一種模擬胃部消化的裝置及使用方法
【專利摘要】一種模擬胃部消化的裝置及使用方法，包括胃反應(yīng)器、攪拌器、水浴控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、胃排空泵等。向胃反應(yīng)器加入胃液和待測(cè)物溶液或分散液，攪拌器模擬胃的蠕動(dòng)，水浴控制系統(tǒng)控制反應(yīng)器中的溫度，并通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)系統(tǒng)監(jiān)控胃反應(yīng)器內(nèi)部溫度、pH和消化時(shí)間，通過(guò)胃排空恒流泵模擬胃排空，將消化后的產(chǎn)物收集，去除胃蛋白酶的活性；模擬消化過(guò)程重復(fù)三次，檢測(cè)待測(cè)物質(zhì)的消化情況。本發(fā)明首次模擬了胃部具體、詳細(xì)的消化過(guò)程，可以對(duì)各種活性或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入人體后的消化情況觀測(cè)，探索各種活性或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入人體后的胃部消化情況，模擬環(huán)境按照人體的生理環(huán)境進(jìn)行，和人的胃部消化貼合性強(qiáng)，在控制模擬環(huán)境方面有較強(qiáng)的精準(zhǔn)性。
【專利說(shuō)明】一種模擬胃部消化的裝置及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬胃部消化的裝置及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]世界權(quán)威期刊表示，研究食物或活性物質(zhì)在人體體內(nèi)的作用及其作用機(jī)制至關(guān)重要，因?yàn)轶w內(nèi)作用機(jī)制的闡明可以為最大化地利用食物或活性物質(zhì)提供研究基礎(chǔ)，使其在人體內(nèi)最大化地發(fā)揮生理功效，同時(shí)對(duì)避免其產(chǎn)生可能的不良副作用具有指導(dǎo)意義。食物或活性物質(zhì)實(shí)際發(fā)揮的生理功效很大程度上取決于其經(jīng)人體消化后的產(chǎn)物是什么。出于對(duì)于人體體內(nèi)研究的道德倫理的考慮，體外模擬人體消化就成為了食物或活性物質(zhì)體內(nèi)作用機(jī)制研究的技術(shù)關(guān)鍵。通過(guò)控制人體消化過(guò)程的關(guān)鍵點(diǎn)如溫度、消化液中的酶等來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。同時(shí)，模擬的消化系統(tǒng)與人體的消化系統(tǒng)相比具有較好的精確度，重現(xiàn)性好，容易控制，可以在任何時(shí)刻收集各個(gè)部位的消化產(chǎn)物，當(dāng)實(shí)驗(yàn)涉及到有毒化學(xué)物質(zhì)的情況，不會(huì)受到道德的約束，給活性物質(zhì)作用機(jī)理的研究帶來(lái)便利。因此，體外模擬消化至關(guān)重要。
[0003]胃部是物質(zhì)進(jìn)入人體經(jīng)過(guò)口腔的消化后遇到的第一個(gè)主要消化的地方。人體運(yùn)動(dòng)需要的能量來(lái)自于消化器官對(duì)食物中營(yíng)養(yǎng)的吸收，食物在胃部里有良好的消化過(guò)程，會(huì)利于整體消化器官的工作。胃中對(duì)于消化主要產(chǎn)生作用的是胃酸和胃蛋白酶。胃通過(guò)蠕動(dòng)攪拌食物，使食物與胃液充分混合并進(jìn)行初步消化。胃中與消化有關(guān)的過(guò)程是胃酸的分泌，胃液中胃蛋白酶的作用以及胃排空的過(guò)程。不同的食物或活性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在胃中被消化的情況不盡相同，這使得研究胃部消化十分有意義，因?yàn)檠芯壳宄煌镔|(zhì)在胃中的消化能為該物質(zhì)進(jìn)一步消化研究提供數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)于認(rèn)識(shí)和探索不同物質(zhì)的消化方式有著重要意義。近年來(lái)涉及胃部消化模擬的相關(guān)專利有:“智能化生物體胃腸道消化系統(tǒng)模擬控制裝置”(申請(qǐng)?zhí)?201220211927.6);“動(dòng)物胃腸道模擬消化器”(申請(qǐng)?zhí)?200920105937.X);“單胃動(dòng)物仿生消化系統(tǒng)及基于該系統(tǒng)模擬單胃動(dòng)物消化的方法”(申請(qǐng)?zhí)?200910078147.1)；“肉仔雞體外消化模擬裝置(200810100818.5);“一種消化道系統(tǒng)模擬裝置”(申請(qǐng)?zhí)?200710078118.6)。這些專利報(bào)道極大的豐富了適用于胃部消化的裝置及使用方法，但到目前為止，這些專利對(duì)于胃液的配制，胃的排空過(guò)程沒有詳細(xì)的模擬及說(shuō)明，同時(shí)這些專利有些僅與動(dòng)物有關(guān)，與人的關(guān)聯(lián)性不大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種模擬胃部消化的裝置及使用方法。