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

이 연구는 MCIN/AEI/10.13039/501100011033 및 "ERDF 유럽을 만드는 방법"이 자금을 지원하는 RTI2018-101309-B-C21 및 PID2020-631-116615RAI00 프로젝트의 자금 지원을 받았습니다. 이 연구는 그라나다 대학 (스페인)의 Biocolloid and Fluid Physics Group (ref. PAI-FQM115)의 지원을 받았다.

1. 표면 과학 실험에 사용되는 모든 유리 제품의 세척 순서
<ol><li>물(10%)에 희석한 농축 세척액( 재료 표 참조)으로 유리 제품을 문지릅니다.</li>
	<li>일련의 수돗물, 프로판올, 증류수 및 초순수로 철저히 헹굽니다. 기내에서 건조하고 사용할 때까지 닫힌 캐비닛에 보관하십시오.</li>
</ol>2. 샘플 준비
<ol><li>INFOGEST 표준화 프로토콜<sup class="xr...

<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>

이 기사에서는 펜던트 드롭 장비를 사용하여 계면층의 체외 분해를 측정하는 일반화 된 프로토콜을 설명합니다. 프로토콜은 문헌과의 비교를 용이하게 하기 위해 INFOGEST11,20 조화 프로토콜을 기반으로 하는 소화 완충액의 구성을 조정하여 실험의 특정 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다. 소화 효소 및 바이오 계면 활성제는 개별적으로, 순차?...

