一种经济藻类的体外模拟消化反应装置及使用方法与流程

本发明属于体外模拟消化的装置技术领域，具体涉及一种经济藻类的体外模拟消化反应装置及使用方法。

背景技术：

随着经济生活水平的提高及科学普及活动的开展，以螺旋藻及紫菜等为代表的经济藻类越来越为大众所接受与了解，并已经为人们日常所食用。螺旋藻含有丰富营养物质，是目前所知营养成分最全面、最均衡的天然食品之一，含有大量的蛋白质、多糖、不饱和脂肪酸、维生素以及矿物质。其中，蛋白含量达到60％～70％，是迄今为止营养价值最高的天然植物蛋白。坛紫菜富含大量人体所需要的蛋白质、氨基酸、多糖，是一种高蛋白、高纤维、低热值、低脂肪的高营养的经济海藻。经济藻类还具有提高免疫力、抗衰老、降血脂、降血压、促进蛋白质合成、抗癌、抗病毒等生物学功能。

近年来，对经济藻类的研究主要是通过提取某种营养成分来进行分析，而这与在人体口腔胃肠中消化有很大区别，很多营养成分在口腔胃肠消化体系中会发生各种生理生化反应，并且成分之间有相互影响，因此，这种传统的提取单一营养成分分析研究方法不足以反应经济藻类的作用和功能。需要比较不同来源的食材、不同加工工艺的食品通常是以营养成分为指标，不能真正反映出人体中消化结果。而体外模拟消化反应是一种以合适的消化条件仿生人体消化道的反应，具有快速、方便、低成本、可控性高的特点，有应用于饲料领域的研究，如发明专利申请cn109596837a公开的“一种猪饲料蛋白质消化率的仿生消化测定方法”；更多的是应用于食品安全、食品营养以及食品加工等方面，如发明专利申请cn108872433a公开的“一种模拟薏米在人体内消化的方法”，以及发明专利申请公开的cn109251959a公开的“一种体外模拟胃肠淀粉消化的方法”。目前应用的方法均置于水浴环境，且为单一体外模拟消化室，尚无连续进行、温度恒定的模拟消化反应装置，而连续进行且温度相对恒定的装置更加接近真实的模拟消化。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷和不足，本发明提供了一种经济藻类的体外模拟消化反应装置及使用方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种经济藻类的体外模拟消化方法，包括以下步骤：

(1)将藻类样品粉碎过标准筛200目；

(2)制备缓冲液和酶；

(3)在体外模拟消化反应装置中进行消化反应；

(4)检测消化液及未消化残渣的有效成分含量，计算消化率，进行分析与评价。

优选的，所述的体外模拟消化反应装置包括依次相连的口腔消化反应瓶、胃消化反应瓶和肠消化反应瓶，所述胃消化反应瓶和肠消化反应瓶的底部下方分别设有一磁力搅拌仪，所述胃消化反应瓶和肠消化反应瓶的内部分别放置有一玻璃转子；所述口腔消化反应瓶、胃消化反应瓶、肠消化反应瓶的顶端开口处分别塞有塞子i、塞子ii、塞子iii，所述塞子i、塞子ii、塞子iii上分别穿设有加样管i、加样管ii、加样管iii；所述口腔消化反应瓶、胃消化反应瓶、肠消化反应瓶的底部一侧分别安装有承接管i、承接管ii、承接管iii；所述承接管i与加样管ii之间通过三通i相连，所述三通i的另一个接口连接有取样管i；所述承接管ii与加样管iii之间通过三通ii相连，所述三通ii的另一个接口连接有取样管ii；所述承接管iii的末端连接有取样管iii；所述取样管i、取样管ii、取样管iii分别设有控制开关i、控制开关ii、控制开关iii；所述三通i的顶端通过连接管i与承接管i连通，底端通过连接管ii与加样管ii连通；所述三通ii的顶端通过连接管iii与承接管ii连通，底端通过连接管iv与加样管iii连通；所述连接管ii和连接管iv上分别设有控制开关iv和控制开关v。

