模拟胃肠道消化系统

TIM系统模拟了大肠（结肠）的相关条件，其中包括PH值，厌氧条件及来自小肠中预先消化的食物逐步摄入，在这个系统中包含具有相同密度和复杂性的人体菌群，同时也可以添加其他的益生菌或致病菌，该系统可以从官腔去除发酵产物，这些发酵产物包含膳食纤维，益生菌，益生元和抗氧化剂等，可以模拟人体温度，唾液，胃液和胰液的流动，其中包括含消化酶和胆汁，胃蠕动及食物在胃肠道中转运的时间，胃与肠道中的PH值的调节，亲水性和亲油性化合物的连续清除。可以模拟各年龄（婴儿，成年人，老年人）膳食性（液体，固体，高脂肪或者低脂肪），以及健康状态或疾病状态。

消化概述

人体消化系统包括口腔、食道、胃、大小肠、直肠和肛门。在消化过程中，食物通过物理和化学作用分解吸收营养物质。当肌肉收缩（蠕动）通过GI时，消化液中的酶就会通过化学作用分解蛋白质、多糖和脂肪，促进了食物的消化和营养物质的吸收。

在口腔中，食物被咀嚼后体积变小，并与唾液酶混合。混合物通过食道到达胃，并与胃液和酸混合后进入小肠，与肝和胰腺分泌的消化液作用。被消化的营养物质通过小肠壁吸收并被转运至身体各部。而没被消化的部分进入结肠被微生物发酵或水分吸收，最后排出体外。

TIM的肠道模型

TIM 目前已经开发出一种人造的消化道，即TNO肠道模拟（TIM）。这种多室、动态的计算机控制系统已经在人类和动物营养学研究的数据的基础上得到了广泛验证。这种计算机控制系统现在也被应用于其它的研究中，例如营养物质的吸收，营养物质与功能性食品的相互作用，食品加工过程对益生菌的营养与功能稳定性的影响以及益生元在上下消化道中的功效等。

有两种肠道模型可供选择。TIM-1系统包含以胃和小肠为代表的隔室。它可以模拟人体温度、唾液、胃液和胰腺的流动，其中包含消化酶和胆汁；胃蠕动及食物在胃肠道中转运的时间；胃与肠道中pH值的调解，亲水性和亲油性化合物的连续清除等。与此同时，他还可以模拟具体的条件，例如年龄（婴儿、成年人、老年人），膳食类型（液体、固体、高脂肪或者低脂肪），以及健康状态或者疾病状态。

TIM-2系统主要模拟了大肠（结肠）的相关条件。其中包括pH值，厌氧条件以及来自于小肠中预先消化的食物的逐步摄入。在这个系统中包含具有相同密度和复杂性的人体菌群，同时也可以添加其他的益生菌或者致病菌，而且该系统允许从管腔去除发酵产物。这些发酵产物包含膳食纤维、益生菌、益生元和抗氧化剂等，它们的特性可以通过对短链脂肪酸和氨，结肠菌群的组成及代谢产物的活性等进行分析。

1994年TIM系统被为在商业上是可行的，到1995年时该系统已经广泛应用于各大学、食品和制药工厂。TIM系统处理被例如GSK和AstraZeneca等制药公司使用外，也应用于一些国际食品、饲料等新型功能性食品的研究中。此外，例如雀巢，达能、Chr、汉森、安迪苏以及一些规模较小的公司也在广泛应用TIM系统。在2009年初，TNO在美国罗格斯大学安装了TIM系统，该系统致力于植物学的研究；2010年初，TNO在密苏里州一个公司的实验室中安装了TIM系统，用于执行与制药公司的合作合同。

根据资深科学家介绍，同时用于预测人体的血糖反应。他们认为这个系统作为一个快速的预测工具可以应用于食品公司译支持他们开发新的碳水化合物产品。

TIM系统区别于其他的体外胃肠到模型，其提供最先进的动态模拟消化道，TIM系统可以准确的模拟健康状态及有胃肠道疾病的婴儿、成年人、老年人的动态消化道。他们认为，在无时间和成本效益的基础上，TIM系统实现了对新型功能性食品在真实的胃肠道中的消化进行研究提供了便利。同时，他们还指出，样品可以在消化道系统的不同部分、真实的转运时间内被随意取出，这是在人体试验中无法做到的。

科学家指出，该系统已经被应用于食品工业中关于新型强化食品的营养品质的相关研究中，从蛋白质到n-3脂肪酸，从酯溶性维生素等矿物质及微量元素，通过对不同食品进行分析，研究其吸收消化的可能性。该系统也被应用于研究功能性食品，例如益生菌、益生元、生物活性肽、脂肪酶抑制剂、脂肪和胆固醇的粘合剂、抗氧化剂的开发和对潜在的食物过敏原、重金属等有毒化合物以及转基因产品的稳定性进行安全性分析。这些相关的研究已经在60多家同行评审的出版物中报道。