キシリトールはあなたに良いですか?

消化と食事中の栄養素の吸収は、人間の体の中で最も重要なシステム-消化器系のいずれかに依存します。食べ物は、口からの咀嚼、胃の分解、腸の消化によって腸内で消化吸収され、日常的に必要なエネルギーと栄養素を体内に供給します。人が摂取する食品は多種多様ですが、複雑な食物繊維や多糖類、構造的に変化したタンパク質など、消化吸収されない食品の多くは、基本的に腸内微生物によって解決されています。

したがって、大規模な腸内微生物群集は、人体として知られています'の独立した臓器または第二のゲノムは、ホストの食物消化、栄養摂取および維持に重要な役割を果たしています' s健康等腸内細菌叢の乱れは、肥満、糖尿病、インスリン抵抗性などの代謝疾患を引き起こす。低カロリーの機能性甘味料として、唯一のa少量のキシリトール人体に直接吸収され、排泄されるのはわずか5%です。大量のキシリトールは腸内微生物によって消化され、微生物を介した腸内での役割を過小評価すべきではありません。

1概要

キシリトールは、水のペンタヒドロキシ糖アルコールに非常に溶けます通常、白色または無色の固体で、c5 h12 o5の化学式。天然キシリトールは果物、野菜、穀物で広く利用できますが、含有量は非常に低いです。人々は最初に植物材料からキシリトールを抽出したが、グローバル市場として'のトップ希少糖アルコールは、天然キシリトールの抽出は、市場の需要を満たすから遠いので、業界では、一般的にキシリトールを大量に得るために、化学的方法ニッケル触媒キシロースの加水分解を使用しています。最近では、saccharomyces cerevisiae、pseudohyphalotropic yeastなどの代謝工学的に操作された細菌や、生産性を向上させるためのその他のバイオテクノロジー手法が開発されています[1]。

自然の特性に基づいてキシリトールは、生物医学、食品および他の用途で大きな成功を収めています。キシリトールは口の中で溶けて熱を吸収し、わずかな冷却感を与えるため、食品の甘味料の代替や新しい冷却剤としてよく使用されます[2]。キシリトールインスリン細胞膜を推進するはいらない。オールセルラー栄養素とエネルギーを費やす危険の原因にならない血糖が増える兆しをも糖尿病の症状が軽減するを三つ持って(もっと多くの食料品飲んで、複数の尿)は最も适するも最も糖尿病患者に栄養砂糖代替电电流が消费される。キシリトールはこれに匹敵するような甘さがあり一般砂糖まで及び、低カロリーでものメリットがない-のみを含むキシリトール2。4カロリーの1 g、他の炭水化物40%は大半よりも少ないため、キシリトール内で使用され得るさまざまなダイエットある食品の代用としてカロリーの高い砂糖[3]。

はキシリトールは食品に幅広い応用がある中国での適用レベルはまだ比較的低いです。China&によれば#39、一人当たりのエネルギー消費量s砂糖の8 1 kgあたり糖分の0.1%できればが入れ替わってキシリトールは歯垢なら食品業界では1万トン以上は勤務しなければならないキシリトールは歯垢累積年間必要ファーマシューティカルズ・ノースアメリカ(1万4000 t)と光の化学工业有(0.2 ~万トン)はに予想されるChina'以上の26,000トンのキシリトールの年間需要。しかし、実際には、中国'sキシリトール製品は、高カロリーの白砂糖の代替として使用されています[3]。実際には、中国のキシリトール製品の応用数量(2.7百万t以下)は、総生産量(9万t以下)の30%未満です[4-5]。したがって、キシリトールはまだ中国での適用のための多くのスペースを持っています。

2キシリトールの生物学的代謝

2.1人体におけるキシリトールの代謝

キシリトールは、ヒトの代謝の中間体であり、通常の成人は約合成することができます1日15 gのキシリトール通常のヒトの血液中の質量濃度は0.03 ~ 0.06 mg/100 mlである。キシリトールは非常に重要な生理学的および生物学的特性を有し、人体の様々な機能に肯定的な影響を与える。キシリトール参加できる核酸の生理的合成、解毒作用があると本当に過程タンパク质摂取が正しい代謝異常、脂肪やステロイドで、anti-ketogenesis、強いのでとして使用することができる恵まれてい異常质代谢に糖尿病患者への栄養補助の肝臓疾患治療やエネルギーの手術後前よ

