肠道微生物体外模型研究进展
肠道微生物相互作用的研究及体外肠道模拟系统的构建和应用
肠道微生物相互作用的研究及体外肠道模拟系统的构建和应用肠道微生物能够增强机体免疫力,改善腹泻。
肠道是肠道微生物赖以生存的环境,肠道微生物的含量占整个人体微生物含量的78%,是临床研究的重点[1,2]。
能够影响肠道微生物的因素主要有4个方面:第一,人体自身的因素;第二,人体摄入的饮食;第三,细菌自身因素;第四,肠道微生物之间的相互作用。
而肠道微生物的相互作用最为主要、复杂,为科研研究的重点。
为了研究肠道微生物,我们引入了肠道微生物模拟系统。
体外肠道模拟模型是基于对人体体内消化道的仿生模拟而建立,用来培养单种或多种微生物的培养系统。
综上所述,为了研究肠道微生态系统,我们做了两方面工作:研究肠道微生物的相互作用,构建模拟肠道系统及应用。
具体实验如下:利用qPCR(Quantitative Polymerase Chain Reaction)检测肠道微生物:首先设计经过分离得到的鼠李糖乳杆菌、纳豆芽孢杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、粪肠乳杆菌、发酵乳杆菌、唾液乳杆菌的qPCR引物,保证了qPCR检测的特异性。
然后将上述肠道微生物混合培养,用得到的qPCR引物检测混合培养体系中每一种肠道微生物的活菌数。
结果为:发酵乳杆菌为4.1×107CFU/mL,唾液乳杆菌为2.2×107 CFU/mL,纳豆芽孢杆菌为0.8×107 CFU/mL,植物乳杆菌为2.3×107 CFU/mL,干酪乳杆菌为4.1×107 CFU/mL,保加利亚乳杆菌为2×107 CFU/mL,粪肠乳杆菌6.8×107 CFU/mL。
可得出结论:qPCR通过特异性引物设计提高了检测的特异性,qPCR能够在混合肠道微生物体系中精准检测一种或多种肠道微生物的种类和含量。
为后续开展研究肠道微生物的相互作用的研究提供技术保障。
肠道微生物相互作用的研究:将分离得到的8种肠道细菌即:鼠李糖乳杆菌、保加利亚乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌、粪肠乳杆菌、发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、纳豆芽孢杆菌两两混合培养测活菌数。
模拟人工肠道实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景肠道作为人体重要的消化和吸收器官，其微生物群的平衡与人体健康密切相关。
为了研究肠道微生物群与宿主之间的相互作用，本研究设计并实施了一项模拟人工肠道实验。
通过构建模拟人工肠道模型，我们可以模拟肠道内的环境条件，研究微生物在肠道中的生长、代谢以及与宿主细胞的相互作用。
二、实验目的1. 构建模拟人工肠道模型，模拟肠道内的环境条件。
2. 研究肠道微生物在模拟人工肠道中的生长和代谢情况。
3. 探讨肠道微生物与宿主细胞之间的相互作用。
三、实验材料1. 主要仪器：恒温培养箱、厌氧培养箱、显微镜、离心机、培养皿、移液器等。
2. 主要试剂：生理盐水、葡萄糖、蛋白胨、酵母提取物、琼脂糖、抗生素等。
3. 实验菌株：大肠杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌等肠道微生物菌株。
四、实验方法1. 模拟人工肠道模型的构建：（1）取无菌培养皿，加入适量生理盐水，加入琼脂糖，使其凝固。
（2）将凝固后的琼脂糖培养皿置于恒温培养箱中，模拟肠道温度。
（3）将模拟人工肠道模型置于厌氧环境中，模拟肠道厌氧条件。
2. 肠道微生物的生长和代谢：（1）将肠道微生物菌株接种于模拟人工肠道模型中，培养一定时间。
（2）观察微生物的生长情况，包括菌落形态、生长速度等。
（3）收集培养液，进行生化指标检测，如葡萄糖发酵、产酸、产气等。
3. 肠道微生物与宿主细胞之间的相互作用：（1）将肠道微生物与宿主细胞共培养，观察细胞生长情况。
（2）通过显微镜观察细胞形态变化，分析肠道微生物对宿主细胞的影响。
