金曉春，安 琪，王心雅，黃洪亮，甄 諾，張 浩,*，李云琦，劉景圣,*

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，小麥和玉米深加工國家工程實驗室，吉林長春 130118；2.中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所，中國科學(xué)院高性能合成橡膠及其復(fù)合材料重點實驗室，吉林長春 130022）

隨著消費者對食品品質(zhì)和食品保鮮需求的提高，以及環(huán)保意識的增強，用天然生物材料制成的具有可食性及抗菌性的包裝膜因更好地滿足人們的需要而被廣泛研究。姜黃素（Curcumin）是世界上目前銷量最大的天然食用色素之一，具有抗炎、抗菌、抗氧化、調(diào)脂、抗病毒、抗感染、抗腫瘤、抗凝、抗肝纖維化、抗動脈粥樣硬化等廣泛的藥理活性，且毒性低、不良反應(yīng)小[1?2]，是世界衛(wèi)生組織和美國食品藥品管理局以及多國準(zhǔn)許使用的食品添加劑[3]。但姜黃素在具體的應(yīng)用上如藥物和營養(yǎng)補充劑等卻十分有限，這主要是因為姜黃素很難溶于水，口服姜黃素的生物利用度非常低[4]。通過將姜黃素添加到納米纖維膜中，利用納米纖維膜的可控釋放過程提高了纖維膜的抗菌性[5]，延長可食用包裝產(chǎn)品的保質(zhì)期，在食品貯藏保鮮等方面，提高保鮮效率，達到保鮮目的。

玉米醇溶蛋白是加工產(chǎn)生玉米淀粉的副產(chǎn)物玉米黃粉的主要成分，玉米醇溶蛋白（Zein）不溶于水而溶于65%～90%的乙醇水溶液[6]，借助小角X 光散射（small angle X-ray scattering,SAXS）可以分析玉米醇溶蛋白在溶液中的結(jié)構(gòu)特征、分散狀態(tài)[7?8]。Zein是一種天然的高分子蛋白，具有生物可降解性和生物兼容性，一方面可以作為保鮮材料，另一方面可以作為薄膜涂層在食品的保鮮上發(fā)揮作用。玉米醇溶蛋白納米纖維呈帶狀，可以通過添加一些高分子例如聚環(huán)氧乙烷（PEO）等，增加其纏結(jié)度，使得靜電紡絲纖維更加圓滑[9]。Zein 具有良好的成膜性、抗氧化性、溶解性、緩釋性等，可用于制造環(huán)保型貯藏包裝材料、保鮮膜、可控釋放的原料等方面，在食品、醫(yī)藥、紡織、造紙等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用[10]。姜黃素與Zein 的獨特性能使它們可以很好地結(jié)合在一起使用[11]，既能達到易降解可食用的作用，也可增加其抗菌時間。

現(xiàn)今，包埋技術(shù)經(jīng)常用于天然抗菌劑的包埋處理，通過緩慢釋放以提高抗菌劑的長效抗菌性能。在包埋過程中，壁材的選擇非常重要，食品加工常用的包埋壁材主要有多糖、蛋白質(zhì)、表面活性劑和脂質(zhì)等等。另外，最常見的包埋技術(shù)主要包括：乳化均質(zhì)法、噴霧干燥法、脂質(zhì)體包埋法和凝聚法等[12]。然而，這些包埋法在處理過程中涉及的壓力、機械力和高溫等等會導(dǎo)致天然抗菌劑降解或失活。因此，目前的包埋方法仍有很多不足之處，需要研究出一種新型合適的、天然的包埋方法。

