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

Gạo (Oryza sativa L.) là loại lương thực cho hơn một nửa dân số trên thế giới. Trong nghiên cứu này một số thành phần hóa thực vật như hợp chất flavonoid, polyphenol, anthocyanin của dịch chiết ethanol ba loại gạo lứt đỏ, lứt tím và nếp than đã được xác định. Các dịch chiết ethanol của gạo được đánh giá khả năng ức chế α-amylase.

Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH QUÉT GỐC TỰ DO VÀ CHỐNG TĂNG ĐƯỜNG HUYẾT TRÊN MƠ 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 Phạm Tiến Đạt*, Lương Thị Ngọc Hân, Nguyễn Lê Anh Thư, Nguyễn Ngọc Thảo, Nguyễn Ngọc Hồng Trường Đại học Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh *Tác giả liên lạc: dat7426328@gmail.com TÓM TẮT Gạo (Oryza sativa L.) loại lương thực cho nửa dân số giới Trong nghiên cứu số thành phần hóa thực vật hợp chất flavonoid, polyphenol, anthocyanin dịch chiết ethanol ba loại gạo lứt đỏ, lứt tím nếp than xác định Các dịch chiết ethanol gạo đánh giá khả ức chế α-amylase Kết nghiên cứu cho thấy ba loại dịch chiết ethanol ba loại gạo có hoạt tính ức chế enzyme α-amylase Các liều thử khác dịch chiết ethanol gạo chuột bị tăng đường huyết đường uống cho kết liều dùng dịch chiết gạo lứt tím (400mg/kg) gạo nếp than (300mg/kg) tương đương với nhóm đối chứng dùng thuốc glibenclamide Từ khóa: Gạo nếp than, gạo lứt đỏ, gạo lứt tím, ức chế α-amylase, STZ, chống tăng đường huyết FREE RADICAL SCAVENGING ACTIVITY AND ANTIHYPERGLYCEMIC EFFECT IN STREPTOZOTOCIN INDUCED DIABETIC MICE OF ETHANOLIC EXTRACTS FROM COLOR RICE IN VIETNAM AND PRODUCTS Pham Tien Dat*, Luong Thi Ngoc Han, Nguyen Le Anh Thu, Nguyen Ngoc Thao, Nguyen Ngoc Hong Ho Chi Minh City University of Technology *Corresponding Author: dat7426328@gmail.com ABSTRACT Rice (Oryza sativa L.) is the staple food of over half of the world’s population In this study, some phytochemical value such as, total flavonoid, total anthocyanin, total polyphenol content of three ethanolic extracts from rice determined All extracts were examined for inhibitory effect on α-amylase activity, a key enzyme required for starch digestion in the human The three ethanolic extracts of black sticky rice, purple rice, and red rice exhibited α-amylase inhibition The doses (200-400 mg/kg) of three extracts were treated by oral tolerance to mice body before oral glucose tolerance The result indicated that inhibition percentage of ethanolic extracts of black sticky rice (at the dose of 300mg/kg) and purple rice (at the dose of 400mg/kg) in glucose-induced hyperglycemic mice were effectively similar to standard drug glibenclamide Keywords: Black sticky rice, red rice, purple rice, α-amylase inhibition, STZ, anti-hyperglycemic activity 253 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 TỔNG QUAN Bệnh tiểu đường (Diabetes mellitus) bệnh rối loạn chuyển hóa đặc trưng nồng độ glucose máu tăng thường xuyên mãn tính tụy sản xuất thiếu giảm tác dụng insulin xem bệnh mãn tính phổ biến tồn giới có Việt Nam Mặc dù có nhiều nghiên cứu khác hoạt tính sinh học gạo lứt, gạo