ヒト胃消化シミュレーターを利用したゲル状食品モデルの消化挙動の直接観察

• 担当機関: （国研）農業・食品産業技術総合研究機構 食品研究部門
• 研究期間: 2014～2017
• 研究担当者: 小林功; 神津博幸; 市川創作; 植村邦彦
• 発行年度: 2017
• 要約: ヒト胃消化シミュレーターを用いることにより、定量的に模擬されたぜん動運動に誘起される、多糖類ハイドロゲル粒子の微細化および含有される脂質液滴の挙動を直接観察できる。ゲル化剤の種類や組成は、in vitro胃消化挙動に影響する。
• キーワード: 胃消化シミュレーター、ゲル状食品、微細化、脂質液滴、クリーミング
• 背景・ねらい: 我が国における国民の食生活の質の向上には、ライフステージ毎の現状を把握したうえで、各消化器官における消化性が制御された食品を設計・開発することが有効であると考えられる。近年、摂食後の消化のプロセスを総合的に考慮した新たな食品の設計・開発が求められている。主要な消化器官である胃は、物理的消化と化学的消化の両面で重要な役割を担っているが、ヒトの胃内における物理的消化に関する知見は不足している。; 近年、我々は、胃壁で起きるぜん動運動に関する知見が定量的に模擬されたヒト胃消化シミュレーター(GDS, Gastric Digestion Simulator)を開発し、食品粒子の消化挙動の可視化を実現した。本研究では、GDSを利用して、ゲル状食品モデルである多糖類ハイドロゲル粒子および含有栄養成分モデルである脂質液滴の消化挙動について明らかにする。

成果の内容・特徴

1. 人工胃液中に導入した寒天ハイドロゲル粒子(一辺が5mmの立方体)は、GDSのぜん動運動に誘起される不規則な破断や磨砕によって微細化する。
2. 脂質液滴(大豆油滴)が寒天ハイドロゲル粒子の中に分散している寒天エマルションゲル粒子は、GDSを用いた消化試験の進行に伴って微細化し、脂質液滴の放出が起きる。放出された脂質液滴は人工胃液上層に浮上し、さらに濃縮によるクリーミング層の形成も起きる(図1)。
3. 三角フラスコを用いた振とう試験では、寒天エマルションゲル粒子の微細化およびクリーミング層の形成はほぼ起きない。この結果は、ヒト胃のぜん動運動がゲル状食品の微細化に寄与していることを示唆するものである。
4. 脱アシル型ジェランガムを用いて作製したエマルションゲル粒子は、GDSを用いた消化試験の進行に伴って離水による収縮が起き、人工胃液上層に浮上する(図1)。
5. GDSを用いた消化試験中におけるゲル粒子の微細化挙動および脂質液滴の放出挙動は、エマルションゲルの作製に用いるゲル化剤の種類と組成の影響を顕著に受ける(図1)。
6. GDSを用いた消化試験後において、脂質液滴の放出率は、エマルションゲル粒子の微細化の度合いが大きいほど高くなる(図2、図3)。脂質液滴の放出は、微細化されたゲル粒子の表面付近からのみ放出されているものと推察される。

成果の活用面・留意点

1. ゲル状食品の胃消化挙動には、まだ不明な点が多い。GDSを用いることにより、種々のゲル状食品粒子における微細化等の変化および脂質以外の含有栄養成分の放出挙動についても直接観察できる。
2. 胃内におけるゲル状食品および含有栄養成分の消化性は、エマルションゲルを作製する際のゲル化剤の種類等の組成の選択によりコントロールできる可能性がある。
3. GDSを用いて得られるデータおよび知見は、in vitro試験によるものであることを留意したうえで、ライフステージ等を考慮した新たなゲル状食品の設計・開発への活用が期待される。

• 研究内容: http://www.naro.affrc.go.jp/project/results/4th_laboratory/nfri/2017/nfri17_s03.html
• カテゴリ: くり 大豆