Name: in vitro digestion of emulsions in a single droplet via multi subphase exchange of simulated gastrointestinal fluids
Uploaded: 2022-11-18T13:40:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about In vitro Digestion of Emulsions in a Single Droplet via Multi Subphase Exchange of Simulated Gastrointestinal Fluids at JoVE.com

Cette recherche a été financée par les projets RTI2018-101309-B-C21 et PID2020-631-116615RAI00, financés par MCIN/AEI/10.13039/501100011033 et par « FEDER A way of Making Europe ». Ce travail a été (partiellement) soutenu par le Groupe de Physique des Biocolloïdes et des Fluides (réf. PAI-FQM115) de l’Université de Grenade (Espagne).

1. Séquence de nettoyage de toute la verrerie utilisée dans l’expérimentation scientifique des surfaces
<ol><li>Frottez la verrerie avec une solution de nettoyage concentrée (voir le tableau des matériaux) diluée dans de l’eau (10%).</li>
	<li>Rincer abondamment avec une séquence d’eau du robinet, de propanol, d’eau distillée et d’eau ultrapure. Sécher dans une cabine et conserver dans une armoire fermée jusqu’à utilisation.</li>
</ol><stron...

<ol>
	<li>McClements, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+biophysics+of+digestion:+Lipids.">The biophysics of digestion: Lipids.</a> Current Opinion in Food Science. 21, 1-6 (2018).</li><li>McClements, D. J., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structured+emulsion-based+delivery+systems:+Controlling+the+digestion+and+release+of+lipophilic+food+components.">Structured emulsion-based delivery systems: Controlling the digestion and release of lipophilic food components.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 159 (2), 213-228 (2010).</li><li>Corstens, M. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Food-grade+micro-encapsulation+systems+that+may+induce+satiety+via+delayed+lipolysis:+A+review.">Food-grade micro-encapsulation systems that may induce satiety via delayed lipolysis: A review.</a> Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 57 (10), 2218-2244 (2017).</li><li>Aguilera-Garrido, A., del Castillo-Santaella, T., Galisteo-Gonz&#225;lez, F., G&#225;lvez-Ruiz, M. J., Maldonado-Valderrama, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+the+role+of+hyaluronic+acid+in+improving+curcumin+bioaccessibility+from+nanoemulsions.">Investigating the role of hyaluronic acid in improving curcumin bioaccessibility from nanoemulsions.</a> Food Chemistry. 351, 129301 (2021).</li><li>Rodr&#237;guez Patino, J. M., Carrera S&#225;nchez, C., Rodr&#237;guez Ni&#241;o, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implications+of+interfacial+characteristics+of+food+foaming+agents+in+foam+formulations.">Implications of interfacial characteristics of food foaming agents in foam formulations.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 140 (2), 95-113 (2008).</li><li>Wilde, P. J., Chu, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interfacial+&amp;+colloidal+aspects+of+lipid+digestion.">Interfacial &amp; colloidal aspects of lipid digestion.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 165 (1), 14-22 (2011).</li><li>Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A., Wege, H. A., Holgado-Terriza, J. A., Neumann, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axisymmetric+drop+shape+analysis+as+penetration+Langmuir+balance.">Axisymmetric drop shape analysis as penetration Langmuir balance.</a> Review of Scientific Instruments. 70 (5), 2438-2444 (1999).</li><li>Maldonado-Valderrama, J., Muros-Cobos, J. L., Holgado-Terriza, J. A., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bile+salts+at+the+air-water+interface:+Adsorption+and+desorption.">Bile salts at the air-water interface: Adsorption and desorption.</a> Colloids and surfaces B: Biointerfaces. 120, 176-183 (2014).</li><li>Maldonado-Valderrama, J., Terriza, J. A. H., Torcello-G&#243;mez, A., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+digestion+of+interfacial+protein+structures.">In vitro digestion of interfacial protein structures.</a> Soft Matter. 9, 1043-1053 (2013).</li><li>Maldonado-Valderrama, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+in+vitro+digestion+at+oil-water+interfaces.">Probing in vitro digestion at oil-water interfaces.</a> Current Opinion in Colloid and Interface Science. 39, 51-60 (2019).</li><li>Brodkorb, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=INFOGEST+static+in+vitro+simulation+of+gastrointestinal+food+digestion.">INFOGEST static in vitro simulation of gastrointestinal food digestion.</a> Nature Protocols. 14 (4), 991-1014 (2019).</li><li>del Castillo-Santaella, T., Maldonado-Valderrama, J., Molina-Bolivar, J. A., Galisteo-Gonzalez, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+cross-linker+glutaraldehyde+on+gastric+digestion+of+emulsified+albumin.">Effect of cross-linker glutaraldehyde on gastric digestion of emulsified albumin.