[发明专利]一种模拟结肠环境的小型发酵系统及其发酵方法

说明书

一种模拟结肠环境的小型发酵系统及其发酵方法，属于微生物学、人体生理学及仿生学技术领域。一种模拟结肠环境的小型发酵系统包括补料瓶、发酵主体和样品收集装置，补料瓶上设有进气口，发酵主体包括三个发酵支口试管，其上均设有气体收集口，样品收集装置包括三个样品收集器。一种模拟结肠环境的发酵方法使用三个发酵支口试管分别模拟升结肠、横结肠和降结肠，进行发酵反应，时间周期为7d。具有以下有益效果：整个系统实现了结肠发酵的简易模拟，具有良好的稳定性、实用性以及重复性。模块简单，造价低，采用装置简易，可同时搭建数个小型发酵系统对不同的样品进行预实验，平行性高，发酵结束后收集的气体样品和液体样品可进行后续检测。

技术领域

本发明属于微生物学、人体生理学及仿生学技术领域，具体涉及一种模拟结肠环境的小型发酵系统及其发酵方法。

背景技术

作为人体最庞大、最复杂的微生态系统，肠道菌群本身及其代谢产物不仅能调节人体健康，更在膳食和宿主之间起到了重要的桥梁作用，因此，可以说对于肠道微生物的研究对人体健康有着深远影响。

由于动物实验对于受试动物的伤害以及现有的动物实验因为其肠道微生物组成与人体的肠道微生物有差异性，因此实验结果不能很好的反应人体的代谢情况和菌群数据肠道微生物肠道体外消化模拟系统被广泛应用于食品和药品的体外评价。近十余年来，肠道体外消化模拟系统不断被开发、革新，国内外也已普遍采用肠道体外消化模拟系统进行食品肠道微生物消化与评价研究，其中以SHIME为例，它有6个发酵罐，分别模拟了胃、十二指肠、空肠、回肠、升结肠、横结肠、降结肠，这套系统被世界各专家认可，具有稳定性高、模拟性高，但是这套模拟系统具有周期长（大概一次实验需要15天左右）、体积大、造价高、操作要求高的缺点，最重要的是一次只能评价一个样品，因此我们需要先进行预实验，评估一下有没有完整评估的必要。因此急需开发一种能高程度模拟这套系统的小型发酵系统及其发酵方法，能够建立预实验系统。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种模拟结肠环境的小型发酵系统及其发酵方法。该系统利用人体粪便进行体外模拟，获得的菌群数据更接近人体真实情况、伤害小，能够动态直接的获取结肠中群菌和代谢产物的相关数据从而去了解各实验品对于肠道微生物丰度和种类的影响，进一步去评估各试验品对于肠道微生物的影响，将系统小型化、设备简单化，为大型发酵系统提供预实验，弥补了大型系统实验周期长的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种模拟结肠环境的小型发酵系统，其特征在于包括管路连接的补料瓶1、发酵主体和样品收集装置，所述补料瓶1上设有进气口2，所述发酵主体包括管路依次连接的第一发酵支口试管4、第二发酵支口试管5和第三发酵支口试管6，所述第一发酵支口试管4、第二发酵支口试管5和第三发酵支口试管6上均设有气体收集口10，所述样品收集装置包括第一样品收集器7、第二样品收集器8和第三样品收集器9，所述补料瓶1与第一发酵支口试管4之间的管路、第一发酵支口试管4和第二发酵支口试管5之间的管路、第二发酵支口试管5和第三发酵支口试管6之间的管路以及第三发酵支口试管6与第三样品收集器9之间的管路上均设有蠕动泵3。

所述的一种模拟结肠环境的小型发酵系统，其特征在于所述第一发酵支口试管4右侧的蠕动泵3的右侧设有三通阀11，分别连接第一样品收集器7和第二发酵支口试管5，所述第二发酵支口试管5右侧的蠕动泵3的右侧同样设有三通阀11，分别连接第二样品收集器8和第三发酵支口试管6。

所述的小型发酵系统模拟结肠环境发酵的方法，其特征在于包括以下步骤：

（Ⅰ）对补料瓶1、发酵主体、样品收集装置和新鲜肠道培养基进行灭菌处理，备用；

（Ⅱ）制备粪便提取液，备用；

（Ⅲ）将恒温摇床打开，设定转速110r/min，温度37℃，预热备用；