에멀젼 소화와 관련된 지방이 어떻게 소화되는지 이해하는 것은 맞춤형 기능성을 갖춘 제품을 합리적으로 설계하는 데 중요합니다1. 지방 소화를위한 기질은 기계적 작용에 의해 소비되고 입과 위장의 생체 계면 활성제와 혼합되면 지방이 유화되기 때문에 에멀젼입니다. 또한 인간이 소비하는 대부분의 지방은 이미 유화 (예 : 유제품)이며, 유아 또는 일부 노인의 경우 이것이 유일한 소비 형태입니다. 따라서 특정 소화 프로파일을 가진 에멀젼 기반 제품의 설계는 영양에서 매우 중요합니다1. 또한 에멀젼은 영양소, 약물 또는 친유성 생리 활성 물질2 을 캡슐화하고 전달하여 비만3, 영양 강화, 음식 알레르기 및 소화기 질환과 같은 다양한 위장 상태를 해결할 수 있습니다. 수중유 에멀젼에서, 지질 방울은 단백질, 계면활성제, 중합체, 입자 및 혼합물과 같은 유화제의 계면 층으로둘러싸여 있다4. 유화제의 역할은 두 가지입니다: 에멀젼5을안정화시키고 캡슐화 된 화합물을 특정 부위로 보호/운반합니다. 에멀젼의 맞춤형 소화율을 달성하는 것은 초기 구성에 따라 다르지만 위장관을 통과하는 동안 이 인터페이스의 지속적인 진화를 모니터링해야 합니다(그림 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig01.jpg"> 그림 1: 주요 위장 상태를 해결하기 위해 에멀젼의 계면 공학을 적용합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
지질 소화는 오일에 포함 된 트리글리 세라이드에 도달하고 가수 분해하기 위해 계면 층을 통해 유화 된 지질 방울의 오일-물 계면에 리파아제 (위 또는 췌장)를 흡착해야하기 때문에 궁극적으로 계면 과정입니다6. 이것은 그림 2에 도식화되어 있습니다. 위 리파아제는 기름-물 계면을 위해 위장의 펩신 및 인지질과 경쟁합니다 (그림 2, 위 소화). 그런 다음 췌장 리파아제/콜리파아제는 트립신/키모트립신, 인지질, 담즙염 및 소장의 소화 산물과 경쟁합니다. 프로테아제는 계면 범위를 변경하여 리파아제 흡착을 방지하거나 선호할 수 있는 반면, 담즙염은 표면 활성이 높고 나머지 유화제의 대부분을 대체하여 리파아제 흡착을 촉진합니다(그림 2, 장 소화). 결국, 지방 분해의 속도와 정도는 두께, 분자 간 / 분자 내 연결, 정전기 및 입체 상호 작용과 같은 초기 / 위 소화 에멀젼의 계면 특성에 따라 달라집니다. 따라서, 소화될 때 계면층의 진화를 모니터링하는 것은 리파아제 흡착 및 따라서 지질 소화에 영향을 미치는 계면 메커니즘 및 이벤트를 식별하는 실험 플랫폼을 제공합니다.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig02.jpg"> 그림 2: 위장관 지질 소화에서 인터페이스의 역할을 보여주는 개략도. 펩신 가수 분해는 위상에서 계면 구성을 변화시키는 반면, 위 리파아제는 트리글리 세라이드를 가수 분해합니다. 소장에서 트립신/키모트립신은 계면 필름을 추가로 가수분해하는 반면, 지방분해는 BS/리파아제의 흡착, 트리글리세리드의 가수분해, BS 미셀/복합체의 가용화에 의한 지방분해 생성물의 탈착에 의해 진행됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
그라나다 대학 (UGR)의 펜던트 드롭 장비는 벌크 용액7의 아상 교환을 가능하게하는 특허 기술 인 동축 이중 모세관으로 구현됩니다. 펜던트 방울을 보유하는 모세관은 이중 미세 주입기의 각 채널에 독립적으로 연결된 두 개의 동축 모세관의 배열로 구성됩니다. 각각의 마이크로인젝터는 독립적으로 작동할 수 있어, 쓰루플로우(7)에 의해 적하된 내용물의 교환을 허용한다. 따라서, 하위 단계 교환은 내부 모세관과 함께 새로운 용액의 동시 주입과 동일한 유속을 사용하여 외부 모세관과 벌크 용액의 추출로 이루어진다. 이 공정은 계면 영역이나 액적의 부피를 방해하지 않고 벌크 용액을 대체 할 수있게합니다. 이 절차는 나중에 다중 하위 상 교환으로 업그레이드되어 액적 벌크 용액 8의 최대8 개의 순차적 하위 상 교환이 가능합니다. 이를 통해 벌크 용액을 다른 구획(입, 위, 소장)을 모방한 인공 배지와 순차적으로 교환하여 지질 매체에 현탁된 단일 수성 방울에서 소화 과정을 시뮬레이션할 수 있습니다. 전체 설정은 구성 요소의 세부 정보를 포함하여 그림 3에 나와 있습니다. 마이크로 인젝터의 주사기는 8 개의 비아 밸브에 연결되며, 각각은 그림 2에 설명 된 구성 요소가 포함 된 인공 소화액이 들어있는 마이크로 원심 분리 튜브에 연결됩니다.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig03.jpg"> 그림 3: 모든 구성 요소가 있는 문어의 일반 보기. CCD 카메라, 현미경, 마이크로 포지셔너, 열 안정화 셀 및 이중 모세관은 8 개의 비아 밸브에 연결된 2 개의 주사기가있는 이중 마이크로 인젝터에 독립적으로 연결됩니다. 각 주사기는 모세관, 샘플이있는 4 개의 마이크로 원심 분리기 튜브 및 1 개의 배출물과 연결됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