</a> Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 145, 899-905 (2016).</li><li>Macierzanka, A., Torcello-G&#243;mez, A., Jungnickel, C., Maldonado-Valderrama, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bile+salts+in+digestion+and+transport+of+lipids.">Bile salts in digestion and transport of lipids.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 274, 102045 (2019).</li><li>Maldonado-Valderrama, J., Torcello-G&#243;mez, A., del Castillo-Santaella, T., Holgado-Terriza, J. A., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subphase+exchange+experiments+with+the+pendant+drop+technique.">Subphase exchange experiments with the pendant drop technique.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 222, 488-501 (2015).</li><li>Bellesi, F. A., Ruiz-Henestrosa, V. M. P., Maldonado-Valderrama, J., Del Castillo Santaella, T., Pilosof, A. M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+interfacial+in+vitro+digestion+of+protein+and+polysaccharide+oil/water+films.">Comparative interfacial in vitro digestion of protein and polysaccharide oil/water films.</a> Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 161, 547-554 (2018).</li><li>Del Castillo-Santaella, T., Sanmart&#237;n, E., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A., Arboleya, J. C., Maldonado-Valderrama, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+digestibility+of+&#946;-lactoglobulin+by+pulsed+light+processing:+A+dilatational+and+shear+study.">Improved digestibility of &#946;-lactoglobulin by pulsed light processing: A dilatational and shear study.</a> Soft Matter. 10 (48), 9702-9714 (2014).</li><li>Infantes-Garcia, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+gastric+lipid+digestion+of+emulsions+with+mixed+emulsifiers:+Correlation+between+lipolysis+kinetics+and+interfacial+characteristics.">In vitro gastric lipid digestion of emulsions with mixed emulsifiers: Correlation between lipolysis kinetics and interfacial characteristics.</a> Food Hydrocolloids. 128, 107576 (2022).</li><li>del Castillo-Santaella, T., Cebri&#225;n, R., Maqueda, M., G&#225;lvez-Ruiz, M. J., Maldonado-Valderrama, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+in+vitro+digestibility+of+food+biopreservative+AS-48.">Assessing in vitro digestibility of food biopreservative AS-48.</a> Food Chemistry. 246, 249-257 (2018).</li><li>Torcello-G&#243;mez, A., Maldonado-Valderrama, J., J&#243;dar-Reyes, A. B., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A., Mart&#237;n-Rodr&#237;guez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pluronic-covered+oil-water+interfaces+under+simulated+duodenal+conditions.">Pluronic-covered oil-water interfaces under simulated duodenal conditions.</a> Food Hydrocolloids. 34, 54-61 (2014).</li><li>Minekus, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+standardised+static+in+vitro+digestion+method+suitable+for+food+-+an+international+consensus.">A standardised static in vitro digestion method suitable for food - an international consensus.</a> Food &amp; Function. 5 (6), 1113-1124 (2014).</li><li>Wege, H. A., Holgado-Terriza, J. A., Cabrerizo-V&#237;lchez, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+constant+surface+pressure+penetration+langmuir+balance+based+on+axisymmetric+drop+shape+analysis.">Development of a constant surface pressure penetration langmuir balance based on axisymmetric drop shape analysis.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 249 (2), 263-273 (2002).</li><li>del Castillo-Santaella, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyaluronic+acid+and+human/bovine+serum+albumin+shelled+nanocapsules:+Interaction+with+mucins+and+in+vitro+digestibility+of+interfacial+films.">Hyaluronic acid and human/bovine serum albumin shelled nanocapsules: Interaction with mucins and in vitro digestibility of interfacial films.</a> Food Chemistry. 383, 132330 (2022).</li><li>Aguilera-Garrido, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+serum+albumins+in+delivery+systems:+Differences+in+interfacial+behaviour+and+interacting+abilities+with+polysaccharides.">Applications of serum albumins in delivery systems: Differences in interfacial behaviour and interacting abilities with polysaccharides.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 290 (5), 102365 (2021).</li></ol>

Cet article décrit un protocole généralisé pour mesurer la digestion in vitro des couches interfaciales à l’aide d’un équipement de chute pendant. Le protocole peut être adapté aux exigences spécifiques de l’expérience en ajustant la composition des tampons digestifs, qui sont basés sur le protocole harmonisé INFOGEST11,20 pour faciliter la comparaison avec la littérature. Les enzymes digestives et les biosurfactants peuvent être ajou...