（3）检测细胞培养液中相关指标，如细胞因子、细胞活力等，分析肠道微生物与宿主细胞之间的相互作用。
五、实验结果1. 模拟人工肠道模型构建成功，可模拟肠道内的环境条件。
2. 肠道微生物在模拟人工肠道中生长良好，表现出良好的代谢活性。
3. 肠道微生物与宿主细胞共培养时，细胞生长情况良好，细胞形态未发生明显变化。
4. 细胞培养液中相关指标显示，肠道微生物与宿主细胞之间存在相互作用，具体表现为细胞因子释放增加、细胞活力提高等。
生物医学研究的体外和体内模型技术进展及其应用
生物医学研究的体外和体内模型技术进展及其应用随着生物医学研究的深入，对于疾病的研究不能仅仅依靠临床数据和动物实验。
由于人体复杂的生理结构和环境，以及道德、法律和安全等限制，单一实验手段已经无法满足研究需要。
因此，体外和体内模型技术成为了现代生物医学研究的重要手段，得到了广泛关注和应用。
一、体外模型技术体外模型，也称为细胞系、细胞培养模型或体外实验，指的是直接人为将动植物组织或细胞分离、培养和鉴定，以模拟疾病的发生和病理生理变化。
相对于体内模型技术，体外模型技术具有优越的灵敏度、可重复性和便携性。
1. 原代细胞培养技术原代细胞培养毫无疑问是最早发展的体外模型技术之一，包括从组织中分离的原代细胞和从血液样品中分离的外周血单个核细胞。
此外，通过对干细胞、胚胎干细胞等特殊细胞进行培养，不仅可以推动干细胞与组织再生领域的开展，还可以帮助研究人类早期胚胎发育和诊断遗传性疾病。
2. 三维细胞培养技术与传统平板式培养技术不同，三维培养技术可以模拟更加真实的生物环境，对于某些生物医学研究领域具有独特的优势。
例如，人类肝细胞和心肌细胞，平时因为生长环境的不同，难以在二维培养环境模拟其生存环境，使用三维培养技术可以解决这个问题。
此外，三维培养技术也可以实现人体细胞与细胞之间的组织工程修复。
3. 利用基因工程技术构建体外疾病模型基因工程技术的广泛应用，使得构建许多体外神经退行性疾病模型成为可能。
研究人员通过对细胞进行特定基因的转化和敲除，模拟疾病的发生和病理生理变化过程，从而可以研究疾病发生机制与治疗方法等问题。
此外，利用不同的基因修饰策略，还可以构建多种类型的疾病模型。
二、体内模型技术相对于体外模型技术，体内模型技术更加完整地模仿了真实场景。
与此同时，体内模型技术在很多情况下具有更高的预测能力。
但由于种种原因，体内模型技术的研究成本和难度也更高。
1. 动物模型动物模型是体内模型技术最传统和常见的方法，对于很多疾病的研究和药物安全性测试都得到了广泛应用。
人类肠道微生物组的研究现状和未来趋势
人类肠道微生物组的研究现状和未来趋势随着人类对肠道微生物群落的重视，人们对其研究的程度也越来越深入。
肠道微生物组是指包含大量微生物的生态系统，涵盖了1,000多种细菌属，其中包括成千上万的生物专门生存于人体肠道内。
这种结构与功能繁复的肠道微生物系统对人类的生理和病理状态有着深刻的影响，从而引起了越来越多的研究兴趣。
本篇文章将概述这一兴趣络绎不绝的领域的一些趋势和进展。
第一部分：肠道微生物组的健康重要性肠道微生物的双重性质有助于延伸研究的范围。
正常情况下，它是人体内的有益微生物。
它能够参与大量获益人体的活动。
比如在维生素和氨基酸的代谢演变中起到关键作用，消化食物，并保持肠道的黏膜完整，这些过程中只是体现了微生物对人体的好处。
微生物也可以利用自身的代谢特征，例如抗菌素的合成，并能对各种疾病的预防起到积极的作用。
当肠道微生物的平衡被破坏时，微生物就会成为道路提供细菌的侵略，从而引起疾病和不适感。
严重的紊乱症状可以包括脾气暴躁，抑郁心情，免疫感觉减弱，体重稳定不在采取，以及代谢难以调节。
长期的肠道微生物失调也被认为是某些自身免疫疾病的根本原因，例如肠道炎症性疾病、克罗恩病等疾病。
总之，肠道微生物组对人类健康和康复具有无可替代的作用，因此在很多不同的疾病方案和预防方法中探讨、了解肠道微生物群落都是至关重要的。
第二部分：目前的研究和进展在过去的几十年中，对肠道微生物组的研究从事者已经在对人类微生物和人体微生物生态系的性质、抑菌素和菌群以及菌群在各种疾病中的作用方面作出了重大贡献。