도 4A는 각각의 인공 소화액이 이중 모세관을 통한 서브상 교환에 의해 펜던트 방울에 주입되는 방법을 보여준다. 그림 2 에 자세히 설명된 각 소화 화합물은 위장관을 통과하는 통로를 시뮬레이션하여 동시에/순차적으로 적용할 수 있습니다. 인공 소화액에는 다양한 효소와 생물 계면 활성제가 포함되어있어 그림 4B에 표시된 것처럼 초기 유화제의 계면 장력을 변경합니다. UGR에서 개발된 소프트웨어 DINATEN( 재료 표 참조)은 초기 계면층이 체외에서 분해될 때 계면 장력의 진화를 실시간으로 기록합니다. 또한, 각 소화 단계 후에, 안정화 된 계면 층에 부피 / 계면 영역의 주기적 진동을 부과하고 계면 장력의 반응을 기록함으로써 계면 층의 팽창 탄성이 계산됩니다. 진동의 주기/주파수 및 진폭은 다양할 수 있으며 소프트웨어 CONTACTO를 사용한 이미지 처리는 확장 유변학적 매개변수8를 제공합니다.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig04.jpg"> 그림 4: 소화 프로파일의 예 . (A) 초기 유화제 층은 펜던트 방울로 상이한 용액의 순차적 인 하위 단계 교환에 의해 미세 원심 분리기에 배치 된 인공 소화 매체를 받는다. (B) 인공 매체의 다양한 효소 / 생물 계면 활성제에 의해 시험관 내에서 소화됨에 따라 시간 (x 축)의 함수로서 초기 유화제의 계면 장력 (y 축)의 일반적인 진화. 일반 장액과의 최종 하위 단계 교환은 혼합 된 미셀에서 가용화에 의한 소화 된 지질의 탈착을 측정합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
이 연구는 펜던트 드롭 장비9를 사용하여 계면층의 체외 소화를 측정하도록 설계된 일반적인 프로토콜을 제시합니다. 초기 계면층은 도 2에 도시된 바와 같이, 위장관을 통과하는 것을 모방하는 조건에 순차적으로 적용된다. 이러한 다양한 소화 매체는 미세 원심 분리기 튜브에 포함 된 다양한 용액의 하위 단계 교환에 의해 펜던트 방울에 주입됩니다 (그림 4A). 이러한 배지의 조성은 평가될 위장 상태, 즉 위/장 단백질 분해/지방 분해에 따라 맞춤화될 수 있으며, 누적 효과 및 시너지10을 측정할 수 있습니다. 각 구획에서 소화 과정을 모방하는 데 사용되는 실험 조건은 전해질 및 효소11의 pH와 양을 자세히 설명하는 INFOGEST에서 발표한 국제 합의 프로토콜을 따릅니다. 펜던트 드롭을 기반으로 한 실험 장치를 사용하면 시뮬레이션된 분해 과정 전반에 걸쳐 계면 장력을 현장에서 기록할 수 있습니다. 계면층의 팽창 유변학은 각 소화 단계가 끝날 때 계산됩니다. 이러한 방식으로, 각 유화제는 도 4B에 도시된 바와 같이, 소화된 계면의 특성을 설명하는 분해 프로파일을 제공한다. 이것은 소화 과정의 다른 단계에 대한 감수성 또는 저항에 관한 결론을 추출 할 수있게합니다. 일반적으로 인공 소화기에는 산/염기성 pH, 전해질, 프로테아제(위 및 장), 리파아제(위 및 장), 담즙염 및 인지질이 포함되어 있으며 각각의 소화액(위 또는 장)에 용해됩니다. 도 4B는 유화제의 계면 장력의 진화에 대한 일반적인 프로파일을 보여주며, 먼저 프로테아제 작용을 받은 후 리파아제를 받는다. 일반적으로, 계면층의 단백질 분해는 가수 분해 된 펩티드 9,12의 탈착으로 인해 계면 장력의 증가를 촉진하는 반면, 지방 분해는 담즙 염 및 리파아제(13)의 흡착으로 인한 계면 장력의 매우 가파른 감소를 초래한다. 장액과의 최종 하위 단계 교환은 흡착되지 않은/소화된 물질의 벌크 용액을 고갈시키고 가용성 화합물의 탈착 및 혼합 미셀에서 소화된 지질의 가용화를 촉진합니다. 이것은 기록 된 증가 된 계면 장력에 의해 정량화됩니다 (그림 4B).
요약하면, 단일 액적에서 시험관내 소화를 시뮬레이션하기 위해 펜던트 방울에 구현된 실험 설계는 소화 과정이 초기 계면층(10)에 순차적으로 적용될 때 누적 효과 및 시너지 효과를 측정할 수 있게 한다. 각각의 소화기 배지의 조성은 위장 병리 또는 유아 소화기 매체(14)를 포함하는 소화기 상태의 특수성을 설명하도록 용이하게 조정될 수 있다. 그런 다음 단백질 분해 및 지방 분해에 영향을 미치는 계면 메커니즘의 식별을 사용하여 에멀젼의 계면 공학에 의해 소화를 조절할 수 있습니다. 얻은 결과는 낮은 알레르기 성, 제어 된 에너지 섭취 및 소화율 감소 15,16,17,18,19와 같은 맞춤형 기능을 가진 새로운 식품 매트릭스를 설계하는 데 적용될 수 있습니다.

