Nghiên cứu hoạt tính quét gốc tự do và chống tăng đường huyết trên mô hình động vật bị tổn thương tuyến tụy do tác động bởi streptozotocin của cao chiết cồn từ một số loại gạo màu ở việt nam và ứng dụng

Những kết quả thu được trong nghiên cứu chứng minh gạo nếp than và lứt tím của Việt Nam có tiềm năng chống oxy hóa và chống tăng đường huyết nên có thể được phát triển thêm trong ngành c

ĐOÀN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH

BAN CHẤP HÀNH TP HỒ CHÍ MINH

- - -

CÔNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA

LẦN THỨ XX NĂM 2018

TÊN CÔNG TRÌNH:

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH QUÉT GỐC TỰ DO

VÀ CHỐNG TĂNG ĐƯỜNG HUYẾT TRÊN MÔ HÌNH ĐỘNG VẬT

BỊ TỔN THƯƠNG TUYẾN TỤY DO TÁC ĐỘNG BỞI

STREPTOZOTOCIN CỦA CAO CHIẾT CỒN TỪ MỘT SỐ LOẠI GẠO

MÀU Ở VIỆT NAM VÀ ỨNG DỤNG

LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC THỰC PHẨM - DINH DƯỠNG

Mã số công trình:……….

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 2

PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1 Tổng quan về các loại gạo 5

1.1.1 Gạo lứt tím 5

1.1.2 Gạo lứt đỏ 7

1.1.3 Gạo nếp than 8

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế về tác dụng các loại gạo 10

1.2.1 Một số nghiên cứu ở nước ngoài 10

1.2.2 Tình hình triển khai nghiên cứu ở trong nước: 11

1.3 Tổng quan về cơ chế oxy hoá của gốc tự do và đái tháo đường 12

1.3.1 Cơ chế oxy hoá của gốc tự do 12

1.3.2 Sơ lược về bệnh đái tháo đường 12

1.3.3 Chỉ số đái tháo đường 13

1.3.4 Phân loại bệnh đái tháo đường 13

1.3.5 Các yếu tố nguy cơ dẫn đến bệnh đái tháo đường 15

1.3.6 Xét nghiệm hóa sinh chẩn đoán bệnh đái tháo đường 17

1.3.7 Chế độ dùng thuốc trong điều trị đái tháo đường 18

1.3.8 Mô hình chuột đái tháo đường 19

1.4 Một số chất có khảng năng chống oxy hóa 23

1.5 Hợp chất polyphenol và mối liên hệ với bệnh đái tháo đường 24

1.6 Tổng quan tình hình nghiên cứu 25

PHẦN 2: MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 27

2.2 Vật liệu 27

2.2.1 Nguyên liệu thực vật 27

2.2.2 Xử lí nguyên liệu 27

2.2.3 Nguyên liệu động vật 27

2.2.4 Dung môi, hoá chất 27

2.2.5 Trang thiết bị 28

2.3 Các phương pháp nghiên cứu 28

2.3.1 Xác định sơ bộ thành phần hoá học của gạo 29

2.3.2 Phương pháp xác định hàm lượng polyphenol tổng số 32

2.3.3 Phương pháp xác định hàm lượng anthocyanin tổng số 33

2.3.4 Phương pháp định lượng flavonoid tổng số 34

2.3.5 Phương pháp phân tích định lượng hoạt chất chống oxy hóa 34

2.3.6 Phương pháp đánh giá khả năng chống tăng đái tháo đường 37

2.3.7 Phương pháp xử lý số liệu 44

2.3.8 Sản phẩm 44

PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45

3.1 Kết quả phân tích thành phần 45

3.1.1 Kết quả phân tích sơ bộ thành phần cơ bản của ba loại gạo 45

3.1.2 Kết quả định lượng polyphenol tổng số 46

3.1.3 Kết quả định lượng anthocyanin tổng số 46

3.1.4 Kết quả định lượng flavonoid tổng số 47

3.2 Khả năng chống oxy hóa của các loại gạo 47

3.2.1 Kết quả khảo sát khả năng chống oxy hóa theo phương pháp loại gốc tự do DPPH 47

3.2.2 Kết quả khảo sát khả năng chống oxy hóa theo phương pháp nitric oxide48 3.3 Ảnh hưởng của dịch chiết gạo đến lượng đường trong máu 48

3.3.1 Khảo sát trên mô hình in vivo chuột tăng đái tháo đường cấp tính 49

3.3.2 Khảo sát trên mô hình in vivo chuột tăng đái tháo đường mãn tính 51

3.4 Quy trình sản xuất bánh tráng từ gạo màu 58

3.4.1 Nguyên liệu dùng cho quy trình sản xuất bánh tráng 58

3.4.2 Quy trình sản xuất bánh tráng từ gạo màu 58

3.4.3 Thuyết minh quy trình 59

3.4.4 Kết quả nghiên cứu các thành phần với các tỉ lệ thích hợp 61

PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 78

4.1 KẾT LUẬN 78

4.2 ĐỀ NGHỊ 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

PHỤ LỤC XỬ LÍ SỐ LIỆU 87

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Lúa tím thảo dược do công ty cổ phần đầu tư Hải Âu Việt trồng tại Hải Hậu

- Nam Định 5

Hình 1.2 Gạo lứt đỏ 7

Hình 1.3 Gạo nếp than 8

Hình 1.4 Cấu tạo anthocyanin 9

Hình 1.5 Cơ chế oxy hoá của gốc tự do 12

Hình 1.6 Cấu trúc hóa học của streptozotocin 21

Hình 1.7 Sơ đồ tác động của Streptozotocin (Lenzen, 2008) 22

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 29

Hình 2.2 Phản ứng giải thích sự thay dổi màu sắc của DPPH 34

Hình 2.3 Màu sắc của dung dịch DPPH chứa cao chiết có nồng độ từ cao → thấp 35

Hình 2.4 Nhóm thử nghiệm gồm 6 con chuột/ 1 nhóm 38

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm thử hoạt tính của mẫu trên chuột tăng đái tháo đường cấp tính 39

Hình 2.6 Chuột được cho uống dung dịch glucose 2g.kg-1 thể trọng 40

Hình 2.7 Sơ đồ tạo mô hình chuột mắc bệnh đái tháo đường type 1 40

Hình 2.8 Chuột được tiêm STZ vào phúc mạc bụng 41

Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm thử hoạt tính của mẫu trên chuột tăng đái tháo đường mãn tính 42

Hình 2.10 Chuột được cho uống cao chiết 43

Hình 2.11 Chỉ số đái tháo đường 44

Hình 3.1 Tỉ lệ % ức chế của 3 loại dịch chiết gạo và acid ascorbic 47

Hình 3.2 Hình thể hiện khả năng chống oxi hóa của các dịch chiết cồn từ 3 loại gạo so với Quercetin 48

Hình 3.3 Hình thể hiện khả năng ức chế enzyme α-amylase của các dịch chiết cồn từ 3 loại gạo màu 49

Hình 3.4 Chỉ số đường huyết ngày thứ 1 trong các nhóm thử nghiệm trên mô hình chuột bị đái tháo đường do STZ 52

Hình 3.5 Chỉ số đường huyết ngày thứ 7 trong các nhóm thử nghiệm trên mô hình chuột bị đái tháo đường do STZ 53

Hình 3.6 Chỉ số đường huyết ngày thứ 14 trong các nhóm thử nghiệm trên mô hình

chuột bị đái tháo đường do STZ 54

Hình 3.7 Chỉ số đường huyết ngày thứ 21 trong các nhóm thử nghiệm trên mô hình chuột bị đái tháo đường do STZ 55

Hình 3.8 Khả năng chống tăng đường huyết của ba loại gạo màu trong 21 ngày 56

Hình 3.9 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bánh tráng từ gạo màu 59

Hình 3.10 Sản phẩm của công thức gạo lứt đỏ 1.1 62

Hình 3.11 Sản phẩm của công thức gạo lứt đỏ 2.1 63

Hình 3.12 Sản phẩm của công thức gạo lứt đỏ 2.5 64

Hình 3.13 Sản phẩm của công thức gạo lứt đỏ 2.9 64

Hình 3.14 Sản phẩm của công thức gạo lứt đỏ 3.1 66

Hình 3.15 Sản phẩm của công thức gạo lứt đỏ 3 66

Hình 3.16 Sản phẩm của công thức gạo lứt đỏ 3.5 67

Hình 3.17 Sản phẩm của công thức gạo lứt đỏ 4 69

Hình 3.18 Sản phẩm của công thức gạo tím theo công thức gạo lứt đỏ 4 70

Hình 3.19 Sản phẩm của công thức gạo nếp than theo công thức gạo lứt đỏ 4 70

Hình 3.20 Sản phẩm của công thức gạo tím theo công thức 1 71

Hình 3.21 Sản phẩm của công thức gạo gạo nếp than theo công thức 1 72

Hình 3.22 Sản phẩm của công thức gạo tím theo công thức 2 73

Hình 3.23 Sản phẩm của công thức gạo nếp than theo công thức 2 74

Hình 3.24 Sản phẩm bánh tráng sau khi nướng 75

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt đỏ / 100g nguyên liệu 7

Bảng 3.1 Tổng hàm lượng protein, lipid, xơ, tro, carbohydrate của ba loại gạo màu 45

Bảng 3.2 Kết quả hàm lượng tổng số polyphenol 46

Bảng 3.3 Kết quả hàm lượng tổng số anthocyanin 46

Bảng 3.4 Kết quả hàm lượng tổng số flavonoid 47

Bảng 3.5 Kết quả đo đái tháo đường của nhóm chuột uống cao chiết cồn của 3 loại gạo so với nhóm chuột đối chứng 49

Bảng 3.6 Nồng độ glucose máu của các nhóm chuột thử nghiệm 51

Bảng 3.7 Tổng kết chỉ số đường huyết mãn tính trong 21 ngày 55

Bảng 3.8 Công thức thử nghiệm gạo lứt đỏ 1 61

Bảng 3.9 Mô tả kết quả khảo sát công thức gạo lứt đỏ 1.1 61

Bảng 3.10 Công thức thử nghiệm gạo lứt đỏ 2 62

Bảng 3.11 Mô tả kết quả khảo sát công thức gạo lứt đỏ 2.1 63

Bảng 3.12 Mô tả kết quả khảo sát công thức gạo lứt đỏ 2.5 63

Bảng 3.13 Mô tả kết quả khảo sát công thức gạo lứt đỏ 2.9 64

Bảng 3.14 Công thức thử nghiệm gạo lứt đỏ 3 65

Bảng 3.15 Mô tả kết quả khảo sát công thức gạo lứt đỏ 3.1 65

Bảng 3.16 Mô tả kết quả khảo sát công thức gạo lứt đỏ 3.3 66

Bảng 3.17 Mô tả kết quả khảo sát công thức gạo lứt đỏ 3.5 67

Bảng 3.18 Tổng hợp kết quả các công thức thử nghiệm gạo lứt đỏ 67

Bảng 3.19 Công thức thử nghiệm gạo lứt đỏ 4 68

Bảng 3.20 Mô tả kết quả khảo sát công thức gạo lứt đỏ 4 69

Bảng 3.21 Mô tả kết quả khảo sát gạo tím theo công thức gạo lứt đỏ 4 69

Bảng 3.22 Mô tả kết quả khảo sát gạo nếp than theo công thức gạo lứt đỏ 4 70

Bảng 3.23 Công thức thử nghiệm gạo tím và gạo nếp than 1 71

Bảng 3.24 Mô tả kết quả khảo sát gạo tím theo công thức 1 71

Bảng 3.25 Mô tả kết quả khảo sát gạo nếp than theo công thức 1 72

Bảng 3.26 Công thức thử nghiệm gạo tím và gạo nếp than 2 72

Bảng 3.27 Mô tả kết quả khảo sát gạo tím theo công thức 2 73

Bảng 3.28 Mô tả kết quả khảo sát gạo nếp than theo công thức 2 73

Bảng 3.29 Kết quả khảo sát độ dày bánh tráng đến quá trình sản xuất 74

Bảng 3.30 Kết quả thử nghiệm sản phẩm bánh tráng màu tác động đến chỉ số đường huyết 75 Bảng 3.31 Công thức làm bánh tráng nướng có bổ sung cao chiết gạo nếp than 76 Bảng 3.32 Kết quả thử nghiệm sản phẩm bánh tráng nướng có cao chiết màu gạo nếp than tác động đến chỉ số đường huyết 76

