Tài liệu Điều chế và xác định các đặc tính lý hóa của tinh bột mì acetate định hướng dùng hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường: 78
Tạp chí Y Dược học - Trường Đại học Y Dược Huế - Tập 8, số 5 - tháng 10/2018
ĐIỀU CHẾ VÀ XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH LÝ HÓA
CỦA TINH BỘT MÌ ACETATE ĐỊNH HƯỚNG DÙNG HỖ TRỢ
ĐIỀU TRỊ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG
Trần Thị Ngọc Uyên, Nguyễn Khắc Nam, Trần Hữu Dũng
Khoa Dược, Trường Đại học Y Dược, Đại học Huế
Tóm tắt
Đặt vấn đề: Nghiên cứu thực hiện nhằm điều chế được tinh bột mì acetate có khả năng đề kháng lại sự
thủy phân của enzym amylase định hướng sử dụng trong hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường. Phương pháp
nghiên cứu: Các tinh bột mì acetate được tổng hợp bằng phản ứng acetyl hóa với tác nhân anhydrid acetic
theo các tỷ lệ phản ứng khác nhau. Tinh bột biến tính này được xác định các đặc tính lý hóa và khả năng đề
kháng với amylase trong in-vitro. Kết quả nghiên cứu: Các tinh bột mì acetate đã được điều chế với các hàm
lượng acetyl và chỉ số thay thế tăng dần, dẫn đến đã làm thay đổi các tính chất lý hóa của tinh bột mì bao
gồm thể chất tinh bột, khả năng trương nở, độ hòa...
7 trang |
Chia sẻ: Đình Chiến | Ngày: 30/06/2023 | Lượt xem: 339 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Điều chế và xác định các đặc tính lý hóa của tinh bột mì acetate định hướng dùng hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
78
Tạp chí Y Dược học - Trường Đại học Y Dược Huế - Tập 8, số 5 - tháng 10/2018
ĐIỀU CHẾ VÀ XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH LÝ HÓA
CỦA TINH BỘT MÌ ACETATE ĐỊNH HƯỚNG DÙNG HỖ TRỢ
ĐIỀU TRỊ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG
Trần Thị Ngọc Uyên, Nguyễn Khắc Nam, Trần Hữu Dũng
Khoa Dược, Trường Đại học Y Dược, Đại học Huế
Tóm tắt
Đặt vấn đề: Nghiên cứu thực hiện nhằm điều chế được tinh bột mì acetate có khả năng đề kháng lại sự
thủy phân của enzym amylase định hướng sử dụng trong hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường. Phương pháp
nghiên cứu: Các tinh bột mì acetate được tổng hợp bằng phản ứng acetyl hóa với tác nhân anhydrid acetic
theo các tỷ lệ phản ứng khác nhau. Tinh bột biến tính này được xác định các đặc tính lý hóa và khả năng đề
kháng với amylase trong in-vitro. Kết quả nghiên cứu: Các tinh bột mì acetate đã được điều chế với các hàm
lượng acetyl và chỉ số thay thế tăng dần, dẫn đến đã làm thay đổi các tính chất lý hóa của tinh bột mì bao
gồm thể chất tinh bột, khả năng trương nở, độ hòa tan cũng như đã tạo ra các tỷ lệ tăng dần của tinh bột đề
kháng so với tinh bột mì tự nhiên ban đầu. Đồng thời đã xác định được hàm lượng các phân đoạn tinh bột
dễ tiêu và tinh bột đề kháng. Trong đó mẫu tinh bột mì acetat AC
150-9
(Ds 0,094, RS 32,11%) đã đáp ứng được
với yêu cầu. Kết luận: Tinh bột mì acetat chứa tỷ lệ RS cao hơn nhiều so với tinh bột mì tự nhiên nên có khả
năng đề kháng hoạt động thủy phân của amylase trong quá trình tiêu hóa tốt. Do đó được hy vọng sẽ giúp
hạn chế sự tăng nhanh đường huyết sau bữa ăn trên người bệnh đái tháo đường.