人体のキシリトールの代謝は非常に速く、体重70 kgの健康な人が代謝することができます1日500~600 gのキシリトールこれは1時間あたり体重1 kgあたり約0.7 gであり、キシリトールの各グラムは4.06カロリーを生成するために代謝されます。研究の結果、キシリトールは腸管から経口吸収され、リゾピラノシドや2,4-ジニトロフェノールなどのフェーズ性阻害剤の影響を受けないことが示された。経口投与でも静脈投与でも、体内に入るキシリトールの約85%は肝臓で、10%は腎臓で代謝され、ごく一部は血液細胞、副腎皮質、その他の組織で利用される。ヒトの肝臓のキシリトール代謝能力は、体重約0.37~0.5 g/kgである。

13 Cトレーサーアトム実験によると、12 hをキシリトールは歯垢以内に摂取されるキシリトールの50 ~ 60%がCO2になり、を通じてを吐いて肺を2% ~ 10%が排泄尿や体外へ排出および20 ~ 30%はグリコーゲンに変換または他の細胞に格納されたintermediatesがかなりバイオアベイラビリティー[6]。

市販されているキシリトールはd-xylitolです外生のキシリトールは、エドゥアルトール・デヒドロゲナーゼによって細胞質中のd-キシルロースに速やかに変換される。これは糖尿病の治療におけるキシリトールの使用の基礎である。図1に示すように、キシリトールは歯出演した主なグルクロンacid-xyluloseサイクル体内で構成6-carbonグルクロン酸L-guluronic酸に作り変えられ、そしてによってL-xyluloseに3-keto L-guluronic酸そしてによってD-xyluloseにキシリトールは歯垢や非正規職のキシリトールの転換など体内でD-xyluloseを反応リン酸を生成しxylulose、リン酸に変換されて砂糖た後、などがある。グルクロニド-キシルロース分岐はペントースリン酸と糖代謝の通常経路と完全に関連している。

フルクトース- 6-リン酸の生成後、解糖系に入り、ピルビン酸に代謝され、最終的に体内にエネルギーを供給するためにトリカルボン酸回路に入るか、またはリボースやコハク酸などの他の物質に変換されて体内で使用されます[7]。グルクロン酸-キシルロースサイクル(glucuronic acid-xylulose cycle)は、合成反応や生化学反応では使用できないグルクロン酸を、ペントースリン酸経路に接続された一連の反応を通じてキシリトールに再生し、グルコース代謝に戻される。キシリトールの一部はd-キシロースに代謝され、一連の反応の後にピルビン酸が生成し、クエン酸回路につながりますが、リビトールにもつながります。L-arabinose変換される。

2.2キシリトールの微生物代謝

微生物によるキシリトール代謝経路人体に似て、主に直接的または間接的にキシルロースにペントースリン酸経路が代謝されます。大腸菌など多くの微生物、酵母などが優秀菌株から生産キシリトールのキシロース原料産業界でを生成し肠内でほかに生成维持にエネルギーを使う独自の代謝活動をするよう、また他の微生物の、二次老廃物を作りも肠に有益である。ピルビン酸は炭水化物から短鎖脂肪酸への代謝において重要な中間体であることが知られており、微生物によって短鎖脂肪酸へと代謝されるキシリトールの主要な代謝経路を図2に示します。キシリトールデヒドロゲナーゼ(ec 1。1. 1. 14)およびキシリトールオキシゲナーゼ(ec 1。1. 3. 41),キシリトールレダクターゼ(ec 1)。1. 1. 21)およびキシロースイソメラーゼ(ec 5。3. 1. 5)は、d-キシリトールからd-キシルロースへの変換のための2つの経路の変換酵素である(ec 2。7. 1. 17)とキシリトンリン酸イソメラーゼ(ec 5。1. 1. 3. 1. 5)がそれぞれ演じる。キシルロースキナーゼ(xylulose kinase、ec 2)。7. 1. またキシルロースリン酸イソメラーゼ(ec 5。1. 3. 1)はキシルロースからペントースリン酸への経路において2つの重要な酵素である。