Comprendre comment les graisses sont digérées, ce qui implique la digestion des émulsions, est important pour concevoir rationnellement des produits avec des fonctionnalités sur mesure1. Le substrat pour la digestion des graisses est une émulsion puisque la graisse est émulsionnée lors de la consommation par action mécanique et mélange avec des biosurfactants dans la bouche et l’estomac. En outre, la plupart des graisses consommées par les humains sont déjà émulsionnées (comme les produits laitiers), et dans le cas des nourrissons ou de certaines personnes âgées, c’est la seule forme de consommation. Par conséquent, la conception de produits à base d’émulsion avec des profils de digestion spécifiques est très importante dans la nutrition1. De plus, les émulsions peuvent encapsuler et fournir des nutriments, des médicaments ou des bioactifs lipophiles2 pour lutter contre différentes affections gastro-intestinales telles que l’obésité3, l’enrichissement en nutriments, les allergies alimentaires et les maladies digestives. Dans les émulsions huile-dans-eau, les gouttelettes lipidiques sont entourées de couches interfaciales d’émulsifiants tels que des protéines, des tensioactifs, des polymères, des particules et des mélanges4. Le rôle des émulsifiants est double : stabiliser l’émulsion5 et protéger/transporter le composé encapsulé vers un site spécifique. La réalisation d’une digestibilité adaptée des émulsions dépend de leur composition initiale mais nécessite également de suivre l’évolution continue de cette interface lors du transit dans le tractus gastro-intestinal (Figure 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig01.jpg"> Figure 1: Application de l’ingénierie interfaciale des émulsions pour s’attaquer à certaines des principales affections gastro-intestinales. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig01large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
La digestion lipidique est finalement un processus interfacial car elle nécessite l’adsorption de lipases (gastriques ou pancréatiques) sur l’interface huile-eau de gouttelettes lipidiques émulsionnées à travers la couche interfaciale pour atteindre et hydrolyser les triglycérides contenus dans l’huile en acides gras libres et monoacylglycérides6. Ceci est schématisé à la figure 2. La lipase gastrique entre en compétition avec la pepsine et les phospholipides dans l’estomac pour l’interface huile-eau (Figure 2, digestion gastrique). Ensuite, la lipase / colipase pancréatique est en concurrence avec la trypsine / chymotrypsine, les phospholipides, les sels biliaires et les produits digestifs dans l’intestin grêle. Les protéases peuvent altérer la couverture interfaciale, empêchant ou favorisant l’adsorption de la lipase, tandis que les sels biliaires sont très actifs en surface et déplacent la majeure partie de l’émulsifiant restant pour favoriser l’adsorption de la lipase (Figure 2, digestion intestinale). Finalement, le taux et l’étendue de la lipolyse dépendent des propriétés interfaciales de l’émulsion digérée initiale / gastrique, telles que l’épaisseur, les connexions inter/ intramoléculaires et les interactions électrostatiques et stériques. En conséquence, le suivi de l’évolution de la couche interfaciale au fur et à mesure de sa digestion offre une plate-forme expérimentale pour identifier les mécanismes et événements interfaciaux affectant l’adsorption de la lipase et, par conséquent, la digestion des lipides.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig02.jpg"> Figure 2 : Schéma illustrant le rôle des interfaces dans la digestion des lipides gastro-intestinaux. L’hydrolyse de la pepsine modifie la composition interfaciale au niveau de la phase gastrique, tandis que la lipase gastrique hydrolyse les triglycérides. Dans l’intestin grêle, la trypsine/chymotrypsine hydrolyse davantage le film interfacial, tandis que la lipolyse procède par l’adsorption des BS/lipases, l’hydrolyse des triglycérides et la désorption des produits lipolytiques par solubilisation dans les micelles/complexes BS. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig02large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
L’équipement de chute suspendue de l’Université de Grenade (UGR) est mis en œuvre avec une technologie brevetée, le double capillaire coaxial, qui permet l’échange en sous-phase de la solution en vrac7. Le capillaire, qui retient la goutte pendante, consiste en un arrangement de deux capillaires coaxiaux qui sont connectés indépendamment à chaque canal d’un double microinjecteur. Chaque micro-injecteur peut fonctionner indépendamment, ce qui permet l’échange du contenu perdu par fluxtraversant 7. En conséquence, l’échange en sous-phase consiste en l’injection simultanée de la nouvelle solution avec le capillaire interne et l’extraction de la solution globale avec le capillaire externe en utilisant le même débit. Ce processus permet le remplacement de la solution en vrac sans perturbation de la zone interfaciale ou du volume de la gouttelette. Cette procédure a ensuite été mise à niveau vers un échange multi-sous-phase, qui permet jusqu’à huit échanges séquentiels en sous-phase de la solution de masse de gouttelettes8. Cela permet de simuler le processus digestif dans une seule gouttelette aqueuse en suspension dans un milieu lipidique en échangeant séquentiellement la solution en vrac avec des milieux artificiels imitant les différents compartiments (bouche, estomac, intestin grêle). L’ensemble de la configuration est représenté à la figure 3, y compris les détails des composants. Les seringues du micro-injecteur sont reliées aux huit valves vias, chacune étant reliée à un tube microcentrifuge contenant le liquide digestif artificiel avec les composants décrits à la figure 2.