靜電紡絲技術包埋天然酚類化合物研究進展

石元玥，楊宇帆，孔保華，王 浩*

（東北農業大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

隨著消費者對于食品與健康關系重要性的意識增強，科學界對于功能性食品的研究也越來越多，這些 功能性食品可以在滿足人體基本營養需求之外發揮促進健康的積極作用。大量流行病學實驗研究已證實植物中的 許多功能性成分在預防慢性疾病和維持人體健康方面發揮著重要作用，適合用于功能性食品的研究與開發[1]。酚類化合物廣泛存在于水果、谷物和蔬菜中，是維管植物的次級代謝產物，近年來已被證實具有多種生理活性，可作為生物活性物質應用于食品工業中[2]。一些體外、體內和臨床實驗結果表明，酚類物質具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗癌等生物活性功能，這些生物活性功能與心血管疾病、骨質疏松、神經性疾病、腫瘤和糖尿病等慢性疾病的預防和治療有密切聯系。

然而，天然酚類物質容易受到食品加工、貯存條件（溫度、光照、氧氣）和人體消化道環境（pH值、酶、其他物質）的影響，而且多數在水中的溶解度低，這些性質導致其在食品和營養保健品中的生物利用度較低[3]。包埋技術能夠掩蓋一些酚類物質的不良味道或氣味，在加工和貯存過程中保持酚類物質的穩定性，防止酚類物質與食品基質的不良相互作用，延緩其降解過程（如氧化或水解），并實現其在體內控制和定向釋放，提高酚類化合物的生物利用度[4-5]。常用的包埋技術有乳液法、噴霧干燥法、脂質體法和靜電紡絲法等[6-7]。乳液法適用于親水性和疏水性化合物，但是需要精密設備和繁瑣的制備過程[8]。噴霧干燥法具有簡單、快速和成本相對較低等優點，但是這種方法不適用于包埋熱敏性化合物[9]。脂質體法能夠控制包埋物質的釋放速率，提高酚類物質溶解度和生物利用度，但是生物活性物質的包埋率低、釋放速度快以及貯存期間不穩定等缺點限制了其在食品工業中的應用[10]。上述包埋技術仍存在許多不足之處，因此，開發一種合適的、高效的天然酚類物質包埋技術至關重要。

近年來，納米技術取得了眾多關鍵性進展。在食品工業中，納米技術被用來開發或改良食品，可以更有效地將營養素、蛋白質和抗氧化劑輸送到人體內[11]。在各種各樣的納米材料生產工藝中，靜電紡絲技術得到了越來越多的關注。靜電紡絲納米纖維具有直徑可調、孔隙率高、比表面積大等優良性能，在食品活性包裝、藥物輸送、組織工程、傳感器等領域有著廣闊的應用前景[12-15]。 靜電紡絲過程中無需高溫或者加壓處理，適合用于包埋對環境敏感的天然酚類化合物。綜上，全面地了解靜電紡絲過程，對于優化生產條件，最大限度地提高生產能力，從而拓寬其在食品科學中的潛在工業應用具有重要意義[16]。本文介紹了靜電紡絲技術的基本原理、類型、影響參數、常用的聚合物基質和優勢，并對靜電紡絲技術在包埋天然酚類化合物方面的研究進展以及在食品工業中應用的局限和發展進行了綜述。

1 靜電紡絲概述

1.1 靜電紡絲原理

靜電紡絲是利用高壓電場產生的靜電力將聚合物溶液射流快速固化沉積到接收裝置表面的過程[17]。典型的靜電紡絲裝置一般由4 個部分組成：高壓電源、推送泵、注射器和接收裝置，具體如圖1所示。聚合物溶液通過推送泵以恒定速率從針頭擠出，形成的液滴暴露在高壓靜電場中，液滴會向最近的低電勢點方向延伸，形成泰勒錐結構[18]。當電場強度達到一個臨界值，電場力克服了泰勒錐尖端液滴的表面張力，帶電的聚合物溶液噴射出來形成射流。射流受到靜電力、阻力、重力、庫倫斥力、表面張力和流體黏彈力等力的作用，由于“鞭動不穩定性”而被拉伸旋轉，最終溶劑蒸發，連續纖維沉積在接收裝置上，形成納米纖維薄膜[19]。紡絲過程中使用的電壓一般為5～30 kV，注射器針頭與接收裝置之間的接收距離通常在5～25 cm之間[20]。