TÓM TẮT

Gạo (Oryza sativa L.) là loại thực phẩm chính của người dân Châu Á Gạo lứt

nâu, gạo lứt đỏ và gạo lứt tím là thực phẩm cơ bản trong thực dưỡng Trong nghiên cứu này một số thành phần hóa thực vật như hợp chất flavonoid, polyphenol, anthocyanin của dịch chiết ethanol ba loại gạo đã được xác định Các dịch chiết ethanol của gạo được đánh giá khả năng quét gốc tự do và ức chế α-amylase- một loại enzyme trong cơ thể người có vai trò thủy phân tinh bột

Các dịch chiết ethanol của gạo được đánh giá khả năng quét gốc tự do và ức chế α-amylase- một loại enzyme trong cơ thể người có vai trò thủy phân tinh bột Kết quả nghiên cứu cho thấy cả hai loại dịch chiết ethanol của gạo nếp than và lứt tím có hoạt tính quét các gốc tự do 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl (DPPH.), nitric oxide (NO.) và ức chế enzyme α-amylase cao hơn hẳn dịch chiết từ gạo lứt đỏ Các liều thử khác nhau của dịch chiết ethanol gạo trên chuột bị tăng đường huyết bằng đường uống cho kết quả ở liều dùng 400mg/kg tương đương với nhóm đối chứng dùng thuốc glibenclamide Những kết quả thu được trong nghiên cứu chứng minh gạo nếp than và lứt tím của Việt Nam có tiềm năng chống oxy hóa và chống tăng đường huyết nên có thể được phát triển thêm trong ngành công nghiệp thực phẩm để tạo ra các sản phẩm tốt cho sức khỏe

Dịch chiết cồn của gạo nếp than cũng có khả năng làm giảm đường huyết khá tốt

do có sự xuất hiện của anthocyanin, đã có nhiều chứng minh cho thấy anthocyanin là chất có vai trò quan trọng đối với các bệnh nhân bị đái tháo đường Sự có mặt hợp chất anthocyanin trong nếp than có ảnh hưởng không nhỏ đến sự ức chế oxy hóa,

Kết quả thử đường huyết trên chuột đã cho thấy dịch chiết cả ba loại gạo đều đạt được kết quả mong muốn Dịch chiết cồn của gạo nếp than chống tăng đường huyết tốt nhất, kế đến là dịch chiết gạo lứt tím và cuối cùng là lứt đỏ

Sản phẩm là bánh tráng cuốn làm từ gạo lứt đỏ và bánh tráng nướng từ gạo tím

và gạo nếp than Kết quả thử sản phẩm bánh tráng nướng từ gạo lứt tím và gạo nếp than so với bánh tráng thường trên mô hình chuột cấp tính cho thấy bánh tráng nướng

từ gạo màu và bánh tráng thường bổ sung dịch chiết màu từ gạo có chỉ số đường huyết thấp hơn bánh tráng thường có trên thị trường sau khi ăn Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy vai trò về chống tăng đường huyết giúp ngăn ngừa và hỗ trợ trị bệnh tiểu đường của dịch chiết cồn gạo màu cũng như sản phẩm bánh từ gạo màu

Các nghiên cứu như đã kể trên dù là nghiên cứu trong nước hay những nghiên cứu ở ngoài nước đều hầu như không thấy các nghiên cứu về tác dụng khả năng chống oxy hoá và hạ đái tháo đường của các loại gạo màu được trồng ở Việt Nam Đồng thời, các nghiên cứu so sánh các loại gạo màu này có tác dụng như thế nào đến chỉ số đái tháo đường thì chưa thấy có bất cứ những nghiên cứu nào công bố trước đó Việc chứng minh tác dụng của gạo lứt tím, gạo lứt đỏ và gạo nếp than sẽ khẳng định thêm

về lợi ích mà nó đem lại cho sức khỏe con người

2 Mục tiêu đề tài

Có nhiều nghiên cứu đã chứng minh gạo màu có tác động tốt đến sức khoẻ Tuy nhiên chưa có nhiều nghiên cứu về các hoạt chất polyphenol, flavonoid, tác dụng quét gốc tự do, ức chế enzyme α-amylase của dịch chiết cồn các loại gạo màu, đặc biệt là hoạt tính chống đái tháo đường của dịch chiết cồn từ gạo lứt đỏ (còn gọi là lứt huyết rồng) và gạo nếp than cũng như sự so sánh dịch chiết cồn các loại gạo màu với nhau trên bệnh đái tháo đường thì chưa có nghiên cứu nào trên thế giới công bố Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu thành phần và tác dụng sinh học từ các loại gạo màu (lứt tím, lứt đỏ và nếp than) được trồng ở Việt Nam, mục tiêu chi tiết gồm:

- Định lượng các thành phần polyphenol, anthocyanin, flavonoid

- Nghiên cứu hoạt tính quét gốc tự do 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl (DPPH), nitric oxide (NO)

- Nghiên cứu hoạt tính ức chế enzyme α-amylase

- Nghiên cứu hoạt tính chống tăng đường huyết cấp tính, đặc biệt là hoạt tính chống đái tháo đường trên mô hình động vật bị tổn thương tuyến tụy do streptozotocin (STZ)

- Ứng dụng đưa ra quy trình tạo ra sản phẩm bánh tráng cuốn/bánh tráng nướng từ các loại gạo màu để góp phần sử dụng tác dụng tốt từ nguyên liệu gạo màu là

có khả năng ngăn ngừa và hỗ trợ điều trị bệnh cho các bệnh nhân bị đái tháo đường

3 Đối tượng nghiên cứu

 Nguyên liệu thực vật: Nghiên cứu 3 loại gạo được ưa chuộng trên thị

trường

Gạo nếp than (black glutinous rice)

Gạo lứt đỏ (red rice)

Gạo lứt tím (purple rice)

 Nguyên liệu động vật: Chuột bạch chủng Swiss, lông trắng sáng toàn thân, khoẻ mạnh, có khối lượng cơ thể 21 ± 2 g được mua tại Viện Pasteur TP.HCM

4 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu thành phần và tác dụng sinh học lên đường huyết của dịch chiết cồn

từ các loại gạo màu (lứt tím, lứt đỏ và nếp than) được trồng ở Việt Nam Bên cạnh đó

đề tài hướng đến việc tạo ra và ứng dụng sản phẩm bánh tráng từ gạo màu, đồng thời đánh giá hoạt tính chống tăng đường huyết cấp tính từ sản phẩm bánh được tạo ra trên

có bất kỳ tài liệu nào công bố trước đó

Tạo ra sản phẩm bánh tráng từ gạo màu có chỉ số đường huyết thấp hơn chỉ số đường huyết của bánh tráng thường khi cho ăn trên mô hình động vật bị tăng đường huyết cấp tính

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là tài liệu giá trị cho các bác sĩ dinh dưỡng cũng như bệnh nhân bị hội chứng đái tháo đường trong việc lựa chọn nguyên liệu thực phẩm dùng hằng ngày giúp ngăn ngừa và hỗ trợ điều trị bệnh Đồng thời đề tài góp phần nghiên cứu đưa ra quy trình tạo sản phẩm bánh tráng giúp làm phong phú thêm sự lựa chọn và sử dụng nguyên liệu có tiềm năng ngăn ngừa được nhiều loại bệnh tật trong

đó có bệnh tiểu đường Qua nghiên cứu đạt được từ đề tài góp phần nâng cao giá trị sử dụng của gạo màu được trồng ở Việt Nam trên thị trường gạo của thế giới

Đề tài có những tính mới và tính sáng tạo:

- Những nghiên cứu đồng thời về các thành phần polyphenol, anthocyanin, flavonoid, hoạt tính quét gốc tự do DPPH, NO và hoạt tính ức chế enzyme α-amylase của dịch chiết cồn các loại gạo màu gồm nếp than, lứt tím và lứt đỏ được trồng ở Việt Nam trước đây chưa có bất kỳ công trình nào nghiên cứu

- Đặc biệt hoạt tính chống tăng đường huyết và đái tháo đường của dịch chiết cồn các loại gạo màu (bao gồm các loại gạo bất kỳ được trồng ở những địa điểm không phải ở Việt Nam) trên mô hình động vật hiện tại vẫn chưa có bất kỳ công trình nào trên thế giới công bố

- Tạo ra sản phẩm bánh tráng từ nguyên liệu gạo màu chưa có trên thị trường

Những nghiên cứu có thể phát triển thêm từ những nghiên cứu ở đây:

Nghiên cứu ứng dụng dùng dịch chiết gạo màu bổ sung vào mỹ phẩm (giúp làm đẹp

do khả năng quét gốc tự do) và bổ sung tạo ra một số thực phẩm có màu như bánh, kẹo, chocolate …giúp tăng cường sức khỏe do khả năng chống oxy hóa và ngăn ngừa bệnh tiểu đường

Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài:

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH QUÉT GỐC TỰ DO VÀ CHỐNG TĂNG ĐƯỜNG HUYẾT CỦA DỊCH CHIẾT ETHANOL TỪ GẠO LỨT NÂU, GẠO LỨT TÍM VÀ GẠO LỨT ĐỎ ĐƯỢC TRỒNG Ở VIỆT NAM (Giấy chứng nhận công bố khoa học của Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam)

PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về các loại gạo

1.1.1 Gạo lứt tím

1.1.1.1 Định nghĩa

Gạo lứt tím (gạo huyền mễ) là loại gạo xay xát chỉ bỏ vỏ trấu bên ngoài, loại gạo

này có nguồn gốc từ giống lúa ST đặc biệt có màu đen Loại gạo này rất giàu dinh dưỡng đặc biệt giàu vitamin B1, B2, B3, B6 và các nguyên tố vi lượng như canxi, mage, sắt, selen, Lớp vỏ lứt màu tím rất giàu dinh dưỡng và đặc biệt hơn cả là rất giàu anthocyanin, đây là một chất chống oxy hoá rất tốt, phòng chống gốc tự do trong

cơ thể nên có tác dụng phòng chống ung thư Năm 2003, Yao và cộng sự đã nghiên cứu được rằng anthocyanin từ gạo tím có khả năng làm giảm hấp thu cholesterol nên

có khả năng làm giảm cholesterol máu

Hình 1.1 Lúa tím thảo dược do công ty cổ phần đầu tư Hải Âu Việt trồng tại Hải Hậu