优选的，所述取样管i、取样管ii、取样管iii均为乳胶管，所述控制开关i、控制开关ii、控制开关iii均为夹子；所述连接管i、连接管ii、连接管iii、连接管iv均为乳胶管，所述控制开关iv、控制开关v均为夹子；所述口腔消化反应瓶、胃消化反应瓶和肠消化反应瓶均为体积为50-1000ml的圆球型玻璃烧瓶；所述口腔消化反应瓶、胃消化反应瓶和肠消化反应瓶按照从高到低分别放在培养箱的不同层。

优选的，步骤(2)中，唾液缓冲液的制备方法为：取0.7644gnacl、1.491gkcl、0.1332gcacl2溶于1l的蒸馏水中，用1m的hcl和1m的naoh将ph调至6.8±0.05制备唾液缓冲液；使用前，取1.035gα-淀粉酶加入到800ml唾液缓冲液中，磁力搅拌20min过滤，调节ph至6.8±0.05得到唾液。

优选的，步骤(2)中，胃液缓冲液的制备方法为：取3.1gnacl、1.10gkcl、0.15gcacl2、0.60gnahco3溶于1l蒸馏水中，1m的hcl调ph至1.2±0.05制备胃液缓冲液；使用前，取2.12g胃蛋白酶加入到800ml胃液缓冲液中，磁力搅拌20min过滤，调节ph至1.2±0.05得到胃液。

优选的，步骤(2)中，肠液缓冲液的制备方法为：取5.40gnacl、0.65gkcl、0.33gcacl2溶于1l蒸馏水，1m的nahco3调ph至7.0±0.05制备肠液缓冲液；取8.0g胰酶加入到800ml肠液缓冲液中，磁力搅拌20min，4000r.min^-1离心10min，调节ph至7.0-7.5得到肠液；8.0g胆盐溶于200ml水，3500r.min^-1离心10min得到胆汁。

优选的，步骤(3)中，消化反应的过程为：

(a)将藻类样品置于口腔消化反应瓶中，加入唾液后，进行磁力搅拌，取样管i上的控制开关i和连接管ii上的控制开关iv均处于关闭状态；

(b)胃消化反应瓶内加入胃液，用hcl调ph至1.2-2.0，打开连接管ii上的控制开关iv，进行磁力搅拌，取样管ii上的控制开关ii和连接管iv上的控制开关v均处于关闭状态；

(c)肠消化反应瓶内加入肠液和胆汁，用naoh调ph至7.0-7.5，打开连接管iv上的控制开关v，进行磁力搅拌，取样管iii上的控制开关iii处于关闭状态。

优选的，步骤(a)中，藻类样品与唾液的质量体积比为1:25，唾液浓度为1.035g.800ml^-1的唾液，ph为6.8±0.05；磁力搅拌条件为150r.min^-1，控制温度为37℃；步骤(a)反应一段时间后，打开取样管i上的控制开关i取样检测与分析口腔消化反应瓶的消化情况，取样结束随时关闭控制开关i。

优选的，步骤(b)中，胃液的浓度为2.12g.800ml^-1，步骤(1)中的唾液与所述的胃液的体积比为25:30；用于调节ph的hcl的浓度为1m；磁力搅拌条件为150r.min^-1，控制温度为37℃；步骤(b)反应一段时间后，打开取样管ii上的控制开关ii取样检测与分析胃消化反应瓶的消化情况，取样结束随时关闭控制开关iii。

优选的，步骤(c)中，肠液的浓度为1g.100ml^-1，胆汁的浓度为4g.100ml^-1，步骤(1)中的唾液与肠液、胆汁的体积比为25:75:20；用于调节ph的naoh的浓度为1m；磁力搅拌条件为150r.min^-1，控制温度为37℃；步骤(c)反应一段时间后，打开取样管iii上的控制开关iii取样检测，取样结束随时关闭控制开关ii。

与现有技术相比，本发明的优点：

本发明的装置结构简单，且使用方法能够保证模拟消化反应过程中温度一致，检测精度高，实施成本低，能够准确地测定的经济藻类的消化率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的经济藻类的体外模拟消化反应装置的示意图；

图2为其中的口腔消化反应瓶的示意图；

附图标记：1、培养箱；2、口腔消化反应瓶；3、胃消化反应瓶；4、肠消化反应瓶；5、磁力搅拌仪；6、塞子i；7、塞子ii；8、塞子iii；9、加样管i；10、加样管ii；11、加样管iii；12、承接管i；13、承接管ii；14、承接管iii；15、连接管i；16、连接管ii；17、连接管iii；18、连接管iv；19、三通i；20、三通ii；21、取样管i；22、取样管ii；23、取样管iii；24、控制开关i；25、控制开关ii；26、控制开关iii；27、控制开关iv；28、控制开关v。

