体外人胃肠模拟系统在食物消化行为研究中的应用进展

体外人胃肠模拟系统在食物消化行为研究中的应用进展

李玉珍;肖怀秋;姜明姣;赵谋明

【摘要】人体胃肠道在食物消化和营养物质的吸收过程中具有非常重要且关键的作用,在对人体胃肠道功能进行研究过程中常存在伦理问题,而体外人胃肠模拟系统可有效解决该问题,对促进胃肠道功能的研究和食物消化行为的研究也起着非常重要的作用.该文对体外人胃肠模拟系统的研究现状、研究局限性等进行了综述,并对体外人胃肠模拟系统的应用研究进行展望,提出一些发展建议和意见,以期促进体外人胃肠模拟系统在食物消化行为研究方面的工作.%Human gastrointestinal tract plays an important role in food digestion and nutrition absorption,and there are ethical issues in the human gastrointestinal tract functional research filed.The establishment of in vitro human gastrointestinal simulation system (ivHGSS) can solve the issue and promote the researches on gastrointestinal function and food digest behavior.The research status and research limitations of ivHGSS were summarized,some development suggestions for ivHGSS research filed were put forward,to promote the application of ivHGSS in food digestion.

【期刊名称】《中国酿造》

【年(卷),期】2017(036)007

【总页数】4页(P153-156)

【关键词】人胃肠模拟系统;食物消化;人工模拟

【作者】李玉珍;肖怀秋;姜明姣;赵谋明

【作者单位】湖南化工职业技术学院制药与生物工程学院,湖南株洲412000;湖南

化工职业技术学院制药与生物工程学院,湖南株洲412000;华南理工大学轻工与食

品学院,广东广州510640;湖南中威制药有限公司,湖南株洲412000;华南理工大学

轻工与食品学院,广东广州510640

【正文语种】中文

【中图分类】R114

体外人胃肠模拟系统（in vitrohuman gastrointestinal simulation system，ivHGSS）是一种基于人体胃肠道生理机能进行模拟食物消化行为的生物研究系统，常用于生物活体的替代试验研究，具有操作简单、便捷、安全、快速，且不受医学研究的伦理桎棝[1-3]。目前体外胃肠模拟系统主要分为单相静态胃肠模拟系统[4]、半连续稳态胃肠模拟系统[5]和连续动态胃肠模拟系统[6]三大类，在食物重金属残

留安全性评价、食物胃肠代谢动力学、营养物质生物利用度量化评估等方面有广泛研究[7-9]。体外人胃肠模拟系统成为食物消化行为研究的重要研究平台，也逐渐

引起研究人员的重视[10-11]。本文对体外人胃肠模拟系统的应用研究现状和研究

局限性等进行了综述，并对其应用研究进行展望，同时，提出一些发展性建议，以期促进体外人胃肠模拟系统在食物消化行为研究方面的工作。

1.1 单相静态胃肠模拟系统

单相静态胃肠模拟系统（single-phasestaticgastrointestinalsimulation system，ssGSS）是通过模拟单纯的人体胃肠道生理条件，将食物暴露于所构建模拟相中，以研究食物消化行为的模拟系统[4]。常通过调节模拟相pH、添加含胃（胰）蛋白酶的人工模拟胃肠液、构筑好（或厌）氧胃肠生理条件等来研究食物消化行为。利用单相静态胃肠模拟系统，KAFAOGLU B等[12]系统研究了坚果和种子中的9种

金属元素的生物利用度，经过胃肠模拟消化，金属更易被机体吸收利用；杜芬等

[13]研究了鳕鱼皮胶原蛋白源金属螯合肽（Ala-Gly-Pro-Ala-Gly-Pro-Arg）在体外人模拟胃肠系统中的消化耐受性，研究发现，在体外模拟胃肠消化过程中其多肽链氨基酸组成不变，空间构象发生改变，但钙铁配位螯合差异不显著，体外模拟胃肠消化耐受性高；秦晓佩等[14]以菜籽饼粕为原料，模拟胃、肠（十二指肠和小肠）消化行为，研究菜籽饼粕蛋白的胃肠消化行为，研究发现，抗氧化肽产生集中于模拟胃肠消化的十二指肠阶段，该阶段产物中游离氨基酸比原料中多出5种，各种

游离氨基酸含量也明显增加；周存山等[15]采用二酶三阶段体单相静态胃肠模拟系统研究绿鳍马面鲀鱼皮蛋白体外消化行为及相关表征，研究发现，模拟胃肠消化液富含抗氧化氨基酸，其中抗氧化肽集中在模拟胃肠消化的十二指肠阶段；MUIR J

G等[16]研究了抗性淀粉在肠道中的消化行为，并系统研究了大米淀粉、米粉、大麦淀粉、玉米片和甜豆3种食物中抗性淀粉在构建的肠道模拟系统的酶促消化形为，研究结果表明，在抗性淀粉的消化理化性质与数量与体内消化结果较为接近，构建的人肠道模拟系统可以较好的用于淀粉消化行为的分析并用于食物消化评估。单相静态胃肠模拟系统作为早期人体外胃肠模拟单相静态系统就是单纯模拟人体消化道胃部或肠道生态环境，通过调节模拟系统pH和酶解环境，将食物置于该模拟系统进行消化行为的研究，主要用于食物的消化模拟和微生物的初步筛选，研究系统组成简单，可操作性强，但所模拟的消化环境的仿真性不强，而且未考虑胃部和肠部的消化微生态和胃肠蠕动对食物消化的影响，试验结果受到所构建的胃肠模拟系统影响较大[17]。

1.2 半连续稳态胃肠模拟系统

半连续稳态胃肠模拟系统（semi-continuoushomeostatic gastrointestinal simulation system，shGSS）是指在模拟系统中添加淀粉酶、黏液素、无机盐、胃蛋白酶、有机酸、胆汁、胰蛋白酶等逐级模拟口腔（可选模拟项）和胃肠道生理条件，构建基于人体生理条件下的稳态胃肠模拟系统[8]。INTAWONGSE M等