- Nam Định

1.1.1.2 Thành phần và giá trị dinh dưỡng của gạo lứt tím

Hàm lượng chất khoáng trong gạo lứt tím và gạo lứt rất giống nhau Nhưng gạo tím là nguồn cung cấp sắt tốt hơn gạo lứt, đáp ứng 6% giá trị hằng ngày so với 5% giá trị hằng ngày trong cơm gạo lứt Kẽm là chất khoáng hỗ trợ sức khoẻ miễn dịch, phospho cần thiết cho sự hình thành răng và xương, sắt giúp vận chuyển oxy trong cơ thể

Trong quá trình nghiên cứu các nhà khoa học đã xác định chất màu trong gạo lứt chính là anthocyanin, là chất màu thực vật thuộc nhóm flavonoid Anthocyanin là một chất chống oxy hóa mạnh, có thể cắt các cơn đau tim và ngăn cản sự tạo thành máu đông trong lòng mạch máu (www.livestrong.com)

Carbohydrate: Là thành phần chiếm đa số trong gạo lứt, carbohydrate bao gồm tinh bột, đường và chất xơ Hàm lượng tinh bột trong hạt thay đổi trong khoảng

khoảng 60-75% so với khối lượng hạt Tinh bột là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho con người Ngoài ra, tinh bột còn có tính chất chức năng riêng làm tăng giá trị cảm quan cho thực phẩm như khả năng tạo sợi, tạo màng, tạo gel, khả năng phồng nở,… Hạt tinh bột gồm hai thành phần chính là amylose và amylopectin Tỷ lệ giữa amylose

và amylopectin của các loại tinh bột khoảng 1:4 Tuy nhiên tỷ lệ này sẽ thay đổi theo từng giống Ngoài ra trong tinh bột còn có chứa khoảng 0,5-1% lipid và một ít các hợp chất của phospho và nitơ

Protein: là thành phần quan trọng thứ hai sau tinh bột Theo Viện Nghiên Cứu Lúa Quốc Tế thì hàm lượng protein trong gạo lứt thay đổi tùy vào giống lúa từ 4,3 –

10,2% (Juliano, 1972)

Có 4 loại protein gồm: glutelin, albumin, globulin, prolamin Protein từ gạo dễ tiêu hóa, và đây cũng là một nguồn protein thực vật dồi dào Protein không chỉ có giá trị dinh dưỡng mà còn góp phần lớn để tạo cấu trúc cho các sản phẩm

Nước: là một chỉ số quan trọng, lượng nước ở trong hạt có 2 dạng: nước liên kết

và nước tự do Lượng nước tự do trong thóc gạo tính bằng phần trăm gọi là thủy phần của thóc gạo Thóc gạo càng chín thủy phần càng giảm dần Giai đoạn bắt đầu chín thủy phần khoảng 65-70%, nhưng sang giai đoạn lúa chín hoàn toàn thủy phần giảm xuống chỉ còn 16-21% Thủy phần của thóc có liên quan chặt chẽ và ảnh hưởng trực

tiếp đến sự thay đổi về chất lượng của thóc gạo trong quá trình bảo quản

Lipid: Gạo lứt chứa 2,4 – 3,9% lipid, tập trung nhiều ở vỏ cám Loại lipid chính trong cám là triglyceride, acid béo tự do trong nội nhũ và monoacyl lipid trong tinh bột Thành phần chính của chất béo từ gạo nảy mầm là các photpholipid và glycolipids Dựa vào cấu trúc và sự trao đổi chất có thể phân lipid trong cám thành 3 dạng chính là glycerolipid, sterol lipid và sphingolipid ( Y Fujino, 1978)

Vitamin: Gạo lứt được xem là nguồn cung cấp dồi dào các vitamin nhóm B, đặc biệt là vitamin B1, B3, B6 (Juliano, 1972) Phần lớn vitamin tập trung ở lớp vỏ hạt, lớp aleuron và phôi hạt Trong quá trình chế biến các vitamin nằm trong phần cám dễ

bị mất đi Vitamin có vai trò là coenzyme của các enzyme xúc tác vô số phản ứng sinh hóa trong cơ thể ( Lê Ngọc Tú, 2005) Tuy nhiên hầu hết các vitamin này tan trong nước nên cơ thể khó dự trữ được trong cơ thể

Chất khoáng, tro và vitamin: Các chất khoáng tập trung chủ yếu ở vỏ trấu, hạt, phôi Chất khoáng nhiều nhất trong vỏ trấu là silic, trong phôi hạt là phopho, kali,

magie, lượng phospho trong hạt chủ yếu tồn tại ở dạng phitin (83%) và acid nucleic (13%)

Enzyme: Hầu hết tất cả các quá trình sinh hóa xảy ra trong tế bào sống kể cả hạt đều do enzyme xúc tác tiến hành Vì vậy enzyme đóng vai trò vô cùng quan trọng Có nhiều loại enzyme như: amylase, lipase, protease, oxydase, peroxydase…Tùy thuộc vào nhiệt độ và pH của môi trường mà cường độ xúc tác của mỗi enzyme khác nhau

1.1.2 Gạo lứt đỏ

1.1.2.1 Định nghĩa

Gạo lứt đỏ là giống lúa sạ được trồng ở vùng nước ngập sâu, hạt lúa mẩy, màu đỏ nâu, gạo nấu thành hộp đựng cơm thơm ngậy, cơm gạo lứt đỏ càng nhai càng có vị ngọt và béo bùi Đây là loại gạo có giá trị dinh dưỡng cao, hay được dùng làm bột dinh dưỡng cho trẻ em

Theo nghiên cứu ban đầu của Trung tâm Dinh dưỡng TP.HCM, gạo lứt đỏ lại có chỉ số đái tháo đường thuộc nhóm cao (chỉ số đái tháo đường của gạo lứt đỏ là 75,1), hoàn toàn không phù hợp cho bệnh nhân đái tháo đường, vì nếu dùng thường xuyên sẽ làm mất ổn định đái tháo đường, làm bệnh nhân nhanh xuất hiện các biến chứng của bệnh đái tháo đường

Hình 1.2 Gạo lứt đỏ

1.1.2.2 Giá trị dinh dưỡng của gạo lứt đỏ

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt đỏ / 100g nguyên liệu

1.1.3.2 Cấu tạo và thành phần

Anthocyanin

Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên, thuộc nhóm flavonoid, có màu đỏ, đỏ tía Trong các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên thì anthocyanin là họ màu phổ biến nhất tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và tìm thấy được trong một số loại rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả

dâu, bắp cải tím, lá tía tô, đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ

Màu tím của gạo được cho bởi anthocyanin có tác dụng giúp máu lưu thông tốt,

và là một chất chống oxy hóa ức chế sự lão hóa

Hình 1.4 Cấu tạo anthocyanin

Cyanidin3-glucozit

Tác dụng của cyanidin3-glucozit là giúp ngăn chặn tế bào ung thư đặc biệt là ung thư phổi

Gamma amino axit butyric (GABA)

Chất truyền thần kinh, giúp ngăn ngừa rối loạn thần kinh như bệnh Alzheimer Giúp thư giãn, giảm bớt sự lo lắng và cải thiện chứng mất ngủ

Tăng sự trao đổi chất trong não

Làm giảm huyết áp

Ngăn chặn và ức chế sự phát triển tế bào ung thư và ung thư ruột kết

Gamma oryzanol

Giúp duy trì một mức độ cao testosterone ở nam giới

Cải thiện các rối loạn trong thời kỳ mãn kinh ở phụ nữ

Làm giảm cholesterol huyết tương

Kích thích sản xuất insulin

Kích thích sự hoạt động của endorphins

Giúp sự phát triển của mô cơ nạc

(http://www.hardware-wholesale.com)

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế về tác dụng các loại gạo

1.2.1 Một số nghiên cứu ở nước ngoài

Theo Ngamdee P, Wichai U và Jiamyangyuen S (2016) đã có nghiên cứu hoạt động chống oxy hoá của cám gạo nếp đen

Còn Hansakul P, Srisawat U, Itharat A, Lerdvuthisopon N (2011) thì có nghiên cứu về hàm lượng phenol và flavonoid của chiết xuất gạo Thái Lan và mối tương quan của chúng với các hoạt động chống oxy hoá bằng cách sử dụng các xét nghiệm hóa học và tế bào

Ảnh hưởng của gạo lứt đã được nảy mầm lên mức đường trong máu và lipid ở những bệnh nhân mắc bệnh đái tháo đường bị suy giảm glucose hoặc đái tháo đường tuýp 2 được nghiên cứu bởi Hsu TF và cộng sự (2008)

Theo Panlasigui LN và Thompson LU (2006) đã nghiên cứu tác dụng hạ đái tháo đường của gạo lứt ở những người bình thường và đái tháo đường, cho thấy gạo lứt là thực phẩm có lợi cho sức khoẻ đối với người bị đái tháo đường và người tăng đái tháo đường hơn là gạo xát

Một nghiên cứu hỗn hợp về khả năng chấp nhận, khả năng chịu đựng, và sự thay thế của gạo lứt đối với gạo trắng để làm giảm mức glucose trong máu ở người trưởng thành ở Nigeria của nhóm Adebamowo SN và cộng sự (2017) cho thấy cái nhìn sâu sắc về sự chấp nhận gạo lứt thay thế cho gạo trắng nhằm ổn định mức đái tháo đường của người Nigeria

Theo Terashima Y, Nagai Y, Kato H, Ohta A, Tanaka Y (2017) lại cho kết quả nghiên cứu ăn cơm gạo lứt cải thiện kiểm soát đái tháo đường ở bệnh nhân đái tháo đường tuýp 2 Nhật Bản

Về khả năng chống oxy hoá có nghiên cứu của You-Tung Lin, Cheng-Cheng Pao, Shwu-Tzy Wu and Chi-Yue Chang về đặc tính chống oxy hoá của gạo lứt năm

2013

Theo Piebiep Goufo và Henrique Trindade (2014) đã nghiên cứu về các hợp chất chống oxy hoá có trong gạo

Các tài liệu nước ngoài cho thấy tình hình khái quát về ảnh hưởng của gạo cho khả năng hạ đái tháo đường và chống oxy hoá nhưng chưa có nghiên cứu sâu và so sánh về nhiều loại gạo khác nhau

1.2.2 Tình hình triển khai nghiên cứu ở trong nước:

Những tài liệu trong nước hiện nay thường tập trung nghiên cứu về giá trị dinh dưỡng, phát triển sản phẩm mới từ gạo lứt hoặc một số nghiên cứu khác hướng đến gạo nảy mầm chứ không có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của gạo lứt và gạo nếp than đến khả năng hạ đái tháo đường và khả năng chống oxy hoá, sau đây là một số nghiên cứu tiêu biểu:

Sự biến đổi của acid glutamic và hoạt tính glutamate decacboxylase trong quá trình ngâm và nảy mầm của gạo lứt nguyên phôi (Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2016) Ảnh hưởng của loại hóa chất ngâm và điều kiện nảy mầm đến sự hình thành GABA của giống lúa IR50404 ở qui mô xưởng thực nghiệm (Nguyễn Hoàng Khang, 2016)

Báo cáo nghiên cứu khoa học đề tài: Nghiên cứu công nghệ sản xuất malt từ lúa nếp than (Phan Nam Phương và Trịnh Thanh Tâm, 2011)

Nghiên cứu quy trình sản xuất gạo mầm từ gạo lứt (Cung Thị Tố Quỳnh, Nguyễn Hoàng Dũng và Lại Quốc Đạt, Tạp chí khoa học 51, 2013)

Nghiên cứu sản xuất gạo mầm từ gạo nương đỏ ở Tây Nguyên (Huỳnh Phương Quyên và Nguyễn Thị Ngọc Yến, 2017)

Từ những nghiên cứu trình bày phía trên cho thấy đa số các đề tài nghiên cứu trong nước quan tâm nhiều đến nghiên cứu quy trình sản xuất vào gạo lứt nâu là chủ yếu, ít đề tài nghiên cứu về gạo lứt tím, gạo lứt đỏ và gạo nếp than

Đặc biệt, các nghiên cứu kể trên dù trong nước hay những nghiên cứu ở ngoài nước hầu như không thấy các nghiên cứu về tác dụng khả năng chống oxy hoá

và hạ đái tháo đường của các loại gạo lứt được trồng ở Việt Nam Đồng thời, các nghiên cứu so sánh các loại gạo có tác dụng như thế nào đến chỉ số đái tháo đường thì chưa thấy có bất kỳ những nghiên cứu nào công bố trước đó Việc chứng minh tác dụng của gạo lứt tím, gạo lứt đỏ và gạo nếp than sẽ khẳng định thêm về lợi ích mà nó đem lại cho sức khỏe con người

1.3 Tổng quan về cơ chế oxy hoá của gốc tự do và đái tháo đường

1.3.1 Cơ chế oxy hoá của gốc tự do

Một gốc tự do là một phân tử với một điện tử độc thân chưa tạo thành cặp (unpaired electron) (Afzal & Armstrong, 2002) Những gốc tự do thiếu hụt electron để tạo thành "bộ tám" (octet) theo cấu trúc của Lewis (Lewis Structure)

Gốc tự do liên tục được sản sinh trong chuỗi phản ứng (Free-Radical Chain reaction) trong cơ thể và các tác động từ bên ngoài Gốc tự do nói về các phản ứng oxy hóa xảy ra trong cơ thể gây ra các loại bệnh và nhiều tác hại trên cơ thể

Theo các nhà nghiên cứu, gốc tự do hủy hoại tế bào theo diễn tiến sau đây: Trước hết, gốc tự do oxy hóa màng tế bào, gây trở ngại trong việc thải chất bã và tiếp nhận thực phẩm, dưỡng khí; rồi gốc tự do tấn công các ty lập thể, phá vỡ nguồn cung cấp năng lượng Sau cùng, bằng cách oxy hóa, gốc tự do làm suy yếu kích thích tố, enzyme khiến cơ thể không tăng trưởng được

Hình 1.5 Cơ chế oxy hoá của gốc tự do Nếu không bị kiểm soát, kiềm chế, gốc tự do gây ra các bệnh thoái hóa như ung thư, xơ cứng động mạch, làm suy yếu hệ thống miễn dịch gây dễ bị nhiễm trùng, làm giảm trí tuệ, teo cơ quan bộ phận người cao niên

1.3.2 Sơ lược về bệnh đái tháo đường

Đái tháo đường (Diabetes mellitus) là một bệnh rối loạn chuyển hóa đặc trưng bởi nồng độ glucose máu tăng thường xuyên và mãn tính do tụy sản xuất thiếu insulin (thiếu insulin tuyệt đối) hoặc do giảm tác dụng của insulin (thiếu insulin tương đối) bởi các nguyên nhân khác nhau với cơ chế bệnh sinh phức tạp

Tăng glucose máu mãn tính thường kết hợp với sự hủy hoại, rối loạn và sự suy yếu chức năng của nhiều cơ quan trong cơ thể Những rối loạn chuyển hóa này có thể gây hôn mê và tử vong trong thời gian ngắn nếu không được điều trị kịp thời Hậu quả

muộn của các rối loạn chuyển hóa này là gây tổn thương các mạch máu nhỏ và mạch máu lớn dẫn đến mù mắt, hoại tử thận, hoại tử chi, nhiễm trùng, tổn thương thần kinh (Tạ Văn Bình, 2006; Joseph, 2005)

Đối với đại số đông những người bình thường khỏe mạnh, họ có chỉ số đái tháo đường theo mức chuẩn như sau:

 Đái tháo đường bình thường trong cơ thể trước bữa ăn trong khoảng 4 mm (4 mmol/l đến 4,9 mmol/l hoặc 72 mg/dl)

 Đái tháo đường bình thường trong cơ thể 2h sau bữa ăn có thể tăng tạm thời lên cao nhất đến mức 7,8 mmol/l (140 mg/dl)

 Chỉ số lượng đường trong máu ở trạng thái cơ thể phục hồi trong khoảng 4,4 – 6,1 mmol/l (82-110 mg/dl)

1.3.3 Chỉ số đái tháo đường

Chỉ số đái tháo đường viết tắt là GI (Glycemic Index) là chỉ số phản ánh tốc độ làm tăng đái tháo đường sau khi ăn các thực phẩm giàu chất bột đường Chất bột đường hiện diện ở hầu hết các loại thực phẩm chúng ta dùng hàng ngày như: cơm, bún, bánh mì và ngay cả trong sữa công thức dành cho trẻ đang lớn

Chỉ số GI của một thực phẩm được phân loại: thấp, trung bình, cao Thực phẩm

có chỉ số GI cao thường chứa loại đường glucose hấp thu nhanh Điều đó có nghĩa là sau khi ăn các thực phẩm loại này, thì mức đường glucose trong máu sẽ tăng vọt lên rất nhanh, nhưng cũng giảm nhanh ngay sau đó Trong khi đó, các thực phẩm có chỉ số

GI thấp sẽ tốt hơn vì mức đái tháo đường được tăng lên từ từ đều đặn và cũng giảm xuống một cách chậm rãi, giúp giữ được nguồn năng lượng ổn định, có lợi hơn cho sức khỏe và trí não Với bệnh nhân đái tháo đường, việc dùng các loại thức ăn chỉ số đái tháo đường thấp làm cho đái tháo đường dễ kiểm soát hơn, vì sẽ tăng từ từ sau ăn chứ không tăng vọt một cách đột ngột Ngoài ra, thực phẩm có chỉ số đái tháo đường thấp còn cải thiện chuyển hóa lipid, đặc biệt đối với đái tháo đường tuýp 2

GI ≤ 55: chỉ số đái tháo đường thấp

GI = 56 và 69: chỉ số đái tháo đường trung bình

GI > 70: chỉ số đái tháo đường cao

1.3.4 Phân loại bệnh đái tháo đường

Phân loại dựa vào nguyên nhân sinh bệnh:

Đái tháo đường type 1: Tuyến tụy của bệnh nhân hầu như hoặc không có khả năng sản sinh ra insulin Nguyên nhân là do hệ miễn dịch tự hủy hoại các tế bào β trong tuyến tụy có nhiệm vụ sản sinh ra insulin Tác nhân kích thích để cho hệ miễn dịch tấn công tế bào β vẫn chưa biết rõ Bởi vậy, trước đây còn gọi đái tháo đường type 1 là bệnh tự miễn Bệnh chiếm khoảng 10-20% các trường hợp đái tháo đường Bệnh nhân mắc bệnh đái tháo đường type 1 buộc phải tiêm insulin hằng ngày, có thể là vài lần trong ngày Để hạ đường máu, ngoài tiêm insulin người bệnh còn phải điều chỉnh và phối hợp thuốc theo chế độ ăn và hoạt động thể lực Mặc dù đã được cảnh báo và người ta đã nghiên cứu tìm ra nhiều biện pháp phòng chống, bảo vệ an toàn cho người bệnh nhưng các biến chứng xảy ra ngày càng nhiều Do đó, chiến lược

dự phòng nhằm tác động vào các giai đoạn sớm nhằm ngăn chặn sự diễn tiến của bệnh được xem như là phương thức tốt nhất giúp hạn chế những tổn thương nặng nề về tinh

thần, vật chất cho mỗi cá nhân và cho toàn xã hội (Hanas, 2007; Jabbour et al., 2008)

Đái tháo đường type 2: Đặc điểm lớn nhất trong sinh lý bệnh của đái tháo đường type 2 là có sự tương tác giữa yếu tố gen và yếu tố môi trường trong cơ chế sinh bệnh Đây là mối quan hệ phức tạp

Bệnh nhân đái tháo đường type 2 có lượng insulin ban đầu được sản sinh ra hoàn toàn bình thường, nhưng các tế bào đã không hoặc kém nhạy cảm với sự có mặt của insulin Đó là hiện tượng kháng insulin Lượng đường trong máu do không được chuyển hóa thành năng lượng nên giữ ở mức cao, cơ thể bệnh nhân phản ứng bằng cách tăng sản xuất insulin, gây nên quá tải cho tuyến tụy và lượng insulin được tiết ra dần dần giảm

Đái tháo đường type 2 chủ yếu ở người trưởng thành, nhưng bệnh đang gia tăng gặp cả ở những người trẻ tuổi, thậm chí ở cả trẻ em, bệnh thường gặp ở những người trên 40 tuổi Số người mắc bệnh đái tháo đường type 2 chiếm khoảng 80% - 90% tổng

số ca đái tháo đường Sinh bệnh học của bệnh vẫn chưa được hiểu đầy đủ Tuy nhiên, hai yếu tố đóng vai trò quan trọng trong cơ chế sinh bệnh của đái tháo đường type 2 là khiếm khuyết chức năng tế bào β tuyến tụy và hiện tượng kháng insulin Giữa hai yếu

tố, yếu tố nào xuất hiện trước và chiếm ưu thế cho đến nay vẫn chưa được xác định Đái tháo đường type 2 có nguyên nhân tiềm ẩn trong cấu tạo gen, nó làm cho bệnh phát triển nhanh Nếu những người mang trong mình gen tạo mầm mống cho bệnh đái tháo đường sớm biết được điều đó và có biện pháp phòng ngừa bằng cách

sống và ăn uống tốt thì bệnh có thể không phát triển Bệnh đái tháo đường trong trường hợp này sẽ giữ ở dạng tiềm ẩn Trong trường hợp ngược lại, với cách sống

không khoa học, căn bệnh sẽ phát triển rất nhanh (Barnett et al., 2009, Silink et al.,

2003)

Các tình trạng tăng đường huyết đặc biệt khác: giảm chức năng tế bào do khiếm khuyết gen; tăng đường huyết do thuốc, hóa chất; giảm hoạt tính insulin do khiếm khuyết gen; nhiễm khuẩn; bệnh lý tụy ngoại tiết; bệnh nội tiết; các thể không thường gặp của đái tháo đường qua trung gian miễn dịch; một số bệnh gen đôi khi kết hợp với đái tháo đường

