はじめに
病気による嚥下障害、喉や食道に影響を及ぼす手術後の回復、未熟児出産など、患者が自力で食事ができない理由はさまざまで、経口摂取をせずに、消化管に直接液体栄養剤を供給します。
経管栄養製剤は、患者の栄養ニーズを満たし、炭水化物やタンパク質などの必須栄養素を含んでいます。その組成は、患者の快適性と安全性を確保するために極めて重要であるだけでなく、流動性、安定性、成分の生物学的利用能の点でも期待に応えなければならない。製剤はチューブ内を容易に流れなければならない。さらに、沈殿や相分離が起こらないように、静止状態で安定でなければならない。最後に、嘔吐、誤嚥の問題、喉頭から呼吸器系への流入のリスクを低減するために、胃内での流動挙動が極めて重要である。胃の酸性環境下での消化には、食品の構造的・レオロジー的変化をもたらす化学的プロセスが含まれる。
以下では、市販の経管栄養製剤の消化を、Kinexus回転型レオメータでその場でシミュレートします。この消化プロセスに続いて、このようにして調製した試料を周波数スイープによって特性評価します。これにより、レオロジー特性に対する消化の影響を調べることができます。
Kinexus回転型レオメータでのその場消化
消化シミュレーションのセットアップ
- Kinexus回転型レオメーターには、直径32 mmの2枚のブレードを備えたステンレス製スターラーが装備されている（図1）。正確な温度制御を確実にするため、カップはシリンダーカートリッジに導入された。
- 直径34 mmのステンレス製カップ。
- 試料の蒸発を最小限に抑えるため、水を満たしたソルベントトラップ。
胃の酸性環境は、pH値2の溶液（酸性溶液）を経管栄養製剤に加えることでシミュレートした（溶液3；表1も参照）。この混合物を37℃で3時間、剪断速度1 s-1で攪拌し、消化をシミュレートした。
表1に記載したように、2つ目の溶液を調製し、測定値の違いが酸の存在に起因するものであり、調製に起因するものではないことを確認した。
表1：溶液の調製
| 溶液番号 | チューブフィード処方 | 攪拌条件 | ||
|---|---|---|---|---|
| 合計時間 | 温度 | せん断速度 | ||
| 1 | 純粋 | - | - | - |
| 2 | 製剤/水：100/3（w/w）の割合で蒸留水と混合 | 3時間 | 37°C | 1 s-1 |
| 3 | 処方/酸性溶液の割合で酸性溶液と混合：100/3 (w/w) | 3時間 | 37°C | 1 s-1 |
レオロジー特性に及ぼす消化の影響
表1に従って調製した3つの溶液について周波数掃引を行った。その際、60mmプレート形状を使用した。ここでも、ジオメトリーには水で満たされたソルベントトラップが装備されていた。このアクセサリーは、あらゆるタイプのKinexusジオメトリーに適合させることができる。測定は25℃で1％の変形で行った。この変形は、振幅掃引によって材料の線形粘弾性領域にあることが判明した（提示せず）。図2は、3つの溶液の周波数掃引中に測定された弾性せん断弾性率の曲線を示しています。
純粋なチューブフィード測定による弾性率曲線（緑色の三角形）および参照溶液（3%の水を添加後3時間攪拌；青色の四角形）から得られた弾性率曲線は、目に見える違いを示していない。飼料配合に酸溶液を加え、混合物を3時間攪拌すると、G´が減少する（黒十字）。
結論と展望
Kinexus回転型レオメータを使用し、消化を模倣したセットアップを行いました。専用システムで調製した溶液を、周波数スイープに基づいて基準溶液とレオロジー的に比較しました。酸性環境(胃を模擬)で3時間攪拌すると、弾性せん断率が低下します。
Kinexus回転型レオメータの標準的な形状およびアクセサリーは、蒸発を伴わ ず、制御された温度で、消化の模擬とその後のレオロジー特性評価の両方に使 用できます。Kinexusレオメータの低トルク性能により、非常に弱い構造の材料でも正確に試験できます。
このアプローチをさらに発展させる可能性として、胃の中の環境をさらに詳しく説明するために消化酵素を組み込む可能性について特に言及する必要があります。