<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

에멀젼은 현재 비만, 영양 강화, 음식 알레르기 및 소화기 질환과 같은 다양한 위장 상태를 해결하기 위해 영양소와 약물을 캡슐화하고 전달하는 데 사용되고 있습니다. 에멀젼이 원하는 기능, 즉 위장관 내의 특정 부위에 도달하거나, 지방 분해를 억제 / 지연하거나, 소화율을 촉진하는 능력은 궁극적으로 위장관의 효소 분해에 대한 감수성에 달려 있습니다. 수중유 에멀젼에서 지질 방울은 계면 층으로 둘러싸여 있으며, 여기서 유화제는 에멀젼을 안정화하고 캡슐화된 화합물을 보호합니다. 에멀젼의 맞춤형 소화율을 달성하는 것은 초기 구성에 따라 다르지만 위장 소화의 여러 단계에 따라 계면층의 진화를 모니터링해야 합니다. 다중 하위 상 교환으로 구현된 펜던트 드롭 표면 필름 저울은 맞춤형 정적 분해 모델을 적용하여 오일에 잠긴 단일 수성 액적에서 에멀 젼의 체외 소화를 시뮬레이션할 수 있습니다. 위장관을 통한 통과는 위장관의 각 구획 / 단계의 생리적 조건을 모방하여 원래의 액적 벌크 용액과 인공 배지의 하위 단계 교환에 의해 모방됩니다. 계면 장력의 동적 진화는 시뮬레이션된 전체 위장 소화에 걸쳐 현장에서 기록됩니다. 계면 확장 탄성 및 점도와 같은 소화 된 계면의 기계적 특성은 각 소화 단계 (구강, 위, 소장) 후에 측정됩니다. 각 소화기 매체의 구성은 위장 병리 및 유아 소화기 매체를 포함한 소화 상태의 특수성을 설명하도록 조정할 수 있습니다. 단백질 분해 및 지방 분해에 영향을 미치는 특정 계면 메커니즘이 확인되어 에멀젼의 계면 공학에 의해 소화를 조절하는 도구를 제공합니다. 얻은 결과는 낮은 알레르기 성, 제어 된 에너지 섭취 및 소화율 감소와 같은 맞춤형 기능을 갖춘 새로운 식품 매트릭스를 설계하기 위해 조작 될 수 있습니다.

이 섹션에서는 문어로 측정한 소화 프로파일의 다양한 예를 보여줍니다. 시뮬레이션된 분해 프로파일 일치의 일반적인 모양은 그림 4B에 나와 있습니다. 계면 장력은 일반적으로 소화 프로파일에서 시간에 대해 표시됩니다. 고려되는 다양한 단계/소화 단계는 다양한 색상으로 표시됩니다. 첫 번째 단계는 초기 층을 형성하고 각 경우에 따라 유화제 또는 단백질 / 계면 활성?...

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

OCTOPUS라는 별명을 가진 다중 하위 단계 교환으로 구현된 펜던트 드롭 표면 필름 균형은 원래 벌크 용액과 시뮬레이션된 위장관액의 순차적 하위 단계 교환을 통해 소화 상태를 모방할 수 있습니다. 시뮬레이션된 체외 소화는 소화된 계면층의 계면 장력을 현장에서 기록하여 모니터링됩니다.

