CN203659317U - 一种模拟口腔消化的装置 - Google Patents

Abstract

一种模拟口腔消化的装置，包括唾液皿、恒流泵、水浴锅、碾碎器、搅拌器、反应器、电动控制器等部件；将水浴锅调至37℃，向唾液皿中加入唾液，并向反应器中加入待测物溶液或分散液，开启恒流泵，将唾液加入反应器中；碾碎器和搅拌器模拟牙齿咀嚼和舌的搅拌；同时唾液通过软管不断加入模拟唾液腺分泌。模拟30-40min后，将水浴锅换成沸水去除唾液淀粉酶的活性，模拟消化过程重复三次，并用液相法检测待测物的消化情况。本实用新型首次对于模拟口腔具体消化具有详细说明，并对口腔各部分结构及其相应功能进行了模拟，可以对各种活性或营养物质进入人体后的消化第一步的情况进行观测，帮助探索各种活性或营养物质进入人体后的消化情况。

Description

一种模拟口腔消化的装置

技术领域

本实用新型涉及一种模拟口腔消化的装置。

背景技术

世界权威期刊表示，研究食物或活性物质在人体体内的作用及其作用机制至关重要，因为体内作用机制的阐明可以为最大化地利用食物或活性物质提供研究基础，使其在人体内最大化地发挥生理功效，同时对避免其产生可能的不良副作用具有指导意义。食物或活性物质实际发挥的生理功效很大程度上取决于其经人体消化后的产物是什么。出于对于人体体内研究的道德伦理的考虑，体外模拟人体消化就成为了食物或活性物质体内作用机制研究的技术关键。通过控制人体消化过程的关键点如温度、消化液中的酶等来进行动态模拟。同时，模拟的消化系统与人体的消化系统相比具有较好的精确度，重现性好，容易控制，可以在任何时刻收集各个部位的消化产物，当实验涉及到有毒化学物质的情况，不会受到道德的约束，给活性物质作用机理的研究带来便利。因此，体外模拟消化至关重要。

口腔消化是物质进入人体消化的第一步。人体运动需要的能量来自于消化器官对食物中营养的吸收，食物在口腔里的有良好的初步消化过程，会利于整体消化器官的工作。口腔中对于消化主要产生作用的是唾液淀粉酶。口腔中与消化有关的结构主要是牙齿、舌、唾液腺。这些结构在人体进食时的作用分别是：牙齿嚼咀，舌搅拌，唾液腺分泌唾腺，能湿润食物。不同的食物或活性营养物质在口腔中被消化的情况不尽相同，这使得研究口腔消化十分有意义，因为研究清楚不同物质在口腔中的消化能为该物质进一步消化研究提供前期数据，同时对于认识和探索不同物质的消化方式有着重要意义。然而，近年来涉及口腔消化模拟的相关专利只有：“一种消化道系统模拟装置”（申请号：200710078118.6）。但在该专利中对于模拟口腔具体消化没有详细说明，只是作为整体模拟人体消化的一小部分，对于模拟口腔消化的唾液的来源及规范也没有说明。对于口腔各部分结构（牙齿、舌、唾液腺）及其相应功能的设计也没有提及。因此，到目前为止，还没有人专门针对口腔消化进行的详细说明的专利。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟口腔消化的装置。该装置首次对于模拟口腔具体消化具有详细说明。首次对于口腔各部分结构（牙齿、舌、唾液腺）及其相应功能的设计也进行了详细的模拟说明。该装置可以对各种活性或营养物质进入人体后的消化第一步的情况进行观测，帮助探索各种活性或营养物质进入人体后的消化情况。

本实用新型是通过以下技术方案实现的。

本实用新型所述的模拟口腔消化装置包括唾液皿（1）、恒流泵（2）、水浴锅（3）、碾碎器（4）、搅拌器（5）、反应器（6）、有孔密闭盖（7）、电动控制器（8）、铁框架（9）。反应器（6）底部为齿状；有孔密闭盖（7）上带有3孔。唾液皿（1）通过软管与恒流泵（2）连接，同时恒流泵（2）另一端通过软管伸入有孔密闭盖（7）其中一个孔内，并连接到反应器（6）内。水浴锅（3）固定于铁框架（9）上，反应容器（6）置于水浴锅（4）内。有孔密闭盖（7）通过两端的活动阀与反应器（6）固定，盖上的 3孔分别供输送唾液的软管、碾碎器（4）和搅拌器（5）的铁杆通过。碾碎器（4）和搅拌器（5）分别通过电线与电动控制器（8）连接，同时，碾碎器（4）和搅拌器（5）分别通过铁框架（9）顶部的小孔，并用活动旋钮固定于铁框架（9）上。碾碎器（4）和搅拌器（5）的下端分别通过有孔密闭盖（7）的孔内伸入到反应器（6）内。

