一种pH传感器，采用吸附法和化学交联法，从紫甘蓝中提取天然花青素，并将其与醋酸纤维素复合进行静电纺丝。包埋花青素的纳米纤维能够检测不同的pH值（1～14），并且在极端温度（-50 ℃和100 ℃）下可以保持24 h的pH传感性能。这种环保、经济的pH传感器可以用于监测人体健康状况。

2.1.4 大豆素

大豆素是豆科植物中的一种天然异黄酮，其结构与雌激素类似[72]，具有抗氧化、抗癌、植物雌激素活性、抗动脉粥样硬化和抗骨质疏松等作用[73]，然而，低溶解度、低油-水分配系数以及高代谢率限制了其生物利用度。Song Jia等[52]采用静电纺丝法对负载大豆素的纳米脂质体（nanostructured lipid carriers，NLCs）进行了优化，成功地制备了包埋大豆素-NLCs的聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米纤维。体外透皮实验表明，纳米纤维中大豆素的累积量在60 h达到21.71 μg/cm2，是纯大豆素溶液的3.78 倍。结果表明，大豆素-NLCs纳米纤维能显著提高药物的转运量，是一种很有前景的提高大豆素皮肤渗透性的透皮系统。

2.2 酚酸类化合物

酚酸是植物酚类化合物的主要种类之一，它们存在于多种植物性食品中，如种子、果皮和蔬菜的叶子等。通常酚酸以结合形式存在，如酰胺、酯或糖苷，很少 以游离形式存在[74]。酚酸主要分为两个子类：羟基肉桂酸类和羟基苯甲酸类[75]。羟基肉桂酸是从肉桂酸中提取，常与奎宁酸或葡萄糖结合作为简单酯存在于食品中。常见的羟基肉桂酸有阿魏酸、咖啡酸、对香豆酸和芥子酸等。羟基苯甲酸由苯甲酸衍生而来，它们以可溶形式（与糖或有机酸结合）存在，并以木质素的形式与细胞壁结合，与羟基肉桂酸相比，羟基苯甲酸通常在红色水果、洋葱和萝卜等中含量较低，常见的羟基苯甲酸有没食子酸、原儿茶酸、香兰素酸和丁香酸等。

2.2.1 阿魏酸

阿魏酸是一种普遍存在于植物组织中的酚类化合物，许多食物如谷麸、柑橘、香蕉、咖啡、橙汁、茄子、竹笋、甜菜根、卷心菜、菠菜和西兰花等，都含有丰富的阿魏酸[76-78]。阿魏酸是一种天然的抗氧化物质，具有清除自由基和激活细胞应激反应的能力，细胞保护活性很强[79]，对癌症、肝脏疾病、心脏病、糖尿病和皮肤病等疾病具有治疗作用[80]。Yang Jianmao等[53]以阿魏酸为模型药物活性成分，采用同轴静电纺丝法制备了包埋阿魏酸的玉米醇溶蛋白复合纤维。核层溶液为28 g玉米醇溶蛋白和3 g阿魏酸溶于100 mL体积分数80%乙醇-水溶液，壳层溶液为纯乙酸，可以使纤维形态从扁平带状转变为椭圆形/圆形。阿魏酸在纤维基质中以非晶态分散，并可通过典型的Fickian扩散机制持续释放。与单轴静电纺丝相比，同轴静电纺丝可以制备出结构、形貌和性能更好的功能性高分子纤维，并且制备的纳米纤维具有更好的药物释放性能。

在静电纺丝包埋功能性生物活性物质的过程中，阿魏酸也可以作为抗氧化剂提高其他营养物质的氧化稳定性。Yang Huan等[54]采用同轴静电纺丝技术成功制备了包埋鱼油和阿魏酸的玉米醇溶蛋白纳米纤维毡，制备的纳米纤维毡中鱼油的负载量为20%，包埋率为94%。研究表明在纳米纤维中加入阿魏酸可显著提高鱼油的氧化稳定性，且不改变鱼油的释放行为。该复合纳米纤维毡具有良好的氧化稳定性和释放性能，在食品营养添加剂方面具有潜在的应用前景。