1.3.5 Các yếu tố nguy cơ dẫn đến bệnh đái tháo đường

Bệnh đái tháo đường có 4 nhóm nguy cơ lớn: di truyền, nhân chủng, hành vi lối sống và nhóm nguy cơ chuyển tiếp (các nhân tố trung gian)

Các yếu tố gen

Có vai trò quan trọng trong bệnh đái tháo đường type 2 Những người có bố, mẹ hoặc anh chị em ruột của mình bị bệnh đái tháo đường có nguy cơ mắc bệnh cao gấp 4-6 lần những người khác Nguy cơ này sẽ cao hơn khi cả hai bên nội ngoại đều có người mắc bệnh đái tháo đường

Khi bố hoặc mẹ mắc đái tháo đường thì tỷ lệ nguy cơ là 30%; Khi cả bố và mẹ đều mắc đái tháo đường thì nguy cơ là 50%; Trường hợp sinh đôi cùng trứng, nếu một người mắc bệnh thì người kia sẽ được xếp vào nhóm bị đe dọa thật sự đối với bệnh đái

tháo đường (Deborah et al., 2005; Dipalma, 1971; Joseph, 2005)

Các yếu tố nhân chủng học (giới, tuổi, chủng tộc)

Theo sắc tộc: Tỷ lệ mắc bệnh và tuổi mắc bệnh đái tháo đường thay đổi theo sắc tộc Ở Tây âu, tỷ lệ mắc bệnh đái tháo đường type 2 ở người da vàng cao hơn người da trắng từ 2-4 lần; tuổi mắc bệnh ở người da vàng trẻ hơn, thường trên 30 tuổi, người da trắng thường hơn 50 tuổi

Theo độ tuổi: đây là yếu tố được xếp lên vị trí đầu tiên trong số các yếu tố nguy

cơ của bệnh đái tháo đường type 2 Khi cơ thể già đi, đặc biệt là từ 50 tuổi trở lên, thì các chức năng tụy nội tiết cũng bị suy giảm theo và khả năng tiết insulin của tụy cũng

bị giảm Khi đó, nồng độ glucose trong máu có xu hướng tăng, đồng thời sự nhạy cảm của các tế bào đích với kích thích của insulin giảm đi Khi tế bào tụy không còn khả

năng tiết insulin đủ với nhu cầu cần thiết của cơ thể, glucose máu khi đói tăng và bệnh

đái tháo đường thực sự xuất hiện (Deborah et al., 2005; Dipalma, 1971; Joseph, 2005)

Các yếu tố hành vi, lối sống

Béo phì: Bệnh béo phì được tổ chức Y tế thế giới định nghĩa là tình trạng tích lũy

mỡ quá mức và không bình thường tại một số vùng cơ thể hay toàn thân tới mức ảnh hưởng tới sức khỏe

Đái tháo đường type 2 rất phổ biến ở những người béo phì Tỷ lệ những người béo phì bị đái tháo đường type 2 đang gia tăng ở các nước trên toàn thế giới, không chỉ

ở lứa tuổi trên 40 mà còn gặp cả ở những người đang trong độ tuổi thanh thiếu niên (Thái Hồng Quang, 1985; Phan Sỹ Quốc, 1990; Nguyễn Thị Thanh Hải và cộng sự, 2008; Joseph, 2005)

Kháng insulin tồn tại cả ở gan và các mô ngoại vi, có thể xuất phát từ những bất thường trong các phân tử liên quan đến con đường truyền tín hiệu insulin Mặc dù nguyên nhân có thể từ những nhân tố không có mặt trong con đường truyền tín hiệu insulin, nhưng chúng làm rối loạn hay biến đổi một số phân tử trong mạng lưới này (Phan Sỹ Quốc, 1990; Bourtney, 2007; Bessesen, 2001)

Người ta đã tìm thấy sự giảm khả năng hoạt động của insulin tại thụ thể do giảm gắn insulin vào các thụ thể Những bất thường ở điểm gắn này đã được tìm thấy là do

có biến đổi về cấu trúc ở các gen điều hòa tổng hợp insulin và các thụ thể đặc hiệu gắn insulin Đã có những bằng chứng cho thấy có sự suy giảm số lượng các thụ thể insulin

ở người bệnh đái tháo đường type 2, chủ yếu là ở các tế bào mô mỡ (Phan Sỹ Quốc, 1990; Bourtney, 2007; Bessesen, 2001)

Ít hoạt động thể lực: Các nghiên cứu trên thế giới đã cho thấy, việc tập luyện thể lực thường xuyên có tác dụng làm giảm nồng độ glucose huyết tương ở bệnh nhân đái tháo đường type 2, đồng thời giúp duy trì sự bình ổn của lipid máu, huyết áp, cải thiện tình trạng kháng insulin, và cải thiện tích cực về mặt tâm lý (Dipalma, 1971; Joseph, 2005)

Chế độ ăn: Nhiều nghiên cứu cho thấy tỷ lệ mắc bệnh đái tháo đường tăng cao ở những người có chế độ ăn nhiều chất béo bão hòa, nhiều carbohydrate tinh chế Ngoài

ra, các chế độ ăn này thiếu vitamin, thiếu các yếu tố vi lượng góp phần làm thúc đẩy

sự tiến triển bệnh ở những người trẻ cũng như người cao tuổi Đặc biệt ở người già mắc bệnh đái tháo đường, cơ thể có sự tăng sản xuất gốc tự do (là nhân tố làm tăng

quá trình lão hóa cơ thể), do vậy việc bổ sung các chất chống oxi hóa như vitamin C, E

sẽ phần nào giúp cải thiện được hoạt động của insulin và quá trình chuyển hóa (Dipalma, 1971; Joseph, 2005)

Các yếu tố khác: tình trạng stress kéo dài do áp lực từ công việc, căng thẳng trong cuộc sống hàng ngày là một “tay nội gián” cho bệnh đái tháo đường Lối sống công nghiệp và hiện đại hóa: Từ phương tiện đi lại hiện đại hơn làm giảm cơ hội vận động; công việc văn phòng, các bữa ăn với thức ăn nhanh nhiều năng lượng,… đây là những yếu tố tiếp tay cho sự tấn công của bệnh đái tháo đường vào loài người trong xã hội hiện đại (Dipalma, 1971; Joseph, 2005)

1.3.6 Xét nghiệm hóa sinh chẩn đoán bệnh đái tháo đường

Glucose huyết

Tiêu chuẩn chẩn đoán bệnh đái tháo đường, được Hiệp hội đái tháo đường của

Mỹ kiến nghị năm 1997 và được nhóm các chuyên gia về bệnh đái tháo đường của WHO công nhận vào năm 1998, tuyên bố áp dụng vào năm 1999 như sau:

- Đường huyết tương bất kỳ ≥ 200 mg/dl (11,1 mmol/l) kèm triệu chứng tiểu nhiều, uống nhiều, sụt cân

- Đường huyết lúc đói ≥ 126 mg/dl (7,0 mmol/l) sau 2 lần thử

- Đường huyết tương 2 giờ sau uống 75 g glucose ≥ 200 mg/dl (11,1 mmol/l)

Glucose niệu

Ở người bình thường, trong nước tiểu không có đường Ngưỡng đường thận trung bình là 160-180mg/ml (8,9-10mmol/l) Khi đường huyết tăng cao vượt quá ngưỡng đường thận tức là vượt quá khả năng tái hấp thu glucose của thận, glucose sẽ

có trong nước tiểu Ngưỡng đường thận thay đổi khác nhau đối với từng cá thể Trong một số trường hợp bệnh lý của thận mặc dù đường huyết bình thường nhưng vẫn có đường trong nước tiểu Do đó xét nghiệm glucose niệu chỉ có giá trị khi tiến hành đồng thời với xét nghiệm glucose huyết (Tạ Văn Bình, 2006; Phan Hải Nam, 2004)

Ceton niệu

Thể ceton được hình thành trong cơ thể là do tăng phân hủy lipid tạo ra Thể ceton gồm 3 thành phần: Acetoacetate, Acetone, β-Hydroxybutyrate; các thành phần này được đào thải qua nước tiểu Ở người bình thường không có ceton trong nước tiểu Trong trường hợp nhiễm toan chuyển hóa do đái tháo đường, cơ thể đào thải nhiều

ceton ra nước tiểu Đây là dấu hiệu rất có giá trị báo trước cho tình trạng hôn mê nhiễm toan

Hiện nay, có thể xác định glucose huyết, glucose niệu hay ceton niệu một cách nhanh chóng, chính xác bằng các dụng cụ như que thử glucose niệu, ceton niệu, máy

và kit đo glucose huyết (Tạ Văn Bình, 2006; Phan Hải Nam, 2004)

Định lượng insulin và C-peptit trong máu

Insulin và C-peptit huyết được định lượng bằng phương pháp RIA (Radioimmuno Assay-Định lượng miễn dịch phóng xạ) hoặc ELISA C-peptit được bài tiết cùng tiền insulin (Proinsulin) từ tế bào β tiểu đảo tụy, đây là yếu tố liên kết giữa nhánh A và B của Proinsulin C-peptit được bài tiết qua thận ở trạng thái nguyên vẹn, không bị biến đổi Định lượng C-peptit sẽ đánh giá chính xác khả năng bài tiết insulin của tụy (Tạ Văn Bình, 2006; Phan Hải Nam, 2004)

Các xét nghiệm khác

Ngoài các xét nghiệm trên còn có các xét nghiệm khác để chẩn đoán xác định và theo dõi tiến triển bệnh trong điều trị như: HbA1c (Glycosylated hemoglobin), Albumin glycosylated và protein huyết thanh, protein niệu, β2-Microglobulin (Tạ Văn Bình, 2006; Phan Hải Nam, 2004)

1.3.7 Chế độ dùng thuốc trong điều trị đái tháo đường

Trước sự phát triển nhanh chóng của bệnh đái tháo đường, nhu cầu thuốc điều trị

là rất lớn Trên thị trường hiện nay có nhiều loại thuốc khác nhau chủ yếu là các thuốc

có nguồn gốc tổng hợp và bán tổng hợp, dựa vào tác dụng và cơ chế có thể chia thành

3 nhóm sau đây:

- Insulin và các thuốc kích thích bài tiết insulin

- Các thuốc làm tăng nhạy cảm insulin

- Các thuốc chống tăng glucose huyết sau bữa ăn

Insulin và các thuốc kích thích bài tiết insulin

- Insulin điều hòa glucose huyết chủ yếu tại các mô đích là gan, cơ và mô mỡ Sau khi được tiết ra, insulin đến các mô đích gắn vào thụ thể (receptor) đặc hiệu là một glycoprotein gồm hai đơn vị α (nằm ngoài tế bào) và hai đơn vị β (nằm trong tế bào) được nối với nhau bằng cầu nối disulfide Insulin gắn vào phần thụ thể α, kích thích tyrosine kinase của thụ thể β trong tế bào, khởi động chuỗi phản ứng làm tăng tính thấm màng tế bào với glucose, giúp glucose vận chuyển vào tế bào nhanh hơn Sau khi

vào tế bào, glucose được phosphoryl hóa thành glucose- 6 phosphate (G6P); từ đó G6P chuyển thành glycogen dự trữ hoặc tiếp tục bị oxy hóa để cung cấp năng lượng cho cơ thể