시험관 내 시뮬레이션된 위장관액의 다중 하위 단계 교환 을 통한 단일 액적의 에멀젼 소화

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

우리의 방법은 유화제로 덮여 있고 오일 상에 잠겨있는 단일 아쿠아 방울에서 소화 과정을 시뮬레이션하여 감정이 어떻게 소화되는지 조사하는 모델을 제공합니다. 우리는 다양한 유화제의 영향과 다양한 소화 성분의 작용을 평가하고 위장관 내의 다른 위치에서 소화에 저항하거나 지연시킬 수 있는 인터페이스를 설계할 수 있습니다. 시뮬레이션된 전체 소화 과정에서 C2의 계면 장력과 소화 단계가 끝날 때 계면층의 탄성과 점도를 측정할 수 있습니다.소화의 농도와 조건은 실험의 요구 사항에 맞게 조정할 수 있으며, 이는 순차적으로 적용되거나 동시에 상승 작용 및 누적 효과를 평가할 수 있습니다. 그리고 우리는 단일 방울로 작업하므로 매우 적은 양의 샘플이 필요하며 실험 변수를 매우 정밀하게 제어 할 수 있습니다. 우리는 이 기술을 적용하여 이를 인수할 전략을 설계했습니다.이러한 접근법 중 하나는 지방 분해 과정을 폐기하거나 수령하는 화석 층을 설계하는 것입니다. 또 다른 접근법은 리파아제 혁신가의 사용이며, 우리는 리파아제의 계면 작용 메커니즘을 조사했습니다. 이 장치는 원래 체외 소화를 연구하기 위해 개발되었습니다.그럼에도 불구하고 모노 연구 및 지질과의 상호 작용에 사용할 수 있으며 임계 마이크로 농도를 자동으로 연구하는 데에도 적용할 수 있습니다. 실험 기술에 접근 할 수 있습니다. 수동 연구원은 일주일 만에 사용하도록 교육을 받았습니다.장비를 철저히 청소하고 표면 활성 오염 물질의 존재를 방지하기 위해 샘플과 오일을 정화해야합니다. 소프트웨어 컴퓨터에 익숙해지고 조명과 기능의 위치를 제어하고 작은 거품을 제거하는 방법을 배워야합니다. 시작하려면 상온에서 물의 표면 장력을 확인하기 위해 공식적인 물방울.왼쪽 대화에서 차동 밀도를 공기 수로 설정하고 실시간으로 표면 장력을 측정합니다. 5 분 동안. 깨끗한 큐벳에 최소 0.002리터의 깨끗한 식물성 기름을 채우고 자동 온도 조절 셀의 큐벳 홀더에 넣습니다.차동 밀도를 식물성 기름 물로 설정하고 초당 0.5 마이크로 리터의 속도로 40 마이크로 리터를 주입합니다. 주입이 끝날 때까지 매초마다 실시간으로 장력을 측정합니다. 이것은 간단한 동적 프로세스입니다.다음으로, 데이터를 저장하고 계면 장력을 액적 부피와 데이터 시트의 함수로 플로팅합니다. 액적 부피 범위가 깨끗한 물에 대한 액적 부피와 무관한 계면 장력 값을 제공하는지 확인하십시오. 계면 영역을 액적 부피의 함수로 플로팅합니다.이 곡선은 나중에 볼륨을 해당 계면 영역과 일치시키는 데 사용됩니다. 왼쪽 주사기를 사용하여 일정한 계면 장력 범위 내에서 볼륨을 주입하고 5 분 동안 계면 장력을 기록합니다. 이것은 시스템에 표면 활성 성분이 없는지 확인하기위한 것입니다.초기 제어를 수행하려면 약 10 마이크로 리터의 유화제 용액을 모세관에 주입하여 방울 형성하고 약 20 평방 밀리미터의 일정한 계면 영역에서 1 시간 동안 흡수를 기록합니다. 부피와 면적의 정확한 값은 이전에 표시된 검량선에서 얻을 수 있습니다. 주기에서 진동의 진폭을 1.25마이크로리터로 설정하여 희석 재분석을 10초로 프로그래밍합니다.그런 다음 선택한 계면 영역에서 10 초 동안 흡수를 프로그래밍하십시오. 다음으로, 선택된 계면 영역에서의 위 소화 프로그램 흡수를 10초 동안 기록한다. 왼쪽 주사기에 밸브 2의 액체를 채 웁니다.왼쪽 주사기로 밸브 2에서 초당 5 마이크로 리터로 125 마이크로 리터를 주입하고 동시에 오른쪽 주사기로 동일한 속도로 동일한 부피를 추출합니다. 