一种采用多相下层溶液交换的悬滴表面膜天平，被昵称为OCTOPUS，可通过将原始体相溶液依次替换为模拟胃肠液，从而模拟消化环境。该模拟 体外 通过记录来监测消化过程 原位 消化界面层的界面张力。
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本文内容
摘要
摘要
乳液目前正被用于包封和递送营养物质与药物，以应对多种胃肠道疾病，如肥胖、营养强化、食物过敏和消化系统疾病。乳液能否实现预期功能，例如到达胃肠道内的特定部位、抑制或延缓脂质水解、或促进消化，最终取决于其在胃肠道中对酶降解的敏感性。在水包油乳液中，脂滴被界面层所包围，乳化剂通过稳定乳液并保护包封物质发挥作用。实现乳液消化性的定制化不仅取决于其初始组成，还需要监测其界面层在经历胃肠道消化不同阶段时的演变过程。采用多相下层交换的悬滴表面膜平衡系统可模拟 体外 通过应用定制的静态消化模型，研究油相中单个水相液滴内乳液的消化过程。通过将原始液滴本体溶液与模拟胃肠道各区段/阶段生理条件的人工介质进行亚相交换，模拟物质在胃肠道中的转运过程。实时记录界面张力的动态演变 原位 在整个模拟胃肠道消化过程中，分别在口腔、胃和小肠消化阶段后测定消化界面上的机械性能，如界面扩张弹性与黏度。各消化阶段的消化液组成可根据特定消化条件进行调整，包括胃肠道病理状态及婴幼儿消化液特性。通过该方法可识别影响蛋白质水解和脂质水解的具体界面作用机制，从而为通过乳液界面工程调控消化过程提供技术手段。所得结果可用于设计具有特定功能的新型食品基质，例如低致敏性、可控能量摄入以及降低消化率等特性。
引言
了解脂肪的消化过程（涉及乳液消化）对于合理设计具有特定功能的产品至关重要1。脂肪消化的底物是乳液，因为脂肪在摄入后会通过口腔和胃中的机械作用以及与生物表面活性剂的混合而发生乳化。此外，人类摄入的大部分脂肪本身就已处于乳化状态（如乳制品），而对于婴儿或部分老年人而言，这甚至是唯一的摄入形式。因此，设计具有特定消化特性的乳液基产品在营养学中具有重要意义1。此外，乳液还可用于包封并递送营养素、药物或亲脂性生物活性物质2，以应对不同的胃肠道状况，例如肥胖3、营养强化、食物过敏以及消化系统疾病。在水包油乳液中，脂质液滴被乳化剂的界面层所包围，这些乳化剂包括蛋白质、表面活性剂、聚合物、颗粒及其混合物4。乳化剂的作用具有双重性：一是稳定乳液5，二是保护和运输包封的化合物至特定作用部位。实现乳液的可控消化性不仅取决于其初始组成，还需要监测其在胃肠道中转运过程中界面的持续动态变化（图1）。
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方案
1. 表面科学研究中所用全部玻璃器皿的清洗流程
- 用浓清洁液（见材料表）按10%比例稀释于水中，彻底刷洗玻璃器皿。
- 依次用自来水、丙醇、蒸馏水和超纯水充分冲洗。在干燥柜中干燥后，存放于密闭柜中备用。
2. 样品制备
- 根据 INFOGEST 标准化方案11,20 制备人工消化介质（参见材料表）。具体细节见表1，并根据界面实验的要求进行少量调整，以防止表面活性物质污染和样品稀释（1:10）10。
- 按照以下步骤制备乳化剂溶液。
- 在初始缓冲液（表1）中制备0.01 L浓度为（1 kg·L−1）的乳化剂或乳化剂混合物溶液（参见材料表），并在轻微搅拌下静置过夜。
- 稀释至0.1 kg·L−1（或按需稀释）以饱和界面；在恒定界面面积下吸附1小时后，界面张力达到准平台期，参照先前发表的报告
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结果
本节展示了使用OCTOPUS测得的不同消化谱示例。模拟消化谱的一般形态如图4B所示。消化谱中通常以界面张力随时间的变化来表示。不同阶段/消化步骤以不同颜色表示。第一阶段形成初始层，对应乳化剂或蛋白质/表面活性剂/聚合物的吸附阶段，具体取决于不同情况。随后，通过下层相交换，将不同的消化液注入含有新培养基的体相溶液中。新的下层相会引起初始乳化剂层界面张力的变化，并影响每个消化步骤结束时测得的膨胀流变学性质。消化过程最多可包含八个消化步骤。
图5
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讨论
本文描述了一种用于测量的通用实验方案 体外 利用悬滴设备消化界面层。通过调节基于INFOGEST的消化缓冲液的组成，该方案可针对实验的具体需求进行优化。11,20 协调一致的实验方案，以方便与文献进行比较。消化酶和生物表面活性剂可以单独、依次或同时添加。后一种方式需谨慎操作，因为界面层的饱和会通过仅提供极低的界面张力而阻碍不同的界面现象，并可能导致液滴脱落。为了能够分析每种消化成分的作用，不同的消化酶被依次以不同浓度添加。通过这种方式，可对各组分的作用进行分析和系统化，并通过顺序添加评估其协同效应。此外，为防止液滴脱落，部分浓度溶液需进行稀释9所得结果不能直接外推至乳化体系，因为实验条件针对简化体系进行了调整。然而，界面张力的变化反映了界面层在消化过程中界面覆盖程度的演变。10同样，随着消化过程的进行，膨胀流变学的演变可提供有关界面力学性质的一些信息。9这些结果.......
