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

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:
TÓM TẮT
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. Kết quả nghiên cứu cho thấy cả ba loại dịch chiết ethanol của
ba loại gạo đều có hoạt tính ức chế enzyme α-amylase. Các liều thử khác nhau
của dịch chiết ethanol của gạo trên chuột bị tăng đường huyết bằng đường uống
cho kết quả ở liều dùng của dịch chiết gạo lứt tím (400mg/kg) và của 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:
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) 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 hoặc do giảm
tác dụng của insulin và được xem là một
trong những bệnh mãn tính phổ biến trên
tồn thế giới trong đó có Việt Nam.
Mặc dù có nhiều nghiên cứu khác nhau về
hoạt tính sinh học của gạo lứt, gạo màu

nhưng việc so sánh tác dụng chống tăng
đường huyết của các dịch chiết từ loại gạo
nếp than, gạo đỏ và gạo tím chưa thấy các
tài liệu nào cơng bố trước đó. Mục đích của
nghiên cứu là so sánh lượng polyphenol,
flavonoid, anthocyanin cũng như so sánh
hoạt tính ức chế enzyme amylase và điều
hòa đường huyết của các dịch chiết ethanol
từ ba loại gạo là gạo nếp than (black sticky
rice) và gạo lứt tím (black rice hoặc purple
rice) và lứt đỏ (red rice).
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
Nguyên liệu
Gạo nếp than, gạo lứt tím và gạo lứt đỏ
(được trồng tại khu vực phía nam Việt
Nam) được thu mua tại siêu thị ở quận
Bình Thạnh, TP.HCM. Cả ba loại gạo
lứt này được xay thành bột và được
chiết với dung môi ethanol 70% theo tỷ
lệ nguyên liệu: dung môi là 1:10 (w/v)
ở nhiệt độ phịng (29±1oC).
Chuột bạch chủng Swiss, lơng trắng
sáng tồn thân, khoẻ mạnh, có khối
lượng cơ thể 25±2g được mua tại Viện
Pasteur TP.HCM. Động vật thực
nghiệm được nuôi trước thời gian
nghiên cứu bằng thức ăn chuẩn.
Glibendamide, α-amylase (Himedia),
Folin-Ciocalteu (Darmstadt), gallic

acid, rutin (Seelze),... một số các hóa
chất khác đạt tiêu chuẩn phân tích.
Phương pháp nguyên cứu
Phương pháp định lượng phenol tổng:
được xác định bằng phương pháp so màu

Kỷ yếu khoa học

quang phổ sử dụng thuốc thử FolinCiocalteu theo Singleton & Rossi. Hàm
lượng phenolic tổng số được tính tóa n
dựa vào đường chuẩn acid gallic. Kết
quả được biểu diễn bằng số mg acid
galic (GAE)/g cao chiết khô.
Phương pháp định lượng flavonoid
tổng: được xác định theo phương pháp
của Woisky and Salatino (1998) bằng
phương pháp đo quang phổ. Hàm lượng
flavonoid được tính tóa n dựa vào
đường chuẩn rutin. Kết quả được biểu
diễn bằng số mg rutin (RE)/g cao chiết
khô.
Phương pháp định lượng anthocyanin
tổng: Được xác dịnh bằng phương
pháp pH vi sai theo phương pháp được
đề nghị bởi Hosseinian và cộng sự
(2008). Hàm lượng anthocyanin tổng
được tính bằng số mg malvidin-3-Oglucoside/g cao chiết khô.
Phương pháp ức chế enzyme amylase:
được thực hiện theo phương pháp của
Kazeem và cộng sự (2013). Các dịch

chiết gạo (250µl) được ủ với enzyme
α-amylase (từ malt) trong đệm
phosphat pH 6,9 (0,5 mg/ml) được ủ ở
37oC trong 10 phút sau đó thêm 1%
tinh bột (250µl) và ủ tiếp trong thời
gian 5’.
Hoạt tính ức chế (%) =
Atrắng - Amẫu
Atrắng