Từ khóa: tinh bột mì acetate, chỉ số thay thế, DS, RS, amylase
Abstract
PREPARATION AND CHARACTERISATION OF ACETYLATED WHEAT
STARCH SUPPORTING FOR DIABETES TREATMENT
Tran Thi Ngoc Uyen, Nguyen Khac Nam, Tran Huu Dung
Faculty of Pharmacy, Hue University of Medicine and Pharmacy, Hue University
Background: The purpose of the study was to prepare acetylated wheat starches which have amylase
hydrolysis resistant capacity to use as functional food supporting for diabetes treatment. Method: Acetate
wheat starches were prepared by acetylation reaction of native wheat starch with different mole ratios of
acetic anhydride. These starches were determined for the physicochemical properties by 1H-NMR, SEM, X-ray,
DSC, solubility and swelling capacity, the resistant capacity by amylase hydrolysis in-vitro. Results: Acetate
wheat starches were prepared successfully with the increase in acetyl content and degree of substitution
corresponding with the increase of anhydride acetic, which resulted in the change of physicochemical
properties of the wheat starches, including constitution, solubility, swelling capacity and contributed to
the increase in resistant starch content in the acetate wheat starches. The AC
150-9
containing 2.42% acetyl
with degree of substitution 0,094 and resistant starch 32,11% is acceptable by FDA guideline about food
safety. Conclusion: Acetate wheat starches contain low rate of digestive starch, while containing a higher
proportion of resistant starch than natural wheat starch, possessing a high resistance to amylase activities.
Thus, it is hope that this kind of starch to control the rapid increase of postprandual blood glucose response
for diabetes treatments effectively.
Key words: Acetate wheat starch, substitution, DS, RS, amylase.
- Địa chỉ liên hệ: Trần Hữu Dũng, email: huudung76@gmail.com
- Ngày nhận bài: 11/9/2018, Ngày đồng ý đăng: 25/10/2018; Ngày xuất bản: 8/11/2018
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong các phác đồ điều trị bệnh đái tháo đường
hiện nay, bên cạnh phương pháp dùng thuốc thì việc
điều chỉnh về lối sống và chế độ dinh dưỡng đóng
vai trò rất quan trọng. Bệnh nhân đái tháo đường
cần một chế độ ăn không làm tăng cao đường huyết
sau ăn nhưng vẫn đảm bảo đủ năng lượng để hoạt
động. Tinh bột từ lâu được biết đến là nguồn thức
ăn carbohydrate chủ yếu và cung cấp phần lớn năng
lượng cho cơ thể [2].
Trong đó, tinh bột đề kháng (RS: Resistant starch)
đóng một vai trò hết sức có ý nghĩa trong chế độ
dinh dưỡng cho người bệnh đái tháo đường, vì đây
là loại tinh bột có khả năng chống lại sự thủy phân
79
Tạp chí Y Dược học - Trường Đại học Y Dược Huế - Tập 8, số 5 - tháng 10/2018
của enzyme amylase. Do đó việc sử dụng thức ăn
trong thành phần có chứa RS sẽ khiến cho lượng
glucose sinh ra sau khi tiêu hóa ít hơn nhiều so với
tinh bột tự nhiên. Có nhiều loại RS đã được nghiên
cứu trong lĩnh vực này, trong đó loại RS
4
là nguồn
RS nhân tạo được tạo thành bằng phương pháp hóa
học có nhiều ưu điểm hơn như dễ chủ động sản
xuất với quy mô lớn đồng thời đây cũng là loại có tác
dụng đề kháng với enzyme amylase rõ rệt nhất [3]
[4]. Trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu
chế biến tinh bột chứa RS
4
theo nhiều phương pháp
tổng hợp khác nhau như tạo liên kết chéo, oxi hóa,
ester hóa và đã được khẳng định khả năng kiểm
soát sự giải phóng glucose chậm trong in-vitro và cả
trên lâm sàng với người tình nguyện [13][14].
Hiện nay ở Việt Nam chưa công bố một công
trình nghiên cứu nào liên quan đến việc sử dụng các
loại RS
4
phục vụ cho công nghiệp thực phẩm cũng
như sử dụng như một nguồn thực phẩm chức năng
hỗ trợ cho bệnh nhân đái tháo đường.
Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu chúng tôi đã thực
hiện đề tài này với mục tiêu là tổng hợp được các
loại tinh bột mì acetat (TBAC) bằng phương pháp
acetyl hóa với anhydrid acetic theo các tỷ lệ phản
ứng khác nhau. Tiếp theo, các loại TBAC này sẽ
được xác định các đặc tính lý hóa cũng như tính đề
kháng với enzym amylase trong in-vitro để có thể
chọn lựa được một loại tinh bột phù hợp cho các
nghiên cứu sâu hơn trong định hướng hỗ trợ điều
trị bệnh đái đường.
