一種模擬小腸消化的裝置制造方法
【專利摘要】一種模擬小腸消化的裝置，包括小腸反應(yīng)器、攪拌器、水浴控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、小腸排空泵等。向小腸反應(yīng)器加入小腸液，將待測物溶液或分散液加入小腸反應(yīng)器，攪拌器模擬小腸的蠕動(dòng)，水浴控制系統(tǒng)控制反應(yīng)器中的溫度，并通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控小腸反應(yīng)器內(nèi)部溫度、pH和消化時(shí)間，通過小腸排空恒流泵模擬小腸排空，將消化后的產(chǎn)物收集，去除胰酶和胰蛋白酶的活性；模擬消化過程重復(fù)三次，檢測待測物質(zhì)的消化情況。本實(shí)用新型首次模擬了小腸具體、詳細(xì)的消化過程，可以對各種活性或營養(yǎng)物質(zhì)在人體小腸的消化情況進(jìn)行觀測，模擬環(huán)境按照人體的生理環(huán)境進(jìn)行，和小腸的消化貼合性強(qiáng)，在控制模擬環(huán)境方面有較強(qiáng)精準(zhǔn)性。
【專利說明】一種模擬小腸消化的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種模擬小腸消化的裝置。
【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。通過控制人體消化過程的關(guān)鍵點(diǎn)如溫度、消化液中的酶等來進(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，不會受到道德的約束，給活性物質(zhì)作用機(jī)理的研究帶來便利。因此，體外模擬消化至關(guān)重要。
[0003]小腸是物質(zhì)進(jìn)入人體經(jīng)過口腔，胃部消化后的主要消化場所。同時(shí)，小腸是食物消化的主要部位，小腸內(nèi)消化是整個(gè)消化過程中最重要的階段。在小腸消化中，食糜受到胰液、膽汁和小腸液的化學(xué)性消化以及小腸運(yùn)動(dòng)的機(jī)械性消化。小腸能分泌小腸液，而小腸液的成分比較復(fù)雜，主要含有多種消化酶，這些酶對于將各種營養(yǎng)成分進(jìn)一步分解為最終可吸收的產(chǎn)物具有重要作用。小腸液中還含有胰腺分泌的胰酶等，能將食物中復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡單的營養(yǎng)成分。肝臟分泌的膽汁經(jīng)導(dǎo)管流入小腸，它們與小腸液共同作用，將食物進(jìn)一步消化。膽汁不含消化酶，但能將脂肪乳化成脂肪微粒，增加脂肪與消化酶的接觸面積，有利于脂肪的消化，是小腸中存在的重要液體。小腸的運(yùn)動(dòng)使食糜與消化液充分混合，增加食糜與腸粘膜的接觸，有助于消化和吸收。因此體外模擬小腸的消化是有著非常重要的意義，同時(shí)小腸的模擬消化應(yīng)以這些參數(shù)及條件為主，這樣能更貼切人體的真實(shí)生理環(huán)境。
[0004]不同的食物或活性營養(yǎng)物質(zhì)在小腸中被消化的情況不盡相同，這使得研究小腸消化十分有意義，這不僅因?yàn)樾∧c消化是整個(gè)消化過程中最重要的階段，同時(shí)研究清楚不同物質(zhì)在小腸中的消化能為該物質(zhì)進(jìn)一步在大腸中的發(fā)酵研究提供數(shù)據(jù)，同時(shí)對于認(rèn)識和探索不同物質(zhì)的消化方式有著重要意義。近年來涉及小腸消化模擬的相關(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?zhí)?201220211927.6);“動(dòng)物胃腸道模擬消化器”(申請?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?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?zhí)?200710078118.6)。這些專利報(bào)道極大地豐富了適用于小腸消化的裝置及使用方法，但到目前為止，這些專利都沒有對小腸液的配制進(jìn)行說明，對膽汁的配制和模擬分泌也沒有說明。而腸液和膽汁的存在對于小腸的消化過程非常重要，因此他們的配制和模擬分泌對于模擬小腸的消化也是非常重要的。同時(shí)這些專利對于控制小腸模擬體系中參數(shù)的說明也不夠詳細(xì)，其中有些專利有些僅與動(dòng)物相關(guān)參數(shù)為基礎(chǔ)，與人的關(guān) 聯(lián)性不大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種模擬小腸消化的裝置及使用方法。該裝置及使用方法該裝置及使用方法可以對各種活性或營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入人體后在小腸中消化情況進(jìn)行觀測，幫助探索各種活性或營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入人體后在小腸中消化情況。