該裝置及使用方法可以對(duì)各種活性或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入人體后的胃部消化情況進(jìn)行觀測(cè)，幫助探索各種活性或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入人體后的胃部消化情況。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明所述的模擬胃部消化的裝置包括待測(cè)物盛放皿(I)、鹽酸盛放皿(2)、待測(cè)物輸送恒流泵(3)、鹽酸輸送恒流泵(4)、胃反應(yīng)器(5)、磁力攪拌器(6)、溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)(7)、胃排空恒流泵(8 )、待測(cè)物收集盛放皿(9 )、水浴控制系統(tǒng)(10 )、pH計(jì)(11)、溫度計(jì)(12)。胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部為反應(yīng)室，外層為水浴層。待測(cè)物盛放皿(I)通過(guò)軟管與待測(cè)物輸送恒流泵(3)連接，待測(cè)物輸送恒流泵(3)的另一端通過(guò)軟管伸入胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部；鹽酸盛放皿(2 )通過(guò)軟管與鹽酸輸送恒流泵(4 )連接，鹽酸輸送恒流泵(4 )的另一端通過(guò)軟管伸入胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部；待測(cè)物收集盛放皿(9)通過(guò)軟管與胃排空恒流泵(8)連接，胃排空恒流泵(8 )的另一端通過(guò)軟管連接到胃反應(yīng)器(5 )的內(nèi)部底端出口；胃反應(yīng)器(5 )置于磁力攪拌器(6)上；溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)(7)分別連接pH計(jì)(11)和溫度計(jì)(12)，并且pH計(jì)(11)和溫度計(jì)(12)懸置于胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部；水浴控制系統(tǒng)(10)通過(guò)軟管與胃反應(yīng)器
(5)的外層上下2個(gè)水浴出口相連。
[0007]本發(fā)明所述的模擬胃部消化的裝置的使用方法是:向胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部加入足夠量的胃液，將待測(cè)物盛放皿(I)中的待測(cè)物溶液或分散液通過(guò)待測(cè)物輸送恒流泵(3)以≤5 ml/min流速加入胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部進(jìn)行胃模擬消化。開啟磁力攪拌器(6)，以200-300 rpm/min的恒定的攪拌速度模擬胃的蠕動(dòng)，通過(guò)水浴控制系統(tǒng)(10)控制反應(yīng)器中的溫度，并通過(guò)溫度及PH監(jiān)控系統(tǒng)(7 )連接的溫度計(jì)(12 )監(jiān)控胃反應(yīng)器(5 )的內(nèi)部溫度，保持恒定的37°C。同時(shí)，通過(guò)溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)(7)連接的pH計(jì)(11)監(jiān)控胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部pH，一旦pH過(guò)高，則用鹽酸輸送恒流泵(4)以1-2 ml/min的恒速加入0.1-0.2 M鹽酸進(jìn)行調(diào)控，始終保持PH為2-3。胃模擬消化的時(shí)間為5-6 h，通過(guò)胃排空恒流泵(8)以4-6 ml/min流速模擬胃的排空，將消化后的產(chǎn)物收集于待測(cè)物收集盛放皿(9)中，得胃消化產(chǎn)物。之后，將收集到的消化產(chǎn)物在沸水浴中幾分鐘以去除胃蛋白酶的活性。模擬消化過(guò)程重復(fù)三次，用液相法檢測(cè)待測(cè)物質(zhì)的消化情況。
[0008]本發(fā)明的工藝特色在于該裝置及使用方法首次對(duì)于模擬胃部具體消化具有詳細(xì)說(shuō)明，首次對(duì)于模擬胃部消化的規(guī)范配有詳細(xì)說(shuō)明，同時(shí)首次對(duì)于胃部相應(yīng)的消化過(guò)程也進(jìn)行了詳細(xì)的模擬說(shuō)明。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)效果是:該裝置及使用方法可以對(duì)各種活性或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入人體后的胃部消化情況進(jìn)行觀測(cè)，幫助探索各種活性或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入人體后的胃部消化情況。