이것은 메틸렌 블루와 물의 하위 상 교환 과정을 시각화 한 것입니다. 오른쪽 주사기를 언로드하여 밸브 8을 종료하고 왼쪽 주사기에 밸브 2의 액체를 다시 로드합니다.이 두 단계를 10 번 반복하여 액체 및 밸브 2 및 위 효소와의 완전한 하위 단계 교환을 보장합니다. 그런 다음 선택한 계면 영역에서의 흡수를 1시간 동안 기록하고 앞서 설명한 대로 희석 재분석을 기록합니다. 선택한 계면 영역에서의 흡수를 기록한 후 장 소화를 기록하려면 왼쪽 주사기에 밸브 3의 액체를 채우고 위 소화를 기록하기 위해 이전에 표시된 것과 동일한 단계를 따르십시오.유사하게, 탈착을 기록하기 위해, 선택된 계면 영역에서의 흡수를 기록한 후, 밸브 5로부터의 액체로 왼쪽 주사기를 채우고 위 소화를 기록하는 데 사용되는 나머지 단계를 반복한다. 마이크로 원심 분리기 튜브에 인공 소화 매체를 채우고 해당 튜브로 각 밸브를 연결합니다. 밸브 2, 밸브 3, 밸브 4 및 밸브 5에서 밸브 8인 외부 출구까지 청소하여 밸브 2에서 8까지 튜브를 채웁니다.밸브 1에서 밸브 6 모세관까지 5 번 청소하여 밸브 1의 튜브를 채 웁니다. 모세관을 오일 상에 놓고 왼쪽 주사기에 밸브 1을 넣습니다. 초기 제어 위 소화, 장 소화 및 탈착을 순차적으로 처리하기 시작하여 각 프로세스가 끝날 때 데이터를 저장합니다.유화제의 위 소화에 대해 얻어진 실험 결과를 이 그림에 나타내었다. 인간 혈청 알부민의 위 단백질 분해가 여기에 제시됩니다. 소화액은 섭씨 37도에서 용액과 하위 단계 교환에 의해 적용됩니다.여기서 파란색은 단백질이 있는 초기 완충액을 나타내고 빨간색은 펩신이 포함된 단순화된 SGF를 나타냅니다. 단순화 된 SGF 및 펩신과의 하위 단계 교환 동안, 초기 단백질 층을 희석시키는 단백질의 가수 분해로 인해 계면 장력이 증가합니다. 그래픽 이미지는 감귤류 펙틴의 위 지방 분해를 나타냅니다.여기서 파란색은 감귤류 펙틴을 사용한 초기 완충액, 노란색은 위 리파아제를 사용한 단순화 된 SGF, 회색은 단순화 된 SGF를 나타냅니다. 위 리파아제와의 하위 상 교환은 표면 장력을 감소시키는 반면, 단순화 된 SGF와의 하위 상은 계면 장력의 널 반응을 제공합니다. 여기에 표시된 것은 장 소화 프로파일의 예입니다.흡수, 탈착, 바이오 염, 리파아제 및 리파아제의 프로파일과 섭씨 37도에서 단순화 된 SIF의 담즙 염이 여기에 표시됩니다. 그래픽 이미지는 플루에로닉 F127 및 F68의 두 가지 변종의 지방 분해시 계면 장력의 진화를 보여줍니다. 리파아제 및 담즙 염의 흡수로 인한 계면 장력과 오일 워터 계면에서 이전에 형성된 F68 및 F127의 계면 필름 상에 유리 지방산의 생성으로 인한 가파른 감소를 볼 수 있습니다.탈착 단계는 담즙염, F68 및 F127로부터 단순화된 SIF와의 아상 교환을 나타낸다. 인간과 올리브 오일 물 계면에서 소 혈청 알부민 흡수 필름의 공기 물 계면에서 AS48 흡수 필름의 체외 소화 프로파일. 대표적인 이미지는 올리브 오일 물 계면에서 베타 락토 글로불린 흡수 필름의 계면 장력, 팽창 탄성 및 시험관 내 소화의 팽창 점도를 보여줍니다.팽창 파라미터는 소화된 계면이 각 단계에서 평형화된 후 1헤르츠, 0.1헤르츠 및 0.01헤르츠에서 측정되었습니다. 공정을 해당 원심분리기 튜브, 모세관 또는 축으로 프로그래밍할 때 볼을 일치시키는 것이 중요하며, 낙하 부위 분포의 진화, 그런 다음 전기 영동 이동성은 액적의 전위를 설정하고 지방 분해에서 생성되는 아미노 유리 지방산은 계면 장력의 결과에 상응하는 보완적인 정보를 제공합니다. 이 기술은 위장관의 다양한 위치에 영양소와 약물을 전달하고 새로운 캡슐화 시스템을 개발하기 위해 다양한 소화율 프로파일을 가진 계면층을 제공합니다.