靜電紡絲技術(shù)是一種能夠連續(xù)生產(chǎn)納米纖維的技術(shù)，由于其操作簡便，綠色環(huán)保，在近些年來廣受關(guān)注[13]。通過靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維具有高孔隙率、高比表面積、高氣體滲透性以及纖維孔徑小等諸多優(yōu)點[14]。在靜電紡絲過程中，無需高溫或者加壓處理，十分適合用于包埋對環(huán)境敏感的天然抗菌劑。首先對裝在注射器中的聚合物溶液或熔體施加數(shù)千至數(shù)萬伏的高壓，聚合物溶液或熔體在針頭會形成一個泰勒錐，當(dāng)施加的電場力足夠大時，能夠克服表面張力和溶液黏度，聚合物溶液或熔體就會噴射而出，在噴射過程中溶劑逐漸揮發(fā)，聚合物固化最終在接收裝置上形成纖維[15]。同軸靜電紡絲不同于單軸靜電紡絲，利用兩個同軸噴頭同時將兩種聚合物溶液在電場中噴射出，該法能夠產(chǎn)生連續(xù)雙層的核殼結(jié)構(gòu)納米纖維，鞘溶液將芯溶液包埋在內(nèi)部形成核/殼結(jié)構(gòu)的納米纖維[16?17]。本實驗通過同軸靜電紡絲技術(shù)將Zein 和PEO 電紡制成核/殼納米纖維[18]，將姜黃素包裹在殼中，使得姜黃素能夠緩慢釋放。通過電化學(xué)工作站的循環(huán)伏安法測得包裹在納米纖維中的姜黃素的緩釋效果，再選用大腸桿菌和金黃色葡萄球菌這兩種菌作為原料，進行抗菌試驗和動力學(xué)釋放試驗，研究包裹在玉米醇溶蛋白膜中的姜黃素的釋放及抗菌效應(yīng)，以期為其應(yīng)用提供參考價值。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

玉米醇溶蛋白（Zein），純度為98% 北京百靈威公司；聚環(huán)氧乙烷（PEO） Alfa Aesar Ltd 公司；姜黃素（Curcumin），純度為98% 北京百靈威公司；無水乙醇 分析純，北京化工廠。

DW-P303-1ACFO 數(shù)顯直流高壓電源 東文高壓電源有限公司；SPLab04 注射推進泵 保定申辰泵業(yè)有限公司；Rc-5000 滾筒式收絲器 深圳市通力微納科技有限公司；JEM1011 透射電子顯微鏡 日本電子公司；Pro 掃描電子顯微鏡 PHENOM 公司；Nicolet 170-SX 型傅立葉紅外吸收光譜儀 Thermo Nicolet 公司；D8 ADVANCE 型廣角X 射線衍射儀

德國BRUKER 公司；Avalight-DHS-BAL 光纖光譜儀 AVANTES 公司；AUT302N 電化學(xué)工作站瑞士萬通公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 溶液配制 室溫條件下，80%（v/v）乙醇水溶液作為溶劑，制備聚環(huán)氧乙烷（13wt%）和玉米醇溶蛋白（30wt%）溶液，玉米醇溶蛋白（30%）溶液在磁力攪拌器下攪拌2 h 即可，避免老化，使用磁力攪拌器攪拌24～36 h 以確保聚環(huán)氧乙烷完全溶解。將配制好的Zein 溶液和PEO 溶液均以1:1 的質(zhì)量比溶解在80%乙醇水溶液中，分別制備Zein、PEO 和混合溶液三種溶液[18]。姜黃素與Zein 溶液和PEO 溶液混合配制時，配制濃度為20 mg/mL。

1.2.2 纖維膜制備 將靜電紡絲裝置水平放置，并選擇兩個20 mL 注射器放置在兩個推進裝置上并用聚四氟乙烯管連接到同軸針上。在靜電紡絲之前，小心地排出針中的空氣和溶液中的氣泡。內(nèi)針和外針編號為17（內(nèi)徑：0.51 mm；外徑：0.81 mm）和21（內(nèi)徑：1.04 mm；外徑：1.50 mm）。電壓為20 kV，流速為0.4～2 mL/h，針尖和收集器之間的距離固定為14 cm，靜電紡絲的環(huán)境溫度（23 ℃，50%相對濕度），高壓正電荷接頭連接到接地引腳的末端。玉米醇溶蛋白溶液配制30wt%的溶液，聚環(huán)氧乙烷配制13wt%的溶液，姜黃素參照混合溶液配制濃度為20 mg/mL。用Zein 作殼與PEO 和姜黃素混合溶液為核得到的纖維記為Z-p+cur，Zein 和PEO 混合溶液作殼與PEO和姜黃素混合溶液為核得到的纖維記作Z/p-p+cur，Zein 和PEO 混合溶液作殼與Zein 和姜黃素混合溶液為核得到的纖維記作Z/p-z+cur。

