本文關(guān)鍵詞：人體胃腸道微生態(tài)消化模擬系統(tǒng)的構(gòu)建及其穩(wěn)定性評(píng)估

  更多相關(guān)文章： 體外消化模擬 胃腸道微生態(tài) 穩(wěn)定性 變性凝膠電泳 氣相色譜 短鏈脂肪酸

【摘要】：近年來,人們對(duì)食品安全以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收等問題日益關(guān)注,人體體外消化模型在食品營(yíng)養(yǎng)吸收、藥物代謝、污染物生物可及性分析以及食品攝入安全評(píng)價(jià)等方面的應(yīng)用越來越受到重視,但現(xiàn)有的人體體外消化模型大部分局限于胃和小腸、以及小鼠、大鼠等動(dòng)物模型,不能從本質(zhì)上模擬人體胃腸道微生態(tài),也存在飼養(yǎng)成本高、繁殖率低、生命周期長(zhǎng)以及倫理道德等問題。因此建立和發(fā)展一套靈活的、精確的、可重復(fù)操作的并且適應(yīng)東方人飲食習(xí)慣的人體胃腸道微生態(tài)消化模擬系統(tǒng)用于營(yíng)養(yǎng)學(xué)、毒理學(xué)、微生物學(xué)等領(lǐng)域成為新的研究方向。本論文涉及一種人體胃腸道微生態(tài)消化體外模擬系統(tǒng)(SmartGut,SG)的構(gòu)建,并對(duì)該系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行了可行性評(píng)估,具體工作如下:1.SG系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)。SG系統(tǒng)模型的建立是基于比利時(shí)根特大學(xué)人體腸道微生態(tài)系統(tǒng)模擬裝置(SHIME)設(shè)計(jì)原理,結(jié)合東方人生活習(xí)性進(jìn)行改進(jìn)來達(dá)到在體外條件重現(xiàn)人體胃腸道系統(tǒng)。SG系統(tǒng)模型主要包括5罐3階段—模擬人類的胃、小腸和大腸,包括:系統(tǒng)控制器、模擬消化系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、時(shí)間控制系統(tǒng)、速率控制系統(tǒng)、氣路控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、pH反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)、料液試劑瓶、消化液試劑瓶、酸堿液試劑瓶,廢液收集器。2.SG系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)方法的建立。模擬實(shí)驗(yàn)方法主要包括:系統(tǒng)各階段運(yùn)行時(shí)間、物料蠕動(dòng)速度及其他參數(shù)設(shè)定,糞便接種液制備,腸道微生態(tài)的增值和穩(wěn)定,胃和小腸消化液、營(yíng)養(yǎng)液制備,消化模擬以及各項(xiàng)穩(wěn)定參數(shù)的測(cè)定等步驟。3.SG系統(tǒng)穩(wěn)定性的可行性評(píng)估。主要包括4部分系統(tǒng)參數(shù)的測(cè)試與評(píng)估,具體結(jié)果如下:(1)采用2名年齡在20~35歲且半年內(nèi)未服用抗生素藥物的健康寄主的糞便分別進(jìn)行剪切和渦旋兩種不同方法的制備糞便接種液并置于-80℃冰箱儲(chǔ)存。利用細(xì)菌培養(yǎng)技術(shù)和變性凝膠電泳(PCR-DGGE)技術(shù)對(duì)接種液儲(chǔ)存周期內(nèi)的微生態(tài)結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行評(píng)估,結(jié)果顯示第3、6、12、18、24天時(shí)接種液中乳酸桿菌、總厭氧菌和總好氧菌的數(shù)量以及DGGE指紋圖譜結(jié)構(gòu)與第0天對(duì)照無明顯變化,推測(cè)本實(shí)驗(yàn)制備的糞便接種液在-80℃儲(chǔ)存過程中處于穩(wěn)定狀態(tài),Ⅰ號(hào)受試者糞便中微生物的富集程度高,更適合于SG系統(tǒng)的糞便接種液制備,且利用剪切法制備的糞便接種液更適合于SG系統(tǒng)。(2)對(duì)sg系統(tǒng)運(yùn)行周期內(nèi)升結(jié)腸罐、橫結(jié)腸罐、降結(jié)腸罐發(fā)酵液樣品中乳酸菌、大腸桿菌、總好氧菌的數(shù)量進(jìn)行測(cè)定。sg系統(tǒng)運(yùn)行周期的前5天,乳酸菌、大腸桿菌、總好氧菌的數(shù)量在升結(jié)腸、橫結(jié)腸、降結(jié)腸內(nèi)波動(dòng)變化,其中乳酸菌的數(shù)量在波動(dòng)期內(nèi)呈上升趨勢(shì),而大腸桿菌以及總好氧菌的數(shù)量呈明顯下降趨勢(shì),從第7天開始進(jìn)入穩(wěn)定期,各個(gè)菌種的數(shù)量在大腸的各個(gè)階段中維持穩(wěn)定狀態(tài),推測(cè)sg系統(tǒng)在加入糞便接種液的前5天為波動(dòng)期,從第7天開始進(jìn)入穩(wěn)定期。(3)采用pcr-dgge技術(shù),對(duì)sg系統(tǒng)運(yùn)行周期內(nèi)每天6:00和12:00兩個(gè)時(shí)段升結(jié)腸、橫結(jié)腸以及降結(jié)腸發(fā)酵液中的細(xì)菌多態(tài)性進(jìn)行分析,得到以下結(jié)論:sg系統(tǒng)在其運(yùn)行周期內(nèi),第1天系統(tǒng)內(nèi)細(xì)菌菌落的種類和數(shù)量最少,微生物處于對(duì)新的生長(zhǎng)環(huán)境的適應(yīng)期,從第2天開始細(xì)菌的種類和數(shù)量明顯增多,微生物的生長(zhǎng)處于對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期,并從7天左右進(jìn)入穩(wěn)定期,且進(jìn)入穩(wěn)定期后sg系統(tǒng)中細(xì)菌菌落的種類和數(shù)量基本相同,微生態(tài)結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定;sg系統(tǒng)在6:00和12:00兩個(gè)時(shí)段的細(xì)菌多態(tài)性差別并不明顯,證明系統(tǒng)在達(dá)到穩(wěn)定后,進(jìn)食時(shí)間對(duì)系統(tǒng)微生態(tài)結(jié)構(gòu)的變化幾乎無影響;在系統(tǒng)的3個(gè)不同大腸階段,降結(jié)腸中細(xì)菌菌落的種類和數(shù)量最多,橫結(jié)腸次之,升結(jié)腸中相比最少。