màu việc so sánh tác dụng chống tăng đường huyết dịch chiết từ loại gạo nếp than, gạo đỏ gạo tím chưa thấy tài liệu cơng bố trước Mục đích nghiên cứu so sánh lượng polyphenol, flavonoid, anthocyanin so sánh hoạt tính ức chế enzyme amylase điều hòa đường huyết dịch chiết ethanol từ ba loại gạo gạo nếp than (black sticky rice) gạo lứt tím (black rice purple rice) lứt đỏ (red rice) NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên liệu Gạo nếp than, gạo lứt tím gạo lứt đỏ (được trồng khu vực phía nam Việt Nam) thu mua siêu thị quận Bình Thạnh, TP.HCM Cả ba loại gạo lứt xay thành bột chiết với dung môi ethanol 70% theo tỷ lệ nguyên liệu: dung môi 1:10 (w/v) nhiệt độ phòng (29±1oC) Chuột bạch chủng Swiss, lơng trắng sáng tồn thân, khoẻ mạnh, có khối lượng thể 25±2g mua Viện Pasteur TP.HCM Động vật thực nghiệm nuôi trước thời gian nghiên cứu thức ăn chuẩn Glibendamide, α-amylase (Himedia), Folin-Ciocalteu (Darmstadt), gallic acid, rutin (Seelze), số hóa chất khác đạt tiêu chuẩn phân tích Phương pháp nguyên cứu Phương pháp định lượng phenol tổng: xác định phương pháp so màu Kỷ yếu khoa học quang phổ sử dụng thuốc thử FolinCiocalteu theo Singleton & Rossi Hàm lượng phenolic tổng số tính tóa n dựa vào đường chuẩn acid gallic Kết biểu diễn số mg acid galic (GAE)/g cao chiết khô Phương pháp định lượng flavonoid tổng: xác định theo phương pháp Woisky and Salatino (1998) phương pháp đo quang phổ Hàm lượng flavonoid tính tóa n dựa vào đường chuẩn rutin Kết biểu diễn số mg rutin (RE)/g cao chiết khô Phương pháp định lượng anthocyanin tổng: Được xác dịnh phương pháp pH vi sai theo phương pháp đề nghị Hosseinian cộng (2008) Hàm lượng anthocyanin tổng tính số mg malvidin-3-Oglucoside/g cao chiết khô Phương pháp ức chế enzyme amylase: thực theo phương pháp Kazeem cộng (2013) Các dịch chiết gạo (250µl) ủ với enzyme α-amylase (từ malt) đệm phosphat pH 6,9 (0,5 mg/ml) ủ 37oC 10 phút sau thêm 1% tinh bột (250µl) ủ tiếp thời gian 5’ Hoạt tính ức chế (%) = Atrắng - Amẫu Atrắng x 100% Phương pháp đánh giá hoạt tính chống tăng đường huyết chuột bị bệnh tiểu đường: Đánh giá hoạt tính chống tăng đường huyết chuột bị bệnh tiểu đường mẫu cao chiết chuột gây tiểu đường thực mô tả Rucha cộng (2010) Các chuột phân thành nhóm (6 nhóm) thiết kế mơ sau: Nhóm 1: Chuột bình thường uống DMSO 1% nước cất Nhóm 2: Chuột bệnh đái tháo đường uống DMSO 1% nước cất Nhóm 3: 254 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học Chuột bệnh đái tháo đường uống glibenclamide (10 mg.kg-1) Nhóm 4: Chuột bệnh đái tháo đường uống cao chiết ethanol gạo nếp than liều 400 mg.kg-1 Nhóm 5: Chuột bệnh đái tháo đường uống cao chiết ethanol gạo lứt tím liều 400 mg.kg-1 Nhóm 6: Chuột bệnh đái tháo đường uống cao chiết ethanol gạo lứt đỏ liều 400 mg.kg-1 Mỗi nhóm cho cho uống mơ tả đặn ngày 21 ngày, đo lượng đường máu, đặn tuần lần Sản phẩm: Quy trình sản xuất bánh tráng từ gạo lứt tham khảo từ quy trình sản xuất bánh tráng Công ty TNHH Thuận Phong (Mỹ Tho – Tiền Giang) Xử lý số liệu: Tất số liệu xử lý phần mềm Microsoft® Excel® 2016, phần mềm SAS (r) 9.4 TS