1.2.3 膜的微觀形貌 使用透射電子顯微鏡（TEM）通過加速100～200 kV 之間的電壓來觀察纖維的微觀形貌，同時選用掃描電子顯微鏡（SEM）在加速電壓在10～20 kV 之間觀察其纖維的表面形貌。

1.2.4 傅里葉紅外吸收光譜 使用Nicolet 170-SX 裝備有SPECAC衰減全反射（ATR）附件的Cary 670傅立葉變換紅外光譜儀進行表征。以2 cm?1的分辨率記錄納米纖維膜的傅里葉變換紅外光譜（FTIR）對不同核/殼的纖維進行32 次掃描，波數(shù)范圍在500～4000 cm?1之間。

1.2.5 X-RD 衍射分析 不同核殼的玉米醇溶蛋白/聚環(huán)氧乙烷纖維膜通過X 射線衍射（X-RD）CuKα輻射源在40 kV 的電壓和35 mA 的電流的條件下，掃描范圍在10o～40o。

1.2.6 UV 分析 使用光纖光譜儀測得姜黃素的吸光值，在波長430 nm 處有紫外吸收峰，根據(jù)得到的吸光值與濃度的關(guān)系確定標(biāo)準(zhǔn)曲線，進而測定姜黃素在纖維中的包封率。進行測量之前要先用純凈水沖洗樣品表面，確保除去表面的姜黃素，然后將樣品溶解在10 mL 的80%乙醇水溶液，測量溶液中的姜黃素含量，計算封裝效率：

式中：實際濃度是光纖光譜儀測量計算所得，理論濃度是根據(jù)配制樣品時實際負(fù)載量。

1.2.7 循環(huán)伏安分析 取0.03 g 包裹姜黃素的纖維膜放置于10 mL 的酸性電解液中，pH 范圍為3～5，隨著PEO 含量增加，酸性增強，室溫條件下將電解池置于攪拌器上（130 r/min）不斷攪拌。在不同的時間間隔內(nèi)，利用伏安循環(huán)伏安法測試姜黃素的釋放量，電壓掃描速率0.16 V·s?1,掃描范圍為0～1 V。通過姜黃素的回歸方程計算出姜黃素的釋放量。累積釋放姜黃素百分率計算如下：

式中：Mt是在任意時間t 釋放的姜黃素的量，mg；M0是纖維中的姜黃素的初始量，mg。

1.2.8 抗菌試驗 在搖床平臺（37 ℃，200 r/min）上對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌進行好氧培養(yǎng)，不同核殼的包裹姜黃素的玉米醇溶蛋白纖維作為基底，用光密度（OD）和時間關(guān)系繪制兩種菌的生長曲線。然后分別用營養(yǎng)瓊脂（NA）稀釋后計數(shù)活細胞，檢測金黃色葡萄球菌和大腸桿菌108 個菌落形成單位（CFU）。在600 nm（OD600）下，當(dāng)每毫升的光密度為0.1 時，稀釋到100 mL 的新鮮培養(yǎng)基中。把含姜黃素和對照組不含姜黃素的纖維膜等質(zhì)量加入到100 mL 的培養(yǎng)基中，然后放在振動床上在160 r/min，37 ℃條件下進行培養(yǎng)，在細菌生長過程中，分別取2、4、8、12、24、36 和48 h，在OD600用酶標(biāo)儀進行測試。抑菌效率：

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均測試5 次，取平均值并計算標(biāo)準(zhǔn)差。用Origin 2018 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 姜黃素的負(fù)載

