Εισαγωγή
Διαταραχές κατάποσης λόγω ασθένειας, ανάρρωση μετά από επέμβαση που επηρεάζει το λαιμό ή τον οισοφάγο, πρόωρος τοκετός κ.ο.κ. - υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους ένας ασθενής μπορεί να μην είναι σε θέση να φάει μόνος του, και ένα υγρό διατροφικό προϊόν παρέχεται απευθείας στον γαστρεντερικό σωλήνα, χωρίς πρόσληψη από το στόμα.
Τα σκευάσματα σίτισης μέσω σωλήνα καλύπτουν τις διατροφικές ανάγκες του ασθενούς και περιέχουν βασικά θρεπτικά συστατικά, όπως υδατάνθρακες και πρωτεΐνες. Η σύνθεσή τους δεν είναι μόνο ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της άνεσης και της ασφάλειας του ασθενούς, αλλά πρέπει επίσης να ανταποκρίνονται στις προσδοκίες όσον αφορά τη ρευστότητα, τη σταθερότητα και τη βιοδιαθεσιμότητα των συστατικών. Τα σκευάσματα πρέπει να ρέουν εύκολα μέσα από τα σωληνάρια. Επιπλέον, θα πρέπει να είναι σταθερά σε ηρεμία ώστε να διασφαλίζεται ότι δεν λαμβάνει χώρα ούτε καθίζηση ούτε διαχωρισμός φάσεων. Τέλος, η συμπεριφορά ροής στο στομάχι είναι καθοριστικής σημασίας, ώστε να μειωθούν οι κίνδυνοι εμετού, προβλημάτων αναρρόφησης και ροής μέσω του λάρυγγα στο αναπνευστικό σύστημα. Η πέψη στο όξινο περιβάλλον του στομάχου περιλαμβάνει χημικές διεργασίες που έχουν ως αποτέλεσμα δομικές και ρεολογικές αλλαγές στα τρόφιμα.
Στη συνέχεια, η πέψη ενός εμπορικού σκευάσματος σίτισης μέσω σωλήνα προσομοιώνεται ex-situ στο περιστροφικό ρεόμετρο Kinexus. Μετά από αυτή τη διαδικασία πέψης, το δείγμα που παρασκευάστηκε με αυτόν τον τρόπο χαρακτηρίζεται με σάρωση συχνότητας. Αυτό επιτρέπει τη διερεύνηση της επίδρασης της πέψης στα ρεολογικά χαρακτηριστικά.
Χώνευση Ex-Situ στο περιστροφικό ρεόμετρο Kinexus
Η διάταξη προσομοίωσης χώνευσης αποτελείται από:
- Το περιστροφικό ρεόμετρο Kinexus εξοπλισμένο με αναδευτήρα από ανοξείδωτο χάλυβα με 2 πτερύγια, διαμέτρου 32 mm (σχήμα 1). Το κύπελλο εισήχθη στο φυσίγγιο του κυλίνδρου για να εξασφαλιστεί ο ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας.
- Ένα κύπελλο από ανοξείδωτο χάλυβα με διάμετρο 34 mm.
- Μια παγίδα διαλύτη γεμάτη με νερό για την ελαχιστοποίηση της εξάτμισης του δείγματος.
Το όξινο περιβάλλον του στομάχου προσομοιώθηκε με την προσθήκη ενός διαλύματος με τιμή pH 2 (όξινο διάλυμα) στο σκεύασμα της τροφής σε σωληνάριο (διάλυμα 3, βλέπε επίσης πίνακα 1). Η πέψη προσομοιώθηκε με ανάδευση αυτού του μείγματος στους 37°C για τρεις ώρες με ρυθμό διάτμησης 1 s-1.
Ένα δεύτερο διάλυμα παρασκευάστηκε όπως περιγράφεται στον πίνακα 1 για να διασφαλιστεί ότι οι πιθανές διαφορές μεταξύ των μετρήσεων οφείλονται στο οξύ που υπάρχει και όχι στην προετοιμασία.