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig03.jpg"> Figure 3 : Vue générale de l’OCTOPUS avec tous les composants. La caméra CCD, le microscope, le micropositionneur, la cellule thermostabilisée et le double capillaire sont connectés indépendamment à un double micro-injecteur avec deux seringues reliées à huit valves vias. Chaque seringue se connecte avec un capillaire, quatre tubes microcentrifugés avec échantillon et une décharge. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig03large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
La figure 4A montre comment chacun des fluides digestifs artificiels est injecté dans le pendentif goutte à goutte par échange de sous-phase à travers le double capillaire. Chaque composé digestif détaillé à la figure 2 peut être appliqué simultanément/séquentiellement, simulant le passage dans le tractus gastro-intestinal. Les fluides digestifs artificiels contiennent différentes enzymes et biosurfactants, qui modifient la tension interfaciale de l’émulsifiant initial, comme le montre la figure 4B. Le logiciel DINATEN (voir Tableau des matériaux), également développé à l’UGR, enregistre l’évolution de la tension interfaciale en temps réel au fur et à mesure que la couche interfaciale initiale est digérée in vitro. De plus, après chaque phase digestive, l’élasticité dilatationnelle de la couche interfaciale est calculée en imposant des oscillations périodiques de volume / zone interfaciale sur la couche interfaciale stabilisée et en enregistrant la réponse de la tension interfaciale. La période/fréquence et l’amplitude de l’oscillation peuvent être variées, et le traitement d’image avec le logiciel CONTACTO fournit les paramètres rhéologiques dilatationnels8.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig04.jpg"> Figure 4 : Exemples de profils de digestion. (A) La couche émulsifiante initiale est soumise à des milieux digestifs artificiels placés dans la microcentrifugeuse par échange séquentiel en sous-phase des différentes solutions dans la goutte pendante. (B) L’évolution générale de la tension interfaciale (axe y) de l’émulsifiant initial en fonction du temps (axe des abscisses) tel qu’il est digéré in vitro par les différentes enzymes/biosurfactants dans les milieux artificiels. Un échange final en sous-phase avec le liquide intestinal ordinaire mesure la désorption des lipides digérés par solubilisation en micelles mixtes. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig04large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
Cette étude présente le protocole général conçu pour mesurer la digestion in vitro des couches interfaciales avec un équipement de goutte pendentif9. La couche interfaciale initiale est soumise séquentiellement à des conditions imitant le passage dans le tractus gastro-intestinal, comme illustré à la figure 2. Ces différents milieux digestifs sont injectés dans le pendentif goutte à goutte par échange sous-phase des différentes solutions contenues dans les tubes microcentrifugeuses (Figure 4A). La composition de ces milieux peut être personnalisée en fonction des conditions gastro-intestinales qui seront évaluées, à savoir, protéolyse gastrique/intestinale/lipolyse, permettant de mesurer les effets cumulatifs et les sinergies10. Les conditions expérimentales utilisées pour imiter le processus de digestion dans chaque compartiment suivent le protocole de consensus international publié par INFOGEST détaillant le pH et les quantités d’électrolytes et d’enzymes11. Le dispositif expérimental basé sur la goutte pendante permet d’enregistrer la tension interfaciale in situ tout au long du processus de digestion simulé. La rhéologie dilatationnelle de la couche interfaciale est calculée à la fin de chaque étape digestive. De cette façon, chaque émulsifiant offre un profil de digestion illustrant les propriétés des interfaces digérées, comme illustré à la figure 4B. Cela permet d’extraire des conclusions concernant sa susceptibilité ou sa résistance aux différentes étapes du processus digestif. En général, les milieux digestifs artificiels contiennent du pH acide/basique, des électrolytes, des protéases (gastriques et intestinales), des lipases (gastriques et intestinales), des sels biliaires et des phospholipides, qui sont dissous dans leurs liquides digestifs respectifs (gastrique ou intestinal). La figure 4B montre un profil générique de l’évolution de la tension interfaciale d’un émulsifiant, d’abord soumise à une action protéase, puis à des lipases. En général, la protéolyse de la couche interfaciale favorise une augmentation de la tension interfaciale due à la désorption des peptides hydrolysés9,12, tandis que la lipolyse entraîne une réduction très forte de la tension interfaciale due à l’adsorption des sels biliaires et des lipases 13. Un échange final en sous-phase avec le liquide intestinal épuise la solution en vrac de matière non adsorbée/digérée et favorise la désorption des composés solubles et la solubilisation des lipides digérés dans des micelles mixtes. Ceci est quantifié par l’augmentation de la tension interfaciale enregistrée (Figure 4B).