圖1（a～c）表示的是靜電紡絲玉米醇溶蛋白、聚環(huán)氧乙烷和姜黃素混合納米纖維的透射電鏡圖。在TEM 的觀察中，由于核和殼材料的密度存在差異，因此通過核心傳輸?shù)碾娮痈伲^察的圖像也就更暗。如圖1（a～c）所示，同軸纖維膜中形成了具有液滴狀的物質(zhì)，姜黃素負(fù)載在同軸的纖維膜中,核心層被外層完全包封，在恒定電壓為20 kV，靜電紡絲距離固定14 cm 的情況下，核殼的物料速率分別為2.0 和0.4 mL/h，通過靜電紡絲技術(shù)，由兩個同軸毛細管組成的噴絲頭可以通過內(nèi)外毛細管通道同時供給兩個組分；負(fù)載在核芯內(nèi)的有些姜黃素沒有在殼的正中心，是由于靜電紡絲過程中帶電射流的彎曲不穩(wěn)定和攪打運動導(dǎo)致的部分偏心。殼中均含有玉米醇溶蛋白，推測玉米醇溶蛋白獨特的疏水性可以有效地阻止介質(zhì)滲透到核殼芯層，從而維持功能組分釋放。

圖1 TEM 表征分析Fig.1 TEM characterization analysis

圖1d 和圖1e 是姜黃素以及含姜黃素的纖維氈在不同纖維氈中的紅外光譜圖，在1640 cm?1（酰胺I）和 1520 cm?1（酰胺 II）位置分別出現(xiàn)強峰，這源于玉米醇溶蛋白分子中的C=O 鍵，C-N 鍵伸縮振動所致。聚環(huán)氧乙烷在2880 cm?1附近出現(xiàn)峰值，對應(yīng)著C-H 的拉伸振動，1085 cm?1處的峰位可能是由于聚環(huán)氧乙烷的CO（C-O-C）鍵的非對稱伸縮模式。玉米醇溶蛋白/聚環(huán)氧乙烷納米纖維出現(xiàn)強烈的吸收峰，分別為C-O 拉伸和N-H 的彎曲振動模式，表明玉米醇溶蛋白的特征峰和N-H 的拉伸出現(xiàn)略微變化，并且相對應(yīng)的波數(shù)值位移更高[19]。姜黃素的特征峰在3509、1625、1340 和1250 cm?1附近，1400 cm?1表示出C-C 彎曲振動和酚醇-OH 基團。在含姜黃素的納米纖維中，姜黃素在3509 cm?1的峰完全消失，可能是因為在核殼結(jié)構(gòu)中姜黃素的羥基與醚基相互作用。在姜黃素和玉米醇溶蛋白納米纖維光譜中沒有觀察到C-O 伸縮和N-H 彎曲，也證實了玉米醇溶蛋白和姜黃素之間是氫鍵結(jié)合的，所以通過紅外光譜也可以證明姜黃素與納米纖維之間存在相互作用。

圖1f 是負(fù)載姜黃素纖維氈的XRD 圖。玉米醇溶蛋白混聚環(huán)氧乙烷包聚環(huán)氧乙烷加姜黃素（Z/pp+cur）淺藍線，玉米醇溶蛋白混聚環(huán)氧乙烷包玉米醇溶蛋白加姜黃素（Z/p-z+cur）粉線。X-RD 圖表明出了姜黃素粉末是以結(jié)晶的形式存在，在10°和30°之間的2θ 處都有顯尖峰存在[20]，而玉米醇溶蛋白兩個峰的強度明顯不如聚環(huán)氧乙烷粉末和姜黃素粉末，說明Zein 的定形性不強，而Zein 兩個峰的形成是因為玉米醇溶蛋白的螺旋填充和α-螺旋骨架[10,21]。在2θ=19.2°和2θ=23.3°是聚環(huán)氧乙烷粉末的特征峰，在含姜黃素的玉米醇溶蛋白纖維膜上表現(xiàn)出來該位置的峰，峰強有所減弱，一部分是加入了玉米醇溶蛋白的原因，還有是由于靜電紡絲物質(zhì)不能像粉末物質(zhì)的那樣積聚，所以顯示出峰強減弱。在含姜黃素的纖維膜上2θ=17.2°中出現(xiàn)了一個小的姜黃素峰，表明了負(fù)載的成功性，同時也證實了姜黃素在纖維中以結(jié)晶的形式存在。

