Luận văn thạc sĩ tối ưu hóa các điều kiện lên men sản xuất chất ức chế enzym α glucosidase từ aspergillus oryzae t6 cho chế biến thực phẩm

Khám phá luận văn thạc sĩ về tối ưu hóa điều kiện lên men sản xuất chất ức chế enzym α glucosidase từ Aspergillus oryzae T6 trong chế biến thực phẩm.

• Tác giả: Phạm Thị Quỳnh Lai
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Tiến
• Trường học: Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Tối ưu hóa các điều kiện lên men sản xuất chất ức chế enzym α-glucosidase từ Aspergillus oryzae T6 cho chế biến thực phẩm
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.2. Yêu cầu nghiên cứu
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Giới thiệu về thực phẩm chức năng
• 2.2. Hoạt chất AGIs
• 2.3. Cơ sở khoa học của việc sử dụng hoạt chất đến quá trình trao đổi đường trong cơ thể người
• 2.4. Hoạt chất AGIs tổng hợp bằng hóa học
• 2.5. AGIs tổng hợp tự nhiên
• 2.6. Tính an toàn của hoạt chất AGIs
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.3. Hóa chất và thiết bị sử dụng
• 3.4. Thiết bị sử dụng
• 3.5. Nội dung nghiên cứu
• 3.6. Phương pháp nghiên cứu
• 3.6.1. Phương pháp vi sinh
• 3.6.2. Xác định hoạt tính AGIs theo phương pháp của Yamaki và Mori cải tiến
• 3.6.3. Phương pháp xác định độ ẩm
• 3.6.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 3.6.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến hình thành hoạt chất AGIs trong quá trình lên men
• 4.2. Nghiên cứu xác định độ ẩm môi trường đến khả năng sinh hoạt chất AGIs của chủng A
• 4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình lên men đến khả năng sinh AGIs của chủng A
• 4.4. Ảnh hưởng của độ thoáng khí trong quá trình lên men đến khả năng sinh AGIs của chủng A
• 4.5. Ảnh hưởng lượng giống nấm mốc ban đầu đến khả năng sinh AGIs của chủng A
• 4.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu của môi trường đến khả năng sinh hoạt chất AGIs của chủng A
• 4.7. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến khả năng sinh hoạt chất AGIs của chủng A
• 4.8. Giải bài toán tối ưu
• 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về chất ức chế enzym α glucosidase và Aspergillus oryzae

Chất ức chế enzym α-glucosidase (AGIs) đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát đường huyết, đặc biệt trong điều trị bệnh đái tháo đường. Aspergillus oryzae, một loại nấm mốc được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, có khả năng sinh tổng hợp AGIs thông qua quá trình lên men. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa lên men để sản xuất AGIs từ Aspergillus oryzae T6, nhằm ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng.

1.1. Vai trò của chất ức chế enzym α glucosidase

Chất ức chế enzym α-glucosidase ngăn cản sự phân hủy carbohydrate thành glucose, giúp kiểm soát đường huyết. Điều này đặc biệt hữu ích trong việc phòng ngừa và điều trị bệnh đái tháo đường. Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng AGIs có thể được sản xuất từ Aspergillus oryzae thông qua quá trình lên men, mang lại hiệu quả cao và an toàn cho người sử dụng.

1.2. Aspergillus oryzae và tiềm năng trong sản xuất thực phẩm

Aspergillus oryzae là một loại nấm mốc được sử dụng phổ biến trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt trong sản xuất các sản phẩm lên men như tương, nước tương. Khả năng sinh tổng hợp AGIs của Aspergillus oryzae mở ra tiềm năng lớn trong việc phát triển các thực phẩm chức năng hỗ trợ kiểm soát đường huyết.

II. Tối ưu hóa lên men sản xuất AGIs từ Aspergillus oryzae T6

Quá trình tối ưu hóa lên men nhằm tăng hiệu suất sản xuất AGIs từ Aspergillus oryzae T6 được thực hiện thông qua việc điều chỉnh các yếu tố như pH, nhiệt độ, độ ẩm, thời gian lên men và tỷ lệ nguyên liệu. Kết quả nghiên cứu cho thấy các điều kiện tối ưu giúp tăng đáng kể hàm lượng AGIs, tạo cơ sở cho việc sản xuất thực phẩm chức năng.

2.1. Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến quá trình lên men

pH và nhiệt độ là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất lên men. Nghiên cứu chỉ ra rằng pH tối ưu cho quá trình lên men là 5.5, trong khi nhiệt độ tối ưu là 30°C. Các điều kiện này giúp Aspergillus oryzae T6 sinh trưởng tốt và sản xuất AGIs hiệu quả.

2.2. Tác động của độ ẩm và thời gian lên men

Độ ẩm và thời gian lên men cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất AGIs. Độ ẩm tối ưu được xác định là 70%, trong khi thời gian lên men tối ưu là 72 giờ. Các điều kiện này giúp tối đa hóa hiệu suất sản xuất AGIs từ Aspergillus oryzae T6.

III. Ứng dụng của AGIs trong sản xuất thực phẩm chức năng

AGIs được sản xuất từ Aspergillus oryzae T6 có tiềm năng lớn trong việc phát triển các thực phẩm chức năng hỗ trợ kiểm soát đường huyết. Các sản phẩm này có thể được sử dụng như một giải pháp thay thế an toàn và hiệu quả cho các loại thuốc điều trị đái tháo đường truyền thống.