2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
2.1. Nguyên liệu
Tinh bột mì (Công ty TBTNHH Đại Phong),
anhydrid acetic (d=1,084) (Merck), amyloglucosidase
(AMG) (Dextrozyme®GA 270 AGU/g) và α-amylase
(Termamyl®SC 120 KNU-S/g) của Novozymes, Kit
thử GLUCOSE - L (Minias Globe Diagnostics Srl). Các
hóa chất và dung môi dùng trong thí nghiệm đều đạt
tiêu chuẩn Dược dụng (DĐVN 4).
2.2. Tổng hợp tinh bột mì acetat bằng phản ứng
acetyl hóa
Cân chính xác khoảng 500g tinh bột khô cho vào
máy xay trộn bột, thêm 500ml nước sạch vào và xay
trộn liên tục trong 10 phút để tạo thành dạng huyền
phù đồng nhất. Chuyển huyền phù tinh bột vào xô
nhựa, thêm nước vừa đủ 1400ml và phân tán tiếp
bằng máy khuấy tại 200 vòng/phút trong 10 phút để
tạo dịch huyền phù đồng nhất. Nhỏ từ từ dung dịch
NaOH 1N vào huyền phù tinh bột trong khi vẫn duy
trì tốc độ khuấy đến khi pH = 8,0 – 8,4.
Để điều chế mẫu tinh bột lúa mì acetat (TBAC),
chuẩn bị đặc trong bơm tiêm điện. Nhỏ từ từ 37ml
dung dịch anhydric acetic đậm đặc (tương đương
6% so với khối lượng tinh bột phản ứng) vào huyền
phù tinh bột với tốc độ 20ml/phút, đồng thời điều
chỉnh tốc độ nhỏ dung dịch NaOH 1N để duy trì pH
luôn trong khoảng 8,0 – 8,4 trong suốt quá trình
phản ứng. Sau khi dùng hết anhydric acetic, tiếp tục
dùng dung dịch NaOH 1N để duy trì pH = 8,0 – 8,4
trong 60 phút. Kết thúc phản ứng bằng cách nhỏ
chậm dung dịch HCl 1N để điều chỉnh pH = 6,8 trong
khi vẫn duy trì tốc độ khuấy 200 vòng/phút trong
15 phút.
Ly tâm dịch huyền phù ở tốc độ 800 - 1000 vòng/
phút trong các chai nhựa 1L, loại bỏ hết nước bên
trên. Quá trình rữa được lặp lại 3 lần bằng nước
sạch. Thu lấy phần tinh bột, cho vào khay ion, sấy
khô ở 400C đến khối lượng không đổi, bảo quản
trong bao bì polymer kín ở điều kiện phòng thí
nghiệm. Sản phẩm được phân tích cấu trúc trên
phổ proton 1H-NMR trong dung môi DMSO để xác
định sự tổng hợp thành công của tinh mì acetate
[6][7][8][9].
Để xác định thời gian tối ưu của phản ứng acetyl
hóa trên tinh bột mì acetat (TBAC), lặp lại phản ứng
như trên với thời gian phản ứng tăng dần từ 60
phút đến 90; 120; 150 và 180 phút. Để xác định tỷ lệ
phản ứng acetyl hóa tối ưu trên TBTN, lặp lại phản
ứng như trên với các tỷ lệ anhydrid acetic tăng dần
từ 6% lên 9; 12% so với với lượng tinh bột khô tham
gia phản ứng. Các sản phẩm TBAC theo thời gian
phản ứng và tỷ lệ anydric acetic tham gia phản ứng
được xác định tỷ lệ acetyl hóa (Ac%) và mức độ thay
thế (Ds) theo phương pháp của Aning Ayucitra [5]
nhằm chọn lựa được loại TBAC phù hợp cho khảo
sát tiếp theo.
