一种模拟小肠消化吸收淀粉基食物的方法

本发明涉及一种模拟小肠消化吸收淀粉基食物的方法，属于食品消化检测。

背景技术：

1、伴随社会经济的发展以及居民生活水平的提升，公众的健康意识持续增强，消费者对膳食营养质量的需求逐步上升，健康食品的潜在市场不断拓展。碳水化合物作为食物中至关重要的营养成分之一，经人体消化系统代谢并吸收为葡萄糖分子，为各类代谢活动提供主要能量来源。为探究体内血糖变化，多伦多大学的jenkins等人提出了血糖指数(gi)的概念。血糖指数是区分功能性碳水化合物食品的重要指标，体内测定血糖生成指数的方法通常涉及人类受试者，具有成本高、程序长、效率低的特点，且无法进行大规模的碳水化合物食物gi值测试。这些缺陷限制了其在现代育种或食品工业中的应用，例如体内测试无法满足这些行业的广泛测试需求。

2、为解决这一问题，研究人员研发了一系列体外模拟测试方法，以实现快速、高效、准确地估算食物的gi值。其中，最具代表性的体外模拟消化胃肠道检测方法于文献“measurement of rapidly available glucose(rag)in plant foods:a potential invitro predictor of the glycaemic response”中公开，由k.n.englyst及其同事建立。englyst方法包括在37℃下将测试食物与消化酶混合，并采用比色法测量生成的葡萄糖水平。随后，该体外方法得到改进，利用先进仪器(包括高效液相色谱法(hplc))来精确测量淀粉被酶催化水解释放的葡萄糖。借助相关数学模型，可根据20分钟内释放的葡萄糖量预测测试碳水化合物食物的gi值。然而，体外englyst方法仍面临诸多问题与质疑。

3、例如，garsetti等人运用englyst体外消化方法(gi～35-60)评估饼干产品，随后与体内测定进行比较，发现离体体外消化方法几乎无预测价值。同样，brand-miller等人采用离体englyst体外消化方法对三种中等血糖指数的食物样本进行测试，结果表明这三种食物的gi值均<55，被归类为低血糖指数食物。这表明englyst体外消化方法的合理化仍存在较大问题与困难。

4、继englyst方法之后，研究人员继续探索胃肠道检测的体外模拟消化预测技术。例专利cn101784898b中，研究人员对englyst方法进行改进，采用食品的低温均质化和凝固或半凝固食品样品以确保食品分子的完整性。同时，模拟酶对食物的消化，产生包括蛋白质、脂肪和糖醇在内的各种产物。在对样品糖进行hplc测量后，使用计算机数据模型模拟gi指数，从而提高预测准确性。

5、专利号cn106979997b中，研究人员公开了一种转糖酵素反应剂，将其与待测食品混合进行生糖反应，并借助超声波震荡将食物击碎。食物中的淀粉、原生糖分与膳食纤维等经过模拟消化反应后，得到类食糜状的转糖生成产物。通过时序测定此生成产物中的葡萄糖浓度，可绘制生糖反应曲线。利用数值方法与转糖函数对应升糖指数的转换计算，能够快速评估被测试样品的gi值。尽管此方法大幅缩短了体外检测时间，并简化了所需的高级科学仪器和人力，但其后期数据处理涉及大量数学积分和计算机软件程序应用，操作复杂且不易掌握。

6、专利号cn202110458696.2中，研究人员公布了一种用于体外测定碳水化合物食物血糖生成指数的方法。该方法通过体外试验模拟人体口腔、胃部以及小肠的酶消化反应活动，对获得待测碳水化合物食物释放还原糖的速率及其消化率进行测量，运用体外消化反应动力学方程及数据拟合模型来获取相关体外消化试验参数。针对已知gi值的标准碳水化合物食物标准品开展体外消化实验，明确并构建标准样品血糖生成指数gi与体外消化试验参数之间的函数关系。依据待测碳水化合物食物的体外消化参数，通过对比标准品gi值与其体外消化试验参数之间的函数关系，进而预测待测样品的血糖生成指数，即gi值。尽管此方法在很大程度上缩短了待测样品的检测时间，并且简化了所需的高级科学仪器以及资源投入，然而其数据处理涉及大量参照样品的测试与数据处理，操作较为繁琐且缺乏普适性。尤为重要的是，该方法未考虑消化测试时生成葡萄糖的消化吸收情况，这对酶反应进程存在一定影响。