Πίνακας 1: Προετοιμασία των διαλυμάτων
| Αριθμός διαλύματος | Σκεύασμα τροφοδοσίας με σωλήνα | Συνθήκες ανάδευσης | ||
|---|---|---|---|---|
| Διάρκεια | Θερμοκρασία | Ρυθμός διάτμησης | ||
| 1 | Καθαρό | - | - | - |
| 2 | Αναμιγνύεται με απεσταγμένο νερό σε αναλογία σκευάσματος/νερού: 100/3 (w/w) | 3 ώρες | 37°C | 1 s-1 |
| 3 | Αναμιγνύεται με το όξινο διάλυμα σε αναλογία σκευάσματος/όξινο διάλυμα: 100/3 (w/w) | 3 ώρες | 37°C | 1 s-1 |
Επίδραση της πέψης στις ρεολογικές ιδιότητες
Πραγματοποιήθηκαν σαρώσεις συχνότητας στα τρία διαλύματα που παρασκευάστηκαν σύμφωνα με τον πίνακα 1. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε γεωμετρία πλάκας 60 mm. Και εδώ, η γεωμετρία ήταν εξοπλισμένη με παγίδα διαλύτη γεμάτη με νερό. Αυτό το εξάρτημα μπορεί να προσαρμοστεί σε όλους τους τύπους γεωμετριών Kinexus. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στους 25°C με παραμόρφωση 1%. Η παραμόρφωση αυτή βρέθηκε ότι βρίσκεται στη γραμμική-βισκοελαστική περιοχή των υλικών μέσω μιας σάρωσης πλάτους (δεν παρουσιάζεται). Στο Σχήμα 2 παρουσιάζεται η καμπύλη του μέτρου ελαστικής διάτμησης που μετρήθηκε κατά τη διάρκεια της σάρωσης συχνότητας στα τρία διαλύματα.
Οι καμπύλες του μέτρου ελαστικής διάτμησης από τις μετρήσεις με καθαρή τροφοδοσία σωλήνων (πράσινα τρίγωνα) και από το διάλυμα αναφοράς (που αναδεύτηκε για 3 ώρες μετά την προσθήκη 3% νερού- μπλε τετράγωνα) δεν παρουσιάζουν ορατές διαφορές. Η προσθήκη διαλύματος οξέος στο σκεύασμα της τροφής και η ανάδευση του μείγματος για 3 ώρες προκαλεί μείωση του G´ (μαύροι σταυροί).
Συμπέρασμα και προοπτικές
Χρησιμοποιήθηκε μια διάταξη που μιμείται τη χώνευση με το περιστροφικό ρεόμετρο Kinexus. Το διάλυμα που παρασκευάστηκε με το ειδικό σύστημα συγκρίθηκε ρεολογικά με ένα διάλυμα αναφοράς με βάση τις σαρώσεις συχνότητας. Η ανάδευση σε όξινο περιβάλλον για 3 ώρες (προσομοίωση του στομάχου) έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του μέτρου ελαστικής διάτμησης.
Οι τυποποιημένες γεωμετρίες και τα εξαρτήματα του περιστροφικού ρεομέτρου Kinexus μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για τη μίμηση της πέψης όσο και για την εκτέλεση του επακόλουθου ρεολογικού χαρακτηρισμού σε ελεγχόμενη θερμοκρασία και χωρίς εξάτμιση. Ακόμη και πολύ ασθενώς δομημένα υλικά μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια χάρη στην ικανότητα χαμηλής ροπής του ρεομέτρου Kinexus.
Ως πιθανή περαιτέρω εξέλιξη αυτής της προσέγγισης, θα πρέπει να αναφερθεί ιδιαίτερα η δυνατότητα ενσωμάτωσης πεπτικών ενζύμων προκειμένου να περιγραφεί ακόμη πιο λεπτομερώς το περιβάλλον στο στομάχι.