喜欢人口学归纳分析的研究者可以更好地了解肠道微生物组的组成和食物、公共健康项目以及循环模式对生态系统产生的影响。
通过比较不同群体的肠道微生物组，研究人员可以发现该微生物组的穿戴区是持久的，但它也容易受到外部刺激的影响，比如饮食、使用抗菌素等编写。
在人类微生物组方面还有着无限的潜力。
与此同时，最近发展出来的细菌基因编辑技术CRISPR/Cas9也被广泛用于研究菌群。
体外消化模型的研究进展
内容摘要
为了更深入地探讨7种饲料原料粉碎粒度对蛋白质体外消化率及能耗的影响， 我们设计了一项实验研究。在实验中，我们选取了7种常见的饲料原料，分别为 玉米、豆粕、麦麸、鱼粉、棉粕、菜粕和酵母粉。首先，我们将每种饲料原料分 别粉碎成不同粒度的粉末，然后测定其蛋白质体外消化率和能耗。
内容摘要
实验结果表明，对于不同的饲料原料，粉碎粒度对蛋白质体外消化率及能耗 的影响存在差异。其中，玉米、豆粕和鱼粉的粉碎粒度对蛋白质体外消化率的影 响较为显著，而麦麸、棉粕、菜粕和酵母粉的影响相对较小。此外，粉碎粒度的 变化对蛋白质体外消化率的影响并非单调递增或递减，而是存在一个最优粒度。 对于能耗方Байду номын сангаас，粉碎粒度越小，能耗越高，这与文献综述中的结论一致。
柚子皮多糖的体外消化及其抗氧化活性的变化规律
日常生活中，我们也可以通过食用柚子或柚子制品来摄取柚子皮多糖等有益 健康的成分。除了食用柚子外，我们还可以了解更多有关植物来源的食物和补充 剂的信息，以及它们对我们的健康可能产生的影响。通过合理的饮食和生活方式， 我们可以充分利用这些天然抗氧化物质，提高我们的健康水平并预防疾病。
内容摘要
在讨论中，我们分析了粉碎粒度对蛋白质结构的影响，发现较小的粉碎粒度 有助于改善蛋白质的分散性和溶出性，从而提高其体外消化率。此外，我们还探 讨了粉碎粒度提高蛋白质体外消化率的可能性，认为其可能与提高饲料与消化酶 的接触面积有关。
内容摘要
总之，本项研究证实了7种饲料原料的粉碎粒度对蛋白质体外消化率及能耗具 有显著影响。在实际生产中，应根据不同的饲料原料和养殖需求，选择合适的粉 碎粒度，以充分发挥饲料的营养价值并降低能耗。这一研究结果对于优化畜牧业 生产具有一定的指导意义。
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体外人胃肠模拟系统在食物消化行为研究中的应用进展
体外人胃肠模拟系统在食物消化行为研究中的应用进展李玉珍;肖怀秋;姜明姣;赵谋明【摘要】人体胃肠道在食物消化和营养物质的吸收过程中具有非常重要且关键的作用,在对人体胃肠道功能进行研究过程中常存在伦理问题,而体外人胃肠模拟系统可有效解决该问题,对促进胃肠道功能的研究和食物消化行为的研究也起着非常重要的作用.该文对体外人胃肠模拟系统的研究现状、研究局限性等进行了综述,并对体外人胃肠模拟系统的应用研究进行展望,提出一些发展建议和意见,以期促进体外人胃肠模拟系统在食物消化行为研究方面的工作.%Human gastrointestinal tract plays an important role in food digestion and nutrition absorption,and there are ethical issues in the human gastrointestinal tract functional research filed.The establishment of in vitro human gastrointestinal simulation system (ivHGSS) can solve the issue and promote the researches on gastrointestinal function and food digest behavior.The research status and research limitations of ivHGSS were summarized,some development suggestions for ivHGSS research filed were put forward,to promote the application of ivHGSS in food digestion.