圖 1 靜電紡絲裝置示意圖[21]Fig. 1 Schematic diagram of electrospinning device[21]

1.2 靜電紡絲類型

目前，靜電紡絲的主要類型有單軸靜電紡絲、同軸靜電紡絲、乳液靜電紡絲和其他類型靜電紡絲[22]，圖2是3 種靜電紡絲方法的示意圖。單軸靜電紡絲是將聚合物基質與生物活性成分溶于同一溶劑形成均一的溶液，并將共混溶液置于注射器中進行靜電紡絲的過程。單軸靜電紡絲是最簡單和最常用的靜電紡絲方法，但這種方法也存在一定缺點，例如，簡單共混通常會導致活性物質分散不均勻，造成生物活性物質的突釋[23]。同軸靜電紡絲是將單一的針頭換成同軸的復合針頭，制備出具有“核-殼”結構的纖維。與單軸靜電紡絲相比，同軸靜電紡絲具有更高的生物活性物質包埋率，可以更好地實現生物活性物質控制釋放，避免了初始突釋現象的發生[24]。乳液靜電紡絲是指在乳化劑作用下，將油包水（water in oil，W/O）或水包油（oil in water，O/W）型乳狀液電紡成具有“核-殼”結構的纖維，直接包埋親水性或疏水性化合物（如多酚、維生素、酶和肽等）[25]。近年來，也有研究將納米粒子、脂質體、膠束等與靜電紡絲技術相結合制備纖維[26-28]，賦予了靜電紡絲新的功能。

圖 2 3 種靜電紡絲方法示意圖[29]Fig. 2 Schematic diagrams of three electrospinning techniques[29]

1.3 靜電紡絲影響參數

影響靜電紡絲過程的因素可分為溶液參數和工藝參數。溶液參數包括聚合物濃度、黏度，溶液電導率和表面張力等，工藝參數包括外加電場電壓、進料速率、針頭直徑和接收距離等[30]。通過控制協調各個參數，可以直接影響所產生纖維的形態和結構。表1為在一定范圍內靜電紡絲的影響參數及其對纖維形態的影響。

表 1 靜電紡絲的影響參數及其對纖維形態的影響Table 1 Operating parameters of electrospinning and their influence on fiber morphology

1.4 靜電紡絲常用的基質材料

靜電紡絲基質聚合物可分為兩類：天然聚合物和合成聚合物（圖3）。天然聚合物也稱為生物聚合物（主要包括蛋白質和多糖），其具有無毒、生物可降解和生物相容性良好等優點，這使天然聚合物成為制備靜電紡絲納米纖維最為理想的材料。然而天然聚合物大多存在機械強度差、降解速度快和可紡性差等缺點，而且絕大多數天然聚合物具有親水性強的特點，這限制了其在食品活性包裝、生物活性物質的包埋及體內遞送等方面的應用。合成聚合物主要分為親水性聚合物和疏水性聚合物， 與天然聚合物相比，合成聚合物具有機械性能強、調適性強、耐用等優點。然而這類聚合物存在合成過程中有機溶劑殘留、多數只溶于有機溶劑以及生物相容性差等不足[40]。能夠用于生物活性物質包埋的親水性聚合物主要有聚乙烯醇、聚環氧乙烷（polyethylene oxide，PEO） 等，疏水性聚合物主要有聚乳酸和聚丙烯等。這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優點，因此它們也可以用作天然酚類物質的 包埋原料。