Các thuốc kích thích bài tiết insulin:

- Các nhóm sulfonylurea: gắn vào các thụ thể của nó ở các tế bào β đảo tụy làm chẹn kênh K+, gây khử cực màng tế bào Kênh Ca2+ phụ thuộc điện thế mở ra cho phép

Ca2+ vào trong tế bào Nồng độ Ca2+ trong tế bào tăng khởi động vận chuyển các hạt chứa insulin đến bề mặt tế bào và giải phóng insulin ra ngoài (Phùng Thanh Hương và cộng sự, 2007; Đỗ Thị Nguyệt Quế và cộng sự, 2009; Nguyễn Đức Diệu Trang và cộng sự, 2008)

- Nhóm Nateglinid (Starlig): Trong cơ thể nateglinid gắn vào thụ thể đặc hiệu (SUR 1) ở tế bào β đảo tụy làm chẹn kênh Ca2+, Ca2+ từ ngoài vào trong tế bào kích thích giải phóng insulin (Tạ Văn Bình, 2007; Nguyễn Ngọc Xuân, 2004)

Các thuốc làm tăng nhạy cảm của mô đích với insulin

- Các thuốc nhóm biguanid: ức chế tạo mới glucose tại gan, tăng tổng hợp glycogen Cải thiện khả năng hấp thu glucose ở các tế bào đích (tế bào cơ và tế bào mỡ) Tác động trực tiếp lên các chất vận chuyển (GLUT1 và GLUT4) tăng khả năng vận chuyển glucose vào tế bào

- Các thuốc nhóm thiazolidinedion: thuốc cải thiện tình trạng kháng insulin, tăng tổng hợp glycogen và giảm sản xuất glucose ở gan Thiazolidinedion là chất đồng vận chọn lọc trên receptor gamma tăng sinh - hoạt hóa peroxisom nhân điều hòa gen chuyển hóa lipid và carbohydrate kiểm soát chuyển hóa tại mô đích (cơ, mỡ) Thiazolidinedion đòi hỏi sự có mặt của insulin

Thuốc chống tăng glucose huyết sau bữa ăn

Acarbose là thuốc ức chế enzyme α- glucosidase của tế bào niêm mạc ruột Do tác dụng ức chế enzyme này, thuốc làm giảm hoặc chậm lại quá trình hấp thu tinh bột, dextrin và các disaccharide ở ruột non, tránh được tình trạng tăng glucose huyết sau

ăn Ngoài ra thuốc còn ức chế cạnh tranh glucoamylase, sucrase

1.3.8 Mô hình chuột đái tháo đường

1.3.8.1 Mô hình bệnh lý trên động vật thực nghiệm

Mô hình động vật là mô hình mà ở đó động vật được gây bệnh hoặc tổn thương tương tự như trên người Những điều kiện thử nghiệm này thường được gọi là mô hình

bệnh lý trên động vật Việc sử dụng các mô hình động vật cho phép các nhà nghiên cứu thực hiện các thử nghiệm tiền lâm sàng, để bảo đảm an toàn cho các nghiên cứu lâm sàng

Để có một mô hình phù hợp phản ánh một cách xác thực, các bệnh được mô hình hóa phải tương tự về nguyên nhân và cơ chế gây bệnh giống như ở người Mô hình động vật thường được sử dụng trong nghiên cứu y sinh học (nghiên cứu về cơ chế bệnh sinh, hoặc trong chẩn đoán, điều trị hoặc phát triển các thuốc nghiên cứu mới) Việc nghiên cứu và ứng dụng các mô hình bệnh lý trên các loài động vật (khỉ, chó, mèo, thỏ, chuột cống, chuột nhắt trắng…) đã trở nên phổ biến đặc biệt là trong

nghiên cứu y dược học (Antonios et al., 2009)

1.3.8.2 Mô hình đái tháo đường type 1

Đái tháo đường type 1 là do sự tổn thương tế bào β đảo tụy (do tự miễn) các mô

hình đái tháo đường cũng được phát triển dựa trên nguyên tắc trên Mô hình đái tháo đường type 1 được xây dựng bằng nhiều con đường nhưng cơ bản có 2 phương pháp phổ biến:

* Gây đái tháo đường type 1 bằng hóa chất:

Alloxan:

- Chuột cống (40-200mg/kg theo đường tiêm tĩnh mạch hoặc màng bụng)

- Chuột nhắt (50-200mg/kg theo đường tiêm tĩnh mạch hoặc màng bụng)

- Thỏ (100-150 mg/kg tiêm màng bụng)

- Chó (50-75 mg/kg tiêm màng bụng) (Srinivasan et al., 2007)

Streptozotocin:

- Chuột cống (35-65mg/kg tiêm màng bụng hoặc tĩnh mạch)

- Chuột nhắt (100- 200mg/kg tiêm màng bụng hoặc tĩnh mạch)

- Chuột Hamster (50 mg/kg tiêm màng bụng)

- Chó (20-30 mg/kg tiêm tĩnh mạch) (Srinivasan et al., 2007)

* Gây đái tháo đường type 1 bằng phương pháp lai tạo và chọn lọc giống

Có 5 mô hình trên động vật được gây đái tháo đường type 1 bằng phương pháp lai tạo và chọn lọc giống:

- Chuột nhắt NOD (nonobese diabetic)

- Chuột cống BB (Bio-Breeding)

- Chuột cống LETL (Long Evans Tokushima Lean)

- Chuột cống KDP (Komeda diabetes Prone)

- Chuột cống LEW-iddm (Lew- insulin dependent diabetes mellitus) (Antonios et

al., 2009; Ashok et al., 2007; Hiroshi et al và John et al., 2007)

Đặc tính hóa lý của Streptozotocin và cơ chế gây đái tháo đường trên chuột

Streptozotocin là hỗn hợp của α và β stereoisomer Nó có dạng bột kết tinh màu xám vàng hoặc trắng đục STZ tan trong nước, trong ketone và trong cồn nồng độ thấp

và ở một mức độ không đáng kể, ít tan trong dung môi hữu cơ phân cực, không tan trong dung môi hữu cơ không phân cực Chất tinh khiết dễ hút ẩm không khí và nhạy cảm với ánh sáng STZ phân hủy thành diazomethane trong dung dịch kiềm ở 00C Streptozotocin là một kháng sinh được phân lập vào cuối thập niên 50 của Thế kỉ

20, từ một chủng nấm Streptomyces achromogenes trong mẫu đất ở bang Kansas

(Mỹ) Giữa thập niên 60 (Thế kỉ XX) các nhà khoa học đã phát hiện ra tính độc chọn lọc của STZ đối với các tế bào β đảo tụy, trong khi các tế bào này lại điều tiết nồng độ glucose huyết bằng cách tiết ra các hormon insulin Đây là một gợi ý sử dụng thuốc để gây mô hình đái tháo đường type 1, và điều trị ung thư tụy Năm 1982, FDA đã trao giấy phép lưu hành thuốc điều trị ung thư tế bào đảo tụy dưới tên thương mại là Zanosar (Lenzen, 2008)

- STZ cũng được nghiên cứu làm thuốc kháng sinh nhưng không được dùng cho mục đích thương mại

Hình 1.6 Cấu trúc hóa học của streptozotocin

Cơ chế tác động:

- Khi được hấp thụ vào các tế bào β, STZ được phân cắt thành glucose và một nửa còn lại là methylnitrosourea Vì có tính alkyl hóa nên tác động tới các đại phân tử sinh học (DNA) dẫn tới phá hủy tế bào β Đích hướng tới là các DNA ty thể, qua đó

tác động đến các chức năng tín hiệu quá trình trao đổi chất trong ty thể của tế bào β, điều này cũng giải thích STZ có khả năng ức chế tiết insulin

- Tính chọn lọc của STZ với tế bào β: STZ là chất đồng đẳng nitrosourea trong

đó N- methyl-N-nitrosourea được liên kết với C-2 của hexose Nitrosourea tan trong lipid nên được hấp thụ dễ dàng vào mô qua màng sinh chất, kết quả của việc thay thế hexose là STZ ít tan trong lipid STZ được tích lũy chọn lọc trong tế bào β đảo tụy qua kênh vận chuyển glucose GLUT2 ái lực thấp nằm trong màng sinh chất Do vậy những

tế bào không biểu hiện kênh vận chuyển glucose sẽ kháng với STZ Quan sát này cũng giải thích độc tính của STZ lớn hơn so với N-methyl-N-nitrosourea trong các tế bào xuất hiện kênh vận chuyển GLUT2 kể cả khi 2 chất này đều alkyl hóa DNA tương tự nhau

Hình 1.7 Sơ đồ tác động của Streptozotocin (Lenzen, 2008)

- Tính độc của STZ đối với tế bào β: tính độc của STZ phụ thuộc vào hoạt tính alkyl hóa DNA của nhóm methylnitrosourea, đặc biệt là vị trí O6 của guanine Sự vận chuyển của các nhóm methyl từ STZ tới các phân tử DNA gây nên tổn thương kéo theo một loạt chuỗi sự kiện khác kết quả là dẫn tới bẻ gãy các phân tử DNA Sự glycosyl hóa protein có thể cũng đóng góp thêm một yếu tố tổn thương Trong nỗ lực sửa chữa DNA , các enzyme poly (ADP-ribose) polymerase bị kích thích quá mức dẫn tới làm giảm dự trữ NAD+ (sau đó là ATP) Sự suy kiệt trong dự trữ năng lượng của tế bào góp phần làm tế bào β bị phân hủy (Lenzen, 2008)

- Tính độc của STZ còn được biểu hiện ở con đường thứ 2 khi STZ tạo ra nitric oxide (NO) làm tổn thương DNA và ức chế chu trình Krebs NO ức chế hoạt tính của enzyme aconitase, đồng thời tăng cường loại bỏ gốc phosphate của ATP sẽ bổ xung cơ

chất cho xanthine oxidase và tăng cường sản xuất acid uric Xanthine oxidase tiếp tục xúc tác phản ứng tạo thành anion superoxyde (O2-), hydrogen pereoxide (H2O2) và gốc (OH-) Các dạng oxy phản ứng (reactive oxygen species) này cũng tập trung phá hủy DNA dẫn tới sự huy động các enzym sửa chữa DNA và mất NAD+, giảm dự trữ ATP dẫn tới sự phá hủy tế bào β Cũng có nghiên cứu chứng minh được sự giảm NAD+cũng dẫn tới sự ức chế sinh tổng hợp và tiết insulin ở tế bào β (Lenzen, 2008)

1.4 Một số chất có khảng năng chống oxy hóa

Chất chống oxy hóa là chất dinh dưỡng có tác dụng giảm tác hại của oxy hóa (các gốc tự do) trên các tế bào cơ thể Như chúng ta đều biết, các tế bào cơ thể cần cung cấp oxy cho sự tăng trưởng và năng lượng Các tế bào cơ thể sử dụng oxy để tạo

ra năng lượng và duy trì sự sống và phát hành các gốc tự do như một sản phẩm phụ Chất chống oxy hóa sẽ loại bỏ các gốc tự do để ngăn ngừa bệnh tật trong cơ thể và giúp tăng tuổi thọ cho con người