7、综上所述，上述体外方法中食物被酶催化水解反应的产物(主要考虑葡萄糖)未考虑其被吸收的情况，葡萄糖在体外模拟消化水解生成过程中处于积累状态，并非人体边消化边吸收的情况，无法体现真实的酶促反应和人体内的消化与吸收，故而无法得到实时精确的定量测量。体外试验测试碳水化合物食物的血糖生成量存在诸多缺陷，因此迫切需要一种高效、简便、准确的方法来测定淀粉基食物的葡萄糖生成量，从而快速评价淀粉基食物样本的消化规律。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明通过在体外模拟小肠消化体系中加入葡萄糖吸附剂，减少了酶解过程中产生的葡萄糖对消化体系的影响，更真实地还原淀粉基食品在小肠中的消化吸收效果。

2、本发明一种模拟小肠消化吸收淀粉基食品的方法，包括步骤：

3、(1)模拟口腔消化：将待测样品、唾液电解质原液、α-淀粉酶、cacl2和水混匀，得到混合物1，均质处理，得到口腔模拟咀嚼物；

4、(2)模拟胃部消化：将口腔模拟咀嚼物、胃液电解质原液、cacl2、盐酸和水混合，得到调节ph至2.5～3.5，得到混合物2，搅拌反应，得到胃消化模拟物；

5、(3)模拟小肠消化：将胃消化模拟物、肠液电解质原液、胰酶、糖化酶、cacl2、氢氧化钠溶液和水混合，调节ph至6.5～7.5，得到混合物3，搅拌反应，得到小肠消化模拟物；

6、所述待测样品由淀粉基食品和沥青基球形活性炭混合得到。

7、在一种实施方式中，淀粉基食物样品包括但不限于米饭、面条、饼干和面包。

8、在一种实施方式中，唾液电解质原液的组成为：kci、kh2po4、nahco3、naci、mgcl2(h2o)6、(nh4)2co3，ph6.6～7.1。

9、在一种实施方式中，胃液电解质原液的组成为：kci、kh2po4、nahco3、naci、mgcl2(h2o)6、(nh4)2co3，ph2.5～3.5。

10、在一种实施方式中，肠液电解质原液的组成为：kci、kh2po4、nahco3、naci、mgcl2(h2o)6、(nh4)2co3，ph6.5～7.5。

11、在一种实施方式中，待测样品中淀粉基食品和沥青基球形活性炭的质量比1：1.25～2。

12、在一种实施方式中，步骤(1)中待测样品配制为悬浮液，浓度为5％～15％g/100ml；步骤(1)中α-淀粉酶的添加量为1000～2000u/g淀粉基食品；待测样品悬浮液、唾液电解质原液和混合物1的体积比为1～5：1～3.5：8～10。

13、在一种实施方式中，步骤(1)中均质处理是36.5～37.5℃下，153～255n拍打5～20s。

14、优选地，均质处理是204n拍打10s。

15、在一种实施方式中，步骤(2)中口腔模拟咀嚼物、胃液电解质原液和混合物2的体积比为8～10：5～7.5：15～20。

16、在一种实施方式中，步骤(3)中胰酶的添加量为3500～45000u/g淀粉基食品；糖化酶的添加量为1000～1500u/g淀粉基食品。

17、在一种实施方式中，步骤(3)中胃消化模拟物、肠液电解质原液和混合物3的体积比为15～20：8～12：35～40。

18、在一种实施方式中，步骤(2)和步骤(3)中搅拌反应是36.5～37.5℃、50～150r/min下反应1.5～2.5h。

19、在一种实施方式中，模拟口腔消化的步骤为：

20、配制3～7ml待测样品悬浮液(10％，g/100ml)，加入3～4ml ph为7.0的ssf电解质原液，涡旋振荡混匀，加入0.2～0.7ml含1000～2000u/mlα-淀粉酶的ssf电解质原液溶液、20～30μl的0.1～0.5mol/l cacl2和950～1000μl超纯水，混匀；转入智能机械化拍打均质装置中，施加153～255n的力处理5～15s，得到口腔模拟咀嚼物。