x 100%

Phương pháp đánh giá hoạt tính chống
tăng đường huyết trên chuột bị bệnh
tiểu đường: Đánh giá hoạt tính chống
tăng đường huyết trên chuột bị bệnh
tiểu đường của mẫu cao chiết trên
chuột đã gây tiểu đường được thực
hiện như mô tả bởi Rucha và cộng sự
(2010). Các con chuột được phân thành
6 nhóm (6 con mỗi nhóm) và thiết kế
mơ hình như sau: Nhóm 1: Chuột bình
thường uống DMSO 1% và nước cất.
Nhóm 2: Chuột bệnh đái tháo đường
uống DMSO 1% và 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 được cho cho uống như mô
tả đều đặn mỗi ngày trong 21 ngày, đo
lượng đường trong máu, đều đặn mỗi
tuần 1 lần.
Sản phẩm: Quy trình sản xuất bánh
tráng từ gạo lứt được tham khảo từ quy
trình sản xuất bánh tráng của Cơng ty
TNHH Thuận Phong (Mỹ Tho – Tiền
Giang).
Xử lý số liệu: Tất cả các số liệu được
xử lý bằng phần mềm Microsoft®
Excel® 2016, phần mềm SAS (r) 9.4
TS Level 1M1.

flavonoid tổng, polyphenol tổng và
anthocyanin của các dịch chiết
ethanol các loại gạo
Hàm

lượng
flavonoid
tổng,
anthocyanin và polyphenol tổng của
dịch chiết các loại gạo được trình bày
trong bảng 1. Trong ba loại dịch chiết
gạo thì gạo đỏ có hàm lượng flavonoid
tổng cao hơn hai loại cao chiết còn lại,
gấp 2,08 lần so với dịch chiết gạo nếp
than. Tuy nhiên, lượng anthocyanin
của dịch chiết gạo nếp than (6,58 ±
0,34 mg malvidin/g cao chiết khô) lại
cao hơn 10 lần so với gạo lứt đỏ (0,56
± 0,07 mg malvidin/g cao chiết khơ).
Hàm lượng polyphenol của dịch chiết
gạo lứt tím và nếp than đều cao hơn
gạo đỏ với giá trị lần lượt là 9,01 ± 0,08
và 9,28 ± 0,14 mg malvidin/g cao chiết
khơ. Như vậy, dịch chiết gạo lứt tím,
gạo lứt đỏ và nếp than đều chứa một
lượng lớn hợp chất polyphenol, đặc
biệt dịch chiết gạo nếp than chứa lượng
lớn sắc tố anthocyanin cao hơn hai loại
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả phân tích hàm lượng cịn lại.
Bảng 1. Hàm lượng flavonoid, polyphenol và anthocyanin tổng của các dịch
chiết ethanol các loại gạo
Dịch
chiết Flavonoid tổng (mg Polyphenol tổng
Anthocyanin

gạo
RE/g cao chiết khơ)
(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 1. Hoạt tính ức chế enzyme α-amylase của của dịch chiết gạo nếp than, lứt
đỏ và lứt tím
255


Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018

Hoạt tính ức chế α-enzyme amylase
Một trong nhiều phương pháp để hạn
chế chứng tăng đường huyết hoặc bệnh
tiểu đường là cần ức chế enzyme αamylase thủy phân tinh bột thành

đường. Enzyme amylase được tiết ra
bởi tuyến tụy tiết vào ruột non giúp
thủy
phân
carbohydrat
thành
oligosaccharide và cuối cùng thành
glucose vào máu giúp tạo năng lượng
cho tế bào. Sự ức chế α-amylase làm
chậm q trình tiêu hóa và hấp thu
carbohydrat nên hạn chế được sự tăng
đường huyết nên có thể hỗ trợ điều trị
bệnh tiểu đường. Kết quả ức chế αamylase của các dịch chiết ethanol từ
các loại gạo cho kết quả được trình bày

Kỷ yếu khoa học

trong hình 1 cho thấy dịch chiết gạo lứt
tím và gạo nếp than ở nồng độ 15-37,5
mg/ml có hoạt tính ức chế α-amylase
gần tương đương nhau. Dịch chiết gạo
lứt đỏ có sự ức chế enzyme α-amylase
là 67,3% ở nồng độ 45 mg/ml trong khi
ở gạo nếp than là 77,38%. Như vậy,
thông qua nghiên cứu hoạt tính ức chế
enzyme α-amylase thì dịch chiết gạo
lứt tím và gạo nếp than thể hiện hoạt
tính cao hơn so với dịch chiết gạo lứt
đỏ có thể là do sự quyết định của thành
phần polyphenol tổng cao hơn đã được

trình bày trong bảng 1.
Hoạt tính chống tăng đường huyết
của dịch chiết ethanol từ gạo lứt tím,
lứt đỏ và nếp than