使用方法：将水浴锅（3）调至37℃并恒温，向唾液皿（1）中加入20-30 ml的唾液，并向反应器（6）中加入待测物溶液或分散液（10）。关闭有孔密闭盖（7）。开启恒流泵（2），唾液顺着软管通过横流泵（2）的传送并通过有孔密闭盖（7）的孔进入反应器（6）中。碾碎器（4）和搅拌器（5）在电动控制器（8）的控制下，碾碎器（4）上下运动碾碎，运动距离一定，以刚好触及底部齿为限，以模拟牙齿咀嚼；搅拌器（5）则固定高度原地搅拌，以模拟舌的搅拌。同时唾液通过软管不断加入模拟唾液腺分泌。模拟过程在37℃下进行30-40 min后，将水浴锅（3）中的37℃水换成沸水几分钟以去除唾液淀粉酶的活性。使用该装置时，模拟消化过程重复三次，并用液相法检测待测物的消化情况。

该模拟口腔消化的装置的特色在于首次对于模拟口腔具体消化具有详细说明。首次对于口腔各部分结构（牙齿、舌、唾液腺）及其相应功能的设计也进行了详细的模拟说明。

该模拟口腔消化的装置的技术效果是：该装置可以对各种活性或营养物质进入人体后的消化第一步的情况进行观测，帮助探索各种活性或营养物质进入人体后的消化情况。

附图说明

图1 是口腔模拟消化装置示意图。其中，1为唾液皿；2为恒流泵；3为水浴锅；4为碾碎器；5为搅拌器；6为反应器；7为有孔密闭盖；8为电动控制器；9为铁框架；10为待测物溶液或分散液。

具体实施方式

本实用新型将通过以下实施例作进一步说明。

按照上述具体操作步骤，在设定条件下模拟口腔消化。

实施例1。

玉米淀粉的口腔模拟消化。

（1）唾液收集及酶活测定。

唾液收集。

新鲜的澄清唾液样品从一个健康的志愿者收集而来。该志愿者没有慢性疾病并且至少3个月没有使用抗生素类的药物。在唾液收集前，该志愿者被限制饮食及喝水。

收集采用直接吐唾液的方式。具体的收集方法步骤如下。

（a）志愿者先喝几小口水并在口腔中进行漱口至少40秒以达到“中性”的口腔环境状态。

（b）在最初的40秒左右的时间里，唾液以一定的频率吐出并且丢弃不用。然后，在接下来的2.5分钟内，给志愿者提供一个具有刻度的测试管供其收集唾液。最佳的吐唾液的方式是坐下并且头部微倾以使得唾液在口腔中蓄积。然后缓慢地每40秒进行一次唾液吐出。

（c）重复步骤（b）一次。

（d） 将收集好的唾液在2000 x g速度下离心15 min以去除细胞，上清液在-20℃下保存待用。 

唾液中淀粉酶酶活测定。

对收集到的唾液中的淀粉酶酶活进行测定。采用如下方法测定淀粉酶的活性。将土豆淀粉溶液（2% w/w）搅拌并煮沸。并将该淀粉溶液（20 ml），用80 ml蒸馏水稀释，并温热至37℃。然后，将待测唾液（2 ml）加入稀释后的100 ml淀粉溶液中。对该混合物的测试是每10-15秒的间隔进行测试，取0.3 ml的混合溶液，加入0.3 ml碘（1% v/v），直到蓝色全部消失（消色点）。每份唾液样品重复测定4次。