【期刊名称】《中国酿造》【年(卷),期】2017(036)007【总页数】4页(P153-156)【关键词】人胃肠模拟系统;食物消化;人工模拟【作者】李玉珍;肖怀秋;姜明姣;赵谋明【作者单位】湖南化工职业技术学院制药与生物工程学院,湖南株洲412000;湖南化工职业技术学院制药与生物工程学院,湖南株洲412000;华南理工大学轻工与食品学院,广东广州510640;湖南中威制药有限公司,湖南株洲412000;华南理工大学轻工与食品学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】R114体外人胃肠模拟系统（in vitrohuman gastrointestinal simulation system，ivHGSS）是一种基于人体胃肠道生理机能进行模拟食物消化行为的生物研究系统，常用于生物活体的替代试验研究，具有操作简单、便捷、安全、快速，且不受医学研究的伦理桎棝[1-3]。
人类肠道菌群的研究进展
人类肠道菌群的研究进展肠道菌群，即肠道微生物，它是人类体内最为庞大的微生物群落之一，有着非常重要的生理和代谢功能。
正常人体内大约有100万亿（10^14）个微生物，其中包括数千种不同的细菌、真菌、病毒和寄生虫。
这些微生物主要分布在人体的肠道、皮肤、口腔、泌尿系统等部位。
在这些细菌中，大多数是有益的，并对人体的生理、代谢、营养吸收等多个方面发挥着关键作用。
人类肠道菌群的研究历程可以追溯到20世纪初期。
起初，人们只是对一些肠道细菌的分类、数量和分布进行了一些简单研究。
随着科技进步和技术手段更新，对肠道菌群的研究也迎来了突破性的发展。
下面就来介绍一下肠道菌群研究的最新进展。
一、微生物群落组成和多样性分析随着新一代测序技术的进一步发展，越来越多的研究发现人类肠道菌群的组成和多样性与健康状态密切相关。
例如，有些研究表明，肠道微生物的多样性与人体免疫系统的稳定性有着密切的关系，并可以预测肠道疾病的发生和发展。
近年来，越来越多的科学家和医生开始意识到人体与微生物群落之间的相互作用，并提出了以肠道菌群为重点研究的整体健康观念。
二、肠道菌群对人体代谢的影响人类肠道菌群的组成及数量可以影响人体内多种代谢反应的进行。
例如，有研究表明肠道细菌可以促进人体吸收微量元素和维生素、调节血糖、脂肪和蛋白质的代谢等。
肠道菌群也可以产生多种有益物质，如丁酸、丙酸等，这些物质对维护肠道健康和整体代谢有着重要的作用。
三、肠道菌群与多种疾病的关系肠道菌群与多种人类疾病的关系已经成为当前研究的热点。
一些研究表明，慢性肠道疾病、肥胖、糖尿病、心血管疾病等都与肠道微生物群落的异常有关。
这些研究的发现为疾病的预防、诊断和治疗带来了新的思路。
四、肠道微生物的功能分析人类肠道微生物可以为人体提供许多生理和代谢上的帮助。
例如，一些能够在人体内产生叶酸和维生素K的肠道细菌，可以帮助人体维持血液凝固机制的稳定性。
此外，肠道细菌还能够分解多种不易被人体消化的食物成分。
人类肠道微生物群落的研究进展
人类肠道微生物群落的研究进展肠道微生物群落作为一个与人类健康密切相关的领域，近年来备受关注。
肠道内的细菌、真菌和病毒等微生物，形成了一个近乎庞大的生态系统。
这个系统对人类身体健康的影响极为广泛，从保持肠道健康到调节免疫系统和影响情绪等等。
因此，对于肠道微生物群落的研究已经成为人类健康领域的一个重要分支。
人类肠道微生物群落与健康的关系肠道微生物群落在人类健康中的作用远远不止于和肠道健康相关。
它们还能通过多种途径，影响人类健康的方方面面。
消化系统：肠道微生物群落在消化过程中扮演了重要角色。
它们帮助我们消化食物，同时促进营养物质的吸收。
例如，肠道内的益生菌能够帮助我们分解并消化肉类和纤维素等难以消化的食物成分。
免疫系统：肠道微生物群落也与我们的免疫系统密切相关。
它们可以促进免疫系统的功能，保护我们不受感染和疾病的侵害。