[0006]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]本實(shí)用新型所述的模擬小腸消化的裝置包括待測物盛放皿(I)、待測物輸送恒流泵(2)、水浴控制系統(tǒng)(3)、溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)(4)、小腸反應(yīng)器(5)、磁力攪拌器(6)、pH計(jì)
[7]、溫度計(jì)(8)、膽汁輸送恒流泵(9)、氫氧化鈉(NaOH)輸送恒流泵(10)、小腸排空恒流泵
(11)、膽汁盛放皿(12)、氫氧化鈉盛放皿(13)、消化產(chǎn)物收集盛放皿(14)。小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部為反應(yīng)室，外層為水浴層。待測物盛放皿(I)通過軟管與待測物輸送恒流泵(2)連接，待測物輸送恒流泵(2)的另一端通過軟管伸入小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部；膽汁盛放皿(12)通過軟管與膽汁輸送恒流泵(9)連接，膽汁輸送恒流泵(9)的另一端通過軟管伸入小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部；氫氧化鈉盛放皿(13)通過軟管與氫氧化鈉輸送恒流泵(10)連接，氫氧化鈉輸送恒流泵(10)的另一端通過軟管伸入小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部；消化產(chǎn)物收集盛放皿
(14)通過軟管與小腸排空恒流泵(11)連接，小腸排空恒流泵(11)的另一端通過軟管連接到小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部底端出口 ；小腸反應(yīng)器(5)置于磁力攪拌器(6)上；溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)(4)分別連接pH計(jì)(7)和溫度計(jì)(8)，并且pH計(jì)(7)和溫度計(jì)(8)懸置于小腸反應(yīng)器
(5)的內(nèi)部；水浴控制系統(tǒng)(3)通過軟管與小腸反應(yīng)器(5)的外層上下2個(gè)水浴出口相連。
[0008]本實(shí)用新型所述的模擬小腸消化的裝置的使用方法是:向小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部加入足夠量的小腸液，將待測物盛放皿(I)中的待測物溶液或分散液通過待測物輸送恒流泵(2)以4-6 ml/min流速加入小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部進(jìn)行模擬小腸消化。開啟磁力攪拌器(6),以200-300 rpm/min的恒定的攪拌速度模擬小腸的螺動(dòng),通過水浴控制系統(tǒng)(3)控制反應(yīng)器中的溫度，并通過溫度及PH監(jiān)控系統(tǒng)(4)連接的溫度計(jì)(8)監(jiān)控小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部溫度，保持恒定的37°C。同時(shí)，通過溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)(3 )連接的pH計(jì)(7 )監(jiān)控小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部pH,—旦pH過低，貝U用氫氧化鈉輸送恒流泵(10)以0.5-0.8 ml/min的恒速加入0.5-1M NaOH進(jìn)行調(diào)控，始終保持pH為7-7.5。同時(shí)用膽汁輸送橫流泵(9)以
0.4-0.6 ml/min的恒速加入2-4%的膽汁。小腸模擬消化的時(shí)間為5_6 h,通過小腸排空恒流泵(11)以4-6 ml/min流速模擬小腸的排空，將消化后的產(chǎn)物收集于消化產(chǎn)物收集盛放皿(14)中，得小腸消化產(chǎn)物。之后，將收集到的消化產(chǎn)物在沸水浴中(提前準(zhǔn)備)幾分鐘以去除胰酶(包括胰淀粉酶和胰脂肪酶)和胰蛋白酶的活性。模擬消化過程重復(fù)三次，用液相法檢測待測物質(zhì)的消化情況。