2.2.2 没食子酸

没食子酸主要存在于茶叶、浆果、柑橘类水果和红酒中，除了具有很强的抗氧化能力外，还具有抗酪氨酸酶、抗菌、抗炎和抗癌等生物活性[81]。Chuysinuan等[55]研究了静电纺丝聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）水凝胶复合材料的物理化学性能，以正硅酸乙酯为交联剂，将2.5%～7.5%的没食子酸成功包埋于电纺PVA纳米纤维中。结果表明，负载没食子酸的PVA电纺纤维水凝胶具有高达200 ℃的耐热性。释放曲线结果表明，电纺纤维具有很强的抗氧化活性，通过对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2’-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)阳离子 自由基清除能力和铁离子还原/抗氧化能力测定，发现没食子酸/PVA电纺纤维表现出作为药物递送体系的良好特性，可以应用于伤口愈合等方面。Acevedo等[56]利用同轴静电纺丝技术以PEO和玉米醇溶蛋白为主要组分成功制备核-壳型纳米纤维，其可以控制没食子酸的释放，增强其对胆囊癌细胞生长的抑制活性。

2.3 其他酚类化合物

除了上述黄酮类和酚酸类化合物，天然酚类化合物还包含姜黄素、香豆素类、木质素类（松脂醇、甜菊酸）、单宁类（原花青素）和芪类（白藜芦醇），下面是几种常用酚类化合物的研究进展。

2.3.1 姜黄素

姜黄素是一种黄色的多酚，主要从姜黄根茎以及姜黄属的一些其他植物中提纯得到，具有抗癌、抗炎、抗菌、降糖和抗氧化等功能[82]。但是姜黄素存在水溶性差、生理转运过程中降解代谢率较高、代谢终产物不活跃、会迅速从体内排出等缺点，降低了姜黄素的生物利用度[83]。由于这些原因，许多研究试图通过纳米包埋技术来改善姜黄素的功能性和克服其局限性[84]。Celebioglu等[57]采用静电纺丝技术制备姜黄素/羟丙基-β-环糊精包合物和姜黄素/羟丙基-γ-环糊精包合物纳米纤维，将纤维网络放入5 mL水中，姜黄素/羟丙基-γ-环糊精纤维网络具有快速溶解的特性，溶液没有未溶解姜黄素的迹象。在模拟口腔环境条件下，两种纤维网络显示出相似的崩解曲线，姜黄素与环糊精的包合作用可以使纳米纤维网络中的姜黄素快速释放，由于姜黄素的溶解度提高，姜黄素/环 糊精纤维网络中的姜黄素抗氧化作用也增强，这种新设计可以用于制备口服快速溶解食品补充剂。Wang Peng等[58]以乙基纤维素纳米纤维为外层，负载姜黄素的明胶纳米纤维为内层，采用多层混纺法成功制备乙基纤维素/明 胶/乙基纤维素纳米纤维膜多层膜结构，相邻两层膜氢键间的相互作用使其热稳定性明显提高，乙基纤维素外层的疏水性使膜具有高水接触角和低水蒸气透过率；此外，乙基纤维素/明胶/乙基纤维素纳米纤维膜表现出姜黄素的缓释性，可以持续释放96 h以上，并保持了抗氧化活性。结果表明，静电纺丝法制备的多层膜具有良好的包埋和控释生物活性物质的应用前景。

2.3.2 白藜芦醇

白藜芦醇是一种天然的非黄酮类化合物，白藜芦醇具有多种生物活性，如抗氧化、抗炎、抗癌、抗衰老、抗糖尿病、保护心脏、保护神经和抑制肥胖等[85]。白藜芦醇的生物利用度很低，因此，设计连续递送体系对提高其疗效具有重要意义。Rostami等[59]采用静电纺丝技术成功制备了负载白藜芦醇的壳聚糖-结冷胶纳米纤维。将质量分数0.05%白藜芦醇包埋于壳聚糖-结冷胶纳米纤维中可纺性最好，白藜芦醇的包埋率为（86±6）%， 纳米纤维中的白藜芦醇在肠道内的释放量约为总释放量的43%～51%，其抗氧化活性显著高于游离白藜芦醇。结果表明，静电纺丝制备的纳米纤维作为白藜芦醇的药物载体具有很大的应用潜力。