Level 1M1 flavonoid tổng, polyphenol tổng anthocyanin dịch chiết ethanol loại gạo Hàm lượng flavonoid tổng, anthocyanin polyphenol tổng dịch chiết loại gạo trình bày bảng Trong ba loại dịch chiết gạo gạo đỏ có hàm lượng flavonoid tổng cao hai loại cao chiết lại, gấp 2,08 lần so với dịch chiết gạo nếp than Tuy nhiên, lượng anthocyanin dịch chiết gạo nếp than (6,58 ± 0,34 mg malvidin/g cao chiết khô) lại cao 10 lần so với gạo lứt đỏ (0,56 ± 0,07 mg malvidin/g cao chiết khô) Hàm lượng polyphenol dịch chiết gạo lứt tím nếp than cao gạo đỏ với giá trị 9,01 ± 0,08 9,28 ± 0,14 mg malvidin/g cao chiết khô Như vậy, dịch chiết gạo lứt tím, gạo lứt đỏ nếp than chứa lượng lớn hợp chất polyphenol, đặc biệt dịch chiết gạo nếp than chứa lượng lớn sắc tố anthocyanin cao hai loại KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết phân tích hàm lượng cịn lại Bảng Hàm lượng flavonoid, polyphenol anthocyanin tổng dịch chiết ethanol loại gạo Dịch chiết Flavonoid tổng (mg Polyphenol tổng Anthocyanin gạo RE/g cao chiết khô) (mg GAE/g cao (mgmalvidin/g chiết khơ cao chiết khơ Lút tím 4,36 ± 0,10 9,01 ± 0,08 4,12 ± 0,17 Lứt đỏ 4,84 ± 0,23 6,99 ± 0,28 0,56 ± 0,07 Nếp than 2,09 ± 0,16 9,28 ± 0,14 6,58 ± 0,34 Hình Hoạt tính ức chế enzyme α-amylase của dịch chiết gạo nếp than, lứt đỏ lứt tím 255 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Hoạt tính ức chế α-enzyme amylase Một nhiều phương pháp để hạn chế chứng tăng đường huyết bệnh tiểu đường cần ức chế enzyme αamylase thủy phân tinh bột thành đường Enzyme amylase tiết tuyến tụy tiết vào ruột non giúp thủy phân carbohydrat thành oligosaccharide cuối thành glucose vào máu giúp tạo lượng cho tế bào Sự ức chế α-amylase làm chậm q trình tiêu hóa hấp thu carbohydrat nên hạn chế tăng đường huyết nên hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường Kết ức chế αamylase dịch chiết ethanol từ loại gạo cho kết trình bày Kỷ yếu khoa học hình cho thấy dịch chiết gạo lứt tím gạo nếp than nồng độ 15-37,5 mg/ml có hoạt tính ức chế α-amylase gần tương đương Dịch chiết gạo lứt đỏ có ức chế enzyme α-amylase 67,3% nồng độ 45 mg/ml gạo nếp than 77,38% Như vậy, thơng qua nghiên cứu hoạt tính ức chế enzyme α-amylase dịch chiết gạo lứt tím gạo nếp than thể hoạt tính cao so với dịch chiết gạo lứt đỏ định thành phần polyphenol tổng cao trình bày bảng Hoạt tính chống tăng đường huyết dịch chiết ethanol từ gạo lứt tím, lứt đỏ nếp than Hình Kết đo đái tháo đường nhóm chuột uống cao chiết cồn loại gạo so với nhóm chuột đối chứng Kết thử nghiệm chống tăng đường 400 mg/kg gạo nếp than 300 huyết in vivo trình bày hình mg/kg đưa số đường huyết cho thấy nhóm động vật uống nhóm thử (với giá trị lượng đường cao không 6,93 ± 0,55 6,5 ± 0,4 mmol/l) uống dịch chiết gạo có nồng độ mức bình thường tương đương (khơng đường máu cao với số khác biệt mặt thống kê; p> 0,05) với đường huyết lên đến 14,71± 0,43 nhóm chứng trắng (nhóm 1) nhóm mmol/L nhóm động vật dùng thuốc glibenclamide (nhóm 3dùng dịch chiết gạo nếp than (nhóm 4, liều dùng 10 mg/kg) Glibenclamide 5, 6), gạo lứt tím (nhóm 7, 8, 9) gạo sulfonylurea