 淀粉酶的活性（D）被定义为：

D=10/ v*5/n

其中v是唾液的体积（ml），n是达到消色点的时间（min）。

  测得本次采用的唾液的酶活为：95 ± 4 D 单位/ml。

（2） 采用人体唾液进行模拟口腔消化。

首先，将待消化的玉米淀粉以10 mg/ml的浓度溶解于蒸馏水中制成玉米淀粉溶液。

然后，唾液消化采用对照试验方法如下分组。

实验组1：向模拟装置中加入唾液和玉米淀粉溶液进行口腔模拟消化。

实验组2：向模拟装置中加入唾液和水（与实验组1中的玉米淀粉溶液同体积）进行口腔模拟消化，该实验组是为去除唾液中本身的物质对于分析玉米淀粉口腔消化情况的干扰。

实验组3：向模拟装置中加入玉米淀粉溶液和水（与实验组1中的唾液同体积）进行口腔模拟消化，该实验组是为去除玉米淀粉在消化时由于唾液不断加入而被稀释的影响。

口腔模拟消化装置示意图如图1所示。装置包括唾液皿1、恒流泵2、水浴锅3、碾碎器4、搅拌器5、反应器6、有孔密闭盖7、电动控制器8、铁框架9。唾液皿1通过软管与恒流泵2连接，同时恒流泵2另一端通过软管伸入有孔密闭盖7其中一个孔内，并连接到反应器6内。水浴锅3固定于铁框架9上，反应容器6置于水浴锅4内。有孔密闭盖7通过两端的活动阀与反应器6固定，盖上的 3孔分别供输送唾液的软管、碾碎器4和搅拌器5的铁杆通过。碾碎器4和搅拌器5分别通过电线与电动控制器8连接，同时，碾碎器4和搅拌器5分别通过铁框架9顶部的小孔，并用活动旋钮固定于铁框架9上。碾碎器4和搅拌器5的下端分别通过有孔密闭盖7的孔内伸入到反应器6内。

使用方法：将水浴锅3调至37℃并恒温，向唾液皿1中加入25 ml的唾液，并向反应器6中加入玉米淀粉溶液10。关闭有孔密闭盖7。开启恒流泵2，唾液顺着软管通过横流泵2的传送并通过有孔密闭盖7的孔进入反应器6中。碾碎器4和搅拌器5在电动控制器8的控制下，碾碎器4上下运动碾碎，运动距离一定，以刚好触及底部齿为限，以模拟牙齿咀嚼；搅拌器5则固定高度原地搅拌，以模拟舌的搅拌。同时唾液通过软管不断加入模拟唾液腺分泌。模拟过程在37℃下进行30 min后，将水浴锅3中的37℃水换成沸水几分钟以去除唾液淀粉酶的活性。

实验组1，2，3分别进行模拟消化过程重复三次，并用液相法检测玉米淀粉的消化情况（分子量变化），并用二硝基水杨酸法检测还原糖量变化。检测结果如下表所示：

样品	分子量 (kDa)	还原糖浓度(mM)
			玉米淀粉原样	803.1 ± 13.0	0.130 ± 0.008
消化后的玉米淀粉	162.7 ± 3.2	0.532 ± 0.020

由上表可以看出，玉米淀粉经过口腔模拟消化后，分子量显著降低，还原糖量显著升高，表明该玉米淀粉在人体口腔消化中被分解，同时部分糖苷键被打断。

实施例2。

植物多糖的口腔模拟消化。

（1）唾液收集及酶活测定。

唾液收集。

新鲜的澄清唾液样品从一个健康的志愿者收集而来。该志愿者没有慢性疾病并且至少3个月没有使用抗生素类的药物。在唾液收集前，该志愿者被限制饮食及喝水。

收集采用直接吐唾液的方式。具体的收集方法步骤如下。

（a）志愿者先喝几小口水并在口腔中进行漱口至少30秒以达到“中性”的口腔环境状态。

（b）在最初的30秒左右的时间里，唾液以一定的频率吐出并且丢弃不用。然后，在接下来的2分钟内，给志愿者提供一个具有刻度的测试管供其收集唾液。最佳的吐唾液的方式是坐下并且头部微倾以使得唾液在口腔中蓄积。然后缓慢地每30秒进行一次唾液吐出。

（c）重复步骤（b）一次。

（d） 将收集好的唾液在1500 x g速度下离心10 min以去除细胞，上清液在-20℃下保存待用。 

唾液中淀粉酶酶活测定。

对收集到的唾液中的淀粉酶酶活进行测定。采用如下方法测定淀粉酶的活性。将土豆淀粉溶液（1% w/w）搅拌并煮沸。并将该淀粉溶液（10 ml），用90 ml蒸馏水稀释，并温热至37℃。然后，将待测唾液（1 ml）加入稀释后的100 ml淀粉溶液中。对该混合物的测试是每10-15秒的间隔进行测试，取0.2 ml的混合溶液，加入0.2 ml碘（0.5% v/v），直到蓝色全部消失（消色点）。每份唾液样品重复测定3次。