2.3.3 原花青素

原花青素属于缩合单宁，谷物、豆类种子和各种蔬菜水果中都含有较多的原花青素，尤其在水果中的含量较高，红葡萄酒和鲜榨草莓汁中也含有大量的原花青素，原花青素是目前公认的清除人体内自由基最有效的天然抗氧化剂之一，具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抗菌、降低血脂和改善睡眠等生物学功能，被主要应用于食品、药品和化妆品中。原花青素对高温和氧敏感，常用的运载体系有乳液、脂质体，利用静电纺丝技术包埋原花青素的研究相对较少，Lin Si等[60]通过静电纺丝技术制备包埋富含原花青素的葡萄籽提取物（grape seed extract，GSE）的丝素蛋白/PEO复合纳米纤维毡，当GSE的负载量约为3%时，其具有良好的细胞相容性，可以通过促进细胞增殖和保护皮肤成纤维细胞免受氧化应激。研究表明，包埋GSE的丝素蛋白/PEO复合纳米纤维毡在皮肤护理、组织再生和创面愈合等方面具有广阔的应用前景。

3 静电纺丝技术的局限与发展

近年来，静电纺丝在食品工业中的应用并不仅局限于包埋生物活性物质，还涉及到食品活性包装、智能包装、食品检测和酶固定化等诸多方面。但是目前将静电纺丝技术实际应用于食品工业仍具有一些挑战。例如，静电纺丝制备的纳米纤维产率较低，如何提高纳米纤维的产量，实现工业化大规模生产是一个难题；因此，通过改进静电纺丝的装置（如多针头、无针头等）来解决这一问题是一个重要的研究方向。其次，虽然可用于静电纺丝的聚合物众多，但是能应用于食品工业中的聚合物基质必须是食品级的，而这些材料一般具有可纺性、稳定性和机械性能差等缺陷；因此，需要进一步研究更多用于静电纺丝的食品级基质材料，优化其在食品工业中的应用，尤其是对于天然聚合物基质，对其进行交联改性或是与其他聚合物混合电纺改善纤维性能。此外，虽然研究人员已经利用静电纺丝技术包埋各种小分子药物、天然活性成分及生物大分子物质，但是对于生物活性物质在体内代谢的研究还相对较少，还需要进一步探究生物活性物质的释放动力学和递送体系在体内的靶向释放能力，以及消费者对此类新产品的接受程度。未来还应该着重深入研究将静电纺丝技术与纳米粒子、脂质体以及3D打印等技术相结合，赋予纳米纤维膜更多的结构特征和功能特性，拓宽其应用范围。

4 结 语

天然酚类化合物作为一类广泛存在于自然界的生物活性物质，具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗癌等多种生理活性。但这些化合物的溶解度、稳定性和生物利用度较差，限制了其在食品和医药等领域中的应用。静电纺丝作为一种新兴的制备纳米纤维的技术，在包埋生物活性物质方面有很广阔的应用前景。与其他包埋技术相比，静电纺丝技术操作简单、成本低廉、载药量和包埋率较高，其操作条件温和，适合热敏性物质的包埋，纤维具有可连续制备、孔隙率高、比表面积大和形态可调控等诸多优点，可作为微/纳米结构的天然酚类化合物的载体，可保护酚类物质免受加工、贮存和肠胃道不良环境的影响，并在特定条件下控制其释放，提高天然酚类化合物的生物利用度。现阶段已经有许多关于利用静电纺丝技术包埋天然酚类化合物的研究，这为提高酚类物质的稳定性和生物利用度提供了新的途径。静电纺丝在开发具有特定功能的创新型产品方面具有巨大的发展潜力，但其研究水平与在食品工业中的实际应用仍存在较大的差距，还需要研究者们投入大量的精力对其进行深入研究。