通過TEM、FT-IR 和XRD 這些測試都可以證明納米纖維膜成功負(fù)載上姜黃素，不同核殼結(jié)構(gòu)的納米纖維膜也都成功將姜黃素包封在纖維內(nèi)。

2.2 姜黃素的紫外線吸收

圖2a 測量出了包埋在纖維內(nèi)的不同含量姜黃素的紫外光譜曲線，在430 nm 處有明顯的紫外吸收峰。由圖2b 可以計算出不同核/殼納米纖維中的姜黃素的封裝效率值。結(jié)果如表1所示，數(shù)據(jù)表明90%以上的的姜黃素被包封在玉米醇溶蛋白靜電紡絲纖維中（Z-p+cur：96.02%；Z/p-p+cur：95.00%；Z/pz+cur：90.15%）。通過同軸靜電紡絲的手段將姜黃素加載到纖維中后，在芯殼中的姜黃素可以很好地被保護，從而達到更好的釋放效果，其中已有報道應(yīng)用單軸靜電紡絲技術(shù)將原花青素包封在玉米醇溶蛋白纖維中[22]。還有使用玉米醇溶蛋白作為靜電紡絲載體，其他功能組分也會被選用包封其中，例如基于魚油的異丙醇基封裝在玉米醇溶蛋白靜電紡絲纖維中[23]。因此，玉米醇溶蛋白納米纖維可用作功能性食品組分的有效包封劑，還可以在功能組分緩釋方面起到重要作用。

表1 不同核殼纖維中姜黃素的封裝效率Table 1 Encapsulation efficiency of CUR-containing core-shell fibers

圖2 姜黃素在水溶液中的紫外吸光譜（a）和姜黃素濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線(b)Fig.2 UV absorption spectrum of curcumin in aqueous solution（a）and the standard curve of curcumin concentration（b）

2.3 循環(huán)伏安法

如圖3a 所示，在50 mL 電解質(zhì)溶液中，c=0.263 mmol/L（12%v/v 乙醇，0.033 mol/L 酒石酸，0.1 mol/L NaCl），用NaOH 調(diào)節(jié)至pH3.6，進行了姜黃素的循環(huán)伏安圖掃描，速率范圍為0.01～0.36 V/s，可以觀察到隨著掃描速率的變化氧化峰電位保持不變。根據(jù)Masek 等[24]報道，溶液中的氧化可能是苯環(huán)和苯環(huán)上的-OH 基團的可逆氧化。在圖3b 中，通過觀察峰電流與掃描速率的關(guān)系可以看出黃素的峰電流ip 與掃速（v1/2）的平方根呈線性關(guān)系，并且這個依賴性并沒有過原點，表明姜黃素電氧化的過程主要受擴散控制。姜黃素中含有酚羥基，酚羥基的特有的性質(zhì)是酸性，正因為這個性質(zhì)才可以保證氧化還原反應(yīng)的完整。姜黃素的釋放過程是一個動態(tài)平衡的過程，在陽極電離出氫離子是一個一個失去的，同樣在陰極得到的氫離子也是一個一個得到的，正因為這樣隨著電離的得失構(gòu)成一個電回路，才能出現(xiàn)氧化還原峰的電位。

圖3 a 為姜黃素氧化還原的循環(huán)伏安曲線；b 為峰值電流與掃描速率平方根的關(guān)系Fig.3 a is the cyclic voltammetry curve of curcumin redox;b is the relationship between the peak current and the square root of the scanning rate