 淀粉酶的活性（D）被定义为：

              D=10/ v*5/n

其中v是唾液的体积（ml），n是达到消色点的时间（min）。

  测得本次采用的唾液的酶活为：105 ± 5 D 单位/ml。

（2） 采用人体唾液进行模拟口腔消化。

首先，将待消化的植物多糖以10 mg/ml的浓度溶解于蒸馏水中制成植物多糖溶液。

然后，唾液消化采用对照试验方法如下分组。

实验组1：向模拟装置中加入唾液和植物多糖溶液进行口腔模拟消化。

实验组2：向模拟装置中加入唾液和水（与实验组1中的植物多糖溶液同体积）进行口腔模拟消化，该实验组是为去除唾液中本身的物质对于分析植物多糖口腔消化情况的干扰。

实验组3：向模拟装置中加入植物多糖溶液和水（与实验组1中的唾液同体积）进行口腔模拟消化，该实验组是为去除植物多糖在消化时由于唾液不断加入而被稀释的影响。

口腔模拟消化装置示意图如图1所示。装置包括唾液皿1、恒流泵2、水浴锅3、碾碎器4、搅拌器5、反应器6、有孔密闭盖7、电动控制器8、铁框架9。唾液皿1通过软管与恒流泵2连接，同时恒流泵2另一端通过软管伸入有孔密闭盖7其中一个孔内，并连接到反应器6内。水浴锅3固定于铁框架9上，反应容器6置于水浴锅4内。有孔密闭盖7通过两端的活动阀与反应器6固定，盖上的 3孔分别供输送唾液的软管、碾碎器4和搅拌器5的铁杆通过。碾碎器4和搅拌器5分别通过电线与电动控制器8连接，同时，碾碎器4和搅拌器5分别通过铁框架9顶部的小孔，并用活动旋钮固定于铁框架9上。碾碎器4和搅拌器5的下端分别通过有孔密闭盖7的孔内伸入到反应器6内。

使用方法：将水浴锅3调至37℃并恒温，向唾液皿1中加入25 ml的唾液，并向反应器6中加入植物多糖溶液10。关闭有孔密闭盖7。开启恒流泵2，唾液顺着软管通过横流泵2的传送并通过有孔密闭盖7的孔进入反应器6中。碾碎器4和搅拌器5在电动控制器8的控制下，碾碎器4上下运动碾碎，运动距离一定，以刚好触及底部齿为限，以模拟牙齿咀嚼；搅拌器5则固定高度原地搅拌，以模拟舌的搅拌。同时唾液通过软管不断加入模拟唾液腺分泌。模拟过程在37℃下进行40 min后，将水浴锅3中的37℃水换成沸水几分钟以去除唾液淀粉酶的活性。

实验组1，2，3分别进行模拟消化过程重复三次，并用液相法检测植物多糖的消化情况（分子量变化）。检测发现，该植物多糖的分子量没有发生改变，表明该植物多糖在人体口腔消化中不会被分解。

实施例3。

大豆蛋白的口腔模拟消化。

（1）唾液收集及酶活测定。

唾液收集。

新鲜的澄清唾液样品从一个健康的志愿者收集而来。该志愿者没有慢性疾病并且至少3个月没有使用抗生素类的药物。在唾液收集前，该志愿者被限制饮食及喝水。

收集采用直接吐唾液的方式。具体的收集方法步骤如下。

（a）志愿者先喝几小口水并在口腔中进行漱口至少30秒以达到“中性”的口腔环境状态。

（b）在最初的30秒左右的时间里，唾液以一定的频率吐出并且丢弃不用。然后，在接下来的2分钟内，给志愿者提供一个具有刻度的测试管供其收集唾液。最佳的吐唾液的方式是坐下并且头部微倾以使得唾液在口腔中蓄积。然后缓慢地每30秒进行一次唾液吐出。

（c）重复步骤（b）一次。

（d） 将收集好的唾液在2000 x g速度下离心10 min以去除细胞，上清液在-20℃下保存待用。 

唾液中淀粉酶酶活测定。

对收集到的唾液中的淀粉酶酶活进行测定。采用如下方法测定淀粉酶的活性。将土豆淀粉溶液（1% w/w）搅拌并煮沸。并将该淀粉溶液（10 ml），用90 ml蒸馏水稀释，并温热至37℃。然后，将待测唾液（1 ml）加入稀释后的100 ml淀粉溶液中。对该混合物的测试是每10-15秒的间隔进行测试，取0.2 ml的混合溶液，加入0.2 ml碘（0.5% v/v），直到蓝色全部消失（消色点）。每份唾液样品重复测定3次。