có tác dụng làm giảm lứt đỏ (nhóm 10, 11,12) nồng độ nồng độ glucose máu, làm tăng dần (200-400 mg/kg) có hoạt tính tăng tính nhạy cảm tế bào β tuyến chống tăng đường huyết tăng dần Với tụy với glucose nên làm tăng giải liều sử dụng dịch chiết gạo lứt tím phóng insulin (Pernet, 1985) Đối với 256 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 gạo lứt đỏ nồng độ phải tăng lên 450 mg/kg (không thể kết hình 2) số đường huyết nhóm động vật dùng dịch chiết có khả làm giảm mức đường huyết tương đương nhóm chứng thuốc với giá trị đường huyết 5,91 ± 0,38 mmol/l Trong cao chiết gạo nếp than cho khả hạ đường huyết tốt liều 300 mg/kg 400 mg/kg (tương ứng với số đường huyết 6,5 ± 0,4 mmol/l 6,2 ± 0,2 mmol/l) tương đương với đối chứng thuốc trị đái tháo đường glibenclamide Như qua mơ hình chống tăng đường huyết cấp tính dịch chiết gạo nếp than có hoạt tính mạnh dịch chiết từ gạo lứt tím cuối gạo lứt đỏ Kết tạo mơ hình chuột tiểu đường STZ Để thử nghiệm hoạt tính chống đái tháo đường mẫu cao chiết cần tạo mơ hình chuột tiểu đường Streptozotocin (STZ) kháng sinh phân lập từ nấm Streptomyces achromogenes, có tính độc chọn lọc tế bào β đảo tụy, tế bào lại điều tiết nồng độ glucose huyết cách tiết hormon insulin Đây loại độc để gây mơ hình tiểu đường type Kết cho thấy nhóm chuột thử nghiệm tiêm STZ thời điểm 0h với số đường huyết 6,34  0,27 sau ngày nhóm chuột tiêm STZ 23,72  2,70 > 14 mmol/L đáp ứng tiêu chuẩn nghiên cứu với tỷ lệ chuột sống sót 100% STZ vào thể chuột làm phá hủy tế bào β tuyến tụy gây thiếu hụt insulin nguyên nhân gây đái tháo đường với số đường huyết chuột tăng lên cao Từ kết tạo mơ hình chuột tiểu đường type STZ kết thử Kỷ yếu khoa học nghiệm chống tăng đường huyết cấp tính mẫu dịch chiết cồn từ loại gạo lứt tím, gạo lứt đỏ gạo nếp than với liều dùng 400 mg.kg-1 có hoạt tính tốt nên chọn để thử nghiệm mơ hình chuột mắc bệnh tiểu đường type Trong nghiên cứu này, nhóm chuột cho uống dịch chiết cồn loại gạo màu 21 ngày số glucose máu ghi nhận vào thời điểm ngày thứ 1, 7, 14, 21 Hoạt tính chống tăng đường huyết dịch chiết ethanol từ gạo lứt tím lứt đỏ mơ hình mãn tính chuột bị tổn thương tuyến tụy STZ Các nhóm chuột 2, 3, 4, ngày số đường huyết cao khơng có khác biệt mặt thống kê Những chuột bị bệnh tiểu đường nhóm đối chứng tiểu đường (nhóm độc-nhóm 2) sau tiêm STZ với liều sau ngày thứ nồng độ glucose máu tiếp tục tăng so với ngày khiến cho tất chuột nhóm thử nghiệm bị chết Sau 21 ngày, ba nhóm chuột cho uống cao chiết ethanol từ ba loại gạo nếp than, lứt tím, lứt đỏ tiếp tục cho thấy hiệu ổn định đường huyết với giá trị nồng độ glucose máu 7,0 ± 0,4; 7,6 ± 0,3; 7,9 ± 0,6 mmol/l (tương đương giảm 52,77%, 52,77% 56,03% so với giá trị nồng độ glucose máu ngày thứ nhất) Đặc biệt nhóm chuột cho uống dịch chiết ethanol từ gạo nếp than có hiệu tương đương (không khác biệt mặt thống kê; p >0,05) với nhóm đối chứng uống thuốc điều trị tiểu đường glibenclamide (nồng độ glucose máu 6,4 ± 0,5 mmol/l) thời điểm Trong nhóm dùng dịch chiết gạo lứt tím gạo nếp than dùng thêm sau 21 ngày có kết tương đương với nhóm thuốc