天然聚合物是制備靜電紡絲納米纖維最為理想的材料，為了解決單一天然聚合物溶液不易電紡的問題，通常天然聚合物會與其他天然聚合物或合成聚合物復合使用。例如，蛋白質的靜電紡絲過程比較困難，因為其具有復雜的二級和三級結構，且在靜電紡絲過程中內部相互作用力較弱而不能纏結在一起，Mohammadi等[41]采用靜電紡絲法制備乳清分離蛋白與瓜爾膠的復合納米纖維，乳清分離蛋白（質量分數7%～12%）與瓜爾膠（質量分數0.7%～0.9%）在酸性條件下的混合溶液，在電壓20 kV、接收距離8 cm和流速0.6 mL/min的條件下具有可紡性。通過在特定濃度下摻入高相對分子質量的PEO和聚乙烯醇等高可紡性的合成聚合物，也可以改善天然聚合物的可紡性。由于海藻酸鈉陰離子間存在強排斥力作用而阻礙了鏈之間的相互纏繞，使得純海藻酸鈉水溶液的靜電紡絲難以實現，Lu Jianwei等[42]將海藻酸鈉與無毒、生物相容性好的合成聚合物PEO共混制得電紡纖維氈。在海藻酸鈉/PEO質量分數3%和海藻酸鈉/PEO質量比為1∶1～0∶1的條件下，獲得直徑約為250 nm的光滑纖維。通過分析紅外吸收光譜和電導率的變化證實了海藻酸鈉與PEO之間存在相互作用，這是靜電紡絲成功的主要原因。

圖 3 制備靜電紡絲納米纖維的聚合物分類Fig. 3 Classification of polymers used for preparation of electrospinning nanofibers

1.5 靜電紡絲的優勢

靜電紡絲是一種生產微/納米級纖維的通用技術，與其他的包埋技術相比，具有以下一些優點：其操作過程條件溫和，不需要高溫處理，因此適用于對熱敏性物質進行包埋[43]；靜電紡絲過程靈活性高，可以通過協調靜電紡絲的溶液參數（聚合物濃度、黏度，溶液電導率 和表面張力等）和工藝參數（外加電場、進料速率、針頭直徑和接收距離等）進而得到科研人員所需纖維的形態和結構；靜電紡絲納米纖維比表面積大，可以增大物質的分散和溶出，提高疏水性成分的生物利用度[44]；根據生物活性物質的理化特性和用途，可以選擇不同的天然或合成聚合物基材復合進行電紡，以得到具有合適降解特性和緩釋能力的載體。此外，靜電紡絲技術還具有操作簡單、成本低廉、載藥量和包埋率高等諸多 優點[45]。基于上述優點，靜電紡絲技術為天然酚類物質的包埋提供了一個新方向。

2 靜電紡絲包埋酚類化合物的研究

天然酚類化合物是一類重要的生物活性物質，近年來被廣泛應用于功能性食品的生產中。植物性食品（水果、蔬菜、谷物、豆類等）是酚類物質的主要來源，然而其在惡劣的環境條件下穩定性差、不能靶向釋放、溶解度低和生物利用度差等性質是阻礙酚類化合物功能發揮的主要障礙[46]。靜電紡絲作為一種有效的酚類化合物納米包埋技術已被應用于突破這些局限，部分常用酚類化合物的生物活性和靜電紡絲包埋的應用已在表2中列出。

表 2 常用酚類化合物的生物活性以及靜電紡絲在包埋酚類 化合物方面的應用Table 2 Bioactivities and limitations of common phenolic compounds and their encapsulation by electrospinning

2.1 黃酮類化合物

黃酮類化合物是一類以2-苯基色酮為母核的低相對分子質量化合物，包括黃酮同分異構體及其氫化還原產物。該類化合物具有C6-C3-C6的核結構，骨架中含有兩個苯環，苯環由C3部分連接[61]。根據三碳鍵的氧化程度和構象的差別分為以下幾類：黃酮（芹黃素、木犀草素等）、黃酮醇（槲皮素、楊梅酮和山柰酚等）、黃烷酮（橙皮苷、柚皮苷）、異黃酮（大豆素等）、黃烷醇（兒茶素、表兒茶素等）和花青素類及其他黃酮類等[62]。

