[实用新型]一种半透膜法人体消化道模拟器

说明书

本实用新型提供一种半透膜法人体消化道模拟器，包括透析袋、反应罐和恒温震荡箱；反应罐设置在恒温震荡箱中，透析袋设置在反应罐中，且透析袋的上端与反应罐上端密封连接，使透析袋的外壁与反应罐的内壁之间围成独立密封的夹层空腔；反应罐上设有与消化液进口，消化液进口的输入端与消化液提供装置连通，输出端与夹层空腔连通；反应罐上还设有消化液出口，消化液出口的输入端与夹层空腔连通，输出端与消化液收集装置连通；反应罐上还设有物料进口，物料进口的输入端与食物提供装置连通，输出端与透析袋连通。本实用新型选用半透膜模拟人体细胞膜构造，同时模拟人体消化道的内环境，使消化道模拟器能真实反映食物被消化的过程。

技术领域

本实用新型属于食物消化吸收技术领域，具体为一种半透膜法人体消化道模拟器。

背景技术

消化系统由消化道和消化腺两部分组成。消化道起自口腔延续至咽、食道、胃、小肠、大肠、到肛门，是一条很长的肌性管道，其中经过的器官包括口腔、咽、食管、胃、小肠(十二指肠、空肠、回肠)及大肠(盲肠、结肠、直肠)等部分。食物的消化从口腔开始，食物在口腔内以机械性消化(食物被磨碎)为主。食物从食道进入胃后，即受到胃壁肌肉的机械性消化和胃液的化学性消化作用，此时，食物中的蛋白质被胃液中的胃蛋白酶(在胃酸参与下)初步分解，胃内容物变成粥样的食糜状态，小量多次通过幽门向十二指肠推送。食糜由胃进入十二指肠后，开始小肠内的消化。小肠是消化、吸收的主要场所。食物在小肠内受到胰液、胆汁和小肠液的化学性消化以及小肠的机械性消化，各种营养成分逐渐被分解为简单可吸收的小分子物质，在小肠内被吸收。因此，食物通过小肠后，消化过程已基本完成，只留下难于消化的食物残渣，从小肠进入大肠。

近年来，体外消化模型已被广泛应用到营养学、毒理学、生理学及微生物学等各领域以及食品、药品、保健品等各个行业，国内外对利用体外消化模型进行相关研究的认可度也越来越高，在食品营养吸收、药物代谢、污染物生物可及性、食品摄入安全评价等方面的应用越来越受到重视。体外模拟消化系统在食品工业方面，例如益生菌、益生元、生物活性肽、脂肪酶抑制剂、脂肪和胆固醇的粘合剂、抗氧化剂的开发和对潜在的食物过敏原、重金属等有毒化合物以及转基因产品的稳定性进行安全性分析上将发挥巨大优势。体外模型的主要研究有以下三个方面：一是不同消化器官的模拟研究，如口腔、胃、肠道等；二是不同器官的消化液的模拟研究，如酶、缓冲剂、盐离子、微生物培养基等；三是消化过程中机械动力与流质流体动力学的研究，如液体流速、流向、压力控制等。1993年，第一个人体多重消化模拟系统建立，1996年，Havenaar和Minekus研制出电控人体消化系统——胃肠道模拟消化系统(TNO)，该系统模拟了人体胃、小肠、结肠和直肠部位。近年来，为了尽可能真实得模仿消化环境，在2006年，Almaas等收集了从人体获得的胃液和十二指肠消化液用于实验，获得了不错的消化结果。与以往模拟成年人体胃肠道消化不同，Olivia等学者采用计算机软件控制模拟了猪幼崽体内的蛋白质消化过程，并将实验结果与体内实验作对比，发现了相似的结果，印证了体外模拟实验的可行性。在体外模拟中，主要测量的参数有代谢分子的消化率或者分解程度、样品稳定性、结构变化情况等。随着多重学科的相互支持，生物学、计算机学、化学等分析方法均可用于食品领域这个平台上来模拟体内环境的多样性。由此可见，体外模拟消化也在不断探索和完善之中，这个过程也将会使体内代谢研究从深不可测的神秘中逐渐走进人们了如指掌的领域。体外模拟消化相比于动物实验，具有更加可控、可重复、更接近人体真实情况等优点。

目前，已经公开的体外模拟消化器，是模拟胃消化器、小肠消化器和胃肠道消化器，这些已经公开的体外消化模拟装置均具有以下相似设计理念：模拟胃、小肠等不同消化道部位的核心部件均为数量不等的密闭反应器，通过向密闭反应器内添加不同的消化液、调控合适的pH值进而大致简单模拟人类及动物消化道的内环境。但是这些体外模拟消化器是将食物直接置于消化液中，即食物直接与消化液接触，而人体中消化液位于细胞中，食物并没有直接置于消化液中，而是消化液渗透细胞壁再与食物接触消化；可见现有的体外模拟消化器与实际的人体消化器官还是有很大区别，导致模拟结果不真实。

实用新型内容