En résumé, la conception expérimentale mise en œuvre dans la goutte pendante pour simuler la digestion in vitro dans une seule gouttelette permet de mesurer les effets cumulatifs et les synergies lorsque le processus de digestion est appliqué séquentiellement à la couche interfaciale initiale10. La composition de chaque milieu digestif peut être facilement ajustée pour tenir compte des particularités des affections digestives, y compris les pathologies gastro-intestinales ou les milieux digestifs infantiles14. Ensuite, l’identification des mécanismes interfaciaux affectant la protéolyse et la lipolyse peut être utilisée pour moduler la digestion par l’ingénierie interfaciale des émulsions. Les résultats obtenus peuvent être appliqués à la conception de nouvelles matrices alimentaires avec des fonctionnalités adaptées telles qu’une faible allergénicité, un apport énergétique contrôlé et une digestibilité réduite 15,16,17,18,19.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Alpha-chymotrypsin from bovine pancreas</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C4129</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beta-lactoglobulin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L0130</td>
			<td>Emulsfier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>9048-46-8</td>
			<td>Emulsfier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>10043-52-4</td>
			<td>Electrolyte</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Kronton instruments</td>
			<td>Centrikon T-124</td>
			<td>For separating oil and resins</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Citrus pectin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P9135</td>
			<td>Emulsfier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>co-lipase FROM PORCINE PANCREAS</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C3028</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CONTACTO</td>
			<td>University of Granada (UGR)</td>
			<td></td>
			<td>https://core.ugr.es/dinaten/, last access: 07/18/2022</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DINATEN</td>
			<td>University of Granada (UGR)</td>
			<td></td>
			<td>https://core.ugr.es/dinaten/, last access: 07/18/2022</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gastric lipase</td>
			<td>Lipolytech</td>
			<td>RGE15-1G</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human Serum Albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>70024-90-7</td>
			<td>Emulsifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>INFOGEST</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>http://www.proteomics.ch/IVD/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipase from porcine pancreas, type II</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L33126</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium metasilicate resins</td>
			<td>Fluka</td>
			<td>1343-88-0</td>
			<td>Resins to purify oil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro 90</td>
			<td>International products</td>
			<td>M-9051-04</td>
			<td>Cleaner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>7647-14-5</td>
			<td>Electrolyte</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4</td>
			<td>Scharlau</td>
			<td>10049-21-5</td>
			<td>To prepare buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OCTOPUS</td>
			<td>Producciones Cient&#237;ficas y T&#233;cnicas S.L. (G&#243;jar, Spain)</td>
			<td></td>
			<td>Pendandt Drop Equipment implemented with multi subphase exchange</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Olive oil</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1514</td>
			<td>oil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pancreatic from porcine pancreas</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P7545-25 g</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pepsin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P6887</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F127</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P2443</td>
			<td>Emulsifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F68</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P1300</td>
			<td>Emulsfier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium deoxycholate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td></td>
			<td>Bile salts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium glycodeoxycholate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C9910</td>
			<td>Bile salts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium taurocholate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>86339</td>
			<td>Bile salts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Filter</td>
			<td>Millex-DP</td>
			<td>SLGP033R</td>
			<td>&#160;Syringe Filter 0.22 &#181;m pore size polyethersulfone</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T1426</td>
			<td>Enzyme</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vitro digestion of emulsions in a single droplet via multi subphase exchange of simulated gastrointestinal fluids