2.1.1 槲皮素

槲皮素廣泛存在于蔬菜水果中，其中在洋蔥、蘋果中含量較高，槲皮素呈黃色針狀結晶，幾乎不溶于水，在不同食物基質中的穩定性受pH值、溫度、金屬離子以及谷胱甘肽等化合物的影響。槲皮素具有許多有益于人體健康的作用，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、化學穩定性差、生物半衰期短，在食品領域的應用可能會降低其功效[63]。Aytac等[47]采用靜電紡絲法制備了聚丙烯酸/槲皮素/β-環糊精包合物納米纖維。β-環糊精可以和槲皮素形成包合物，使槲皮素的溶解度增加，同時β-環糊精也起到作為聚丙烯酸納米纖維交聯劑的作用。首先通過靜電紡絲成功地制備聚丙烯酸/槲皮素/β-環糊精包合物納米纖維，然后對其進行熱交聯形成水不溶性網絡。體外釋放實驗結果表明，與流延法制備的薄膜相比，槲皮素在聚丙烯酸/槲皮素/β-環糊精包合物納米纖維膜上的釋放速度慢，釋放總量高。此外，聚丙烯酸/槲皮素/β-環糊精包合物納米纖維膜具有很高的抗氧化活性和光穩定性。Eskitoros-Togay等[48]將聚己內酯（polycaprolactone，PCL）與PEO共混，采用靜電紡絲法成功制備出PCL/PEO和PCL/PEO-4%槲皮素電紡膜。根據體外釋放實驗可知，在240 min內槲皮素釋放量最高。此外，體外細胞毒性實驗表明，負載槲皮素的靜電紡絲膜在24 h內可以抑制人乳腺癌細胞的生長，表明PCL/PEO/槲皮素共混膜可作為藥物載體應用于藥物遞送系統。

2.1.2 兒茶素

兒茶素是從茶葉等天然植物中提取出來的一類酚類活性物質，包括兒茶素、表兒茶素、沒食子兒茶素、表沒食子兒茶素、兒茶素沒食子酸酯、表兒茶素沒食子酸酯、沒食子兒茶素沒食子酸酯及表沒食子兒茶素沒食子酸酯 8 種單體[64]。兒茶素中，表沒食子兒茶素沒食子酸酯是綠茶的主要成分（占48%～55%），被認為是最具生物活性的物質[65]。兒茶素在加工條件（如溫度、pH值和酶）和貯存條件（如光和氧）下不穩定[66]，利用靜電紡絲技術制備含兒茶素的納米纖維，可以作為一種有效的方法保護其不受不利條件的影響。Hoseyni等[49]采用響應面分析法，對靜電紡絲過程中的電壓、接收距離、流速等參數進行優化，將兒茶素包埋在疊氮膠-聚乙烯醇納米纖維中。在不同的負載質量濃度（500、1000、2000、3000 mg/L）下，對兒茶素進行了靜電紡絲包埋。結果表明，500 mg/L和1000 mg/L 兒茶素為最佳負載質量濃度，該納米纖維可考慮應用于食品活性包裝和藥物應用。

2.1.3 花青素

花青素是高等植物中一類重要的親水性色素，在不同的pH值環境下具有不同的顏色。它們廣泛分布于人類飲食中的植物性食品，包括各種紅、黑漿果等有色水果，以及紅洋蔥、紅蘿卜、黑豆、茄子、紫玉米、紅白菜、紫甘薯等多種深色蔬菜[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藥理相關活性和治療作用。盡管花青素具有很多有益的性質，但它們在預防或治療一系列疾病方面的效果取決于其生物可及性和生物利用度，研究人員已經證明花青素在上消化道（胃和小腸的初始部分）被吸收[68-69]，如果花青素在這些器官中的停留時間不足，花青素的未消化部分可能會因高pH值而在腸道中降解[70]，且胃腸道的不利環境，如pH值的大范圍波動、各種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]采用單軸和同軸靜電紡絲技術將富含花青素的酸櫻桃濃縮液（sour cherry concentrate，SCC）中的酚類物質包埋在明膠/乳清蛋白納米纖維中，同軸靜電紡絲的樣品中SCC具有較高的生物可及性，體外消化結果表明，靜電紡絲包埋法對花青素-3-葡萄糖苷的保護效果是未包埋的8 倍。