現在の研究ではそれは発見されていないキシリトールは独自の輸送システムを持っています、キシリトール十分満足してもらえる見返りを用意しよと報告がブドウ糖[9 10]と炭水化物phosphotransferase体制を筑き、KENTACHEらであっ[11]確認を入れるところでこの可能性とtransposon遺伝子の中に符号化膜タンパクEIIC phosphotransferaseシステム原因になるmonocytogenesの利用arabitolな通行を防いでとキシリトールを具現化している。この可能性を確認している

3キシリトールは微生物の役割について

3.1腸内微生物

大腸には1013 ~ 1014個の微生物が生息しており、ヒトの全細胞の約100倍にもなるので、腸内微生物はbody&とも呼ばれています#39の独立した臓器または第二のゲノム。腸内微生物叢には多くの基本的な機能があり、その中で最も重要な機能の一つがエネルギー獲得です。例えば、植物細胞の壁にあるいくつかの多糖類分解酵素は、宿主細胞によってコードされていないが、腸内の特定の細菌遺伝子によって特異的に発現している。摂取された食物の一部は、腸細胞に吸収される前に微生物によって分解され、宿主に栄養とエネルギーを供給し、宿主の生理的健康に影響を与えます[12]。

腸も一绪に伝えた微生物に巻き込まれ、抑制の病原性細菌感染、免疫強化は合成やビタミン、などの事件にかかわった胃腸障害胃炎炎症性腸疾患、過敏性腸症候群、もしかしたらアルツハイマー病腹腔代谢障害たとえば肥満や糖尿病、インスリン抵抗性というのはAlzheimer&など神経障害も#39;sの病気、自閉症スペクトラム障害、パーキンソン's疾患、および臨床的うつ病、脳-腸軸を介して[13 -14]。脳-腸軸は、代謝障害にも関与している。同時に、病気の生物は腸内細菌叢の腸内細菌症をさらに悪化させる可能性がある。

宿主と腸内微生物との対話は、人間の健康に影響を与えますが、腸内微生物が宿主と対話するのは、生物が困っているときだけではありません。健康なホストでは、大腸に住んでいる微生物の兆もホストを促進するために、同時に、自分のバランスを維持するために熱心に働いている&#ホストを改善し、維持するためにエネルギーと栄養素の39の摂取量、'の健康、および様々な病気の発生を防ぐために。そのため、近年、腸内細菌叢は、食品の消化や生物医学の分野でホットな研究テーマとなっています。

3.2腸内細菌叢に対するキシリトールの影響

消化しにくい炭水化物としてキシリトールといくつかのプレバイオティクスに似ている科学者の性質に好奇心を喚起し、一連の実験を通じて、キシリトールと腸の微生物との関係の代謝マーカーを探索します。例えば、ラットに高脂肪食にキシリトール[1.5-4.0 g/(kg -d)]を高用量で与えると、脂質代謝が促進された。キシリトールの低階調と中間ドース〔40 194 mg / (kg -d)大きな変化を内臓構成と全身のネズミ有益するので、脂質代謝は大きな変化を与えれず、を通じて出てるぞ腸有益抑制される脂質蓄積short-chain脂肪酸食物繊維【15位】に由来する。デキストランとキシリトールの組み合わせは、すべての短鎖脂肪酸、特に酢酸とプロピオン酸の濃度を増加させ、分岐鎖脂肪酸の濃度を低下させたが、生物起源アミンの濃度は本質的に変わらなかった[16]。