[0009]本實(shí)用新型首次對于模擬小腸具體消化具有詳細(xì)說明，首次對于模擬小腸消化的規(guī)范配有詳細(xì)說明。采用電腦自動(dòng)控制小腸模擬反應(yīng)器的參數(shù)，對于消化過程中pH，溫度等如何進(jìn)行嚴(yán)格控制進(jìn)行了闡述，模擬環(huán)境按照人體的生理環(huán)境進(jìn)行，和人的小腸消化貼合性強(qiáng)，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。
[0010]本實(shí)用新型模擬小腸消化的裝置可以對各種活性或營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入人體后在小腸中消化情況進(jìn)行觀測，幫助探索各種活性或營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入人體后在小腸中消化情況。【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是模擬小腸消化的裝置示意圖。其中，I為待測物盛放皿；2為待測物輸送恒流泵；3為水浴控制系統(tǒng)；4為溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)；5小腸反應(yīng)器；6為磁力攪拌器；7為pH計(jì)；8為溫度計(jì)；9膽汁輸送恒流泵；10為氫氧化鈉(NaOH)輸送恒流泵；11小腸排空恒流泵；12為膽汁盛放皿；13為氫氧化鈉盛放皿；14為消化產(chǎn)物收集盛放皿。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本實(shí)用新型將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
[0013]按照上述具體操作步驟，在設(shè)定條件下模擬小腸消化。
[0014]實(shí)施例1。
[0015]植物多糖的小腸模擬消化。
[0016](I)小腸液的配制。
[0017]小腸液是分別稱取100 g腸電解質(zhì)溶液(腸電解質(zhì)溶液配制:稱取5 g NaCl,0.5g KCl, 0.3 g CaCl2，用去離子水定溶于I L的容量瓶，用0.1 M的NaOH將溶液pH調(diào)至7)，100 g (7.5%，w/w)胰酶溶液，14 mg的胰蛋白酶，220 g水。用0.2 M的NaOH將混合溶液pH調(diào)至7。
[0018](2)膽汁的配制。
[0019]膽汁是豬膽粉溶解于去離子水中配成2%的溶液。
[0020](3)模擬小腸消化。
[0021]首先，將已預(yù)先經(jīng)過口腔及胃部模擬消化的植物多糖溶液(5mg/ml)置于待測物盛放皿I中。
[0022]然后，小腸消化采用對照試驗(yàn)方法如下分組。
[0023]實(shí)驗(yàn)組1:向模擬裝置中加入小腸液，膽汁和植物多糖溶液進(jìn)行小腸模擬消化。
[0024]實(shí)驗(yàn)組2:向模擬裝置中加入小腸液，膽汁和水(與實(shí)驗(yàn)組I中的植物多糖溶液同體積)進(jìn)行小腸模擬消化，該實(shí)驗(yàn)組是為去除膽汁和小腸液中本身的物質(zhì)對于分析植物多糖小腸消化情況的干擾。
[0025]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中的膽汁和小腸液同體積)進(jìn)行小腸模擬消化，該實(shí)驗(yàn)組是為去除植物多糖在消化時(shí)由于膽汁和小腸液不斷加入而被稀釋的影響。
[0026]模擬小腸消化裝置示意圖如附圖1所示。裝置包括待測物盛放皿1、待測物輸送恒流泵2、水浴控制系統(tǒng)3、溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)4、小腸反應(yīng)器5、磁力攪拌器6、pH計(jì)7、溫度計(jì)8、膽汁輸送恒流泵9、氫氧化鈉(NaOH)輸送恒流泵10、小腸排空恒流泵11、膽汁盛放皿12、氫氧化鈉盛放皿13、消化產(chǎn)物收集盛放皿14。小腸反應(yīng)器5的內(nèi)部為反應(yīng)室，外層為水浴層。待測物盛放皿I通過軟管與待測物輸送恒流泵2連接，待測物輸送恒流泵2的另一端通過軟管伸入小腸反應(yīng)器5的內(nèi)部；膽汁盛放皿12通過軟管與膽汁輸送恒流泵9連接，膽汁輸送恒流泵9的另一端通過軟管伸入小腸反應(yīng)器5的內(nèi)部；氫氧化鈉盛放皿13通過軟管與氫氧化鈉輸送恒流泵10連接，氫氧化鈉輸送恒流泵10的另一端通過軟管伸入小腸反應(yīng)器5的內(nèi)部；消化產(chǎn)物收集盛放皿14通過軟管與小腸排空恒流泵11連接，小腸排空恒流泵11的另一端通過軟管連接到小腸反應(yīng)器5的內(nèi)部底端出口 ；小腸反應(yīng)器5置于磁力攪拌器6上；溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)4分別連接pH計(jì)7和溫度計(jì)8，并且pH計(jì)7和溫度計(jì)8懸置于小腸反應(yīng)器5的內(nèi)部；水浴控制系統(tǒng)3通過軟管與小腸反應(yīng)器5的外層上下2個(gè)水浴出口相連。
