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

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

Protokoll

1. Reinigungsreihenfolge für alle Glaswaren, die in oberflächenwissenschaftlichen Experimenten verwendet werden

1. Schrubben Sie die Glaswaren mit einer konzentrierten Reinigungslösung (siehe Materialtabelle), die in Wasser (10%) verdünnt ist.
2. Spülen Sie gründlich mit einer Sequenz aus Leitungswasser, Propanol, destilliertem Wasser und Reinstwasser. In einer Kabine trocknen und bis zum Gebrauch in einem geschlossenen Schrank aufbewahren.

2. Probenvorbereitung

1. Bereiten Sie künstliche Verdauungsmedien gemäß den standardisierten INFOGEST-Protokollen

Ergebnisse

Dieser Abschnitt zeigt verschiedene Beispiele für Aufschlussprofile, die mit dem OCTOPUS gemessen wurden. Das allgemeine Erscheinungsbild der simulierten Aufschlussprofilübereinstimmungen ist in Abbildung 4B dargestellt. Die Grenzflächenspannung wird im Verdauungsprofil meist gegen die Zeit dargestellt. Die verschiedenen betrachteten Phasen/Verdauungsschritte werden in unterschiedlichen Farben dargestellt. Die erste Phase bildet die Ausgangsschicht und entspricht je nach Fall der Adsorpti.......

Diskussion

Dieser Artikel beschreibt ein verallgemeinertes Protokoll zur Messung der In-vitro-Verdauung von Grenzflächenschichten unter Verwendung von Pendant-Drop-Geräten. Das Protokoll kann an die spezifischen Anforderungen des Experiments angepasst werden, indem die Zusammensetzung der Verdauungspuffer abgestimmt wird, die auf dem harmonisierten Protokoll INFOGEST^11,20 basieren^, um den Vergleich mit der Literatur zu erleichtern. Die Verdauungsenzyme und Bioten.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Alpha-chymotrypsin from bovine pancreas	Sigma-Aldrich	C4129	Enzyme
Beta-lactoglobulin	Sigma-Aldrich	L0130	Emulsfier
Bovine Serum Albumin	Sigma-Aldrich	9048-46-8	Emulsfier
CaCl2	Sigma-Aldrich	10043-52-4	Electrolyte
Centrifuge	Kronton instruments	Centrikon T-124	For separating oil and resins
Citrus pectin	Sigma-Aldrich	P9135	Emulsfier
co-lipase FROM PORCINE PANCREAS	Sigma	C3028	Enzyme
CONTACTO	University of Granada (UGR)		https://core.ugr.es/dinaten/, last access: 07/18/2022
DINATEN	University of Granada (UGR)		https://core.ugr.es/dinaten/, last access: 07/18/2022
Gastric lipase	Lipolytech	RGE15-1G	Enzyme
Human Serum Albumin	Sigma-Aldrich	70024-90-7	Emulsifier
INFOGEST			http://www.proteomics.ch/IVD/
Lipase from porcine pancreas, type II	Sigma-Aldrich	L33126	Enzyme
Magnesium metasilicate resins	Fluka	1343-88-0	Resins to purify oil
Micro 90	International products	M-9051-04	Cleaner
NaCl	Sigma	7647-14-5	Electrolyte
NaH2PO4	Scharlau	10049-21-5	To prepare buffer
OCTOPUS	Producciones Científicas y Técnicas S.L. (Gójar, Spain)		Pendandt Drop Equipment implemented with multi subphase exchange
Olive oil	Sigma-Aldrich	1514	oil
Pancreatic from porcine pancreas	Sigma	P7545-25 g	Enzyme
Pepsin	Sigma-Aldrich	P6887	Enzyme
Pluronic F127	Sigma	P2443	Emulsifier
Pluronic F68	Sigma	P1300	Emulsfier
Sodium deoxycholate	Sigma		Bile salts
Sodium glycodeoxycholate	Sigma	C9910	Bile salts
Sodium taurocholate	Sigma	86339	Bile salts
Syringe Filter	Millex-DP	SLGP033R	Syringe Filter 0.22 µm pore size polyethersulfone
Trypsin	Sigma-Aldrich	T1426	Enzyme