根據花青素的pH敏感性，Devarayan等[51]利用紫甘藍花青素開發了一種pH傳感器，采用吸附法和化學交聯法，從紫甘藍中提取天然花青素，并將其與醋酸纖維素復合進行靜電紡絲。包埋花青素的納米纖維能夠檢測不同的pH值（1～14），并且在極端溫度（-50 ℃和100 ℃）下可以保持24 h的pH傳感性能。這種環保、經濟的pH傳感器可以用于監測人體健康狀況。

2.1.4 大豆素

大豆素是豆科植物中的一種天然異黃酮，其結構與雌激素類似[72]，具有抗氧化、抗癌、植物雌激素活性、抗動脈粥樣硬化和抗骨質疏松等作用[73]，然而，低溶解度、低油-水分配系數以及高代謝率限制了其生物利用度。Song Jia等[52]采用靜電紡絲法對負載大豆素的納米脂質體（nanostructured lipid carriers，NLCs）進行了優化，成功地制備了包埋大豆素-NLCs的聚乳酸-羥基乙酸共聚物納米纖維。體外透皮實驗表明，納米纖維中大豆素的累積量在60 h達到21.71 μg/cm2，是純大豆素溶液的3.78 倍。結果表明，大豆素-NLCs納米纖維能顯著提高藥物的轉運量，是一種很有前景的提高大豆素皮膚滲透性的透皮系統。

2.2 酚酸類化合物

酚酸是植物酚類化合物的主要種類之一，它們存在于多種植物性食品中，如種子、果皮和蔬菜的葉子等。通常酚酸以結合形式存在，如酰胺、酯或糖苷，很少 以游離形式存在[74]。酚酸主要分為兩個子類：羥基肉桂酸類和羥基苯甲酸類[75]。羥基肉桂酸是從肉桂酸中提取，常與奎寧酸或葡萄糖結合作為簡單酯存在于食品中。常見的羥基肉桂酸有阿魏酸、咖啡酸、對香豆酸和芥子酸等。羥基苯甲酸由苯甲酸衍生而來，它們以可溶形式（與糖或有機酸結合）存在，并以木質素的形式與細胞壁結合，與羥基肉桂酸相比，羥基苯甲酸通常在紅色水果、洋蔥和蘿卜等中含量較低，常見的羥基苯甲酸有沒食子酸、原兒茶酸、香蘭素酸和丁香酸等。

2.2.1 阿魏酸

阿魏酸是一種普遍存在于植物組織中的酚類化合物，許多食物如谷麩、柑橘、香蕉、咖啡、橙汁、茄子、竹筍、甜菜根、卷心菜、菠菜和西蘭花等，都含有豐富的阿魏酸[76-78]。阿魏酸是一種天然的抗氧化物質，具有清除自由基和激活細胞應激反應的能力，細胞保護活性很強[79]，對癌癥、肝臟疾病、心臟病、糖尿病和皮膚病等疾病具有治療作用[80]。Yang Jianmao等[53]以阿魏酸為模型藥物活性成分，采用同軸靜電紡絲法制備了包埋阿魏酸的玉米醇溶蛋白復合纖維。核層溶液為28 g玉米醇溶蛋白和3 g阿魏酸溶于100 mL體積分數80%乙醇-水溶液，殼層溶液為純乙酸，可以使纖維形態從扁平帶狀轉變為橢圓形/圓形。阿魏酸在纖維基質中以非晶態分散，并可通過典型的Fickian擴散機制持續釋放。與單軸靜電紡絲相比，同軸靜電紡絲可以制備出結構、形貌和性能更好的功能性高分子纖維，并且制備的納米纖維具有更好的藥物釋放性能。

在靜電紡絲包埋功能性生物活性物質的過程中，阿魏酸也可以作為抗氧化劑提高其他營養物質的氧化穩定性。Yang Huan等[54]采用同軸靜電紡絲技術成功制備了包埋魚油和阿魏酸的玉米醇溶蛋白納米纖維氈，制備的納米纖維氈中魚油的負載量為20%，包埋率為94%。研究表明在納米纖維中加入阿魏酸可顯著提高魚油的氧化穩定性，且不改變魚油的釋放行為。該復合納米纖維氈具有良好的氧化穩定性和釋放性能，在食品營養添加劑方面具有潛在的應用前景。