2.3. Xác định các đặc tính lý hóa của tinh bột
mì acetat
Sự thay đổi các đặc tính lý hóa của TBAC so với
TBTN được xác định cấu trúc phân tử bằng phổ cộng
hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, xác định đặc tính hình
thái, kích thước và cấu trúc bề mặt hạt tinh bột bằng
kính hiển vi điện tử quét SEM, xác định cấu trúc tinh
thể tinh bột bằng phổ nhiễu xạ X-Ray, xác định nhiệt
độ hồ hóa của tinh bột bằng phương pháp nhiệt vi
sai DSC, xác định khả năng trương nở và độ hòa tan
trong môi trường nước [5][6][14].
2.4. Xác định tính đề kháng của tinh bột mì
acetat với enzym amylase trong in-vitro
Quy trình xác định sự thủy phân tinh bột bởi hệ
enzym amylase trong in-vitro được thực hiện theo
tiêu chuẩn AOAC 2002.02 [17]. Cân chính xác khoảng
20mg của mỗi mẫu tinh bột được ủ với hỗn hợp
α-amylase và amyloglucosidase trong 16 giờ ở 370C
80
Tạp chí Y Dược học - Trường Đại học Y Dược Huế - Tập 8, số 5 - tháng 10/2018
để thủy phân phần tinh bột dễ tiêu thành glucose.
Quá trình thủy phân được kết thúc bằng cách thêm
lượng dư dung dịch amoni sulfat bão hòa trong nước
cất, đem ly tâm. Phần cắn bên dưới tiếp tục được
rửa thêm 2 lần nữa với dung dịch amoni sulfat 80%.
Gom toàn bộ phần dịch lỏng thu được vào bình định
mức 100ml, thêm nước cất vừa đủ. Tiến hành xác
định hàm lượng glucose bằng phương pháp đo mật
độ quang thu được tại bước sóng 510nm với kít thử
glucose oxidase-peroxidase (GOPOD) để tính được
hàm lượng tinh bột dễ tiêu (DS). Phần cắn được
hòa tan bằng dung dịch KOH 2M trong nước đá, ủ
với AMG trong đệm TBAC pH 3.8 ở 60oC trong 30
phút để thuỷ phân phần RS. Tiến hành xác định hàm
lượng glucose bằng phương pháp đo mật độ quang
như trên để tính được hàm lượng RS. Thử nghiệm
được lặp lại 3 lần trên các mẫu TBTN và TBAC để xác
định giá trị trung bình của DS và RS.
Đánh giá sự khác biệt giữa các giá trị DS và RS của
các mẫu TBAC so với TBTN bằng phân tích phương
sai ANOVA với mức ý nghĩa 0.01.
3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. Tổng hợp tinh bột mì acetate bằng phản
ứng acetyl hóa:
TBAC được tổng hợp thông qua quá trình acetyl
hóa nhằm thay thế gốc hydroxyl trong phân tử tinh
bột bằng gốc acetyl của anhydrid acetic. Theo các thời
gian phản ứng kéo dài khác nhau tương ứng với các
sản phẩm TBAC thu được gồm AC
60
; AC
90
; AC
120
; AC
150
và AC
180
. Đồng thời, hàm lượng acetyl và mức độ thay
thế trên TBAC theo thời gian phản ứng được thể hiện
trong Hình 1 bên dưới.
Từ biểu đồ cho thấy thời gian phản ứng càng kéo
dài thì tỉ lệ gắn kết giữa nhóm acetyl và nhóm hydroxyl
càng lớn, cụ thể là hàm lượng acetyl càng tăng trên
mạch tinh bột từ 1,49% đến 1,56; 1,64 và 2,0% tương
ứng với thời gian phản ứng tăng từ 60 phút lên 90;
120 và 150 phút.
Tuy nhiên nếu để thời gian phản ứng quá lâu sau
150 phút thì lại gây sự giảm hàm lượng acetyl do quá
trình deacetyl hóa bởi lượng kiềm dư thêm vào phản
ứng gây nên [22].
Hình 1. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng acetyl và Ds theo thời gian phản ứng
Với thời gian phản ứng được chọn lựa là 150
phút, phản ứng acetyl hóa với các lượng khác nhau
của anhydrid acetic (6; 9; 12%) để thu được các sản
phẩm AC
150-6
; AC
150-9
và AC
150-12
chứa các hàm lượng
acetyl tương ứng là 2,0; 2,42; 2,97 và các chỉ số Ds
tương ứng là 0,077; 0,094; 0,115. Kết quả cho thấy
cùng với sự tăng tỉ lệ anhydrid acetic phản ứng thì
các sản phẩm tạo thành có hàm lượng acetyl và Ds
càng cao [6][7][9].