[0010]本發(fā)明對(duì)于胃液的輸送和胃的排空模擬均有詳細(xì)說(shuō)明，模擬環(huán)境按照人體的生理環(huán)境進(jìn)行，和人的胃部消化貼合性強(qiáng)。同時(shí)本發(fā)明采用電腦自動(dòng)控制胃模擬反應(yīng)器中的pH等參數(shù)，比現(xiàn)有技術(shù)在控制模擬環(huán)境方面有較強(qiáng)的精準(zhǔn)性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是模擬胃部消化的裝置示意圖。其中，I為待測(cè)物盛放皿；2為鹽酸盛放皿；3為待測(cè)物輸送恒流泵；4為鹽酸輸送恒流泵；5為胃反應(yīng)器；6為磁力攪拌器；7為溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)；8為胃排空恒流泵；9為待測(cè)物收集盛放皿；10為水浴控制系統(tǒng)；11為pH計(jì)；12為溫度計(jì)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明將通過(guò)以下實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]按照上述具體操作步驟，在設(shè)定條件下模擬胃部消化。
[0014]實(shí)施例1。
[0015]植物多糖的胃部模擬消化。[0016](I)胃液的配制。
[0017]胃液是稱取37.5 mg胃脂肪酶，35.4 mg胃蛋白酶加入到150 g胃電解質(zhì)中(胃電解質(zhì)溶液的配制:稱取3.1 g NaCl, I g KCl,0.15 g CaCl2,0.6 g NaHCO3,用去離子水定容于I L的容量瓶中，用0.1 M的HCl將電解質(zhì)溶液pH調(diào)至3)，然后加入1.5 mL CH3COONa(I Μ,ρΗ 5)。室溫下磁力攪拌10 min，用0.1 M的HCl將溶液pH調(diào)至2，置于冰箱中備用。
[0018](2)模擬胃部消化。
[0019]首先，將已預(yù)先經(jīng)過(guò)口腔模擬消化的植物多糖溶液(5mg/ml)置于皿中。
[0020]然后，胃部消化采用對(duì)照試驗(yàn)方法如下分組。
[0021]實(shí)驗(yàn)組1:向模擬裝置中加入胃酸，胃液和植物多糖溶液進(jìn)行胃部模擬消化。
[0022]實(shí)驗(yàn)組2:向模擬裝置中加入胃酸，胃液和水(與實(shí)驗(yàn)組I中的植物多糖溶液同體積)進(jìn)行胃部模擬消化，該實(shí)驗(yàn)組是為去除胃酸和胃液中本身的物質(zhì)對(duì)于分析植物多糖胃部消化情況的干擾。
[0023]實(shí)驗(yàn)組3:向模擬裝置中加入植物多糖溶液和水(與實(shí)驗(yàn)組I中的胃酸和胃液同體積)進(jìn)行胃部模擬消化，該實(shí)驗(yàn)組是為去除植物多糖在消化時(shí)由于胃酸和胃液不斷加入而被稀釋的影響。
[0024]模擬胃部消化裝置示意圖如附圖1所示。裝置包括待測(cè)物盛放皿1、鹽酸(HCl)盛放皿2、待測(cè)物輸送恒流泵3、鹽酸輸送恒流泵4、胃反應(yīng)器5、磁力攪拌器6、溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)7、胃排空恒流泵8、待測(cè)物收集盛放皿9、水浴控制系統(tǒng)10、pH計(jì)11、溫度計(jì)12。胃反應(yīng)器5的內(nèi)部為反應(yīng)室，外層為水浴層。待測(cè)物盛放皿I通過(guò)軟管與待測(cè)物輸送恒流泵3連接，同時(shí)待測(cè)物輸送恒流泵3的另一端也通過(guò)軟管伸入胃反應(yīng)器5的內(nèi)部。鹽酸盛放皿2通過(guò)軟管與鹽酸輸送恒流泵4連接，同時(shí)鹽酸輸送恒流泵4的另一端也通過(guò)軟管伸入胃反應(yīng)器5的內(nèi)部。待測(cè)物收集盛放皿9通過(guò)軟管與胃排空恒流泵8連接，同時(shí)胃排空恒流泵8的另一端也通過(guò)軟管連接到胃反應(yīng)器的5內(nèi)部底端出口。胃反應(yīng)器5置于磁力攪拌器6上。溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)7通過(guò)電線控制連接pH計(jì)11和溫度計(jì)12，并且pH計(jì)11和溫度計(jì)12懸置于胃反應(yīng)器5的內(nèi)部。水浴控制系統(tǒng)10通過(guò)軟管與胃反應(yīng)器5的外層上下2個(gè)水浴出口相連。