具体实施方式

本发明公开了一种经济藻类的体外模拟消化反应装置及使用方法，包括如下步骤：构建体外模拟消化反应装置，包括置于培养箱的口腔、胃、肠模拟消化室，相互之间有开关装置，口腔、胃、肠消化可以独立或相互连接。配置磁力搅拌仪，实现充分搅合，防止经济藻类沉积在底部，影响酶与底物的接触，并能够把模拟消化室中的消化物，进行精确检测分析。具体操作过程包括将样品粉碎过标准筛；制备缓冲液与酶液，获得未消化残渣后，烘干后测定残渣及样品的粗蛋白含量，计算蛋白质的消化率。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种经济藻类的体外模拟消化反应装置，如图1-2所示，所述的体外模拟消化反应装置包括依次相连的口腔消化反应瓶(2)、胃消化反应瓶(3)和肠消化反应瓶(4)，所述口腔消化反应瓶(2)、胃消化反应瓶(3)和肠消化反应瓶(4)均为圆球型玻璃烧瓶，其大小可以在50-1000ml，通常采用50-100ml，用于一次性的定性小型研究，200-1000ml可以用于连续监测与分析决策研究。所述口腔消化反应瓶(2)、胃消化反应瓶(3)和肠消化反应瓶(4)按照从高到低分别放在培养箱(1)的不同层。

所述胃消化反应瓶(3)和肠消化反应瓶(4)的底部下方分别设有一磁力搅拌仪(5)，所述胃消化反应瓶(3)和肠消化反应瓶(4)的内部分别放置有一玻璃转子(图中未示出)，在外部的磁力搅拌仪(5)的作用下，具有搅合功能，以模拟消化道内的混合或蠕动过程。本发发明还可以选择性配置充气装置(图中未示出)，能够把模拟消化室中的消化物全部冲出，进行检测分析。

所述口腔消化反应瓶(2)、胃消化反应瓶(3)、肠消化反应瓶(4)的顶端开口处分别塞有塞子i(6)、塞子ii(7)、塞子iii(8)，所述塞子i(6)、塞子ii(7)、塞子iii(8)的上分别穿设有加样管i(9)、加样管ii(10)、加样管iii(11)。所述口腔消化反应瓶(2)、胃消化反应瓶(3)、肠消化反应瓶(4)的底部一侧开设有开口腔，且开口腔处分别安装有承接管i(12)、承接管ii(13)、承接管iii(14)。所述承接管i(12)的底端接有连接管i(15)，所述加样管ii(10)的顶端接有连接管ii(16)，所述连接管i(15)和连接管ii(16)之间通过三通i(19)连通，所述三通i(19)的另一端连接有用于口腔消化物取样的取样管i(21)，所述取样管i(21)上设有控制开关i(24)，所述连接管ii(16)设有控制开关iv(27)。所述承接管ii(13)的底端连接有连接管iii(17)，所述加样管iii(11)的顶端连接有连接管iv(18)，所述连接管iii(17)和连接管iv(18)之间通过三通ii(20)连通，所述三通ii(20)的另一端连接有用于胃消化物取样的取样管ii(22)，所述取样管ii(22)上设有控制开关ii(25)，所述连接管ii设有控制开关v(28)。所述承接管iii(14)的底端连接有取样管ii(22)i，所述取样管iii(23)上设有控制开关iii(26)。

所述取样管i(21)、取样管ii(22)、取样管iii(23)均为乳胶管，所述连接管i、连接管ii、连接管iii(17)、连接管iv(18)也均为乳胶管，乳胶管的设置能够方便各消化反应瓶之间的连接和拆装，也方便各消化反应瓶的移动。所述控制开关i(24)、控制开关ii(25)、控制开关iii(26)均为夹子，所述控制开关iv(27)、控制开关v(28)也均为夹子，方便控制各消化反应瓶内藻类样品的消化程度。需要取样时，关闭相应连接管上的控制开关，打开相应取样管上的控制开关，各消化反应瓶中的消化液就能够从相应的取样管放出，用于监测分析；完成消化或需要进行下一步消化处理时，关闭相应取样管的控制开关，打开相应连接管上的控制开关，消化反应瓶中的消化液就能够从相应的连接管放出，进入下一步消化处理。

