In vitro Aufschluss von Emulsionen in einem einzigen Tröpfchen durch mehrphasigen Austausch simulierter Magen-Darm-Flüssigkeiten

Julia Maldonado-Valderrama; Teresa del Castillo Santaella; Juan Antonio Holgado-Terriza; Miguel Ángel Cabrerizo-Vílchez

doi:10.3791/64158

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Methodenartikel

In vitro Aufschluss von Emulsionen in einem einzigen Tröpfchen durch mehrphasigen Austausch simulierter Magen-Darm-Flüssigkeiten

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DOI:

10.3791/64158

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18. November 2022

Julia Maldonado-Valderrama¹ , Teresa del Castillo Santaella² , Juan Antonio Holgado-Terriza³ , Miguel Ángel Cabrerizo-Vílchez¹

¹Department of Applied Physics, Faculty of Sciences, Campus de Fuentenueva, University of Granada, ²Department of Physical Chemistry, Faculty of Pharmacy, Campus de Cartuja, University of Granada, ³Department of Software Engineering, School of Computer and Telecommunication Engineering, Campus de Aynadamar, University of Granada

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Eine hängende Tropfen-Oberflächenfilmwaage, die mit einem Multi-Subphasen-Austausch mit dem Spitznamen OCTOPUS implementiert ist, ermöglicht die Nachahmung von Verdauungsbedingungen durch den sequentiellen Subphasenaustausch der ursprünglichen Bulk-Lösung mit simulierten Magen-Darm-Flüssigkeiten. Der simulierte In-vitro-Aufschluss wird überwacht, indem in situ die Grenzflächenspannung der aufgeschlossenen Grenzflächenschicht aufgezeichnet wird.

Zusammenfassung

Emulsionen werden derzeit verwendet, um Nährstoffe und Medikamente zu verkapseln und zu liefern, um verschiedene Magen-Darm-Erkrankungen wie Fettleibigkeit, Nährstoffanreicherung, Nahrungsmittelallergien und Verdauungskrankheiten zu bekämpfen. Die Fähigkeit einer Emulsion, die gewünschte Funktionalität bereitzustellen, nämlich eine bestimmte Stelle im Magen-Darm-Trakt zu erreichen, die Lipolyse zu hemmen / zu verzögern oder die Verdaulichkeit zu erleichtern, hängt letztendlich von ihrer Anfälligkeit für enzymatischen Abbau im Magen-Darm-Trakt ab. In Öl-in-Wasser-Emulsionen sind Lipidtröpfchen von Grenzflächenschichten umgeben, in denen die Emulgatoren die Emulsion stabilisieren und die verkapselte Verbindung schützen. Das Erreichen einer maßgeschneiderten Verdaulichkeit von Emulsionen hängt von ihrer ursprünglichen Zusammensetzung ab, erfordert aber auch die Überwachung der Entwicklung dieser Grenzflächenschichten, da sie verschiedenen Phasen der gastrointestinalen Verdauung unterzogen werden. Eine hängende Tropfenfolienwaage, die mit einem Multi-Subphasen-Austausch implementiert ist, ermöglicht die Simulation des In-vitro-Aufschlusses von Emulsionen in einem einzigen wässrigen Tröpfchen, das in Öl getaucht wird, indem ein kundenspezifisches statisches Aufschlussmodell angewendet wird. Der Transit durch den Magen-Darm-Trakt wird durch den Subphasenaustausch der ursprünglichen Tröpfchenlösung mit künstlichen Medien nachgeahmt, die die physiologischen Bedingungen jedes Kompartiments / Schritts des Magen-Darm-Trakts nachahmen. Die dynamische Entwicklung der Grenzflächenspannung wird in situ während der gesamten simulierten gastrointestinalen Verdauung aufgezeichnet. Die mechanischen Eigenschaften der verdauten Grenzflächen, wie Grenzflächendilatationselastizität und Viskosität, werden nach jeder Verdauungsphase (Mund-, Magen-, Dünndarm) gemessen. Die Zusammensetzung jedes Verdauungsmediums kann abgestimmt werden, um die Besonderheiten der Verdauungsbedingungen, einschließlich Magen-Darm-Erkrankungen und Verdauungsmedien für Säuglinge, zu berücksichtigen. Die spezifischen Grenzflächenmechanismen, die die Proteolyse und Lipolyse beeinflussen, werden identifiziert und liefern Werkzeuge zur Modulation der Verdauung durch die Grenzflächentechnik von Emulsionen. Die erzielten Ergebnisse können manipuliert werden, um neuartige Lebensmittelmatrices mit maßgeschneiderten Funktionalitäten wie geringer Allergenität, kontrollierter Energieaufnahme und verminderter Verdaulichkeit zu entwerfen.

Einleitung

Zu verstehen, wie Fett verdaut wird, was den Emulsionsaufschluss beinhaltet, ist wichtig, um Produkte mit maßgeschneiderter Funktionalität rational zu entwerfen¹. Das Substrat für die Fettverdauung ist eine Emulsion, da Fett beim Verzehr durch mechanische Einwirkung und Mischen mit Biotensiden in Mund und Magen emulgiert wird. Außerdem ist das meiste Fett, das vom Menschen konsumiert wird, bereits emulgiert (wie Milchprodukte), und im Falle von Säuglingen oder einigen älteren Menschen ist dies die einzige Form des Konsums. Daher ist das Design von emulsionsbasierten Produkten mit spezifischen Verdauungsprofilen in der Ernährung sehr wichtig