キシリトールは腸内微生物叢にも影響を与えたイソフラボンの分泌を調べました大豆サポゲニンを与えた2群の雄マウスにキシリトールを食事で添加すると、対照群と比較して血漿コレステロール濃度が有意に低下し、尿中のイソフラボン量が増加し、便中の脂質含有量が有意に増加した。これらの結果は、キシリトールが腸内微生物や腸内代謝活性を介して大豆糖体の代謝に影響を与える可能性を示唆している[17]。キシリトールとソルビトールは、in vitro糞便スラリー発酵を通じて酪酸産生を有意に促進したが、これはanaerostipes hadrusまたはanaerostipes caccaeの代謝に関連する微生物の存在量の増加と関連している可能性がある。ヒトの大腸には12種類の代表的な酪酸産生生物が存在し、そのうちソルビトールとキシリトールから酪酸を産生したのは2種類のみであったが、さらなる研究により、キシリトールが腸の代謝活動を通じて大豆配糖体の代謝に影響を及ぼす可能性があることが示されている[17]。これらのうち、ソルボースとキシリトールの2種のみによる酪酸産生が行われたが、さらなる研究により、a . hadrus dsm 3319は、純粋培養のin vitroでキシリトールを利用できないことが判明した[18]。他の研究では、キシリトールは、ビフィズス菌や乳酸菌などの有益な腸内微生物の増殖をマウスで増加させることができることがわかっている。

また、キシリトールは抑制の効果がある病原菌が少なくなく、口腔溶血性連鎖球菌など、その影響がセル構造が、レベルの细胞膜上で、リポ多糖類を減らす課せられる歯細菌の接着強度をの負担を軽減することができ歯科歯垢の予防や治療の役割を果たして虫歯[19 20];また、肺炎レンサ球菌の増殖を抑制し、乳幼児の急性中耳炎の発生を防ぐことができる[21]。ferreiraら[22]は、キシリトールが微生物膜の形成を阻害し、その後、抗接着を介して微生物の成長を阻害すると推測した。また、病原性細菌のバイオフィルム形成に対するキシリトールの抑制効果も多くの研究で確認されている。

4研究科道具

4.1 in vivo実験

in vivo実験(in vivo experiments)とは、通常、一部や死んだ生物ではなく、生物全体に対する様々な物質の影響を調べる実験である。したがって、動物実験と臨床試験は、in vivo研究の主要な構成要素です。生体内実験は、通常、動物やヒトを対象として行われる。動物実験では、通常マウスをモデルとして使用します。現在、ほとんどのマイクロバイオーム研究においてマウスモデルが依然として好まれている。ネズミはキシリトールを投与しました食事中に、その糞便や盲腸が収集され、腸内細菌叢の変化を測定します。このマウス実験は、マウスの腸内微生物組成、短鎖脂肪酸、微生物代謝、生理的健康の変化を調べるための予備研究として使用することができます。

wei taoら[23]は、生後1か月の雄マウスを実験対象として、キシリトールを1日に一定量ずつ摂取して胃腸内細菌叢に対する効果を調べた。uebanso et al[15]はペア給餌を用いた適量に押さえるキシリトールました1日の水分摂取量と体重からキシリトール濃度を算出し、1~2日ごとに飲料水中のキシリトール濃度を調整し、キシリトールの消費量を調節する。キシリトールの低用量または中用量が腸内細菌叢および脂質代謝に及ぼす影響はマウスで研究されている。しかし、腸内微生物移植のマウスモデルにキシリトールを投与して、微生物と関連疾患の因果関係におけるキシリトールの役割を調べる実験は行われていません。

しかし、マウスとヒトでは腸内微生物の組成が大きく異なり、マウスモデルの結果をヒトに当てはめることはできません。生体内実験では健康なボランティアでキシリトールsは、ヒトの腸内微生物の組成および代謝に対するキシリトールの効果をより正確に評価することができ、salminenらは[24]、健康なヒトボランティアの糞便微生物叢の量および質に対するキシリトールの効果を調査した。食事によるキシリトール補充にさらされていない健康なボランティアに、一晩の高速投与後に経口キシリトール溶液を投与し、検査のために糞便サンプルを収集した。ヒトの糞便微生物に対するキシリトールの効果を調査した。しかし、被験者の個人差や食生活の違いにより、結果に誤差が生じる可能性があります。

生体実験の点で現在倫理制約サンプリング内臓が地域別と全身の審理が長く時代というIn vivo研究依存エンドポイント資料古代に対し、通常糞便からサンプル腸に動態監視という意思表示をさせmicrobiota消化管に沿って実現し難くなると難しく特定の用途を確認するために介入は、働いている。しかし、in vivo実験はin vitro実験よりも、in vivo実験の全体的な効果を観察し、その効果をよりよく反映するのに適していることが多い腸内細菌叢にキシリトール.