同时，肠道微生物群落还能帮助缓解炎症和调节免疫系统平衡。
情绪：越来越多的研究表明，肠道微生物群落还能影响我们的情绪和行为。
例如，肠道菌群的失调可能会导致抑郁和焦虑等异常情绪的产生。
随着肠道微生物群落研究的不断深入，我们对其组成和作用的认识也不断提高。
以下是几个肠道微生物群落研究领域的进展。
肠道微生物群落的组成近年来越来越多的研究表明，肠道内的菌群的种类和数量会因为众多的因素而发生变化。
例如饮食、药物、生活方式、婴儿喂养方式、人类基因等，都会对我们肠道的微生物群落产生影响。
现在，我们已经知道了许多产生影响的因素。
例如，富含膳食纤维、抗氧化性物质的植物性食物可以促进肠道健康。
而反面例子是富含饱和脂肪、添加剂、含糖饮料等食品会破坏肠道内的微生物群落平衡，导致诸如炎症性肠病和代谢性疾病等疾病的发生。
肠道微生物群落与年龄、地点和文化的关系肠道微生物群落的组成也会因为人们的年龄、地点和文化等差异而发生变化。
例如，我们知道婴儿和成人的肠道微生物群落的组成不同，这是因为婴儿一出生后马上开始来自各个方面的微生物种类和数量上的变化。
肠道菌群研究模型和组学技术在食品化学危害物风险评估中的应用
肠道菌群研究模型和组学技术在食品化学危害物风险评估中的应用目录1. 肠道菌群研究模型 (2)1.1 肠道菌群的基本概念 (3)1.2 肠道菌群的结构和功能 (3)1.3 肠道菌群与宿主健康的交互作用 (5)2. 组学技术 (6)2.1 组学技术概述 (8)2.2 代谢组学 (9)2.3 宏基因组学 (11)2.4 蛋白质组学 (12)2.5 转录组学 (14)3. 食品化学危害物风险评估 (15)3.1 食品化学危害物的分类 (16)3.2 危害物的来源和暴露途径 (17)3.3 危害物的健康效应评估 (19)4. 肠道菌群研究模型在食品化学危害物风险评估中的应用 (20)4.1 肠道菌群作为生物标志物 (21)4.2 肠道菌群与化学危害物的相互作用 (22)4.3 肠道菌群对化学危害物的代谢和转化 (23)5. 组学技术在食品化学危害物风险评估中的应用 (25)5.1 组学技术在食品化学危害物检测中的作用 (26)5.2 组学技术在肠道菌群研究中的应用 (27)5.3 组学技术在危害物代谢路径分析中的应用 (28)6. 案例研究 (29)6.1 某食品化学危害物对肠道菌群的影响 (31)6.2 组学技术在危害物风险评估中的成功案例 (32)7. 结论和展望 (34)7.1 肠道菌群研究模型和组学技术的重要意义 (35)7.2 未来研究方向和挑战 (36)1. 肠道菌群研究模型肠道菌群研究是食品化学危害物风险评估中的一个关键领域，因为肠道菌群对食品中潜在有害物质的代谢和生物转化起着至关重要的作用。
肠道菌群包括了大量的细菌、病毒和原生生物，构成了宿主的生态系统，其动态平衡对于宿主的生理健康至关重要。
肠道菌群对食品中常见的有害物质，如重金属、农药残留和某些化学物质的吸收、代谢和排出具有深远的影响。
研究肠道菌群的最佳方法之一是通过模型系统来模拟肠道环境的复杂性。
模型系统包括体外模型。
无菌动物模型通过消除动物体内的所有微生物来模拟一个无菌环境，从而可以研究特定化合物对宿主的影响。
体外模拟胃肠消化法在食物消化行为中的研究进展
100 I FOOD INDUSTRYI 理论THEORY体外模拟胃肠消化法在食物消化行为中的研究进展文 那吉 杨婷 赵檑昆明医科大学海源学院2. 体外模拟胃肠系统在食物消化行为中的研究进展2.1 单相静态胃肠模拟系统单相静态胃肠模拟系统（ssGS ）指的是对人类胃肠道环境的生理条件进行模拟，与此同时，将食物置于人工模拟的胃肠环境中，进而对食物在胃肠消化系统中的消化行为进行模拟研究的模拟体系。
一般情况下，通过加入含胃蛋白酶和胰蛋白酶并调节pH 值等操作来模拟人工胃肠消化液，在此基础上，建立一个模拟的胃肠道生理条件，进而对胃肠环境中的食物消化活动进行模拟。
KAFAOGLU B 等人利用单相静态模拟系统研究了坚果和种子中多种金属元素的生物利用度，发现经过胃肠环境进行模拟消化后，其中的金属微量元素更容易被吸收。