Từ sự quan sát tính chất cảm quan, các mẫu
AC
150-6
và AC
150-9
có màu trắng, không mùi, vẫn duy
trì được tính mềm xốp và mịn như TBTN. Khi phân
tán TBAC vào nước, độ nhớt huyền phù tăng lên
cùng với chỉ số DS tăng, tạo nên một dạng huyền
phù trong và bền vững hơn so với TBTN [5][6]. Tuy
nhiên với tinh bột có DS cao đã làm cho hạt bột
có kích thước lớn và tạo nên thể chất cứng rắn
hơn. Mẫu AC
150-12
đã cho thấy có sự khô cứng và
không mịn như ban đầu, sự thay đổi thể chất này
có thể làm mất khẩu vị ngon khi sử dụng trong chế
biến công nghệ thực phẩm sau này. Theo qui định
21CFR172.892 của FDA ban hành ngày 1/4/2015,
hàm lượng acetyl trong tinh bột dùng để chế biến
thực phẩm không được vượt quá 2,5% tính trên
khối lượng khô.
3.2. Xác định các đặc tính lý hóa của tinh bột
mì acetate
Kết quả nghiên cứu cấu trúc phân tử của các
mẫu tinh bột trong DMSO được thể hiện trên phổ
1H-NMR (Hình 2). Phổ 1H-NMR của TBTN và AC
150-9
đều cho biết sự có mặt của các proton đặc trưng cho
các đơn vị anhydroglucose của tinh bột ở vùng dh 5.1-
5,5ppm; dh 3,3-3,6 ppm. Đặc biệt, trên phổ
1H-NMR
của mẫu AC
150-9
có xuất hiện các tín hiệu proton của
nhóm acetyl tại dh 2,0-2,1 ppm. Tuy nhiên, do DS của
AC
150-9
tương đối thấp (DS= 0,094) nên vẫn tồn tại
nhiều nhóm hydroxyl chưa acetyl hóa, được quan
sát bởi píc proton của nhóm hydroxyl ở 4,56 ppm
81
Tạp chí Y Dược học - Trường Đại học Y Dược Huế - Tập 8, số 5 - tháng 10/2018
(tương tự với TBTN ở 4.57 ppm) [6][15]. Qua đó cho
thấy đã có sự gắn kết thành công của nhóm acetyl
vào nhóm hydroxyl trên mạch tinh bột, hay nói cách
khác là đã có sự biến tính tinh bột xảy ra.
Hình 2. Phổ 1H-NMR của TBTN TBTN (a) và TBTN AC
150-9
(b) trong DMSO
Kết quả xác định đặc điểm về hình dạng, kích
thước và cấu trúc bề mặt của hạt TBTN và AC
150-9
bằng SEM được thể hiện trong Hình 3. Từ hình ảnh
cho thấy kích thước của các hạt tinh bột không có
sự khác biệt rõ rệt với đường kính hạt trong khoảng
từ 5,2 - 27,5 µm. Tuy nhiên, bề mặt của TBAC có các
điểm rỗ, xần sùi và biến dạng, trong khi bề mặt TBTN
tương đối nhẵn. Điều này được giải thích bởi sự gắn
kết một số nhóm acetyl trên bề mặt của các phân tử
tinh bột vốn được bao phủ bởi các nhóm hydroxyl
đồng nhất, đã tạo ra bề mặt dị thể của phân tử TBAC
khi quan sát dưới SEM [14].
Hình 3. Hình ảnh SEM của TBTN (a) và AC
150-9
(b) với mức phóng đại 1.00K
Kết quả xác định cấu trúc tinh thể trong các mẫu tinh bột được thể hiện trên giản đồ nhiễu xạ tia X trong
Hình 4. Kết quả khảo sát quá trình gelatin hóa các mẫu tinh bột được thể hiện ở Hình 5.