Một số chất chống oxy hóa là chất dinh dưỡng bao gồm: Vitamin A, vitamin C, vitamin D, vitamin E, beta-carotene, selen, hợp chất lycopene Ngoài ra các chất chống oxy hóa ngoại sinh có nhiều trong thực vật, điển hình nhất là các hợp chất polyphenol (phenolic acid, flavonoid: flavon, flanovol, isoflavon, anthocyanin, catechin,… tanin và các hợp chất phenol khác…)

 Vitamin E ( anpha – tocoferol): Chức vụ thiên nhiên của vitammin E là bảo vệ

cơ thể chống những tác dụng độc hại của những FR Những vitamin E gắn nơi màng lipid, và nhờ chính chức vụ gắn gốc phenol mà nó có tính chống oxy hóa Nó được

xem là hàng phòng thủ trước tiên chống lại quá trình peroxyd hóa lipid

 Vitamin C (acid ascorbic): hiện nay là một trong những chế phẩm bổ sung

vitamin phổ biến nhất, nó đống một vai trò hết sức quan trọng trong mọi hoạt động của

cơ thể Chức năng của vitamin C là giúp cho cấu trúc Collagen ổn định, vitamin C cần thiết cho sự lành vết thương, tăng sức đề kháng cho cơ thể Vitamin C cũng là một chất chống oxy hóa quan trọng Nó hoạt động như một chất chống oxy hóa trong môi

trường nước của cơ thể - cả nội bào lẫn ngoại bào

 Flavonoid: Các chất chống oxy hóa này đóng một vai trò quan trọng trong việc

tăng cường sức khỏe tâm thần khi có tuổi tác Hoa quả và trái cây có múi như cam là một nguồn phong phú của chất flavonoid

 Isoflavone: Chất chống oxy hóa này có tác dụng đáng kể trong việc ngăn chặn

các bệnh Nó có nhiều trong đậu nành Isoflavone không chỉ làm giảm đáng kể nguy

cơ ung thư dài hạn mà còn giúp giảm bớt các triệu chứng mãn kinh và cải thiện sức khỏe của xương

Tuy nhiên, Vitamin E và vitamin C là chất tự nhiên có khả năng chống oxy hóa tốt nhất so với những chất khác

1.5 Hợp chất polyphenol và mối liên hệ với bệnh đái tháo đường

Thực vật tổng hợp rất nhiều các chất thứ cấp so với động vật vì chúng không thể lẩn trốn được kẻ thù mà phải dựa vào hệ thống phòng thủ hóa học này Đặc tính chống oxy hóa hay tạo phức với kim loại; tạo ra các tín hiệu thông tin giữa phần ở trên cũng như dưới mặt đất, giữa các cây khác với sinh vật khác; polyphenol còn là các tác nhân che chắn tia tử ngoại (UV) từ mặt trời Khả năng chống tia UV giúp cho thực vật có thể chuyển từ sống dưới nước lên cạn hoàn toàn Các nghiên cứu còn cho thấy trao đổi hợp chất polyphenol không chỉ bảo vệ chống lại các yếu tố sinh học mà còn tham gia quá trình điều hòa ở cấp độ phân tử giúp cây sinh trưởng và phát triển bình thường Một số hợp chất polyphenol tham gia tạo màu sắc tự nhiên của hoa, quả, hấp dẫn côn trùng thụ phấn cho hoa

Sự đa dạng về cấu trúc của polyphenol kéo dài từ acid của phenol như hydroxybenzoic và hydroxycinnamic đơn giản đến các đại phân tử polymer lớn như các proanthocyanidin và ellagitannin Một nhóm các hợp chất phenol cần thiết là flavonoid bao gồm các lớp cấu trúc như flavonol, flavone, flavanol, flavanone, anthocyanidin và isoflavone Lượng khẩu phần ăn của người đối với polyphenol khoảng 1g/ngày Tiêu thụ thức ăn từ thực vật giàu polyphenol làm giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính như bệnh đái tháo đường, bệnh tim mạch và ung thư Các nghiên

cứu in vitro và in vivo về polyphenol cho thấy các polyphenol có hoạt tính chống

viêm, chống oxy hoá, chống lại chất gây độc có tính oxy hóa và bảo vệ thần kinh Chúng có thể đóng góp vào việc bảo vệ sức khoẻ con người Hiện nay, nhiều nghiên cứu cho thấy các chất polyphenol trong thực phẩm cũng ảnh hưởng đến chuyển hóa

glucose và lipid trong cơ thể (Kati et al., 2010)

Duy trì trạng thái cân bằng glucose là điều quan trọng nhất đối với sinh lý của con người, thông qua sự kiểm soát hormone nghiêm ngặt Sự rối loạn kiểm soát này có thể dẫn đến hội chứng rối loạn chuyển hóa bao gồm béo phì, tăng đường huyết, giảm

dung nạp glucose, cao huyết áp và rối loạn lipid máu (Eckel et al., 2005) Sự bất

thường đặc trưng nhất trong hội chứng rối loạn chuyển hóa là sự đề kháng insulin, kết quả từ các tương tác giữa các yếu tố di truyền và môi trường, bao gồm chế độ ăn uống

và lối sống ít vận động (McCarthy, 2004 và Uusitupa, 2005) Hội chứng rối loạn chuyển hóa là yếu tố dẫn đến bệnh đái tháo đường type 2, gây ra bởi khiếm khuyết trong tác động của insulin và sự bài tiết insulin Sự rối loạn chuyển hóa glucose thường liên quan đến sự gia tăng khối lượng chất béo, đặc biệt là ở vùng bụng, đến các

mô mà ở đó chất béo không được lưu giữ trong trạng thái cân bằng năng lượng bình

thường (Laaksonen et al., 2004)

Trong nhóm acid phenolic của cám gạo có chứa một lượng đáng kể các dẫn xuất

của acid transcinnamic (acid ferulic, và acid p-coumaric) và acid ferulic với liều trong

17 ngày cho thấy tác dụng hạ đường huyết và tăng tổng hợp glycogen ở gan cũng như hoạt động của enzyme glucokinase ở chuột mang gen db/db so với nhóm đối chứng

(Jung et al., 2007)

1.6 Tổng quan tình hình nghiên cứu

Ngũ cốc là nguồn cung cấp năng lượng dồi dào cho cơ thể và đặc biệt các loại ngũ cốc có màu làm tăng lên giá trị sử dụng vì những ích lợi cho sức khỏe mà chúng đem lại Ở Việt Nam, gạo (Oryza sativa L.) là nguồn cung cấp nguồn carbohydrate chính cho những bữa ăn hàng ngày của người dân Việt Nam cũng như một số dân tộc

ở Châu Á Gạo thường được dùng dưới loại gạo đã được chà xát làm mất lớp cám nên những tác dụng hữu ích của gạo nguyên cám bị mất đi Gạo nguyên cám còn gọi là gạo lứt có những thành phần tốt cho sức khỏe vì có tác dụng ngăn ngừa các bệnh về đường tim mạch, ngăn ngừa tăng đường huyết và tăng lipid máu (S M Kim và cộng sự, 2010) ngăn ngừa và phòng chống ung thư Hiện nay đã có rất nhiều nghiên cứu ngoài nước về hoạt tính chống oxy hóa và hạ đường huyết của các loại gạo màu Theo Ngamdee P, Wichai U và Jiamyangyuen S (2016) đã có nghiên cứu hoạt động chống oxy hoá của cám gạo nếp đen Còn Hansakul P và cộng sự (2011) thì có nghiên cứu về hàm lượng phenol và flavonoid của chiết xuất gạo Thái Lan và mối tương quan của chúng với các hoạt động chống oxy hoá bằng cách sử dụng các xét nghiệm hóa học và

tế bào Ảnh hưởng của gạo lứt đã được nảy mầm lên mức đường trong máu và lipid ở những bệnh nhân mắc bệnh đái tháo đường bị suy giảm glucose hoặc đái tháo đường tuýp 2 được nghiên cứu bởi Hsu TF và cộng sự (2008) Theo Panlasigui LN và

Thompson LU (2006) đã nghiên cứu tác dụng hạ đái tháo đường của gạo lứt ở những người bình thường và đái tháo đường, cho thấy gạo lứt là thực phẩm có lợi cho sức khoẻ đối với người bị đái tháo đường và người tăng đái tháo đường hơn là gạo xát Một nghiên cứu hỗn hợp về khả năng chấp nhận, khả năng chịu đựng, và sự thay thế của gạo lứt đối với gạo trắng để làm giảm mức glucose trong máu ở người trưởng thành ở Nigeria của nhóm Adebamowo SN và cộng sự (2017) cho thấy cái nhìn sâu sắc về sự chấp nhận gạo lứt thay thế cho gạo trắng nhằm ổn định mức đái tháo đường của người Nigeria Theo Terashima Y và cộng sự (2017) lại cho kết quả nghiên cứu ăn cơm gạo lứt cải thiện kiểm soát đái tháo đường ở bệnh nhân đái tháo đường tuýp 2 Nhật Bản

Về khả năng chống oxy hoá có nghiên cứu của You-Tung Lin và cộng sự về đặc tính chống oxy hoá của gạo lứt năm 2013 Theo Piebiep Goufo và Henrique Trindade (2014) đã nghiên cứu về các hợp chất chống oxy hoá có trong gạo Các tài liệu nước ngoài cho thấy tình hình khái quát về ảnh hưởng của gạo cho khả năng hạ đái tháo đường và chống oxy hoá nhưng chưa có nghiên cứu sâu và so sánh về nhiều loại gạo khác nhau Những tài liệu trong nước hiện nay thường tập trung nghiên cứu về giá trị dinh dưỡng, phát triển sản phẩm mới từ gạo lứt hoặc một số nghiên cứu khác hướng đến gạo nảy mầm chứ không có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của gạo lứt và gạo nếp than đến khả năng hạ đái tháo đường và khả năng chống oxy hoá, sau đây là một

số nghiên cứu tiêu biểu: Sự biến đổi của acid glutamic và hoạt tính glutamate decacboxylase trong quá trình ngâm và nảy mầm của gạo lứt nguyên phôi (Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2016) Ảnh hưởng của loại hóa chất ngâm và điều kiện nảy mầm đến

sự hình thành GABA của giống lúa IR50404 ở qui mô xưởng thực nghiệm (Nguyễn Hoàng Khang, 2016) Báo cáo nghiên cứu khoa học đề tài: Nghiên cứu công nghệ sản xuất malt từ lúa nếp than (Phan Nam Phương và Trịnh Thanh Tâm, 2011) Nghiên cứu quy trình sản xuất gạo mầm từ gạo lứt (Cung Thị Tố Quỳnh, Nguyễn Hoàng Dũng và Lại Quốc Đạt, Tạp chí khoa học 51, 2013) Nghiên cứu sản xuất gạo mầm từ gạo nương đỏ ở Tây Nguyên (Huỳnh Phương Quyên và Nguyễn Thị Ngọc Yến, 2017) Từ những nghiên cứu trình bày phía trên cho thấy đa số các đề tài nghiên cứu trong nước quan tâm nhiều đến nghiên cứu quy trình sản xuất vào gạo lứt nâu là chủ yếu, ít đề tài nghiên cứu về gạo lứt tím, gạo lứt đỏ và gạo nếp than

