隨著時間的推移，由于大米的水解作用，大米顆粒消化物在體內(nèi)和體外的pH值增高，呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢。了解人體胃腸道的消化過程對于許多食品藥品的研發(fā)非常重要，但由于體內(nèi)實驗有諸多限制，如倫理道德方面的限制、經(jīng)濟成本高還有較高的技術要求等，而體外實驗沒有倫理道德的限制、節(jié)約時間和成本、重復性好、易操作可實驗室化并減少某些動物在進行模擬體內(nèi)實驗中的犧牲等優(yōu)點使其越來越廣泛的被使用。

為模擬復雜的動態(tài)體外消化過程，曉東宜健結(jié)合化學工程、材料工程、機電工程、食品工程、醫(yī)藥工程、解剖學等締造了一個接近真實的體外消化檢測系統(tǒng)。這樣的產(chǎn)品可以助力體內(nèi)現(xiàn)象的觀察研究、幫助相關健康產(chǎn)品的開發(fā)、開展產(chǎn)品的測試等有意義的活動。仿生體外消化系統(tǒng)的系列產(chǎn)品經(jīng)過十幾年的研究與磨礪，應用領域涉及營養(yǎng)學、微生物學、藥品行業(yè)、食品行業(yè)等，已經(jīng)為許多科研機構(gòu)、高校及企業(yè)提供了幫助。

米飯的體外消化模擬實驗

一、碳水化合物類食品的消化和GI測試，糙米飯和白米飯的體外消化模擬實驗

實驗目的：以動態(tài)體外人胃消化系統(tǒng)闡明精米和糙米的結(jié)構(gòu)差異對于胃排空和淀粉消化的影響

實驗方法：動態(tài)體外消化系統(tǒng)模擬人胃的消化

實驗材料：精米，糙米

實驗內(nèi)容：胃消化過程中pH變化、胃排空曲線及參數(shù)、粒徑分布、淀粉水解率(%)、消化產(chǎn)物流變學測試、消化產(chǎn)物表觀差異

實驗結(jié)論：

由于外層麩皮的保護，糙米的結(jié)構(gòu)更不易被破壞，所以其pH緩沖能力更高、食糜顆粒更大、流變性更強，導致胃排空延遲，因此降低了淀粉的胃消化率。本研究為大米胃消化中宏觀結(jié)構(gòu)(即麩層)的重要性提供了定量證據(jù)，這可能會進一步影響腸道吸收。與此同時，在整個消化過程中，白米和糙米排出的食糜顆粒明顯小于留在胃內(nèi)的，這證明了我們的動態(tài)體外消化系統(tǒng)有良好的破碎和篩分作用。故利用體外系統(tǒng)研究食品材料在胃內(nèi)消化過程結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的動態(tài)變化具有非常重要的現(xiàn)實意義。

更多測試案例如下

1.新型大米和常規(guī)大米飯的體外胃腸道消化特性的比較研究

2.富含膳食纖維的面條和饅頭的體外胃腸消化特性

3.燕麥和早餐粉的體外胃腸消化特性研究

4.植物花粉體外消化過程中活性成分的生物可及性研究

5.西藏特色食物在模擬成人和老人胃生理條件下的消化特性

6.基于動態(tài)體外消化系統(tǒng)的食物GI指數(shù)測定

7.紅富士蘋果在成人和老人動態(tài)胃腸消化條件下的體外消化特性差異

二、蛋白和乳品消化

滅菌方式對乳制品體外胃腸道消化特性的影響

實驗目的：動態(tài)人胃腸消化系統(tǒng)研究滅菌方式對乳制品消化特性的影響

實驗方法：動態(tài)體外消化系統(tǒng)模擬人胃腸的消化（分批實驗）

實驗材料：鮮生牛乳(Raw milk)，巴氏殺菌乳(Pas milk)，微波滅菌乳(Mircro milk)，高溫高壓滅菌乳(Aut milk)

實驗內(nèi)容：胃消化過程中pH變化、胃排空曲線及參數(shù)、蛋白質(zhì)消化率、游離脂肪酸含量、微觀及表觀結(jié)構(gòu)變化

實驗結(jié)論：

微波加熱滅菌乳在0-60 min略低于巴殺乳，但消化120 min后與高溫高壓滅菌乳的消化率相似；高溫高壓滅菌乳0-60 min的消化率遠低于巴氏和微波乳，這與長時間高溫高壓加熱造成的蛋白質(zhì)聚集有關。結(jié)合其微觀圖可看到，巴殺乳和微波乳的消化前較為分散，更易被胃蛋白質(zhì)酶水解；高溫高壓滅菌乳消化前聚集非常明顯。

更多測試案例如下

1.存儲條件對酸奶和純牛奶體外胃腸道消化特性的影響

2.新型蛋白原料的體外胃腸道消化特性

3.不同兒童乳制品的體外胃腸道消化特性評價

4.不同嬰兒配方奶粉和老年奶粉的體外胃腸道消化特性研究

5.不同酪蛋白和乳清蛋白配比的再制奶酪和兒童牛奶的體外胃腸消化特性研究

三、肉制品和水產(chǎn)品消化

1.不同添加物對魚肉制品營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.不同魚肉蛋白凝膠的體外胃腸道消化特性研究