Hình 4. Giản đồ XRD của TBTN và AC
150-9
82
Tạp chí Y Dược học - Trường Đại học Y Dược Huế - Tập 8, số 5 - tháng 10/2018
Giản đồ XRD của mẫu AC
150-9
và TBTN đều có các
đỉnh nhiễu xạ tương tự nhau, cho thấy mức độ acetyl
hóa tác động không đáng kể lên cấu trúc mạng tinh
thể của mẫu AC
150-9
so với TBTN. Tuy nhiên cường độ
các đỉnh nhiễu xạ của mẫu AC
150-9
nhìn chung đều
thấp hơn so với mẫu TBTN, được giải thích bởi do
sự suy giảm trong lực tương tác liên kết hydro nội
phân tử đã làm suy giảm cấu trúc tinh thể của tinh
bột [14].
Cũng từ biểu đồ DSC cho thấy cả nhiệt độ gelatin
hóa và năng lượng gelatin hóa của mẫu AC
150-9
đều
thấp hơn mẫu TBTN. Giá trị enthalpy của sự gelatin
Bảng 1. Độ trương nở và độ hòa tan của mẫu TBTN và TBAC
Mẫu Độ trương nở (g/g) Độ hòa tan (%)
TBTN 6,47 ± 0,44 4,86 ± 2,01
AC
150-6
8,87 ± 0,13 7,71 ± 0,16
AC
150-9
10,87 ± 1,73 9,43 ± 1,32
AC
150-12
12,44 ± 2,42 13,01 ± 1,70
Hình 5. Đồ thị biểu diễn quá trình gelatin hóa của TBTN (a) và AC
150-9
(b)
hóa chịu sự ảnh hưởng của kích thước hạt, tỉ lệ giữa
amylose/amylopectin và đặc biệt là cấu trúc tinh
thể của tinh bột [11][18]. Vì vậy từ sự tăng cấu trúc
vô định hình của tinh bột do quá trình acetyl hóa
đã làm giảm đáng kể giá trị của enthalpy từ 5,63
xuống 3,45 J/g. Kết quả này cũng phù hợp với các
nghiên cứu trước đây về mối tương quan giữa giá trị
enthalpy của sự gelatin hóa trong các tinh bột biến
tính bằng acetatyl hóa [4][14].
Kết quả khảo sát độ trương nở và độ hòa tan của
các mẫu tinh bột trong nước cất ở 700C được thể
hiện trong Bảng 1 dưới.
Trong khi độ trương nở và độ hòa tan trong nước
của các mẫu TBAC đều cao hơn so với TBTN và tăng
dần với các mức độ thay thế khác nhau (Ds = 0.07
– 0.11).
Điều này được giải thích là do các liên kết hydro
bị suy yếu ở trên dẫn đến làm suy giảm cấu trúc
mạng tinh bột đã làm cho các phân tử tinh bột ít liên
kết với nhau.
Kết quả là đã làm giảm nhiệt độ hồ hóa hạt tinh
bột, tạo điều kiện cho sự xâm nhập của phân tử
nước vào bên trong cấu trúc hạt tinh bột dễ dàng
hơn, làm gia tăng khả năng trương nở và độ hòa tan
của TBTN. Kết quả này cũng phù hợp với các nghiên
cứu của Aning Ayucitra (2012) và Olayide S. Lawal
(2004) khi đưa ra giá trị độ trương nở và độ hòa tan
tăng dần khi hàm lượng acetyl tăng trong TBAC [12]
[5].
3.3. Xác định tính đề kháng của tinh bột mì
acetat với enzym amylase trong in-vitro
Khả năng đề kháng lại amylase của TBAC được
xác định dựa trên việc xác định hàm lượng glucose
giải phóng từ quá trình thủy phân tinh bột bởi hệ
amylase trong in-vitro. Hàm lượng DS và RS trong
các mẫu tinh bột bằng nghiệm pháp đo glucose. Thí
nghiệm được tiến hành 3 lần lặp lại và kết quả trung
bình thu được thể hiện trong Hình 6.