PHẦN 2: MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của nghiên cứu này là khảo sát hoạt tính chống oxy hóa và giảm đái tháo đường của các loại cao chiết từ một số loại gạo ở Việt Nam nhằm tìm ra loại gạo

có hoạt tính tốt nhất để tạo ra một thực phẩm chức năng bổ sung vào chế độ ăn cho những người bị bệnh đái tháo đường

2.2 Vật liệu

2.2.1 Nguyên liệu thực vật

Gạo màu dùng trong nghiên cứu này được thu mua tại ALOGAO.COM Gạo màu sau khi thu nhận được xử lí và bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng mát và tránh ánh nắng mặt trời

2.2.2 Xử lí nguyên liệu

50 g mỗi mẫu gạo được ngâm trong dung môi ethanol 70% và nước theo tỉ lệ 1/10(w/v) Được đun cách thuỷ ở nhiệt độ 650C trong 3 tiếng, sau đó thu dịch chiết màu gạo và cho thêm dung môi tiếp tục chiết màu lần 2

Dịch chiết sau đó được mang đi cô quay chân không thu hồi dung môi

2.2.3 Nguyên liệu động vật

Chuột bạch chủng Swiss, lông trắng sáng toàn thân, khoẻ mạnh, có khối lượng cơ thể 21 ± 2 g được mua tại Viện Pasteur TP.HCM Động vật thực nghiệm được nuôi trước thời gian nghiên cứu bằng thức ăn chuẩn

2.2.4 Dung môi, hoá chất

Cồn 70% loại dùng cho thực phẩm

Các hoá chất khác: HCl, H2SO4, NaOH, KOH, bột Mg kim loại, FeCl3, vanilin

sử dụng loại tinh khiết phân tích

- Vitamin C; 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) (Sigma – Đức)

- Glibenclamide

- H3PO4; NaCO3; AlCl3; BaCl2; D- glucose; Đệm phosphate; Đệm acetate

- DMSO (Xilong - Trung Quốc)

Các hoá chất và thuốc thử khác thông dụng trong phòng thí nghiệm

2.2.5 Trang thiết bị

Phần thực nghiệm của đề tài sử dụng các máy móc, thiết bị tại Phòng Hoá hợp chất thiên nhiên, Viện Công nghệ Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Máy cô quay chân không Rotavapor 05 basic IKA

Tủ sấy Memmert, bếp cách thuỷ Memmert, bếp khuấy từ

Cân kỹ thuật OHAUS Voyager Pro, P = 0,01 g, max = 210 g

Cân phân tích Pioneer, P = 0,1 mg, max = 210 g

Đèn UV 254/365 nm Spectroline ENF – 240C/FE

Máy đo phổ hồng ngoại Bruker Alpha T

Máy quang phổ UV-Vis U2800 Hitachi

Máy HPLC Hitachi L-2200

Tủ sấy chân không Salvis

Máy đo đái tháo đường Benecheck Plus (Đài Loan)

Các thiết bị thông dụng khác trong phòng thí nghiệm

2.3 Các phương pháp nghiên cứu

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

2.3.1 Xác định sơ bộ thành phần hoá học của gạo

Ba loại gạo màu được phân tích một số thành phần cơ bản (protein, lipid, tro, xơ, carbohydrate) theo phương pháp phân tích AOAC- Association of Official Analytical Chemists (1984 và 1990) được mô tả bởi Oko et al (2012) đối với xác định protein, chất xơ, tro; Chất béo được xác định theo Eromosele (1994); Carbohydrate theo FAO (2002)

2.3.1.1 Protein được xác định theo AOAC 992.23

Vô cơ hóa mẫu

Cho 2g gạo vào bình Kjeldahl, sau đó cho tiếp 1g CuSO4, chất xúc tác selen, 25ml H2SO4 đậm đặc

Đặt hỗn hợp vào tủ hút rồi lắc nhẹ đến khi dung dịch có màu xanh lá

Đun hỗn hợp đến khi màu xanh biến mất sau đó để nguội

Dịch chiết cồn của ba loại gạo màu

Sản phẩm bánh tráng

Gạo nếp than, lứt đỏ, lứt tím

Ngâm kiệt trong cồn

70 Phân tích thành

Phương pháp DPPH Phương pháp NO

Khảo sát hoạt tính ức

chế enzyme α-amylase

Khảo sát hoạt tính chống tăng đường huyết cấp tính

Khảo sát chỉ số đường huyết cấp tính của sản phẩm

Khảo sát hoạt tính chống đái tháo đường do STZ (21 ngày)

Dung dịch được cho vào bình định mức 250ml

Chưng cất protein

Khởi động bộ chưng cất Markham trước khi sử dụng 15 phút

Đặt một erlen 100ml chứa 5ml axit boric và chất chỉ thị dưới bình ngưng tụ sao cho đầu ngưng tụ ngập trong dung dịch

Cho 5ml mẫu, 50ml NaOH 60% đun đến khi thu hết amoni sulfat

Lấy dung dịch trong erlen chuẩn độ với dung dịch HCl 0,01M

Sau khi chuẩn độ, hàm lượng nito trong gạo được xác định theo công thức sau:

% N= (VS-VB)x MHCl x 0,01401 x 100 x W Trong đó:

VS : Thể tích dung dịch HCl 0,01M dùng chuẩn độ ml)

VB : Thể tích axit boric (ml)

MHCl: Khối lượng mol phân tử HCl

W: khối lượng mẫu ban đầu.g)

Hàm lượng protein thô được tính theo công thức:

% Protein thô= %NxF Trong đó : F: hệ số chuyển đổi, tương đương 6,25

2.3.1.2 Chất xơ được xác định theo AOAC 991.43

Thủy phân 2g gạo với ete dầu hỏa sau đó đun với 200ml dung dịch H2SO4 1,25% trong 30 phút

Lọc dung dịch bằng giấy lọc thu cặn Cặn sau khi lọc xong được rửa với nước cất đun sôi đến khi hết axit

Cặn được đun tiếp với 200ml dung dịch NaOH 1,25% trong 30 phút Lọc cặn qua giấy lọc rồi rửa sạch bằng nước cất đun sôi

Cặn được lọc qua bộ lọc Gooch sau đó sấy ở 100oC trong 2 giờ sau đó để nguội Hàm lượng xơ trong gạo được tính theo công thức:

% 𝑋ơ =𝐾ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑐ặ𝑛 𝑠𝑎𝑢 𝑠ấ𝑦 𝑘ℎô

𝐾ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑚ẫ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 × 100

2.3.1.3 Tro được xác định theo AOAC 923.03

Lấy 1g gạo cho vào chén sứ và nung ở 600oC trong 6 giờ trong lò nung tro đến khi tạo thành tro

Tro được làm nguội trong bình hút ẩm sau đó cân lại

Hàm lượng tro trong gạo được tính theo công thức:

% 𝑇𝑟𝑜 = 𝐾ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑡𝑟𝑜

𝐾ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑔ạ𝑜 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢× 100

2.3.1.4 Chất béo được xác định theo Eromosele (1994)

Lượng chất béo được xác định bằng bộ chiết Soxhlet trong 4 giờ với ethanol và methanol

Bình cầu 250ml được rửa sạch và làm khô trong tủ sấy ở 105-110oC trong 30 phút và làm nguội trong tủ hút ẩm, sau đó cân khối lượng

Cân chính xác 2g gạo vào túi Cho 300ml ete dầu hỏa (nhiệt độ sôi 40-60oC) vào bình cầu

Trụ chiết được bịt kín bằng nút bông, sau đó thiết bị Soxhlet được lắp ráp và tiến hành trích ly trong vòng 6 giờ

Túi chứa mẫu được lấy ra cẩn thận, ete dầu hỏa được thu hồi để tái sử dụng Bình cấu được sấy khô ở 105-110oC trong 1 giờ để ete dầu hỏa bay hơi hết, sau đó được làm nguội trong tủ hút ẩm rồi đem đi cân khối lượng

Khối lượng chất béo= Khối lượng bình sau khi chiết – Khối lượng bình ban đầu Hàm lượng chất béo trong mẫu gạo được tính theo công thức:

% 𝐶ℎấ𝑡 𝑏é𝑜 =𝐾ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑐ℎấ𝑡 𝑏é𝑜

𝐾ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑚ẫ𝑢 × 100

2.3.1.5 Carbohydrate theo FAO (2002)

% Carbohydrate được tính theo công thức:

% Carbohydrate = 100% – (% Protein + % Chất béo + % Chất xơ + % Tro + %

Độ ẩm)

Trong đó % ẩm được đo như sau:

Mẫu được sấy khô đến khối lượng không đổi và tính được lượng ẩm mất đi dựa trên khối lượng mẫu khô

Cốc sứ được rửa sạch và sấy khô trong tủ sấy ở 100oC trong 30 phút, để nguội trong bình hút ẩm Sau khi nguội, cân khối lượng cốc là W1

Cho 2g gạo vào cốc sứ, được khối lượng tổng cộng là W2

Cốc sứ chứa gạo được đặt trong lò sấy khô ở 100oC trong 4 giờ sau đó để nguội

và cân được khối lượng ở cùng nhiệt độ trong vòng 30 phút đến khi khối lượng không đổi W3

Hàm lượng ẩm trong gạo được xác định theo công thức:

% Ẩ𝑚 =𝑊2− 𝑊3

𝑊2− 𝑊1× 100 Trong đó:

W1: Khối lượng cốc

W2: Khối lượng gạo và cốc trước khi sấy

W3: Khối lượng gạo và cốc sau khi sấy

2.3.2 Phương pháp xác định hàm lượng polyphenol tổng số

Nguyên tắc: Dựa trên nguyên tắc đo độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch khi phản ứng với FeCl3 tại bước sóng λ=765 nm; tạo ra dung dịch có màu xanh lam (theo phương pháp của Waterhouse (2002) – TCVN 9745-1-2013)

Folin-Xây dựng đường chuẩn acid gallic:

- Chuẩn bị các dung dịch acid gallic có các nồng độ khác nhau: 0,04; 0,06; 0,08; 0,1; 0,12; 0,14; 0,16 mg/ml

- Hàm lượng phenol tổng số được xác định bằng phương pháp quang phổ sử dụng thuốc thử Folin–Ciocalteau theo phương pháp của Waterhouse (2002), tham khảo thêm TCVN 9745-1:2013 Cho 1 ml dung dịch tác dụng với 5ml thuốc thử Folin–Ciocalteu 10% và lắc đều, sau 5 phút bổ sung thêm 4 ml Na2CO3 7,5% và ủ 30 phút ở 40oC Mật độ quang của các mẫu được đo tại bước sóng 765 nm

- Đối với mẫu nghiên cứu, pha loãng tới nồng độ thích hợp (nồng độ chất nghiên cứu có phản ứng màu nằm trong khoảng tuyến tính của đường chuẩn), hàm lượng polyphenol được tính toán dựa theo đường chuẩn acid gallic