Les émulsions sont actuellement utilisées pour encapsuler et fournir des nutriments et des médicaments pour lutter contre différentes affections gastro-intestinales telles que l’obésité, l’enrichissement en nutriments, les allergies alimentaires et les maladies digestives. La capacité d’une émulsion à fournir la fonctionnalité souhaitée, à savoir atteindre un site spécifique dans le tractus gastro-intestinal, inhiber / retarder la lipolyse ou faciliter la digestibilité, dépend finalement de sa susceptibilité à la dégradation enzymatique dans le tractus gastro-intestinal. Dans les émulsions huile-dans-eau, les gouttelettes lipidiques sont entourées de couches interfaciales, où les émulsifiants stabilisent l’émulsion et protègent le composé encapsulé. La réalisation d’une digestibilité sur mesure des émulsions dépend de leur composition initiale, mais nécessite également de surveiller l’évolution de ces couches interfaciales lorsqu’elles sont soumises à différentes phases de digestion gastro-intestinale. Une balance de film de surface de goutte pendante mise en œuvre avec un échange multi-sous-phase permet de simuler la digestion in vitro d’émulsions dans une seule gouttelette aqueuse immergée dans l’huile en appliquant un modèle de digestion statique personnalisé. Le transit dans le tractus gastro-intestinal est imité par l’échange en sous-phase de la solution originale en vrac de gouttelettes avec des milieux artificiels, imitant les conditions physiologiques de chaque compartiment / étape du tractus gastro-intestinal. L’évolution dynamique de la tension interfaciale est enregistrée in situ tout au long de la digestion gastro-intestinale simulée. Les propriétés mécaniques des interfaces digérées, telles que l’élasticité dilatationnelle interfaciale et la viscosité, sont mesurées après chaque phase de digestion (orale, gastrique, intestin grêle). La composition de chaque milieu digestif peut être ajustée pour tenir compte des particularités des affections digestives, y compris les pathologies gastro-intestinales et les milieux digestifs infantiles. Les mécanismes interfaciaux spécifiques affectant la protéolyse et la lipolyse sont identifiés, fournissant des outils pour moduler la digestion par l’ingénierie interfaciale des émulsions. Les résultats obtenus peuvent être manipulés pour concevoir de nouvelles matrices alimentaires avec des fonctionnalités adaptées telles qu’une faible allergénicité, un apport énergétique contrôlé et une digestibilité réduite.