21、在一种实施方式中，模拟胃部消化的步骤为：取5～15ml口腔模拟咀嚼物，加入5～10ml sgf电解质原液、1.2～2.0ml sgf未添加猪胃蛋白酶的电解质原液、3～8μl 0.1～0.5mol/lcacl2、670～720μl超纯水和0.1～0.3ml 0.5～1.5mol/l盐酸溶液，混匀后调节溶液ph至3.0，36.5～37.5℃、50～150r/min下反应2h，得到胃消化模拟物。

22、在一种实施方式中，模拟小肠消化的步骤为：取15～25ml胃消化模拟物，加入10～12ml sif电解质原液、4～6ml胰酶(4000u)、0.5～1.5ml糖化酶(每克淀粉干基加0.2ml糖化酶)、35～45μl 0.1～0.5mol/l cacl2、0.10～0.20ml 0.5～1.5mol/l氢氧化钠溶液和1.11～1.51ml超纯水，混匀后调节溶液ph至7.0，36.5～37.5℃、50～150r/min下反应1.5～2.5h，得到小肠消化模拟物

23、本发明的第二个目的是提供任一所述的方法在食品、药品或饲料领域中的应用，所述应用包括：检测食品、药品或饲料的消化、吸收效果。

24、本发明的第三个目的是提供一种提高体外模拟小肠消化吸收淀粉基食品准确度的方法，将沥青基球形活性炭加入模拟消化体系中，包括步骤：

25、(1)模拟口腔消化：将待测样品、唾液电解质原液、α-淀粉酶、cacl2和水混匀，得到混合物1，均质处理，得到口腔模拟咀嚼物；

26、(2)模拟胃部消化：将口腔模拟咀嚼物、胃液电解质原液、cacl2、盐酸和水混合，得到调节ph至2.5～3.5，得到混合物2，搅拌反应，得到胃消化模拟物；

27、(3)模拟小肠消化：将胃消化模拟物、肠液电解质原液、胰酶、糖化酶、cacl2、氢氧化钠溶液和水混合，调节ph至6.5～7.5，得到混合物3，搅拌反应，得到小肠消化模拟物；

28、所述待测样品由淀粉基食品和沥青基球形活性炭混合得到。

29、在一种实施方式中，待测样品中淀粉基食品和沥青基球形活性炭的质量比1：1.25～2。

30、在一种实施方式中，步骤(1)中待测样品配制为悬浮液，浓度为5％～15％g/100ml；步骤(1)中α-淀粉酶的添加量为1000～2000u/g淀粉基食品；待测样品悬浮液、唾液电解质原液和混合物1的体积比为1～5：1～3.5：8～10。

31、在一种实施方式中，步骤(1)中均质处理是153～255n处理5～20s。

32、在一种实施方式中，步骤(2)中口腔模拟咀嚼物、胃液电解质原液和混合物2的体积比为8～10：5～7.5：15～20。

33、在一种实施方式中，步骤(3)中胰酶的添加量为3500～4500u/g淀粉基食品；糖化酶的添加量为1000～1500u/g淀粉基食品。

34、在一种实施方式中，步骤(3)中胃消化模拟物、肠液电解质原液和混合物3的体积比为15～20：8～12：35～40。

35、在一种实施方式中，步骤(2)和步骤(3)中搅拌反应是36.5～37.5℃、50～150r/min下反应1.5～2.5h。

36、本发明的有益效果：

37、本发明通过在体外模拟小肠消化体系中加入葡萄糖吸附剂，减少了消化过程中产生的葡萄糖对消化体系的影响，更真实地还原淀粉基食品在小肠中的消化效果。本发明在模拟消化的过程中加入沥青基球形活性炭，能够吸附葡萄糖，有效提高酶反应进程，提高淀粉的水解率，使其更符合人体对淀粉的消化吸收机制。