4.2試験管内実験

in vitroアッセイ(in vitro assay)は、通常の生物学的環境から分離された生物の成分を用いたin vitro研究である。インビトロ腸モデル(in vitro gut model)は、疾患状態、食事介入、および薬理学的治療に伴うヒトの腸内細菌叢の成長および代謝の変化を調査するために使用されるインビトロモデルである。

in vitroの腸内モデリングシステムは、1つ以上の腸セグメントまたは消化管全体に沿って腸内微生物相を研究するための迅速で簡単で費用対効果の高い方法を提供する。体外発酵モデルでは、静的発酵モデルと動的in vitro連続培養システムの2つが一般的に使用されます。静的発酵モデルは、栄養素と細菌の代謝物によって制限され、腸内細菌叢全体を反映していません。動的連続発酵モデルは、大腸の個々の領域または全体をシミュレートすることができ、その安定した制御状態はヒトの腸と同様です。satoら[8]が調査した腸内細菌叢に対するキシリトールおよびソルボースの影響ヒトの糞便を培養します

xu yuanyuanら[25]は、微生物叢とその代謝物の変化をシミュレーションしたヒトの糞便植物を培養することによるキシリトールのサプリメント単相交流連続な発酵型でMAKE-LAINENらであった。[16]ran2嫌気性文化方式も取り入れ4順次ガラス容器の接続(昇順を示す、横、降順、直腸端末)より正確に模倣ような機会を我々に与え結腸の効果を評価するキシリトールの人的腸有益と役立ちます。プレバイオティクスのクリソグルコースとキシリトールの有益な特性が評価され、それらのプレバイオティクス特性に関するエビデンスが提供された。一般的に、キシリトールの有益な機能やそのメカニズムをin vitro実験でシミュレーションした研究成果は少なく、その充実・向上のためにはin vitro実験技術の開発が必要である。

in vivo実験と比較して、in vitro実験は生体全体を利用するため、より簡便で詳細な解析が可能であり、また、in vivo実験のような倫理的・倫理的制約を受けません。in vitroでの研究は、研究中のシステムを簡素化するため、研究者は基本的な生物学的機能を探索するためにいくつかのコンポーネントに集中することができます。ヒトやマウスの実験とは対照的に、in vitroの腸内モデルは、微生物集団と代謝活性に基づいて特定の疾患、基質、または阻害剤に起因する微生物叢の変化を監視することができる。動物実験が人間の研究に取って代わりつつあるのと同じように、in vitroでの研究が動物実験に取って代わりつつある。しかし、すべてのin vitro腸モデルには制限があり、主に生理学的関連性の低下に関連している。このような系は、上皮の粘膜、宿主と免疫の相互作用および神経内分泌系の機能を欠いているため、生体内での発生の正確なモデルを常に提供するとは限らない[26]。また、in vitro実験の結果を生物全体の生物学に外挿することも困難である。試験管内実験を行う研究者は、結果を過度に解釈して、生物学やシステム生物学について誤った結論を導くことがないように注意する必要がある。

研究の方向性に対する5つの含意

近年、キシリトールに関する様々な研究が行われ、歯の健康に良い、脂肪蓄積を減らす、骨の健康を促進する、免疫力を高めるなどの効果があることが示されています。したがって、キシリトールは、機能性甘味料として使用することができます。このため、キシリトールは、機能性甘味料として、さまざまな食品に広く使用されており、糖尿病患者や肥満患者の優れた砂糖代用品です。しかし、食事中に摂取されるキシリトールのほとんどは腸内微生物によって消化されます。キシリトールは、食物繊維、多糖類および他のプレバイオティクスと同様に、微生物によって選択的に利用され、人体にとって有益な代謝物を生産することができます。腸内微生物に対するキシリトールに関する既存の研究は、キシリトールが腸内細菌叢と人間の健康の調節に有利な影響を与えることを示しています。従って、キシリトールの研究へのキーは現代の生物学的技術によってキシリトールの有益な効果、場所および作用のモードを探検することである。その有益なメカニズムの研究とそのより有益な効果の探求は、その応用領域をさらに拡大し、その大きな潜在力を十分に発揮するのに役立ちます。

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