loại 257 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kết thử nghiệm nhóm dùng hai loại dịch chiết lại cho số đường huyết tương đương với nhóm thuốc ngày thứ 23 gạo lứt tím ngày thứ 25 dịch chiết từ gạo lứt đỏ Dịch chiết gạo nếp than có hoạt tính tốt phương pháp thử nghiệm nên có tiềm lớn khả ngăn ngừa hỗ trợ bệnh nhân làm giảm đái tháo đường Sản phẩm bánh tráng từ gạo màu Từ kết khảo sát nhóm làm bánh tráng từ gạo lứt đỏ theo công thức đạt chất lượng cảm quan giống bánh tráng gạo thông thường Tuy nhiên công thức áp dụng thành công cho gạo lứt đỏ khơng áp dụng cho gạo tím gạo nếp than Ngun nhân hàm lượng amylose pectin gạo tím nếp than nhiều gạo lứt đỏ, khiến cho bánh bị dính Vì nhóm định sản xuất bánh tráng nướng gạo tím gạo nếp than Bánh tráng nướng có độ dày lớn nhiều so với loại bánh tráng cuốn, để sản xuất bánh tráng nướng, sử dụng công thức thứ nghiệm gạo Kỷ yếu khoa học lứt đỏ với độ dày khác KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu thấy dịch chiết ethanol từ gạo lứt tím, lứt đỏ nếp than có hoạt tính ức chế enzyme α-amylase thành phần hợp chất phenol gạo màu đóng vai trị định Đồng thời ba loại dịch chiết ethanol gạo màu thể hoạt tính chống tăng đường huyết mơ hình chuột bị tăng đường huyết cấp tính mơ hình chuột bị gây đái tháo đường STZ dịch chiết từ gạo nếp than thể hoạt tính sinh học mơ hình cao gạo lứt đỏ lứt tim Hướng ứng dụng tạo sản phẩm bánh tráng chưa có thị trường làm phong phú thêm dòng sản phẩm bánh tráng từ gạo màu Những kết thu nghiên cứu chứng minh gạo màu trồng Việt Nam có tiềm chống tăng đường huyết nên phát triển nhằm tạo sản phẩm tốt cho sức khỏe ngành công nghiệp thực phẩm nước nhà TÀI LIỆU THAM KHẢO ELISIA, I AND KITTS, D D (2008) Anthocyanins inhibit peroxyl radicalinduced apoptosis in Caco-2 cells Molecular Cellular Biochemistry 312: 139-45 HUDSON, E.A., DINH, P A KOKUBUN, T., SIMMONDS, M S GESCHER, A (2000) Characterization of potentially chemopreventive phenols in extracts of brown rice that inhibit the growth of human breast and colon cancer cells Cancer Epidemiol Biomarkers Prev JOSEPH G (2005) Assesment of anti-diabetic effect of Vietnamese herbal drugs Doctor Thesis, Karolinska Institude, Stockholm, Sweden KENNETH K WU, YOUMING HUAN (2008) Streptozocin-Induced diabetic models in mice and rats Animal models of disease Current Protocols in Pharmacology 5.47.1-5.47.14 LENZEN S (2008) The mechanisms of alloxan-and streptozotocin-induced diabetes Diabetologia, 51, 216-226 258 ... 1, 7, 14, 21 Hoạt tính chống tăng đường huyết dịch chiết ethanol từ gạo lứt tím lứt đỏ mơ hình mãn tính chuột bị tổn thương tuyến tụy STZ Các nhóm chuột 2, 3, 4, ngày số đường huyết cao khơng có... polyphenol tổng cao trình bày bảng Hoạt tính chống tăng đường huyết dịch chiết ethanol từ gạo lứt tím, lứt đỏ nếp than Hình Kết đo đái tháo đường nhóm chuột uống cao chiết cồn loại gạo so với... đái tháo đường glibenclamide Như qua mơ hình chống tăng đường huyết cấp tính dịch chiết gạo nếp than có hoạt tính mạnh dịch chiết từ gạo lứt tím cuối gạo lứt đỏ Kết tạo mơ hình chuột tiểu đường