陈梦霏等人探究了模拟胃肠消化对蛹虫草蛋白质理化性质及抗氧化活性的影响，采用 SDS-PAGE 和酸水解法分析模拟胃肠消化前后蛋白质分子量分布及氨基酸的组成。
结果发现，经模拟胃肠消化后蛋白质分子量的主要分布范围发生了变化。
陆俊等人通过体外模拟胃肠消化法考察黑米、黑苦荞、黑麦等6种黑色食品在胃、肠道消化过程中抗氧化成分及其活性变化规律。
结果发现，通过模拟胃消化2h 后，黑小米和黑豆中多酚和黄酮释放增长比例分别增长28%和41%，进一步通过模拟肠消化2h 后，黑麦和黑绿豆中多酚和黄酮释放增长比例分别增长113%和52%。
引言食物进入人体经咀嚼后，会在胃部中停留约8min-3h ，之后才会被运输到小肠或十二指肠，其在胃、肠道的消化情况受pH 值、消化酶、无机盐等多种生理因素的影响。
BOUAYED J 等人发现胃消化作用能对植物中的多酚和黄酮等抗氧化活性成分的释放和吸收产生较大影响。
不可否认的是，直接使用人体进行消化实验所得数据更为精确，但由于在研究人体胃肠功能过程中存在一定的伦理性问题，研究结果还可能存在个体差异, 故难以在实验过程中得到普及。
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2连续发酵培养系统食糜在人体和大部分单胃动物消化系统中按照口到肛门的单方向流动，所以肠道细菌在单胃动物肠道中的发酵可以看做是一种恒温连续发酵的过程。发酵工艺中连续发酵的特点和肠道发酵特点比较接近，所以通过恒化连续发酵工艺从理论上可以模拟肠道细菌发酵的自然过程。COATES等首先设计了连续发酵培养系统，在这个系统中可以连续的加入新鲜培养基同时移除使用过的废液。随着设计工艺和制造技术的不断发展，研究人员已经可以在体外控制这个连续培养系统的pH、温度、氧化还原能和营养状态等，来控制发酵罐中细菌的数量与菌群结。最原始的连续培养是单相连续发酵模型。但由于大肠环境的复杂性及不同肠道位置的解剖结构和环境存在差异，单相连续发酵模型的局限性越来越明显，继而GIBSON和MACFARLAN等根据人体结肠的生理特点建立了三相连续发酵模型，同时通过比较该群的结构特点和突然死亡的人体肠道菌群的生理生化指标之间的相关性，对该模型的可靠性进行了验证。研究结果表明三相连续发酵模型能较好的模拟各个肠道解剖位置，即升结肠、横结肠和降结肠环境中肠道菌群的实际结构。现在常用的三相连续发酵系统由三个发酵瓶V1、V2和V3串联而组成，它们各自的容积分别为0．22、0．32和0．32升，分别代表升结肠、横结肠和降结肠的生理位置。根据人体肠道不同解剖位置的实际生理特点，三个罐的pH分别控制在5．5、6．2和6．8，整体温度控制在37℃。每个发酵瓶都用磁力搅拌器以一定速度进行搅拌以混匀培养基，同时充入无氧氮气，以维持发酵瓶的厌氧环境。如图1所示，培养基从培养瓶依次流入V1，再从V1流入V2，V2流入V3，最后从V3流入废液罐中。其营养物质的流向和人体结肠中营养物质的流同。连续培养模型目前广泛应用在肠道细菌的生理、生化研究
体外肠道模型的发展
1静止发酵或罐批量培养模型此模型为最原始、最简单的体外发酵模型。该发酵在小瓶子中或者pH控制的批量发酵罐中进行。具体做法为在批量发酵罐中接入动物肠内容物或人粪便菌群的悬浮液，培养基中含有不同的待测碳水化合物或蛋白质，整个发酵过程在充满氮气或二氧化碳的下进行。该模型简单、易操作，可以同时对多种底物进行比较，所以用于对碳水化合物的初步筛选。缺点是只能用于短期的发酵研究，因为培养物内pH和营养物水平变化很快群的改变导致该模型对肠道环境的模拟效果不理想。而且，由于死亡的细菌不能及时从发酵系统中清理出去，如果采用分子生态学的检测手段，如荧光定量PCR或FISH等方法无法区别死亡细菌还是活细菌，所以该模型不适用于使用16S rRNA的分子生态学实验手段来测定菌群的变化，使用范围有比较大的局限性。但常规微生态学手段，如采用选择性培养基培养活细菌的方法还是能够测定菌群变化的。由于24 h之后培养基中养分已被大量消耗，而发酵终产物不断累积，长时间培养结果离肠道实际内环境偏差很大。GIBSON和FULLER报道用此模型进行研究在48 h内结果还是比较稳定可靠.