使用前将口腔、胃、肠模拟消化反应瓶放置在37℃培养箱(1)中，从高至低依次放置在第一层、第二层、第三层，相应的原料与酶制剂也依次放置。该体外模拟消化反应装置有利于消化反应保持恒温的环境，能够进行精确反映消化结果。

实施例2

一种经济藻类的体外模拟消化方法，包括以下步骤：

(1)将坛紫菜样品粉碎过标准筛200目。

(2)制备消化液缓冲液和酶。

唾液缓冲液的制备方法为：取0.7644gnacl、1.491gkcl、0.1332gcacl2溶于1l的蒸馏水中，用1m的hcl和1m的naoh将ph调至6.8(±0.05)制备唾液缓冲液。使用前，取1.035gα-淀粉酶(sigma公司)加入到800ml唾液缓冲液中，磁力搅拌20min过滤，调节ph至6.8(±0.05)得到唾液。

胃液缓冲液的制备方法为：取3.1gnacl、1.10gkcl、0.15gcacl2、0.60gnahco3溶于1l蒸馏水中，1m的hcl调ph至1.2(±0.05)制备胃液缓冲液。使用前，取2.12g胃蛋白酶(sigma公司)加入到800ml胃液缓冲液中，磁力搅拌20min过滤，调节ph至1.2(±0.05)得到胃液。

肠液缓冲液的制备方法为：取5.40gnacl、0.65gkcl、0.33gcacl2溶于1l蒸馏水，1m的nahco3调ph至7.0(±0.05)制备肠液缓冲液；取8.0g胰酶(sigma公司)加入到800ml肠液缓冲液中，磁力搅拌20min，4000r.min^-1离心10min，调节ph至7.0-7.5(±0.05)得到肠液；8.0g胆盐溶于200ml水，3500r.min^-1离心10min得到胆汁。

以上的消化液缓冲液以及相应的酶使用前可以分别放置在相应的瓶子或者试管内，然后放置在培养箱内相应的层上，以使消化液缓冲液以及相应的酶达到反应温度，使用时加入相应的消化反应瓶内，这样反应结果更加的准确。

(3)在体外模拟消化反应装置中进行消化反应。

(a)将10g坛紫菜样品置于1000ml口腔消化反应瓶中，加入250ml的唾液(唾液浓度为1.035g.800ml^-1的唾液，ph为6.8)后，磁力搅拌150r.min^-1，控制温度为37℃，取样管i上的控制开关i和连接管ii上的控制开关iv均处于关闭状态。反应一段时间后，打开取样管i上的控制开关i取样检测与分析口腔消化反应瓶的消化情况，取样结束随时关闭控制开关i。

(b)胃消化反应瓶内加入300ml胃液(胃液的浓度为2.12g.800ml^-1)，用1m的hcl调ph至1.2-2.0，磁力搅拌150r.min^-1，控制温度为37℃。打开连接管ii上的控制开关iv，使口腔消化反应瓶内的产物进入胃消化反应瓶，进行磁力搅拌，取样管ii上的控制开关ii和连接管iv上的控制开关v均处于关闭状态。反应一段时间后，打开取样管ii上的控制开关ii取样检测与分析胃消化反应瓶的消化情况，取样结束随时关闭控制开关iii。

(c)肠消化反应瓶内加入750ml肠液(肠液的浓度为1g.100ml^-1)和200ml胆汁(胆汁的浓度为4.0g.100ml^-1)，用1m的naoh调ph至7.0-7.5，磁力搅拌150r.min^-1，控制温度为37℃。打开连接管iv上的控制开关v，使胃消化反应瓶内的产物进入肠消化反应瓶，进行磁力搅拌，取样管iii上的控制开关iii处于关闭状态。反应一段时间后，打开取样管iii上的控制开关iii取样检测，取样结束随时关闭控制开关ii。

(4)检测消化液及未消化残渣的有效成分含量及活性功能(粗蛋白、游离氨基酸、抗氧化功能)，计算消化率，进行分析与评价。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。