[0027]使用方法:向小腸反應(yīng)器5的內(nèi)部加入足夠量的小腸液，將待測物盛放皿I中的植物多糖溶液液通過待測物輸送恒流泵2以5 ml/min流速加入小腸反應(yīng)器5的內(nèi)部進(jìn)行模擬小腸消化。開啟磁力攪拌器6,以200 rpm/min的恒定的攪拌速度模擬小腸的螺動(dòng),通過水浴控制系統(tǒng)3控制反應(yīng)器中的溫度，并通過溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)4連接的溫度計(jì)8監(jiān)控小腸反應(yīng)器5的內(nèi)部溫度，保持恒定的37°C。同時(shí)，通過溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)3連接的pH計(jì)7監(jiān)控小腸反應(yīng)器5的內(nèi)部pH, —旦pH過低,貝U用氫氧化鈉輸送恒流泵10以0.5 ml/min的恒速加入IM NaOH進(jìn)行調(diào)控，始終保持pH為7。同時(shí)用膽汁輸送橫流泵9以0.6 ml/min的恒速加入2%的膽汁。小腸模擬消化的時(shí)間為5 h，通過小腸排空恒流泵11以4 ml/min流速模擬小腸的排空，將消化后的產(chǎn)物收集于消化產(chǎn)物收集盛放皿14中，得小腸消化產(chǎn)物。之后，將收集到的消化產(chǎn)物在沸水浴中(提前準(zhǔn)備)幾分鐘以去除胰酶(包括胰淀粉酶和胰脂肪酶)和胰蛋白酶的活性。
[0028]實(shí)驗(yàn)組1，2，3分別進(jìn)行模擬消化過程重復(fù)三次，用液相法檢測植物多糖的消化情
況(分子量變化)，并用二硝基水楊酸法檢測還原糖量變化。檢測結(jié)果如下表所示:
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種模擬小腸消化的裝置，其特征是包括待測物盛放皿(I)、待測物輸送恒流泵(2)、水浴控制系統(tǒng)(3)、溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)(4)、小腸反應(yīng)器(5)、磁力攪拌器(6)、pH計(jì)(7)、溫度計(jì)(8)、膽汁輸送恒流泵(9)、氫氧化鈉輸送恒流泵(10)、小腸排空恒流泵(11)、膽汁盛放皿(12)、氫氧化鈉盛放皿(13)、消化產(chǎn)物收集盛放皿(14);小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部為反應(yīng)室，外層為水浴層；待測物盛放皿(I)通過軟管與待測物輸送恒流泵(2)連接，待測物輸送恒流泵(2)的另一端通過軟管伸入小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部；膽汁盛放皿(12)通過軟管與膽汁輸送恒流泵(9 )連接，膽汁輸送恒流泵(9 )的另一端通過軟管伸入小腸反應(yīng)器(5 )的內(nèi)部；氫氧化鈉盛放皿(13)通過軟管與氫氧化鈉輸送恒流泵(10)連接，氫氧化鈉輸送恒流泵(10)的另一端通過軟管伸入小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部；消化產(chǎn)物收集盛放皿(14)通過軟管與小腸排空恒流泵(11)連接，小腸排空恒流泵(11)的另一端通過軟管連接到小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部底端出口 ；小腸反應(yīng)器(5)置于磁力攪拌器(6)上；溫度及pH監(jiān)控系統(tǒng)(4)分別連接PH計(jì)(7)和溫度計(jì)(8)，并且pH計(jì)(7)和溫度計(jì)(8)懸置于小腸反應(yīng)器(5)的內(nèi)部；水浴控制系統(tǒng)(3)通過軟管與小腸反應(yīng)器(5)的外層上下2個(gè)水浴出口相連。
【文檔編號】G01N33/02GK203658330SQ201320791546
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】謝明勇, 聶少平, 胡婕倫 申請人:南昌大學(xué)