 淀粉酶的活性（D）被定义为：

              D=10/ v*5/n

其中v是唾液的体积（ml），n是达到消色点的时间（min）。

  测得本次采用的唾液的酶活为：114 ± 8 D 单位/ml。

（2） 采用人体唾液进行模拟口腔消化。

首先，将待消化的大豆蛋白以10 mg/ml的浓度溶解于蒸馏水中制成大豆蛋白溶液。

然后，唾液消化采用对照试验方法如下分组。

实验组1：向模拟装置中加入唾液和大豆蛋白溶液进行口腔模拟消化。

实验组2：向模拟装置中加入唾液和水（与实验组1中的大豆蛋白溶液同体积）进行口腔模拟消化，该实验组是为去除唾液中本身的物质对于分析大豆蛋白口腔消化情况的干扰。

实验组3：向模拟装置中加入大豆蛋白溶液和水（与实验组1中的唾液同体积）进行口腔模拟消化，该实验组是为去除大豆蛋白在消化时由于唾液不断加入而被稀释的影响。

口腔模拟消化装置示意图如图1所示。装置包括唾液皿1、恒流泵2、水浴锅3、碾碎器4、搅拌器5、反应器6、有孔密闭盖7、电动控制器8、铁框架9。唾液皿1通过软管与恒流泵2连接，同时恒流泵2另一端通过软管伸入有孔密闭盖7其中一个孔内，并连接到反应器6内。水浴锅3固定于铁框架9上，反应容器6置于水浴锅4内。有孔密闭盖7通过两端的活动阀与反应器6固定，盖上的 3孔分别供输送唾液的软管、碾碎器4和搅拌器5的铁杆通过。碾碎器4和搅拌器5分别通过电线与电动控制器8连接，同时，碾碎器4和搅拌器5分别通过铁框架9顶部的小孔，并用活动旋钮固定于铁框架9上。碾碎器4和搅拌器5的下端分别通过有孔密闭盖7的孔内伸入到反应器6内。

使用方法：将水浴锅3调至37℃并恒温，向唾液皿1中加入30 ml的唾液，并向反应器6中加入大豆蛋白溶液10。关闭有孔密闭盖7。开启恒流泵2，唾液顺着软管通过横流泵2的传送并通过有孔密闭盖7的孔进入反应器6中。碾碎器4和搅拌器5在电动控制器8的控制下，碾碎器4上下运动碾碎，运动距离一定，以刚好触及底部齿为限，以模拟牙齿咀嚼；搅拌器5则固定高度原地搅拌，以模拟舌的搅拌。同时唾液通过软管不断加入模拟唾液腺分泌。模拟过程在37℃下进行30 min后，将水浴锅3中的37℃水换成沸水几分钟以去除唾液淀粉酶的活性。

实验组1，2，3分别进行模拟消化过程重复三次，并用液相法检测大豆蛋白的消化情况（分子量变化）。检测发现，该大豆蛋白的分子量没有发生改变，表明该大豆蛋白在人体口腔消化中不会被分解。

Claims (1)

1.一种模拟口腔消化的装置，其特征是包括唾液皿（1）、恒流泵（2）、水浴锅（3）、碾碎器（4）、搅拌器（5）、反应器（6）、有孔密闭盖（7）、电动控制器（8）、铁框架（9）；反应器（6）底部为齿状；有孔密闭盖（7）上带有3孔；唾液皿（1）通过软管与恒流泵（2）连接，同时恒流泵（2）另一端通过软管伸入有孔密闭盖（7）其中一个孔内，并连接到反应器（6）内；水浴锅（3）固定于铁框架（9）上，反应容器（6）置于水浴锅（4）内；有孔密闭盖（7）通过两端的活动阀与反应器（6）固定，盖上的 3孔分别供输送唾液的软管、碾碎器（4）和搅拌器（5）的铁杆通过；碾碎器（4）和搅拌器（5）分别通过电线与电动控制器（8）连接，同时，碾碎器（4）和搅拌器（5）分别通过铁框架（9）顶部的小孔，并用活动旋钮固定于铁框架（9）上；碾碎器（4）和搅拌器（5）的下端分别通过有孔密闭盖（7）的孔内伸入到反应器（6）内。