3.魚糜制品的體外消化和胃排空特性研究

4.不同海產(chǎn)品的體外胃腸道消化特性研究

5.干燥處理方式對牛肉的體外消化和胃排空特性的影響

6.肉制品經(jīng)胃、腸消化后唾液酸含量的變化

四、脂肪和乳液消化

1.嬰幼兒配方奶粉和老年奶粉的體外胃腸消化特性

2.高內(nèi)向乳液的體外胃腸道消化特性研究

3.直鏈淀粉對W/O乳液在模擬胃腸消化過程中微觀結(jié)構(gòu)、流變學和脂肪酶解的影響

4.纖維素醚對W/O乳液在體外消化過程中粘度、微觀結(jié)構(gòu)和脂肪分解的影響

五、益生菌胃腸道存活特性評價

1.基于仿生胃腸道模型的發(fā)酵乳中益生菌存活率評價

2.體外胃腸道消化過程中微膠囊益生菌的釋放和存活特性研究

3.益生菌固體飲料在動態(tài)體外胃腸消化過程中的存活特性研究

六、口服固體藥物制劑溶出曲線測定

1.溶出介質(zhì)對某固體藥物制劑溶出特性的影響

2.不同劑型的口服固體藥物制劑溶出曲線測定

3.不同食物對某固體藥物制劑胃腸溶出特性的影響

七、營養(yǎng)物質(zhì)和藥物活性組分的釋放和吸收

1.不同營養(yǎng)餐的體外吸收特性研究

2.DHA微膠囊消化產(chǎn)物的體外吸收特性

3.鹽酸二甲雙胍的體外腸道吸收特性研究

八、胃排空和胃飽腹感測定

1.奶酪的體外胃排空特性研究

2.基于胃排空速度的不同食物的飽腹感指數(shù)測定

模擬鼠胃的體外消化模擬實驗

1.實驗目的

對比大米顆粒在大鼠體內(nèi)和在體外模擬鼠胃消化系統(tǒng)中的消化情況，探究體外模擬鼠胃消化系統(tǒng)的“真實性"和適用性。

2.實驗方法

大鼠活體實驗、體外模擬鼠胃消化實驗

3.實驗內(nèi)容

（1）大鼠唾液收集：pH、唾液活性

（2）大米顆粒消化：胃內(nèi)容物及其pH、麥芽糖濃度

（3）攪拌釜反應：攪拌速度

（4）消化物粒徑

（5）消化物pH

（6）消化物麥芽糖濃度

4.實驗試劑

（1）模擬胃液：0.27g/L或250U/mL胃蛋白酶,1.5g/L粘蛋白,0.315g/L NaHCO3，8.775g/L NaCl,50mL去離子水，用1M HCl調(diào)節(jié)pH 為1.63 ± 0.01，放置于37℃條件下。

（2）模擬大鼠唾液：0.1128 ± 0.0005 g α-淀粉酶，1.01mL去離子水，保存于37℃條件下。

（3）胃蛋白酶:購自Sigma

（4） α-淀粉酶:購自Sigma

（5）粘蛋白:購自Sigma

5.實驗結(jié)論

體外模擬鼠胃消化系統(tǒng)具有與體內(nèi)消化系統(tǒng)相似的消化行為和重復性。在現(xiàn)基礎上進行體外模擬消化系統(tǒng)的升級可使其胃收縮更接近體內(nèi)系統(tǒng)。

6.產(chǎn)物測試項目及相關設備

帶有應力控制的流變儀（穩(wěn)態(tài)剪切/動態(tài)震蕩）

酶標儀（可溶性蛋白質(zhì)）

紫外光譜儀（肽含量）

ELISA檢測試劑盒（酶聯(lián)免疫吸附）

SAS系統(tǒng)（方差分析）

180分鐘后，經(jīng)大鼠體內(nèi)消化后的大米粒（d> 0.85 mm）百分比從19.38％降低至4.24％，經(jīng)攪拌釜反應后的大米粒（d> 0.85 mm）百分比從 19.38% 降低至5.97%，經(jīng)體外模擬鼠胃消化后的大米粒（d> 0.85 mm）百分比從19.38％降低至4.42％。小米粒（d <0.60 mm）百分比在體內(nèi)從62.04％顯著提高到81.13％，在經(jīng)攪拌釜反應后從62.04％提升至76.52％，經(jīng)體外模擬鼠胃消化系統(tǒng)后從62.04％提高至80.21％。中度大小的米粒（0.60＜d＜ 0.85 mm）占比變化很小。計算方式：[麥芽糖濃度（180min）-麥芽糖濃度（0min）]/相鄰時間內(nèi)麥芽糖濃度之差*100%。