(4)采用氣相色譜-氫火焰離子化檢測(cè)(gc-fid)技術(shù),對(duì)sg系統(tǒng)升結(jié)腸、橫結(jié)腸以及降結(jié)腸發(fā)酵液中的短鏈脂肪酸含量進(jìn)行分析,得以下結(jié)論:sg系統(tǒng)中微生態(tài)在系統(tǒng)運(yùn)行過程中代謝產(chǎn)生短鏈脂肪酸,主要有乙酸、丙酸、丁酸以及戊酸。代謝產(chǎn)生的乙酸最高值為86.40μg/ml,其次是丙酸和丁酸,戊酸的含量是最低為10.21μg/ml,sg系統(tǒng)在系統(tǒng)運(yùn)行周期內(nèi),前期總scfa和各短鏈脂肪酸的含量保持總體上升趨勢(shì)且有較大的波動(dòng),從第7天開始總scfa和各短鏈脂肪酸的含量基本處于穩(wěn)定狀態(tài),在一定范圍內(nèi)稍許波動(dòng)。推測(cè)是由于系統(tǒng)運(yùn)行前期系統(tǒng)各消化階段的微生態(tài)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,短鏈脂肪酸的含量隨著微生物種類和數(shù)量的增多而增加,但當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定期后,各消化階段的微生態(tài)結(jié)構(gòu)也趨于穩(wěn)定,降結(jié)腸中菌群的數(shù)量和種類最多,微生態(tài)結(jié)構(gòu)也最為復(fù)雜,因此對(duì)于生長(zhǎng)環(huán)境中各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求量也必然大,當(dāng)生長(zhǎng)環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)成分不足已維持降結(jié)腸中微生物正常的生理代謝時(shí),就會(huì)開始消耗微生物自身代謝產(chǎn)生的短鏈脂肪酸,因此在系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定期后降結(jié)腸中的總scfa的含量反而小于升結(jié)腸和橫結(jié)腸的含量。升結(jié)腸、橫結(jié)腸、降結(jié)腸分別在不同一時(shí)刻(6:00和12:00)總scfa和各短鏈脂肪酸的含量呈現(xiàn)一定的規(guī)律:12:00升結(jié)腸、橫結(jié)腸和降結(jié)腸中總SCFA和各短鏈脂肪酸的含量明顯高于6:00,推測(cè)是由于系統(tǒng)的腸道微生態(tài)經(jīng)過一夜的無進(jìn)食發(fā)酵已開始消耗微生物自身代謝產(chǎn)生的短鏈脂肪酸,因此早上6:00時(shí)系統(tǒng)中總SCFA和各短鏈脂肪酸的含量要比12:00時(shí)低。本研究涉及到的人體胃腸道微生態(tài)消化模擬系統(tǒng)(SG)的構(gòu)建及其穩(wěn)定性評(píng)估,將對(duì)符合東方人飲食習(xí)慣的人體胃腸道微生態(tài)消化模擬系統(tǒng)的建立以及改進(jìn)提供初步理論基礎(chǔ)且具有借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：體外消化模擬 胃腸道微生態(tài) 穩(wěn)定性 變性凝膠電泳 氣相色譜 短鏈脂肪酸
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R333
【目錄】：

• 摘要3-6
• Abstract6-9
• 中英文縮略9-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 人體體外消化模型的研究進(jìn)展11-20
• 1.2 體外消化模型的應(yīng)用20-23
• 1.3 本文立題依據(jù)及研究?jī)?nèi)容23-24
• 第二章 SG系統(tǒng)及其模擬實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)24-35
• 2.1 材料25-27
• 2.2 SG系統(tǒng)的設(shè)計(jì)27-30
• 2.3 SG系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)方法30-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 SG系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)估35-71
• 3.1 糞便接種液穩(wěn)定性評(píng)估35-43
• 3.2 SG系統(tǒng)運(yùn)行過程菌落計(jì)數(shù)43-48
• 3.3 SG系統(tǒng)運(yùn)行過程微生態(tài)菌群的DGGE分析48-56
• 3.4 SG系統(tǒng)運(yùn)行過程短鏈脂肪酸測(cè)定56-71
• 第四章 SG系統(tǒng)的結(jié)論與展望71-74
• 4.1 主要結(jié)論71-72
• 4.2 創(chuàng)新點(diǎn)72-73
• 4.3 研究展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-83
• 附錄83-111
• 攻讀學(xué)位期間研究成果111-112
• 致謝112

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