成功大學徐瑋萱老師實驗室

學術突破

2026.06.12

學術突破
SHIME Dynamic Gut Model
SHIME 動態腸道模擬系統是什麼?從體外消化到菌相分析的研究流程

成功大學徐瑋萱老師實驗室透過 SHIME 動態腸道模擬系統,建構接近人體腸胃道的體外研究環境,協助研究團隊觀察樣品在消化、發酵、菌相變化與代謝物生成過程中的連續反應。

SHIME 模擬系統 體外消化模型 腸道發酵 厭氧培養 菌相分析 代謝物檢測
SHIME 動態腸道模擬系統的價值,在於能以可控制、可重複的方式重建腸胃道條件,讓研究不只停留在單點檢測,而是能觀察樣品在不同消化區段中的連續變化。
SHIME 動態腸道模擬系統的核心概念

SHIME 動態腸道模擬系統是一種體外腸胃道研究平台,可透過串聯式反應槽設計,模擬食物、菌株、機能成分或候選物質在胃、小腸與大腸環境中的變化。相較於靜態消化模型,動態系統更強調時間、流速、酸鹼值、厭氧條件與發酵過程的連續控制。

透過這類模擬平台,研究人員能在不直接進入人體試驗的前期階段,先取得更完整的消化行為、菌相互動與代謝反應資料,作為後續產品設計、配方調整與研究策略規劃的重要依據。

四大模擬流程重點
01
胃部消化模擬

模擬酸性環境與消化酵素作用,觀察樣品在胃部條件下的穩定性與初步分解狀態。

02
小腸環境評估

模擬膽鹽、胰液與小腸條件,評估成分釋放、分解程度與進入後段腸道前的變化。

03
大腸發酵反應

在厭氧條件下觀察樣品與腸道菌群的發酵作用,分析菌相變化與代謝產物生成。

04
數據整合分析

整合菌相、pH、代謝物與發酵結果,建立完整研究報告與後續實驗規劃依據。

一、胃部消化模擬:觀察樣品在酸性條件下的穩定性

樣品進入腸道之前,會先經過胃部的酸性環境與消化作用。因此,在 SHIME 動態腸道模擬系統中,胃部階段可用於觀察樣品是否能承受低 pH 條件,並評估活性成分、菌株或配方在前段消化過程中的保存狀態。

這項資訊對於需要強調穩定性、耐酸性或消化後活性的研究特別重要,可協助判斷樣品是否具備進入後段小腸與大腸環境的研究價值。

二、小腸環境評估:分析成分釋放與消化轉換

小腸是許多營養成分、活性物質與消化產物產生重要變化的區段。透過模擬膽鹽、胰液與小腸 pH 條件,可進一步評估樣品在小腸環境中的釋放情形、分解程度與可能的轉化狀態。

此階段可協助研究團隊理解樣品是否能順利通過前段消化流程,並作為判斷後續大腸發酵反應與菌相互動的重要基礎。

三、大腸發酵反應:解析菌相互動與代謝物生成

大腸是腸道菌群進行發酵與代謝的重要場域。SHIME 動態腸道模擬系統可在厭氧條件下建立穩定的大腸發酵環境,讓研究人員觀察樣品與菌群之間的互動關係。

此階段能進一步分析菌相組成變化、特定菌群增減,以及短鏈脂肪酸等代謝物生成表現,協助建立更完整的腸道微生態研究資料。

四、數據整合分析:讓研究結果更具可解讀性

SHIME 模擬系統並不只是提供單一檢測數據,而是透過不同階段的連續觀察,建立樣品在腸胃道條件下的整體反應輪廓。這些數據可包含 pH 變化、菌相組成、代謝物生成、發酵表現與樣品穩定性等面向。

透過整合分析,研究團隊能更清楚判斷樣品的作用特徵,並將結果轉化為後續配方調整、實驗設計、功效假說建立或產業合作研發的依據。

SHIME 模擬系統適合回答哪些研究問題?
樣品是否能通過胃酸與小腸消化條件,並維持研究所需的穩定性?
樣品進入大腸發酵階段後,是否會改變菌相結構或特定菌群比例?
腸道菌群是否會產生短鏈脂肪酸或其他具有研究價值的代謝物?
不同樣品、劑量或配方條件之間,是否能建立可比較的研究數據?
以動態模擬技術建立更接近真實腸道的研究基礎

成功大學徐瑋萱老師實驗室透過 SHIME 動態腸道模擬系統,整合體外消化、厭氧發酵、菌相分析與代謝物檢測,協助研究團隊從單一檢測走向連續性、系統化的腸道微生態研究,讓樣品評估更具科學性與應用延展性。

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