Cette section présente différents exemples de profils de digestion mesurés avec l’OCTOPUS. L’aspect général des correspondances de profils de digestion simulées est illustré à la figure 4B. La tension interfaciale est généralement représentée contre le temps dans le profil de digestion. Les différentes phases/étapes de digestion considérées sont représentées en différentes couleurs. La première phase forme la couche initiale et correspond à la phase d’adsorption de...

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In vitro Digestion of Emulsions in a Single Droplet via Multi Subphase Exchange of Simulated Gastrointestinal Fluids

Une balance de film de surface de goutte pendante mise en œuvre avec un échange multi-sous-phase, surnommé OCTOPUS, permet d’imiter les conditions digestives par l’échange séquentiel en sous-phase de la solution en vrac originale avec des fluides gastro-intestinaux simulés. La digestion in vitro simulée est surveillée en enregistrant in situ la tension interfaciale de la couche interfaciale digérée.

In vitro Digestion d’émulsions dans une seule gouttelette par échange multi-sous-phase de fluides gastro-intestinaux simulés

Emulsions are currently being used to encapsulate and deliver nutrients and drugs to tackle different gastrointestinal conditions such as obesity, ...

Notre méthode fournit un modèle pour étudier comment les émotions sont digérées en simulant le processus de digestion dans une seule gouttelette d’aquas, qui est recouverte d’émulsifiant et est immergée dans la phase huileuse. Nous pouvons évaluer l’impact de différents émulsifiants et l’action de différents composants digestifs, et concevoir des interfaces qui peuvent résister ou retarder la digestion à différents endroits dans le tractus gastro-intestinal. Nous pouvons mesurer la tension interfaciale en C2 tout au long du processus de digestion simulé, ainsi que l’élasticité et la viscosité de la couche interfaciale à la fin de l’étape de digestion.Les concentrations et les conditions de la digestion peuvent être ajustées aux exigences de l’expérience, et cela peut être appliqué séquentiellement, ou simultanément permettant d’évaluer la synergie et les effets cumulatifs. Et nous travaillons avec une seule gouttelette, nous avons donc besoin d’une très faible quantité d’échantillon, et nous avons un contrôle de haute précision des variables expérimentales. Nous avons appliqué cette technique pour concevoir une stratégie pour prendre le relais.L’une de ces approches consiste à concevoir dans la couche fossile qui retire ou reçoit le processus de lipolyse. Une autre approche est l’utilisation d’innovateurs de lipase, et nous avons étudié le mécanisme d’action interfacial de la lipase. Ce dispositif a été développé à l’origine pour étudier la digestion in vitro.Néanmoins, il peut être utilisé pour l’étude mono et l’interaction avec les lipides, et peut également être appliqué pour étudier automatiquement la micro concentration critique. La technique expérimentale est accessible. Un chercheur manuel a été formé à son utilisation en une semaine.Vous devez nettoyer l’équipement à fond et purifier les échantillons et l’huile afin d’éviter la présence de contaminants tensioactifs. Vous devez vous familiariser avec l’ordinateur logiciel et apprendre à contrôler les lumières et la position de la capacité, et vous débarrasser des minuscules bulles. Pour commencer, gouttelette d’eau formelle pour vérifier la tension superficielle de l’eau à température ambiante.Réglez la densité différentielle de l’air d’eau dans le dialogue de gauche et mesurez la tension superficielle en temps réel. pendant cinq minutes. Remplissez la cuvet propre avec au moins 0,002 litre d’huile végétale propre et placez-la dans le porte-cuve de la cellule thermostatique.Réglez la densité différentielle à l’eau d’huile végétale et injectez 40 microlitres à un taux de 0,5 microlitre par seconde. Mesurez la tension en temps réel toutes les secondes jusqu’à la fin de l’injection. Il s’agit d’un processus dynamique simple.Ensuite, enregistrez les données et tracez la tension interfaciale en fonction du volume des gouttelettes et d’une fiche technique. Vérifiez que la plage de volume des gouttelettes fournit une valeur pour la tension interfaciale indépendante du volume des gouttelettes pour l’eau propre. Tracer la zone interfaciale en fonction du volume des gouttelettes.Cette courbe sera utilisée ultérieurement pour faire correspondre le volume avec la zone interfaciale correspondante. Avec la seringue gauche, injectez le volume dans la plage de tension interfaciale constante et enregistrez la tension interfaciale pendant cinq minutes. Il s’agit de vérifier l’absence de composants tensioactifs dans le système.Pour effectuer le contrôle initial, injectez environ 10 microlitres de la solution émulsifiante dans le capillaire pour la formation de gouttes et enregistrez l’absorption dans une zone interfaciale constante d’environ 20 millimètres carrés pendant une heure. Les valeurs exactes de volume et de surface peuvent être obtenues à partir de la courbe d’étalonnage tracée précédemment. Programmez la réologie de dilution en réglant l’amplitude d’oscillation à 1,25 microlitre dans la période de 10 secondes.Programmez ensuite l’absorption au niveau de la zone interfaciale sélectionnée pendant 10 secondes. Ensuite, pour enregistrer le programme de digestion gastrique, l’absorption au niveau de la zone interfaciale sélectionnée pendant 10 secondes. Remplissez la seringue gauche avec le liquide de la valve deux.Injectez 125 microlitres de la valve deux à cinq microlitres par seconde avec la seringue gauche et extrayez simultanément le même volume au même