Hình 2. Kết quả đo đái tháo đường của nhóm chuột uống cao chiết cồn của 3
loại gạo so với nhóm chuột đối chứng
Kết quả thử nghiệm chống tăng đường 400 mg/kg và gạo nếp than là 300
huyết in vivo được trình bày ở hình 2 mg/kg đã đưa chỉ số đường huyết của
cho thấy nhóm 2 là động vật uống các nhóm thử này (với giá trị lần lượt
lượng đường cao nhưng không được là 6,93 ± 0,55 và 6,5 ± 0,4 mmol/l) về
uống dịch chiết gạo thì có nồng độ mức bình thường tương đương (khơng
đường trong máu khá cao với chỉ số khác biệt về mặt thống kê; p> 0,05) với
đường huyết lên đến 14,71± 0,43 nhóm chứng trắng (nhóm 1) và nhóm
mmol/L trong khi các nhóm động vật dùng thuốc glibenclamide (nhóm 3dùng dịch chiết gạo nếp than (nhóm 4, liều dùng 10 mg/kg). Glibenclamide là
5, 6), gạo lứt tím (nhóm 7, 8, 9) và gạo một sulfonylurea có tác dụng làm giảm
lứt đỏ (nhóm 10, 11,12) ở các nồng độ nồng độ glucose trong máu, do làm
tăng dần (200-400 mg/kg) có hoạt tính tăng tính nhạy cảm của 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 là phóng insulin (Pernet, 1985). Đối với
256


Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018

gạo lứt đỏ thì nồng độ phải tăng lên 450
mg/kg (khơng thể hiện kết quả trong
hình 2) thì chỉ số đường huyết của
nhóm động vật dùng dịch chiết này
mới có khả năng làm giảm mức đường

huyết tương đương nhóm chứng thuốc
với giá trị đường huyết là 5,91 ± 0,38
mmol/l. Trong đó cao chiết gạo nếp
than cho khả năng hạ đường huyết tốt
ở liều 300 mg/kg và 400 mg/kg (tương
ứng với chỉ số đường huyết là 6,5 ± 0,4
mmol/l và 6,2 ± 0,2 mmol/l) tương
đương với đối chứng là thuốc trị đái
tháo đường glibenclamide.
Như vậy qua mơ hình chống tăng
đường huyết cấp tính dịch chiết gạo
nếp than có hoạt tính mạnh nhất tiếp
theo là dịch chiết từ gạo lứt tím và cuối
cùng là gạo lứt đỏ.
Kết quả tạo mơ hình chuột tiểu
đường bằng STZ
Để thử nghiệm hoạt tính chống đái
tháo đường của các mẫu cao chiết thì
cần tạo mơ hình chuột tiểu đường.
Streptozotocin (STZ) là một kháng
sinh được phân lập từ nấm
Streptomyces achromogenes, có tính
độc chọn lọc 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
loại độc để gây mô hình tiểu đường
type 1. Kết quả cho thấy các nhóm
chuột thử nghiệm được tiêm STZ ở các
thời điểm 0h với chỉ số đường huyết là

6,34  0,27 và sau 3 ngày nhóm chuột
được tiêm STZ là 23,72  2,70 > 14
mmol/L đáp ứng tiêu chuẩn nghiên cứu
với tỷ lệ chuột sống sót là 100%. STZ
khi vào cơ thể chuột đã làm phá hủy tế
bào β tuyến tụy gây ra sự thiếu hụt
insulin là nguyên nhân chính gây ra đái
tháo đường với chỉ số đường huyết ở
chuột tăng lên rất cao.
Từ kết quả tạo mơ hình chuột tiểu
đường type 1 bằng STZ và kết quả thử

Kỷ yếu khoa học

nghiệm chống tăng đường huyết cấp
tính của các mẫu dịch chiết cồn từ các
loại gạo lứt tím, gạo lứt đỏ và gạo nếp
than với liều dùng là 400 mg.kg-1 có
hoạt tính tốt nên được chọn để thử
nghiệm trên mơ hình chuột mắc bệnh
tiểu đường type 1. Trong nghiên cứu
này, các nhóm chuột được cho uống
dịch chiết cồn các loại gạo màu trong
21 ngày và chỉ số glucose máu được
ghi nhận vào các thời điểm ngày thứ 1,
7, 14, 21.
Hoạt tính chống tăng đường huyết
dịch chiết ethanol từ gạo lứt tím và
lứt đỏ trên mơ hình mãn tính chuột
bị tổn thương tuyến tụy bởi STZ

