Tinh bột không bị thủy phân có thể phòng chống tiểu đường và béo phì

Nhóm nghiên cứu do PGS.TS Phạm Văn Hùng (ĐH Quốc tế - ĐHQGTPHCM) đứng đầu đã nghiên cứu thành công đề tài Nghiên cứu cơ chế hình thành dạng tinh bột không bị thủy phân ứng dụng trong phòng chống các bệnh tiểu đường và béo phì.

Mục tiêu chính là nghiên cứu cấu trúc và tính chất của các loại tinh bột phổ biến ở Việt Nam có hàm lượng amylose khác nhau để tìm ra loại tinh bột phù hợp. Nghiên cứu các phương pháp biến tính để thay đổi khả năng chống thủy phân bởi enzym amylase của tinh bột bao gồm biến tính bằng phương pháp enzyme, biến tính hóa học và biến tính thủy-nhiệt, cơ chế kháng sự thủy phân bởi enzyme amylase và các tính chất lý-hóa của tinh bột biến tính, và các chỉ số GI (Glycaemic Index) của các tinh bột biến tính có hàm lượng tinh bột không thủy phân cao trên chuột nhằm ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức năng có tác dụng phòng chống các bệnh tiểu đường và béo phì.

Đây cũng là nghiên cứu ứng dụng của các sản phẩm tinh bột biến tính sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và các sản phẩm công nghệ sinh học. Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Starch/Staerke thuộc danh mục SCI (IF=1,677) và tạp chí Food Chemistry thuộc danh mục SCI (IF=3,901).

Tinh bột là polysacc-harides được thực vật tạo ra tự nhiên trong các loại quả, củ như ngũ cốc, khoai, sắn,... Đây là thành phần quan trọng bậc nhất trong chế độ dinh dưỡng của con người và các sản phẩm thực phẩm. Tinh bột bao gồm: tinh bột không thủy phân (GS), tinh bột tiêu hóa nhanh (RDS), tinh bột tiêu chuẩn chậm (SDS). Trong đó GS đóng vai trò như một chất xơ chức năng có lợi cho sức khỏe con người. Trong tự nhiên, tinh bột tồn tại dưới dạng hạt và có các cấu trúc khác nhau nên chúng chứa hàm lượng RS khác nhau.

Các kết quả nghiên cứu cho thấy sự khác nhau về cấu trúc, tính chất lý-hóa, và tính chất kết tinh của các loại tinh bột gạo, tinh bột khoai lang và tinh bột khoai mỡ như sau: tinh bột khoai lang có hàm lượng amylose là 18,7%, kết tinh dạng A, RS là 14,7%, còn khoai mỡ là 22,3%, kết tinh dạng B, RS là 21,6%. Các chỉ số ở 5 mẫu gạo của Việt Nam gồm gạo Hàm Trâu (OM576), hàm lượng amylose là 30,6%; gạo 504 trồng tại Cần Thơ (IR 504404), hàm lượng amylose là 24,3%; gạo 64 (IR64), hàm lượng amylose 26.7%; gạo Hương Lài trồng tại Long An (Jasmine 85), hàm lượng amylose 21,7%; gạo Nếp cái hoa vàng trồng tại Hải Dương, hàm lượng amylose là 4,7% và có hàm lượng RS cao hơn rất nhiều so với các loại còn lại.

Bằng phương pháp biến tính tinh bột, kết quả sau khi sử dụng các acid hữu cơ gồm lactic acid, acetic acid và citric acid kết hợp với nhiệt độ cho thấy hàm lượng tinh bột không thủy phân tăng cao hơn nhiều so với tinh bột ban đầu. Tinh bột khoai lang tăng từ 14,7% lên 40,1% và khi sử dụng acetic acid là 37.5% và citric acid là 42,1%. Hàm lượng tinh bột không thủy phân của tinh bột khoai mỡ tăng từ 21,6% lên 41,9% lactic acid và 39.0% với acetic acid và 46.6% với citric acid. Khi xử lý citric acid đối với gạo Hàm Trâu đã tạo ra lượng sản phẩm có hàm lượng RS lên đến 39% so với hàm lượng RS của tinh bột ban đầu chỉ có 6,3%.

Cấu trúc của tinh bột biến tính sau khi xử lý với acid cho thấy các phân tử amylose và amylopectin trong hạt tinh bột đã bị cắt ngắn và mức độ trùng hợp của các phân tử trong tinh bột khoai lang từ 1059 phân tử glucose giảm xuống còn 49-370 phân tử glucose, ở tinh bột khoai mỡ từ 627 phân tử glucose giảm xuống còn 30-234 phân tử glucose. Trong khi đó, tinh bột gạo có hàm lượng amylose thấp giảm từ 1110 phân tử glucose xuống còn 170-770 phân tử glucose tùy thuộc vào loại acid đã sử dụng. Như vậy, những tinh bột có trọng lượng phân tử thấp sẽ tạo ra hàm lượng RS cao hơn khi xử lý nhiệt. Cơ chế tạo thành loại tinh bột RS là do các phân tử tinh bột có mạch ngắn dễ dàng kết hợp với nhau sau khi xử lý nhiệt bằng liên kết hydro tạo mạch xoắn tạo ra không gian để ngăn cản các enzym kết hợp vào để thủy phân chúng. Tinh bột khoai lang và tinh bột gạo có cấu trúc dạng A vẫn giữ nguyên sau khi biến tính, tinh bột khoai mỡ có cấu trúc dạng B có xu hướng thành cấu trúc kết tinh dạng A sau khi biến tính.

Chỉ số GI của tinh bột biến tính có hàm lượng RS cao sẽ tạo ra lượng đường huyết máu ở chuột sau khi ăn thấp hơn các loại tinh bột khác. Tinh bột Nếp cái hoa vàng có chỉ số GI thấp nhất (=68,33±0,04), tinh bột Hương Lai là 100 ±0,02, tinh bột gạo 64 là 94,59±0,01, gạo Hàm Trâu là 93,17±0,02, gạo 504 là 92,85±0,07. Cả 5 mẫu tinh bột trước khi xử lý đều có GI>70, sau khi xử lý chỉ số này giảm đáng kể. Đối với phương pháp ẩm nhiệt, loại gạo sau xử lý cho kết quả tốt nhất là tinh bột gạo 64, chỉ số GI từ 94,59 xuống 21,22, sau đó lần lượt là gạo Hàm Trâu, gạo Hương Lài, tinh bột gạo 504, tinh bột nếp cái hoa vàng, chỉ số sau xử lý bằng phương pháp ẩm nhiệt còn trong khoảng 21,2 - 49,7.

Các kết quả từ nghiên cứu đã cho thấy sau khi biến tính các loại tinh bột đã giảm đáng kể chỉ số đường huyết. Điều này không những là tiền đề để sản xuất loại tinh bột không thủy phân và rất quan trọng trong công nghiệp sản xuất tinh bột không thủy phân dùng làm thực phẩm chức năng để hỗ trợ giảm lượng đường sau khi tiêu hóa sử dụng cho các bệnh nhân tiểu đường và béo phì, mà còn góp phần tạo ra được các loại tinh bột có chỉ số GI trung bình và thấp và các sản phẩm thực phẩm chức năng dùng phòng chống các bệnh mãn tính cho con người và dùng trực tiếp cho các bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường và béo phì.