通過循環(huán)伏安圖研究了姜黃素在不同的靜電紡絲膜中的釋放動力學(xué)，同時做出了三種核/殼結(jié)構(gòu)的靜電紡絲膜（如圖4a，圖4b，圖4c）在不同的時間條件下姜黃素的釋放情況。隨著姜黃素緩慢的釋放，姜黃素的氧化峰峰值電流隨著時間的增加而增大。將積累釋放的百分比通過等式計算出來，根據(jù)圖2b 的回歸方程，在圖4d 中做出了姜黃素釋放隨時間變化的百分比。在圖4d 中，可以清楚地看出前10 min 時，姜黃素快速釋放，然后釋放速度逐漸趨于平緩。其中玉米醇溶蛋白包聚環(huán)氧乙烷纖維膜釋放速度較快，在10 min 左右可以釋放70%，而另兩種纖維膜的釋放時間逐步釋放，10 min 左右時可以釋放在50%～60%左右。纖維核中的姜黃素釋放要通過兩層膜，使它在核內(nèi)逐步釋放了出來，而Zein 是疏水性物質(zhì)，纖維中姜黃素的釋放主要是因為膨脹的玉米醇溶蛋白纖維基質(zhì)的擴散或滲透，還有一部分原因是纖維基質(zhì)結(jié)構(gòu)中充滿水孔的通道和擴散驅(qū)動力。由于聚環(huán)氧乙烷的水溶性比較好，在殼中含有聚環(huán)氧乙烷的姜黃素可以增加釋放的均衡性，使姜黃素在累積上中達到更長時間的釋放。核芯中的姜黃素在通過兩個殼層后釋放到體外使姜黃素達到逐步擴散的效果，因此姜黃素在玉米醇溶蛋白靜電紡絲膜中的擴散是受到一定控制的。

圖4 不同纖維膜中姜黃素釋放的循環(huán)伏安圖（a、b、c）以及酸性條件下纖維中姜黃素的體外釋放曲線（d）Fig.4 Cyclic voltammograms of curcumin release from different fiber membranes (a,b,c) and in vitro release curve of curcumin from fiber under acidic condition (d)

2.4 纖維膜釋放前后的掃描電鏡圖

由圖5所示負(fù)載姜黃素的玉米醇溶蛋白纖維膜表面比未負(fù)載姜黃素的纖維膜表面更加光滑。玉米醇溶蛋白是一種兩親性蛋白質(zhì)，其一級結(jié)構(gòu)的組成中有三分之二都是疏水性氨基酸殘基，因此不易分散于水中。Zein 主要是由α-醇溶蛋白組成，其等電點在pH6.8 附近。在釋放姜黃素的48 h 內(nèi)纖維膜都處于pH3.6 電解液中，使Zein 帶正電荷，pH 可能改變了Zein的水合速率和溶脹能力[25?26]，也可能是姜黃素和Zein的相互作用，改變了姜黃素的釋放速度。圖5（a1～c1）分別是未負(fù)載姜黃素、負(fù)載姜黃素和姜黃素釋放后的納米纖維，可以看到負(fù)載姜黃素后纖維表面會更加光滑，而且經(jīng)過統(tǒng)計納米纖維的直徑分布的也更加均勻。圖5（a3～c3）是姜黃素釋放后的納米纖維膜，姜黃素釋放后納米纖維表面出現(xiàn)孔洞，纖維表面塌陷，甚至纖維之間會出現(xiàn)粘連。此外，Zein 的疏水性延遲了水滲透到纖維膜中的速度，進而延緩了姜黃素的釋放。纖維膜中聚合物會出現(xiàn)溶解和溶脹，在一定程度上也會對姜黃素的緩釋有很大的貢獻。

圖5 纖維氈釋放前后的掃描電鏡Fig.5 Morphology of the scanning electron microscope before and after the release of the fiber mat