rythme avec la seringue droite. Il s’agit d’une visualisation du processus d’échange en sous-phase de l’eau avec le bleu de méthylène. Déchargez la seringue droite pour sortir de la valve huit et chargez à nouveau la seringue gauche avec le liquide de la valve deux.Répétez ces deux étapes 10 fois pour assurer un échange complet de sous-phase avec le liquide et la valve deux et les enzymes gastriques. Ensuite, enregistrez l’absorption dans la zone interfaciale sélectionnée pendant une heure et enregistrez la réologie de dilution comme indiqué précédemment. Pour enregistrer la digestion intestinale après avoir enregistré l’absorption dans la zone interfaciale sélectionnée, remplissez la seringue gauche avec le liquide de la valve trois et suivez les mêmes étapes que celles indiquées précédemment pour enregistrer la digestion gastrique.De même, pour enregistrer la désorption, après avoir enregistré l’absorption dans la zone interfaciale sélectionnée, remplissez la seringue gauche avec le liquide de la valve cinq et répétez le reste des étapes utilisées pour enregistrer la digestion gastrique. Remplissez les tubes de microcentrifugation avec le milieu de digestion artificiel et connectez chacun d’eux à la vanne respective par le tube correspondant. Remplissez le tube dans les vannes deux à huit en nettoyant de la vanne deux, de la vanne trois, de la vanne quatre et de la vanne cinq jusqu’à la sortie externe qui est la vanne huit.Remplissez le tuyau dans la vanne un en nettoyant de la vanne un à la valve six capillaire cinq fois. Placez le capillaire dans la phase huileuse et chargez la seringue gauche avec la valve un. Commencez à traiter séquentiellement la digestion gastrique de contrôle initial, la digestion intestinale et la désorption, en sauvegardant les données à la fin de chaque processus.Les résultats expérimentaux obtenus pour la digestion gastrique des émulsifiants sont présentés dans ces figures. La protéolyse gastrique de l’albumine sérique humaine est présentée ici. Les milieux digestifs sont appliqués par sous-phases d’échange avec des solutions à 37 degrés Celsius.Ici, le bleu représente le tampon initial avec les protéines et le rouge représente le SGF simplifié avec la pepsine. Au cours de l’échange en sous-phase avec SGF simplifié et pepsine, la tension interfaciale augmente en raison de l’hydrolyse de la protéine, qui dilue la couche protéique initiale. L’image graphique représente la lipolyse gastrique de la pectine d’agrumes.Ici, le bleu représente le tampon initial avec la pectine d’agrumes, le jaune représente le SGF simplifié avec la lipase gastrique et le gris représente le SGF simplifié. L’échange de sous-phases avec la lipase gastrique diminue la tension superficielle tandis que l’échange de sous-phases avec SGF simplifié, fournit une réponse nulle de la tension interfaciale. Voici un exemple des profils de digestion intestinale.L’absorption, la désorption, les profils de sels biologiques, de lipase et de lipase plus les sels biliaires dans le SIF simplifié à 37 degrés Celsius sont présentés ici. L’image graphique montre l’évolution de la tension interfaciale lors de la lipolyse de deux variantes de F127 et F68 pluéroniques. Une forte diminution de la tension interfaciale peut être observée en raison de l’absorption de lipase et de sels biliaires, et de la production d’acides gras libres sur les films interfaciaux précédemment formés de F68 et F127 à l’interface huile-eau.L’étape de désorption montre l’échange de sous-phase avec SIF simplifié à partir de sels biliaires, F68 et F127. Profil de digestion in vitro du film absorbé par AS48 à l’interface air-eau dans les films absorbés par l’albumine sérique humaine et bovine à l’interface huile d’olive eau. Les images représentatives montrent la tension interfaciale, l’élasticité de dilatation et la viscosité de dilatation de la digestion in vitro du film absorbé par la bêta-lactoglobuline à l’interface eau d’huile d’olive.Les paramètres de dilatation ont été mesurés à 1 hertz, 0,1 hertz et 0,01 hertz après que l’interface digérée ait été équilibrée à chaque étape. Il est important de faire correspondre les billes lors de la programmation du processus avec les tubes centrifugeux, capillaires ou axes correspondants, l’évolution de la distribution du site de chute, puis, la mobilité électrophorétique a défini un potentiel de gouttelettes, et l’acide gras libre aminé produit dans la lipolyse offre des informations complémentaires pour correspondre avec les résultats de la tension interfaciale. Cette technique fournit des couches interfaciales avec différents profils de digestibilité pour délivrer des nutriments et des médicaments à différents endroits dans le tractus gastro-intestinal, et aussi pour développer de nouveaux systèmes d’encapsulation.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

In vitro Digestion of Emulsions in a Single Droplet via Multi Subphase Exchange of Simulated Gastrointestinal Fluids

Detection of the pH-dependent Activity of Escherichia coli Chaperone HdeB In Vitro and In Vivo

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Détection de l&#39;activité dépendant du pH de<em&gt; Escherichia coli</em&gt; Chaperone HdeB<em&gt; In vitro</em&gt; et<em&gt; In Vivo</em

Bacteria are frequently exposed to environmental changes, such as alterations in pH, temperature, redox status, light exposure or mechanical force. Many ...

Recherche

Biochimie

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Résolue en temps d&#39;échange hydrogène Ionisation ElectroSpray-deuterium spectrométrie de masse pour l&#39;étude de la structure des protéines et dynamique

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