Consumption of food in excess of the required optimal nutritional requirements has already resulted in a global crisis and this is from the perspective of human health, such as obesity, as well as food waste and sustainability. In order to minimize the impact of these issues, there is a need to develop novel innovative and effective solutions that can optimally match the food consumption to the demand. This requires accurate understanding of the food digestion dynamics and its impact on each individual's physiological characteristics. This study proposes a model to characterize digestive system dynamics by using concepts from the field of Molecular Communications (MC), and this includes integrating advection-diffusion and reaction mechanisms and its role in characterizing the digestion process as a communication system. The model is then used to explore starch digestion dynamics by using communication system metrics such as delay and path loss. Our simulations found that the long gastric emptying time increases the delay in starch digestion and in turn the glucose production and absorption into the blood stream. At the same time, the enzyme activity on the hydrolyzed starch directly impacts the path loss, as higher reaction rates and lower half saturation concentration of starch results in lower path loss. Our work can lead to provide insights formulated for each individuals by creating a digital twin digestion model


翻译:超过所需最佳营养要求的食品消费消耗量已导致全球危机,这是从人类健康的角度,如肥胖、食物浪费和可持续性等,从肥胖等人类健康的角度,以及从食物浪费和可持续性的角度出发。为了最大限度地减少这些问题的影响,需要制定创新和有效的新办法,使食物消费与需求最佳匹配。这要求准确理解食物消化动态及其对每个人生理特征的影响。本研究提出了一个模型,通过利用分子通信领域的概念来描述消化系统动态,这包括整合消化和反应机制及其在将消化过程定性为通信系统方面的作用。然后,模型用于利用通信系统指标(如延迟和路径损失)来探索淀粉消化动力。我们的模拟发现,长期的气耗尽时间会增加淀粉消化的延迟,并将葡萄糖生产和吸收到血液流中。与此同时,水解星系上的酶活动直接影响到路径损失,因为更高的反应率和反应机制在将消化过程定性为一种低半饱和半饱和度值,我们通过沉积中的个人可以提供每颗粒的恒体结果的研判分。

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