2.2.2 沒食子酸

沒食子酸主要存在于茶葉、漿果、柑橘類水果和紅酒中，除了具有很強的抗氧化能力外，還具有抗酪氨酸酶、抗菌、抗炎和抗癌等生物活性[81]。Chuysinuan等[55]研究了靜電紡絲聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）水凝膠復合材料的物理化學性能，以正硅酸乙酯為交聯劑，將2.5%～7.5%的沒食子酸成功包埋于電紡PVA納米纖維中。結果表明，負載沒食子酸的PVA電紡纖維水凝膠具有高達200 ℃的耐熱性。釋放曲線結果表明，電紡纖維具有很強的抗氧化活性，通過對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2’-聯氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)陽離子 自由基清除能力和鐵離子還原/抗氧化能力測定，發現沒食子酸/PVA電紡纖維表現出作為藥物遞送體系的良好特性，可以應用于傷口愈合等方面。Acevedo等[56]利用同軸靜電紡絲技術以PEO和玉米醇溶蛋白為主要組分成功制備核-殼型納米纖維，其可以控制沒食子酸的釋放，增強其對膽囊癌細胞生長的抑制活性。

2.3 其他酚類化合物

除了上述黃酮類和酚酸類化合物，天然酚類化合物還包含姜黃素、香豆素類、木質素類（松脂醇、甜菊酸）、單寧類（原花青素）和芪類（白藜蘆醇），下面是幾種常用酚類化合物的研究進展。

2.3.1 姜黃素

姜黃素是一種黃色的多酚，主要從姜黃根莖以及姜黃屬的一些其他植物中提純得到，具有抗癌、抗炎、抗菌、降糖和抗氧化等功能[82]。但是姜黃素存在水溶性差、生理轉運過程中降解代謝率較高、代謝終產物不活躍、會迅速從體內排出等缺點，降低了姜黃素的生物利用度[83]。由于這些原因，許多研究試圖通過納米包埋技術來改善姜黃素的功能性和克服其局限性[84]。Celebioglu等[57]采用靜電紡絲技術制備姜黃素/羥丙基-β-環糊精包合物和姜黃素/羥丙基-γ-環糊精包合物納米纖維，將纖維網絡放入5 mL水中，姜黃素/羥丙基-γ-環糊精纖維網絡具有快速溶解的特性，溶液沒有未溶解姜黃素的跡象。在模擬口腔環境條件下，兩種纖維網絡顯示出相似的崩解曲線，姜黃素與環糊精的包合作用可以使納米纖維網絡中的姜黃素快速釋放，由于姜黃素的溶解度提高，姜黃素/環 糊精纖維網絡中的姜黃素抗氧化作用也增強，這種新設計可以用于制備口服快速溶解食品補充劑。Wang Peng等[58]以乙基纖維素納米纖維為外層，負載姜黃素的明膠納米纖維為內層，采用多層混紡法成功制備乙基纖維素/明 膠/乙基纖維素納米纖維膜多層膜結構，相鄰兩層膜氫鍵間的相互作用使其熱穩定性明顯提高，乙基纖維素外層的疏水性使膜具有高水接觸角和低水蒸氣透過率；此外，乙基纖維素/明膠/乙基纖維素納米纖維膜表現出姜黃素的緩釋性，可以持續釋放96 h以上，并保持了抗氧化活性。結果表明，靜電紡絲法制備的多層膜具有良好的包埋和控釋生物活性物質的應用前景。

2.3.2 白藜蘆醇

白藜蘆醇是一種天然的非黃酮類化合物，白藜蘆醇具有多種生物活性，如抗氧化、抗炎、抗癌、抗衰老、抗糖尿病、保護心臟、保護神經和抑制肥胖等[85]。白藜蘆醇的生物利用度很低，因此，設計連續遞送體系對提高其療效具有重要意義。Rostami等[59]采用靜電紡絲技術成功制備了負載白藜蘆醇的殼聚糖-結冷膠納米纖維。將質量分數0.05%白藜蘆醇包埋于殼聚糖-結冷膠納米纖維中可紡性最好，白藜蘆醇的包埋率為（86±6）%， 納米纖維中的白藜蘆醇在腸道內的釋放量約為總釋放量的43%～51%，其抗氧化活性顯著高于游離白藜蘆醇。結果表明，靜電紡絲制備的納米纖維作為白藜蘆醇的藥物載體具有很大的應用潛力。