2.5 抗菌性

圖6a 和圖6b 顯示了含姜黃素的三種纖維膜和它們的對照組不含姜黃素的纖維膜在大腸桿菌和金黃色葡萄球菌上的生長曲線，姜黃素抗菌曲線的抑制效率對應(yīng)圖6c 和圖6d。由此可以清楚地看出，在OD600的情況下，兩種細菌分別培養(yǎng)在三種纖維膜上，細菌在含姜黃素的纖維膜上的生長曲線均比相對應(yīng)的纖維膜生長的慢，細菌為了適應(yīng)新的生長環(huán)境，在有充足的營養(yǎng)和較少的代謝物的情況下，增殖速度比較快。當(dāng)生長環(huán)境中含有釋放出來的姜黃素后，其破壞了細菌的結(jié)構(gòu)，殺死了一部分細菌，這樣使同等的情況下的細菌在含有姜黃素的溶液中存活數(shù)量較少，原因可能是姜黃素通過引起細胞壁或細胞膜損傷裂解細菌細胞，或者可能是由于某種特定機制對細菌有影響[27]。由圖6可知，隨著姜黃素釋放量的增加，細菌量會被不斷地抑制住，三種核殼結(jié)構(gòu)的纖維膜中，相同的時間下三種膜中姜黃素的釋放量不同，顯然姜黃素釋放量最大的時候，細菌的減少數(shù)量最多。加入姜黃素后的纖維膜與未加姜黃素的纖維膜對比，細菌生長量均降低表明姜黃素對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有優(yōu)異的抗菌性，并且金黃色葡萄球菌對姜黃素比大腸桿菌更敏感。同軸的纖維膜在用于功能組分緩釋方面更持久，表明核殼纖維在釋放過程中需要的時間不同，釋放的時間越長，持續(xù)作用的時間也更長久。

根據(jù)圖6c 和6d 的抑制效率中觀察到相同量的姜黃素，明顯看出金黃色葡萄球菌比大腸桿菌的抑制效率高，抗菌活性更好[28]?？咕Ч煌赡苁且驗榻瘘S色葡萄球菌和大腸桿菌的細胞膜組成和結(jié)構(gòu)不同，革蘭氏陽性菌外部含有肽聚糖層而革蘭氏陰性菌外部含有磷脂膜[29]。姜黃素的抗菌機制是錨定細菌細胞的細胞壁，破壞它，穿透細胞內(nèi)部，破壞細胞器結(jié)構(gòu)，并通過裂解殺死細胞[30]。

圖6 大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的生長曲線（a、c）及抑菌效率（b、d）Fig.6 Growth curves (a,c) and antibacterial efficiency (b,d) of Escherichia coli and Staphylococcus aureus

3 結(jié)論

本研究通過同軸靜電紡絲制備了三種包埋姜黃素的納米纖維氈。通過微觀形貌觀察到殼的直徑在80～110 nm 之間，這三種納米纖維膜通過FTIR 和XRD 分析，證實了姜黃素成功被封裝，包埋率達到90%以上。通過循環(huán)伏安法測試在溶液中的釋放曲線，說明在殼內(nèi)的姜黃素仍然具有氧化能力，在姜黃素的氧化過程中，通過陽極電流對v1/2和lnv 的方程呈線性關(guān)系，說明姜黃素的氧化主要受擴散控制影響。負(fù)載姜黃素的三種不同核/殼結(jié)構(gòu)納米纖維膜在溶液中姜黃素的釋放量不同，玉米醇溶蛋白包聚環(huán)氧乙烷纖維膜釋放速度較快，在10 min 左右可以釋放70%，而另兩種纖維膜的釋放時間逐步釋放，10 min左右時可以釋放在50%～60%左右。該實驗成功將姜黃素包埋在納米纖維膜中，負(fù)載姜黃素的納米纖維膜具有抗菌作用且姜黃素的緩釋延長了抗菌時間，為食品包裝和貯藏食品奠定了基礎(chǔ)。但靜電紡絲負(fù)載功能成分的納米纖維膜在納米纖維技術(shù)從實驗階段到臨床應(yīng)用階段的過度仍然受到制約，因為靜電紡絲技術(shù)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)仍然有一定的局限性，如控制粗細均一的直徑、增加功能成分納米纖維的穩(wěn)定性，去除殘留有機試劑等。但靜電紡絲載功能成分的納米纖維膜在抗菌以及食品包裝材料方面的應(yīng)用仍然值得去探索。