Wprowadzenie
Zaburzenia połykania spowodowane chorobą, rekonwalescencja po operacji gardła lub przełyku, przedwczesny poród i tak dalej - istnieje wiele powodów, dla których pacjent może nie być w stanie jeść samodzielnie, a płynny produkt odżywczy jest dostarczany bezpośrednio do przewodu pokarmowego, bez konieczności przyjmowania doustnego.
Preparaty do żywienia przez zgłębnik zaspokajają potrzeby żywieniowe pacjenta i zawierają niezbędne składniki odżywcze, takie jak węglowodany i białka. Ich skład ma nie tylko kluczowe znaczenie dla zapewnienia komfortu i bezpieczeństwa pacjenta, ale musi również spełniać oczekiwania w zakresie płynności, stabilności i biodostępności składników. Preparaty muszą łatwo przepływać przez rurki. Ponadto powinny być stabilne w spoczynku, aby zapewnić, że nie dojdzie do sedymentacji ani separacji faz. Wreszcie, zachowanie przepływu w żołądku ma kluczowe znaczenie dla zmniejszenia ryzyka wymiotów, problemów z aspiracją i przepływu przez krtań do układu oddechowego. Trawienie w kwaśnym środowisku żołądka obejmuje procesy chemiczne powodujące zmiany strukturalne i reologiczne w żywności.
Poniżej przedstawiono symulację trawienia komercyjnego preparatu do żywienia przez zgłębnik w reometrze rotacyjnym Kinexus. Po procesie trawienia tak przygotowana próbka jest charakteryzowana za pomocą przemiatania częstotliwości. Pozwala to na zbadanie wpływu trawienia na charakterystykę reologiczną.
Trawienie ex situ na reometrze rotacyjnym Kinexus
Zestaw do symulacji trawienia składa się z:
- Reometr rotacyjny Kinexus wyposażony w mieszadło ze stali nierdzewnej z 2 łopatkami, o średnicy 32 mm (rysunek 1). Kubek został wprowadzony do wkładu cylindra, aby zapewnić dokładną kontrolę temperatury.
- Kubek ze stali nierdzewnej o średnicy 34 mm.
- Pułapka na rozpuszczalnik wypełniona wodą w celu zminimalizowania parowania próbki.
Kwaśne środowisko żołądka symulowano poprzez dodanie roztworu o wartości pH 2 (roztwór kwaśny) do preparatu podawanego w probówce (roztwór 3; patrz także tabela 1). Trawienie symulowano przez mieszanie tej mieszaniny w temperaturze 37°C przez trzy godziny z szybkością ścinania 1 s-1.
Drugi roztwór przygotowano zgodnie z opisem w tabeli 1, aby upewnić się, że ewentualne różnice między pomiarami wynikają z obecności kwasu, a nie z przygotowania.
Tabela 1: Przygotowanie roztworów
| Nr roztworu | Formuła podawania do probówki | Warunki mieszania | ||
|---|---|---|---|---|
| Czas trwania | Temperatura | Szybkość ścinania | ||
| 1 | Czysty | - | - | - |
| 2 | Zmieszany z wodą destylowaną w stosunku preparat/woda: 100/3 (w/w) | 3 godziny | 37°C | 1 s-1 |
| 3 | Zmieszany z roztworem kwaśnym w proporcji preparat/roztwór kwaśny: 100/3 (w/w) | 3 godziny | 37°C | 1 s-1 |
Wpływ trawienia na właściwości reologiczne
Przemiatanie częstotliwości przeprowadzono na trzech roztworach przygotowanych zgodnie z tabelą 1. W tym celu zastosowano geometrię płytki 60 mm. Również w tym przypadku geometria została wyposażona w pułapkę rozpuszczalnika wypełnioną wodą. To akcesorium można dostosować do wszystkich typów geometrii Kinexus. Pomiary przeprowadzono w temperaturze 25°C przy odkształceniu 1%. Stwierdzono, że odkształcenie to znajduje się w obszarze liniowo-wiskoelastycznym materiałów za pomocą przemiatania amplitudy (nie przedstawiono). Rysunek 2 przedstawia krzywą sprężystego modułu ścinania zmierzonego podczas przemiatania częstotliwości dla trzech rozwiązań.
Krzywe modułu sprężystego ścinania z pomiarów czystej paszy rurowej (zielone trójkąty) i z roztworu referencyjnego (mieszanego przez 3 godziny po dodaniu 3% wody; niebieskie kwadraty) nie wykazują widocznych różnic. Dodanie roztworu kwasu do składu paszy i mieszanie mieszaniny przez 3 godziny powoduje spadek G´ (czarne krzyżyki).
Wnioski i perspektywy
Zastosowano układ naśladujący trawienie z reometrem rotacyjnym Kinexus. Roztwór przygotowany za pomocą dedykowanego systemu porównano reologicznie z roztworem referencyjnym na podstawie przemiatania częstotliwości. Mieszanie w środowisku kwaśnym przez 3 godziny (symulacja żołądka) powoduje zmniejszenie elastycznego modułu ścinania.
Standardowe geometrie i akcesoria reometru rotacyjnego Kinexus mogą być używane zarówno do naśladowania trawienia, jak i do przeprowadzania późniejszej charakterystyki reologicznej w kontrolowanej temperaturze i bez parowania. Nawet materiały o bardzo słabej strukturze mogą być dokładnie badane dzięki niskiemu momentowi obrotowemu reometru Kinexus.
Jako możliwy dalszy rozwój tego podejścia należy w szczególności wspomnieć o możliwości włączenia enzymów trawiennych w celu jeszcze dokładniejszego opisania środowiska w żołądku.