随着糖尿病问题的日趋严重,血糖预测作为血糖调控的关键逐渐成为相关领域的研究热点。以往的血糖预测模型中人体各个部位均采用房室建模方法,即假设隔室内的物质浓度瞬时均匀分布,且隔室间的传递参数都为经验性常数,因此很难反映膳食参数变化对餐后血糖的影响。本研究的目的就是在充分考虑食物性质和胃肠道生理特征的基础上以化学反应器类比消化道的各个部位,模拟其中的物理化学变化和质量传递过程,构建整个消化系统机理模型,并结合成熟的血糖稳态模型实现不同膳食条件的餐后血糖预测。本文首先重点模拟了溶解性膳食纤维在口服葡萄糖耐量实验中的降血糖作用,在同时考虑流体吸收和吸收面积演变的基础上提出了具有时空分布特性的肠道模型,并参考临床实验得到验证。借助该模型可以分析不同溶解性膳食纤维的降血糖机理,以瓜儿豆胶为例,通过比较发现肠道内食糜粘度的增加占主导作用(忽略此机理会减弱35%的降糖效果)。另外模拟结果表明氯化钠的摄入会减缓肠道水分的流失,进而抑制溶解性膳食纤维的降血糖效果。为了进一步实现对淀粉类食物的餐后血糖预测,本文还构建了淀粉颗粒的扩散-反应模型,在基于体外消化实验数据定量验证后,将其耦合进消化系统模型之中并探究了颗粒粒径和环境粘度对水解速率以及血糖响应的影响。另外,鉴于胃排空为血糖生成的主要控速步骤之一且缺少速率计算的理论模型,因而本文基于体外仿生实验初步开发了一个静态排空模型以定量预测不同粘度条件下的排空速率,并通过挤压-排空实验发现壁面径向收缩对排空速率并无显著影响。