Từ biểu đồ cho thấy cùng với sự gia tăng số
nhóm thay thế acetyl trên mạch tinh bột khi tăng
dần lượng anhydrid acetic vào phản ứng (0; 6; 9 và
12%), hàm lượng DS đã giảm dần (86,75% xuống
50,39%) trong khi lượng RS lại tăng dần (7,36% lên
41,87%) và sự thay đổi này rất có ý nghĩa thống kê (p
< 0,01). Theo kết quả của Hyun-Jung Chung và cộng
83
Tạp chí Y Dược học - Trường Đại học Y Dược Huế - Tập 8, số 5 - tháng 10/2018
sự [20], sau khi acetyl hóa tinh bột bắp theo tỷ lệ 6%
anhydrid acetic (kl/kl) đã cho thấy có sự gia tăng lớn
hàm lượng RS so với TBTN từ 11,7% lên 23,4%. Hầu
hết các nghiên cứu đều lý giải sự gia tăng hàm lượng
RS bởi do cùng với sự gia tăng tỷ lệ anhydrid acid
tham gia phản ứng acetyl hóa đã làm tăng mức độ
thay thế Ds trên hạt tinh bột làm cho bề mặt phân
tử hạt tinh bột trở nên cồng kềnh hơn so với TBTN,
dẫn đến làm gia tăng lực cản trở không gian gây khó
khăn cho sự xâm nhập của các phân tử amylase vốn
cũng là các đại phân tử vào bên trong mạch phân
tử polymer glucosid để thủy phân giải phóng các
glucose tự do [20][21].
Theo qui định số 21CFR172.892 của FDA [19],
hàm lượng acetyl trong tinh bột dùng để chế biến
thực phẩm không được vượt quá 2,5% tính theo
khối lượng tinh bột khô. Trong nghiên cứu này, mẫu
tinh bột AC
150-9
với hàm lượng acetyl chiếm 2,42%
(tương ứng Ds 0,094, RS 32,11%) lớn hơn 4,36 lần so
với RS của TBTN mà vẫn giữ được các tính chất mềm
mịn của TBTN nên được lựa chọn để tiếp tục cho các
nghiên cứu tiếp sâu hơn trong in-vivo và trên lâm
sàng (clinical trials).
4. KẾT LUẬN
Các TBAC tạo thành từ phản ứng acetyl hóa với
anhydrid acetic theo các tỉ lệ khác nhau đã được
tổng hợp thành công. Với các mức độ acetyl hóa
khác nhau sẽ tạo ra các mẫu TBAC với các chỉ số
thay thế khác nhau, dẫn đến sẽ làm thay đổi các tính
chất lý hóa của TBTN bao gồm thể chất tinh bột, khả
năng trương nở, độ hòa tan cũng như đã tạo ra các
tỷ lệ tinh bột dễ tiêu và RS khác nhau so với TBTN.
Thành công lớn nhất của nghiên cứu là đã điều chế
được mẫu AC
150-9
(Ds 0,094, RS 32,11%). Loại tinh
bột này vẫn duy trì được thể chất mềm xốp và mịn
của TBTN, nhưng có được khả năng đề kháng với
amylase so với TBTN. Kết quả này đã chứng minh
được định hướng đúng đắn của nhóm nghiên cứu
đang thực hiện. Đồng thời, đây còn là tiền đề cho
những nghiên cứu sâu hơn của loại tinh bột biến
tính này nhằm tạo cơ sở lý luận cho việc ứng dụng
loại tinh bột này trong công tác chế biến thực phẩm
chức năng hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. International Diabetes Federation (2014) IDF
Diabetes Atlas, 6th edn. Brussels, Belgium: International
Diabetes Federation.
2. You W.C., Blot W.J. (1989), Allium vegetables and
reduced risk of stomach cancer, Journal of the National
Cancer Institute, vol. 81, pp. 162-164.
3. Annelisse Aigster (2009), Physicalchemical and
sensory properties of resistant starch based cereal
products and effects on postprandial glycemic and
oxidative stress responses in Hispanic women, Virginia
Polytechnic Institute and State University, pp. 1-18.
4. Tomasz Zięba, Małgorzata Kapelko, Artur Gryszkin
(2007), Selected properties of potato starch subjected
to multiple physical and chemical modifications, Polish
journal of food and nutrition sciences, Vol. 57, No. 4(C),
pp. 639-645.
5. Aning Ayucitra (2012), Preparation and
Characterisation of Acetylated Corn Starches, International
Journal of Chemical Engineering and Applications, Vol. 3,
No. 3, pp. 156-159
6. Hui Chi, Kun Xu, Xiuli Wu, Qiang Chen, Donghua Xue,
Chunlei Song, Wende Zhang, Pixin Wang (2008), Effect of
acetylation on the properties of corn starch, Food chemistry,
vol. 106, pp.923- 926.