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

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

의 pH에 ​​의존 활동의 검출<em&gt; 대장균</em&gt; 보호자 HdeB<em&gt; 체외</em&gt; 및<em&gt; 생체</em

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

연구

생화학

Thermostabilization, Expression, Purification, and Crystallization of the Human Serotonin Transporter Bound to S-citalopram

Thermostabilization, Expression, Purification, and Crystallization of the Human Serotonin Transporter Bound to S-citalopram

항온, 발현, 정제, 인간 세로토닌 전달체 결정화 바운드<em&gt; S</em&gt; 시탈 로프 람

The serotonin transporter is a sodium and chloride-coupled transporter that &#34;pumps&#34; extracellular serotonin into cells. S-citalopram is a drug ...

Time-resolved ElectroSpray Ionization Hydrogen-deuterium Exchange Mass Spectrometry for Studying Protein Structure and Dynamics

시간 해결 전기 분무 이온화 수소 - 중수소 교환 질량 분석 단백질 구조와 역학 연구를위한

Intrinsically disordered proteins (IDPs) have long been a challenge to structural biologists due to their lack of stable secondary structure elements. ...

Preparation of Keratin Hydrolysate from Chicken Feathers and Its Application in Cosmetics

각 질의 닭 깃털 및 화장품에의 응용에서의 준비

Keratin hydrolysates (KHs) are established standard components in hair cosmetics. Understanding the moisturizing effects of KH is advantageous for ...

Isolation and Respiratory Measurements of Mitochondria from Arabidopsis thaliana

Isolation and Respiratory Measurements of Mitochondria from Arabidopsis thaliana

절연 및 호흡 측정의 미토 콘 드리 아 애기 thaliana 에서

Mitochondria are essential organelles involved in numerous metabolic pathways in plants, most notably the production of adenosine triphosphate (ATP) from ...

A Colorimetric Method for Measuring Iron Content in Plants

식물에 철 분 함량을 측정 하는 색도계 방법

Iron, one of the most important micronutrients in living organisms, is involved in basic processes, such as respiration and photosynthesis. Iron content ...

Quantification of Hypopigmentation Activity In Vitro

생체 외에서 Hypopigmentation 활동의 정량화

This study presents laboratory methods for the quantification of hypopigmentation activity in vitro. Melanin, the major pigment in melanocytes, is ...

Fluorescent Visualization of Mango-tagged RNA in Polyacrylamide Gels via a Poststaining Method

포스트스테인링 방법을 통해 폴리아크릴아미드 겔에서 망고 태그RNA의 형광 시각화

Native and denaturing polyacrylamide gels are routinely used to characterize ribonucleoprotein (RNP) complex mobility and to measure RNA size, ...

Ion Exchange Chromatography (IEX) Coupled to Multi-angle Light Scattering (MALS) for Protein Separation and Characterization

Ion Exchange Chromatography IEX Coupled to Multi-angle Light Scattering MALS for Protein Separation and Characterization

단백질 분리 및 특성에 대 한 다 각 산란 (MALS)를 결합 하는 이온 교환 크로마토그래피 (전류 구동)

Ion-exchange chromatography with multi-angle light scattering (IEX-MALS) is a powerful method for protein separation and characterization. The combination ...

An In Vitro Single-Molecule Imaging Assay for the Analysis of Cap-Dependent Translation Kinetics

An In Vitro Single-Molecule Imaging Assay for the Analysis of Cap-Dependent Translation Kinetics

캡 의존형 번역 역학 분석을 위한 생체외 단일 분자 이미징 분석

Cap-dependent protein synthesis is the predominant translation pathway in eukaryotic cells. While various biochemical and genetic approaches have allowed ...