Các nhóm chuột 2, 3, 4, 5 và 6 trong
ngày đầu tiên thì chỉ số đường huyết
đều cao và khơng có sự khác biệt về
mặt thống kê. Những con chuột bị bệnh
tiểu đường ở nhóm đối chứng tiểu
đường (nhóm độc-nhóm 2) sau khi
tiêm STZ với liều duy nhất thì sau ngày
thứ 7 nồng độ glucose máu vẫn tiếp tục
tăng so với ngày đầu tiên khiến cho tất
cả con chuột trong nhóm thử nghiệm
này đều bị chết.
Sau 21 ngày, ba nhóm chuột được cho
uống cao chiết ethanol từ ba loại gạo nếp
than, lứt tím, lứt đỏ tiếp tục cho thấy hiệu
quả ổn định đường huyết với giá trị nồng
độ glucose máu lần lượt là 7,0 ± 0,4; 7,6
± 0,3; 7,9 ± 0,6 mmol/l (tương đương
giảm 52,77%, 52,77% và 56,03% so với
giá trị nồng độ glucose máu ngày thứ
nhất). Đặc biệt nhóm chuột được cho
uống dịch chiết ethanol từ gạo nếp than có
hiệu quả tương đương (khơng khác biệt
về 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) tại cùng thời điểm. Trong
khi đó nhóm dùng dịch chiết gạo lứt tím
và gạo nếp than nếu dùng thêm sau 21
ngày sẽ có kết quả tương đương với nhóm
thuốc cùng loại.

257


Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018

Kết quả thử nghiệm tiếp theo đối với các
nhóm dùng hai loại dịch chiết cịn lại cho
chỉ số đường huyết tương đương với
nhóm thuốc ở ngày thứ 23 đối với gạo lứt
tím và ngày thứ 25 đối với dịch chiết từ
gạo lứt đỏ. Dịch chiết gạo nếp than có
hoạt tính khá tốt trong các phương
pháp thử nghiệm nên có tiềm năng lớn
trong khả năng ngăn ngừa cũng như hỗ
trợ bệnh nhân làm giảm đái tháo
đường.
Sản phẩm bánh tráng từ gạo màu
Từ kết quả khảo sát nhóm đã làm bánh
tráng cuốn từ gạo lứt đỏ theo công thức
và đạt chất lượng về cảm quan giống
bánh tráng gạo thông thường. Tuy
nhiên công thức áp dụng thành công
cho gạo lứt đỏ khơng áp dụng được cho
gạo tím và gạo nếp than. Ngun nhân
chính có thể là do hàm lượng amylose
pectin trong gạo tím và nếp than nhiều
hơn gạo lứt đỏ, khiến cho bánh bị dính.
Vì thế nhóm quyết định sản xuất bánh
tráng nướng đối với gạo tím và gạo nếp

than. Bánh tráng nướng có độ dày lớn
hơn nhiều so với loại bánh tráng cuốn,
vì vậy để sản xuất bánh tráng nướng,
sử dụng công thức thứ nghiệm của gạo

Kỷ yếu khoa học

lứt đỏ nhưng với độ dày khác nhau.
KẾT LUẬN
Từ những kết quả nghiên cứu ở trên có
thể thấy là dịch chiết ethanol từ gạo lứt
tím, lứt đỏ và nếp than có hoạt tính ức
chế enzyme α-amylase có thể là các
thành phần hợp chất phenol trong gạo
màu đóng vai trị quyết định. Đồng thời
ba loại dịch chiết ethanol của gạo màu
đều thể hiện hoạt tính chống tăng
đường huyết trên mơ hình chuột bị tăng
đường huyết cấp tính và trong mơ hình
chuột bị gây đái tháo đường do STZ
trong đó dịch chiết từ gạo nếp than thể
hiện hoạt tính sinh học trong mơ hình
này cao hơn gạo lứt đỏ và lứt tim.
Hướng ứng dụng là tạo ra sản phẩm
bánh tráng chưa có trên thị trường vì
thế làm phong phú thêm dịng sản
phẩm bánh tráng từ gạo màu.
Những kết quả thu được trong nghiên
cứu chứng minh gạo màu được trồng ở
Việt Nam có tiềm năng chống tăng

đường huyết nên có thể phát triển nhằm
tạo ra các sản phẩm tốt cho sức khỏe
trong ngành công nghiệp thực phẩm của
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