Vessel 2系统模拟小肠部位，反应体积为0．3 L，保留时间为6 h，pH控制在5．0～6．0。Vessel 3、Vessel 4、Vessel 5三相反应系统模拟升结肠、横结肠、降结肠部位，反应体积分别是．7、1．3、0．8 L;保留时间为18、36、22 h; pH分别控制在5．5～6．0、6．0～6．4、6．6～6．9。因为模拟小肠的生理生化过程，该模型在Vessel 2内通过蠕动泵添加含有水解酶的胰腺提取液。MOLLY等设计了含有阿拉伯糖、果胶、木聚糖、糊精、淀粉5种不同碳源的培养基研究不同营养组分对肠道菌群的影响。通过测定了菌群数量、挥发性脂肪酸、19种酶活性等数据和人体内数据相比较，发现数据之间比较吻合，证明了此模型能可以模拟人体肠道来研究微生物菌群互作和变化规律。之上述模型多了模拟食糜从胃到小肠的这个过程更加接近人体正常生理学的过程.MINEKUS等介绍了一种新型的发酵系统，这种系统包括四个玻璃单元互相连接，其每个单元中有一个灵活的壁。这个系统控制在37℃ ，然后通过电脑控制挤压玻璃单元内壁使得代谢物能够在四个单元间流动。系统内的微生物吸收水和代谢物质需要过内置的中空纤维膜，食糜混合和运输则借助蠕动泵实现。这个系统在难消化食物成分和微生物的代谢及大肠微生态方面研究 上有重要的作用［11］。虽然此模型比以往模型更加自动智能化，但由于其系统挤压玻璃单元在设计和制造方面存在着一 定的困难，尤其是中空纤维膜内置与电脑连接过于复杂，其应用并不太广泛。
加了系统的模拟效果和稳定性。
肠道微生物体外模型研究进
随着分子微生态学，特别是高通量测序技术的发展，人类对肠道微生物的作用有了新的突破性认识。我们现在了解到人体和动物消化道系统中生长着大量的细菌，肠道中细菌的总数量甚至高出人体细胞总数的十倍。肠道微生物的菌群多样性受到多种因素的影响。其中环境和宿主的遗传背景在决定肠道菌群结构和组成方面各自起到50%的作用。而且由于外部环境在肠道菌群结构形成过程中的巨大影响，个体之间肠道菌群结构和组成极为不同。目前的研究证明只有极少数的细菌存在于大多数人的肠道中。而个人之间菌群结构的不同反过来又直接影响到宿主的免疫系统发育和营养物质的吸收，甚至和自身免疫性疾病的产生相关。肠道微生物现在认为是人体的一个新“器官”。而肠道微生物生态的研究近十年来也受到了广泛的重视。但是肠道微生物研究存在的重要的瓶颈在于样品的采集。对正常人来说，除了收集粪便之外，小肠、升结肠、横结肠等部位的取样几乎不现实。另一方面，由于肠道细菌受到外部环境和宿主肠道环境的双重影响，如何区分外部环境和肠道内环境对肠道菌群的作用变得十分重要。所以，建立合理而易操作的体外模型对推动肠道微生态学、人体和动物营养学的发展非常有意义。本文就国内外目前经常使用的用于肠道微生态研究的体外肠道模型做一简单介绍。
1．3人类肠道微生态模拟器由于三相连续发酵模型仅仅模拟了人体结肠部位的肠道微生物小肠的微生物。1993年MOLLY等设计了一个五相反应器，命名为人类肠道微生态模拟器。该模拟系统被认为能够全方位，更好的的模拟人体肠道内的微环境。如图2所示，该系统温度仍然保持在37℃。其中Vessel l模拟的是胃环境，反应体积是0．2 L，保留时间为2 h，pH控制在2．0～2．5。1．3人类肠道微生态模拟器由于三相连续发酵模型仅仅模拟了人体结肠部位的肠道微生物生态过程，没有涉及胃和