肠道模拟反应器是一种用于模拟人体肠道环境的实验装置,在食品、医药及微生物学研究领域具有重要作用。该设备通过体外复现肠道内的生理条件,如温度、pH值、气体交换和营养物质供给等,为研究肠道微生物群的生长、代谢和相互作用提供了可靠平台。其核心功能包括模拟肠道蠕动、消化酶分泌及营养吸收过程。例如,通过机械搅拌或蠕动泵实现流体混合,利用选择性渗透膜模拟小肠吸收机制,配合pH调控系统维持酸性环境。部分高型号采用仿生柔性材料制备肠道结构,配合智能控制系统实时监测代谢产物和菌群变化,实现高精度模拟。
1、模拟肠道环境
温度控制:维持与肠道温度相近的恒温条件(如37℃),确保微生物活性和酶反应速率与真实肠道一致。
pH调节:模拟肠道不同部位的pH值(如十二指肠的中性环境、回肠的弱碱性、结肠的弱酸性),通过酸碱缓冲液或自动调控系统实现动态调整。
厌氧/好氧环境:肠道以厌氧菌为主,反应器需配备气体控制系统(如充入N₂、CO₂或混合气体),并通过密封设计防止氧气干扰。
2、动态混合与流动
搅拌系统:模拟肠道蠕动,通过机械搅拌或水力循环实现内容物混合,促进微生物与底物的均匀接触。
连续或间歇操作:可模拟肠道连续消化过程(如连续进料反应器)或分段消化过程(如批次式反应器),适用于不同研究需求。
3、多阶段模拟
分室设计:模拟十二指肠、空肠、回肠、结肠等不同肠段的环境差异(如pH、停留时间、微生物组成),通过串联反应器实现多阶段连续模拟。
停留时间可调:通过流速控制调整模拟食糜在肠道中的停留时间,研究吸收、发酵等过程的动力学。