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披露
作者声明，他们不存在任何已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究由项目 RTI2018-101309-B-C21 和 PID2020-631-116615RAI00 资助，资助机构为 MCIN/AEI/10.13039/501100011033 以及"ERDF A way of making Europe"。本工作得到了格拉纳达大学（西班牙）生物胶体与流体物理研究组（参考编号：PAI-FQM115）的部分支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 牛胰α-糜蛋白酶 | Sigma-Aldrich | C4129 | 酶 |
| β-乳球蛋白 | Sigma-Aldrich | L0130 | 乳化剂 |
| 牛血清白蛋白 | Sigma-Aldrich | 9048-46-8 | 乳化剂 |
| CaCl2 | Sigma-Aldrich | 10043-52-4 | 电解质 |
| 离心机 | Kronton instruments | Centrikon T-124 | 用于分离油和树脂 |
| 柑橘果胶 | Sigma-Aldrich | P9135 | 乳化剂 |
| 猪胰辅脂酶 | Sigma | C3028 | 酶 |
| CONTACTO | 格拉纳达大学（UGR） | https://core.ugr.es/dinaten/, 最后访问时间：2022年7月18日 | |
| DINATEN | 格拉纳达大学（UGR） | https://core.ugr.es/dinaten/, 最后访问时间：2022年7月18日 | |
| 胃脂肪酶 | Lipolytech | RGE15-1G | 酶 |
| 人血清白蛋白 | Sigma-Aldrich | 70024-90-7 | 乳化剂 |
| INFOGEST | http://www.proteomics.ch/IVD/ | ||
| 猪胰脂肪酶，II型 | Sigma-Aldrich | L33126 | 酶 |
| 偏硅酸镁树脂 | Fluka | 1343-88-0 | 用于纯化油的树脂 |
| Micro 90 | International products | M-9051-04 | 清洁剂 |
| NaCl | Sigma | 7647-14-5 | 电解质 |
| NaH2PO4 | Scharlau | 10049-21-5 | 用于配制缓冲液 |
| OCTOPUS | Producciones Científicas y Técnicas S.L. (Gójar, Spain) | 配备多相交换系统的悬滴装置 | |
| 橄榄油 | Sigma-Aldrich | 1514 | 油 |
| 猪胰酶 | Sigma | P7545-25 g | 酶 |
| 胃蛋白酶 | Sigma-Aldrich | P6887 | 酶 |
| Pluronic F127 | Sigma | P2443 | 乳化剂 |
| Pluronic F68 | Sigma | P1300 | 乳化剂 |
| 脱氧胆酸钠 | Sigma | 胆盐 | |
| 甘氨脱氧胆酸钠 | Sigma | C9910 | 胆盐 |
| 牛磺脱氧胆酸钠 | Sigma | 86339 | 胆盐 |
| 注射器滤器 | Millex-DP | SLGP033R | 孔径0.22 µm 聚醚砜注射器滤器 |
| 胰蛋白酶 | Sigma-Aldrich | T1426 | 酶 |
参考文献
- McClements, D. J. The biophysics of digestion: Lipids. Current Opinion in Food Science. 21, 1-6 (2018).
- McClements, D. J., Li, Y. Structured emulsion-based delivery systems: Controlling the digestion and release of lipo....
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