2.3.3 原花青素

原花青素屬于縮合單寧，谷物、豆類種子和各種蔬菜水果中都含有較多的原花青素，尤其在水果中的含量較高，紅葡萄酒和鮮榨草莓汁中也含有大量的原花青素，原花青素是目前公認的清除人體內自由基最有效的天然抗氧化劑之一，具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、抗菌、降低血脂和改善睡眠等生物學功能，被主要應用于食品、藥品和化妝品中。原花青素對高溫和氧敏感，常用的運載體系有乳液、脂質體，利用靜電紡絲技術包埋原花青素的研究相對較少，Lin Si等[60]通過靜電紡絲技術制備包埋富含原花青素的葡萄籽提取物（grape seed extract，GSE）的絲素蛋白/PEO復合納米纖維氈，當GSE的負載量約為3%時，其具有良好的細胞相容性，可以通過促進細胞增殖和保護皮膚成纖維細胞免受氧化應激。研究表明，包埋GSE的絲素蛋白/PEO復合納米纖維氈在皮膚護理、組織再生和創面愈合等方面具有廣闊的應用前景。

3 靜電紡絲技術的局限與發展

近年來，靜電紡絲在食品工業中的應用并不僅局限于包埋生物活性物質，還涉及到食品活性包裝、智能包裝、食品檢測和酶固定化等諸多方面。但是目前將靜電紡絲技術實際應用于食品工業仍具有一些挑戰。例如，靜電紡絲制備的納米纖維產率較低，如何提高納米纖維的產量，實現工業化大規模生產是一個難題；因此，通過改進靜電紡絲的裝置（如多針頭、無針頭等）來解決這一問題是一個重要的研究方向。其次，雖然可用于靜電紡絲的聚合物眾多，但是能應用于食品工業中的聚合物基質必須是食品級的，而這些材料一般具有可紡性、穩定性和機械性能差等缺陷；因此，需要進一步研究更多用于靜電紡絲的食品級基質材料，優化其在食品工業中的應用，尤其是對于天然聚合物基質，對其進行交聯改性或是與其他聚合物混合電紡改善纖維性能。此外，雖然研究人員已經利用靜電紡絲技術包埋各種小分子藥物、天然活性成分及生物大分子物質，但是對于生物活性物質在體內代謝的研究還相對較少，還需要進一步探究生物活性物質的釋放動力學和遞送體系在體內的靶向釋放能力，以及消費者對此類新產品的接受程度。未來還應該著重深入研究將靜電紡絲技術與納米粒子、脂質體以及3D打印等技術相結合，賦予納米纖維膜更多的結構特征和功能特性，拓寬其應用范圍。

4 結 語

天然酚類化合物作為一類廣泛存在于自然界的生物活性物質，具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗癌等多種生理活性。但這些化合物的溶解度、穩定性和生物利用度較差，限制了其在食品和醫藥等領域中的應用。靜電紡絲作為一種新興的制備納米纖維的技術，在包埋生物活性物質方面有很廣闊的應用前景。與其他包埋技術相比，靜電紡絲技術操作簡單、成本低廉、載藥量和包埋率較高，其操作條件溫和，適合熱敏性物質的包埋，纖維具有可連續制備、孔隙率高、比表面積大和形態可調控等諸多優點，可作為微/納米結構的天然酚類化合物的載體，可保護酚類物質免受加工、貯存和腸胃道不良環境的影響，并在特定條件下控制其釋放，提高天然酚類化合物的生物利用度。現階段已經有許多關于利用靜電紡絲技術包埋天然酚類化合物的研究，這為提高酚類物質的穩定性和生物利用度提供了新的途徑。靜電紡絲在開發具有特定功能的創新型產品方面具有巨大的發展潛力，但其研究水平與在食品工業中的實際應用仍存在較大的差距，還需要研究者們投入大量的精力對其進行深入研究。