[0025]使用方法:如附圖1所示，向胃反應(yīng)器5的內(nèi)部加入足夠量的胃液，將待測(cè)物盛放皿I中的植物多糖溶液通過(guò)軟管及待測(cè)物輸送恒流泵3以3.5 ml/min的流速加入胃反應(yīng)器5的內(nèi)部進(jìn)行胃模擬消化。開啟磁力攪拌器6,以200 rpm/min的恒定的攪拌速度模擬胃的蠕動(dòng)，通過(guò)水浴控制系統(tǒng)10控制反應(yīng)器中的溫度，并通過(guò)溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)7連接的溫度計(jì)12監(jiān)控胃反應(yīng)器5的內(nèi)部溫度，保持恒定的37°C。同時(shí)，通過(guò)溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)7連接的PH計(jì)11監(jiān)控胃反應(yīng)器5的內(nèi)部pH，一旦pH過(guò)高，則用鹽酸輸送恒流泵4以恒速加入一定量的0.1 M HCl (流速為I ml/min)來(lái)調(diào)控，始終保持pH為2左右。胃模擬消化的時(shí)間為6 h，通過(guò)胃排空恒流泵8模擬胃的排空(流速為4 ml/min)，將消化后的產(chǎn)物收集于待測(cè)物收集盛放皿9中，得胃消化產(chǎn)物。之后，將收集到的消化產(chǎn)物在沸水浴中幾分鐘以去除胃蛋白酶的活性。
[0026]實(shí)驗(yàn)組1，2，3分別進(jìn)行模擬消化過(guò)程重復(fù)三次，用液相法檢測(cè)植物多糖的消化情況(分子量變化)，并用二硝基水楊酸法檢測(cè)還原糖量變化。
[0027]檢測(cè)結(jié)果如下表所示:
【權(quán)利要求】
1.一種模擬胃部消化的裝置，其特征是包括待測(cè)物盛放皿(I)、鹽酸盛放皿(2)、待測(cè)物輸送恒流泵(3)、鹽酸輸送恒流泵(4)、胃反應(yīng)器(5)、磁力攪拌器(6)、溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)(7 )、胃排空恒流泵(8 )、待測(cè)物收集盛放皿(9 )、水浴控制系統(tǒng)(IO )、P H計(jì)(11)、溫度計(jì)(12);胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部為反應(yīng)室，外層為水浴層；待測(cè)物盛放皿(I)通過(guò)軟管與待測(cè)物輸送恒流泵(3)連接，待測(cè)物輸送恒流泵(3)的另一端通過(guò)軟管伸入胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部；鹽酸盛放皿(2 )通過(guò)軟管與鹽酸輸送恒流泵(4 )連接，鹽酸輸送恒流泵(4 )的另一端通過(guò)軟管伸入胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部；待測(cè)物收集盛放皿(9)通過(guò)軟管與胃排空恒流泵(8)連接，胃排空恒流泵(8 )的另一端通過(guò)軟管連接到胃反應(yīng)器(5 )的內(nèi)部底端出口；胃反應(yīng)器(5 )置于磁力攪拌器(6 )上；溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)(7 )分別連接pH計(jì)(11)和溫度計(jì)(12 )，并且pH計(jì)(11)和溫度計(jì)(12)懸置于胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部；水浴控制系統(tǒng)(10)通過(guò)軟管與胃反應(yīng)器(5)的外層上下2個(gè)水浴出口相連。
2.權(quán)利要求1所述的模擬胃部消化的裝置的使用方法，其特征是:向胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部加入足夠量的胃液，將待測(cè)物盛放皿(I)中的待測(cè)物溶液或分散液通過(guò)待測(cè)物輸送恒流泵(3)以≤5 ml/min流速加入胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部進(jìn)行胃模擬消化；開啟磁力攪拌器(6)，以200-300 rpm/min的恒定的攪拌速度模擬胃的蠕動(dòng)，通過(guò)水浴控制系統(tǒng)(10)控制反應(yīng)器中的溫度，并通過(guò)溫度及PH監(jiān)控系統(tǒng)(7)連接的溫度計(jì)(12)監(jiān)控胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部溫度，保持恒定的37°C ;同時(shí)，通過(guò)溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)(7)連接的pH計(jì)(11)監(jiān)控胃反應(yīng)器(5)的內(nèi)部pH，一旦pH過(guò)高，則用鹽酸輸送恒流泵(4)以1-2 ml/min的恒速加入0.1-0.2M鹽酸進(jìn)行調(diào)控，始終保持pH為2-3;胃模擬消化的時(shí)間為5-6 h，通過(guò)胃排空恒流泵(8)以4-6 ml/min流速模擬胃的排空，將消化后的產(chǎn)物收集于待測(cè)物收集盛放皿(9)中；之后，將收集到的消化產(chǎn)物在沸水浴中幾分鐘以去除胃蛋白酶的活性；模擬消化過(guò)程重復(fù)三次，用液相法檢測(cè)待測(cè)物質(zhì)的消化情況。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK103675205SQ201310604523
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】聶少平, 胡婕倫, 謝明勇 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)