7. Xu S. Sha, Zhang J. Xiang, Li Bin, Li Jing, Zhou Bin,
Yan J. Jiao, Song R. Kun (2012), Preparation and physical
characteristics of resistant starch (type 4) in acetylated
indica rice, Food Chemistry, vol. 134, pp. 149–154.
8. Atanu Biswas, R.L. Shogren , Gordon Selling , J.
Salch , J.L. Willett ,Charles M. Buchanan (2008), Rapid
and environmentally friendly preparation of starch esters,
Carbohydrate Polymers, vol. 74, pp. 137–141.
9. P. Van Hung, N. Morita (2005), Effect of granule
sizes on physicochemical properties of cross-linked and
acetylated wheat starch, Starch, vol. 57, pp. 413-420.
10. Jaspreet Singh, Lovedeep Kaur, Narpinder Singh
(2004), Effect of Acetylation on Some Properties of Corn
and Potato Starches, Starch/Stärke, vol. 56, pp. 586–601.
11. Tester, R. F. (1997), Influence of growth conditions
on barley starch properties, International Journal of
Biological Macromolecules, vol. 21, pp. 37-45.
12. Olayide S. Lawal (2004), Succinyl and acetyl
Hình 6. Đồ thị biểu diễn hàm lượng DS và RS
trong TBTN và TBAC
84
Tạp chí Y Dược học - Trường Đại học Y Dược Huế - Tập 8, số 5 - tháng 10/2018
starch derivatives of a hybrid maize: physicochemical
characteristics and retrogradation properties monitored
by differential scanning calorimetry, Carbohydrate
Research, vol. 339, pp. 2673–2682.
13. Code A.R. Yousefi, Seyed MA Razavi (2015), In vitro
gastrointestinal digestibility of native, hydroxypropylated
and cross-linked wheat starches, Food and function, vol.
6, pp. 3126-3134.
14. Xu S. Sha, Zhang J. Xiang, Li Bin, Li Jing, Zhou Bin,
Yan J. Jiao, Song R. Kun, (2012), Preparation and physical
characteristics of resistant starch (type 4) in acetylated
indica rice, Food chemistry, vol. 134, pp. 149-154.
15. R.A. de Graaf, G. Lammers, L.P.B.M. Janssen, and
A.A.C.M. Beenackers, Groningen, (1995), Quantitative
analysis of chemically modified starches by 1H-NMR
spectroscopy, Starch – Stärke, vol. 47, pp. 469-475.
16. Dorothee Heins, Werner-Michael Kulicke,
Peter Käuper and Heiko Thielking, Hamburg (1998),
Characterization of Acetyl Starch by Means of NMR
Spectroscopy and SEC/MALLS in Comparison with
Hydroxyethyl Starch, Starch/Stärke, vol. 50, Nr. 10, pp.
431–437.
17. Megazyme AOAC method 2002.02, Resistant
starch Assay procedure, pp. 4-9.
18. Luis A. Bello-Pérez, Edith Agama-Acevedo, Paul
B. Zamudio-Flores, Guadalupe Mendez-Montealvo,
Sandra L. Rodriguez-Ambriz (2010), Effect of low and high
acetylation degree in the morphological, physicochemical
and structural characteristics of barley starch, LWT - Food
Science and Technology, vol. 43, issue 9, pp. 1435.
19. US Food and Drug Administration (2015), Code
of Federal Regulations, Title 21, vol. 3, 21CFR172.892
Food starch-modified, U.S. Government Printing Office,
Washington D.C.
20. Hyun-Jung Chung, Dong-Hoon Shin, Seung-Taik
Lim (2008), In vitro starch digestibility and estimated
glycemic index of chemically modified corn starches, Food
Research International, vol 41, pp. 579-583
21. Siti Aisyah Zaman, Awang Zulfikar Rizal
Awang Seruji, and Shahrul Razid Sarbini (2015), Effect
of Acetylation on Physicochemical Properties and
Resistant Starch Content of Metroxylon sagu Starch,
2015 Int’l Conference on Food Nutrition, Chemical and
Environmental Engg. (ICFNCE’2015)
22. Agbola S.O., Akingbala J.O., Oguntimein G.B.,
(1991), Physicochemical and functional properties of low
DS cassava starch acetates and citrates. Starch/Staerke
43: p.62-66.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- dieu_che_va_xac_dinh_cac_dac_tinh_ly_hoa_cua_tinh_bot_mi_ace.pdf