DOI: 10.1016/j.foodhyd.2023.108604

在本研究中，采用静电纺丝技术制备了由Alyssum homolocarpum籽胶（AHSG）、聚乙烯醇（PVA）和明胶构成的多层三明治结构纳米纤维，用于封装咖啡因。中间层是由AHSG和PVA以不同的混合比例静电纺丝而成。电纺纳米纤维的平均直径随着AHSG与PVA比率的增加而减小。由于其理想的形态（光滑、均匀、无珠）和较细的纤维直径，AHSG与PVA体积比为30:70的纳米纤维为咖啡因封装的最佳样品。第二步是将明胶纺到含有咖啡因的AHSG/PVA纳米纤维上作为外层。这些纳米纤维有效地捕获了咖啡因，且具有高热稳定性和无定形结构。含有1%咖啡因的多层纳米纤维显示出最高的包封效率（88.2%）。单层纳米纤维中超过50%的咖啡因在不到60分钟内释放到模拟唾液环境中 ，但在那之后，咖啡因的释放逐渐减缓。三明治结构的纳米纤维对咖啡因释放具有更高的抗性，释放速度更慢。Korsmeyer-Peppas模型是分析咖啡因从单层和多层纳米纤维中释放最为理想的模型，且该模型显示释放机制遵循non-Fickian扩散。

图1.多层静电纺丝工艺的步骤示意图。

图2.不同的AHSG与PVA体积比对溶液表观粘度的影响。

图3.由AHSG（a）、明胶（b）和PVA（c），以及10:90（d）、30:70（e）、50:50（f）、70:30（g）和90:10（h）不同比例AHGS和PVA制备的纳米纤维的SEM图像和平均直径。

图4.（A）PVA（a）、AHSG（b）、AHSG/PVA纳米纤维（c）、咖啡因（d）、负载0.5%咖啡因的AHSG/PVA纳米纤维（e）和负载1%咖啡因的AHSG/PVA纳米纤维（f），以及（B）明胶（a）、明胶纳米纤维（b）、负载0.5%咖啡因的多层纳米纤维（c）和负载1%咖啡因的多层纳米纤维（d）的FTIR光谱。

图5.（A）PVA（a）、AHSG（b）、AHSG/PVA纳米纤维（c）、负载0.5%咖啡因的AHSG/PVA纳米纤维（d）、负载1%咖啡因的AHSG/PVA纳米纤维（e）和咖啡因（f），以及（B）负载0.5%咖啡因的多层纳米纤维（a）、负载1%咖啡因的多层纳米纤维（b）、明胶纳米纤维（c）和明胶（d）的X射线衍射图案。

图6.负载1%咖啡因的AHSG/PVA纳米纤维（S1）、负载0.5%咖啡因的AHSG/PVA纳米纤维（S2）、负载1%咖啡因的多层纳米纤维（S3）和负载0.5%咖啡因的多层纳米纤维（S4）的封装效率。

图7.单层和多层纳米纤维在模拟唾液中的咖啡因释放曲线：（S1）负载1%咖啡因的AHSG/PVA纳米纤维，（S2）负载0.5%咖啡因的AHSG/PVA纳米纤维，（S3）负载1%咖啡因的多层纳米纤维和（S4）负载0.5%咖啡因的多层纳米纤维。