3.1. Lợi ích của thực phẩm chức năng chứa AGIs

Thực phẩm chức năng chứa AGIs giúp kiểm soát đường huyết, giảm nguy cơ mắc các biến chứng liên quan đến bệnh đái tháo đường. Các sản phẩm này cũng an toàn hơn so với các loại thuốc tổng hợp, không gây tác dụng phụ nghiêm trọng.

3.2. Triển vọng phát triển thực phẩm chức năng từ AGIs

Với khả năng sản xuất AGIs hiệu quả từ Aspergillus oryzae T6, các nhà sản xuất có thể phát triển nhiều loại thực phẩm chức năng đa dạng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng trong việc chăm sóc sức khỏe.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phạm Thị Quỳnh Lai (chuyên ngành Công nghệ thực phẩm, Khoa Công nghệ sinh học & Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, năm 2014) tập trung vào đề tài: "Tối ưu hóa các điều kiện lên men sản xuất chất ức chế enzym α - glucosidase từ Aspergillus oryzae T6 cho chế biến thực phẩm". Nghiên cứu được thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Đức Tiến (Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch) và ThS. Trần Thị Lý (Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên).

Bối cảnh thực tiễn của đề tài xuất phát từ sự gia tăng nhanh chóng của bệnh đái tháo đường (ĐTĐ) trên phạm vi toàn cầu và tại Việt Nam. Theo dự báo của Hiệp hội Đái tháo đường Quốc tế (IDF) được tác giả dẫn giải, năm 2010 thế giới có khoảng 221 triệu người mắc bệnh đái tháo đường và dự báo đến năm 2025 con số này tăng lên 330 triệu người (chiếm khoảng 6% dân số). Tại các nước đang phát triển như Việt Nam, tỷ lệ gia tăng lên tới 170%, với ước tính khoảng 4,5 triệu người mắc bệnh và dự kiến tăng lên 7 triệu người vào năm 2025 (trong đó ĐTĐ type 2 chiếm trên 90%).

Việc sử dụng các hoạt chất ức chế enzyme α-glucosidase (AGIs) là một giải pháp y sinh quan trọng nhằm kìm hãm sự thủy phân disaccharide và oligosaccharide thành monosaccharide tại ruột non, từ đó làm chậm quá trình hấp thu glucose và hạn chế tăng đường huyết sau ăn. Mặc dù AGIs có thể thu nhận qua con đường hóa dược hoặc chiết xuất từ thực vật, các phương pháp này thường tốn kém, phức tạp và có nguy cơ gây ra tác dụng phụ như rối loạn chức năng gan, đau dạ dày. Lên men vi sinh vật, đặc biệt bằng chủng nấm mốc Aspergillus oryzae trên cơ chất đậu đen xanh lòng, mở ra hướng sản xuất chất ức chế an toàn, không có độc tính qua các thử nghiệm sinh học. Đề tài được kế thừa và phát triển từ đề tài nghiên cứu cấp thành phố (mã số 01C-06/05-2011-2 theo Quyết định số 73/2010/QĐ-UBND) do ThS. Nguyễn Đức Tiến làm chủ nhiệm.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:

• Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu quá trình lên men bề mặt (xác định ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, độ ẩm, độ thoáng khí, tỷ lệ nguyên liệu bổ sung, thời gian lên men và lượng nấm mốc ban đầu) nhằm tối ưu hóa các điều kiện công nghệ để lượng hoạt chất ức chế enzyme α-glucosidase tạo ra đạt giá trị cực đại, phục vụ làm cơ sở nguyên liệu cho chế biến thực phẩm chức năng.
• Yêu cầu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:
  1. Xác định ảnh hưởng của từng yếu tố công nghệ lên men (pH môi trường, độ ẩm, nhiệt độ, độ dày môi trường/độ thoáng khí, lượng giống nấm mốc bổ sung ban đầu, tỷ lệ phối trộn cám gạo và thời gian nuôi cấy) đến khả năng sinh tổng hợp hoạt chất AGIs của chủng A. oryzae T6.
  2. Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm và phần mềm Design-Expert 7 để tối ưu hóa đồng thời các yếu tố công nghệ ảnh hưởng lớn nhất.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Chủng nấm mốc Aspergillus oryzae T6 do Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trường nông nghiệp (Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch) cung cấp; cơ chất lên men là đậu đen xanh lòng (Vigna cylindrica Skeels hoặc Vigna unguiculata Walp.) phối trộn với cám gạo.
• Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trường nông nghiệp – Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, số 126 phố Trung Kính, phường Trung Hòa, quận Cầu Giấy, Hà Nội.
• Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai thực hiện từ tháng 12 năm 2013 đến tháng 6 năm 2014.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của nghiên cứu dựa trên cơ chế sinh hóa của enzyme α-glucosidase (glucohydrolase) – một exo-enzyme xúc tác quá trình thủy phân liên kết 1,4-α-glycoside từ đầu không khử của carbohydrate để giải phóng phân tử α-D-glucose. Hoạt chất AGIs đóng vai trò kìm hãm cạnh tranh hoặc phi cạnh tranh với enzyme này tại niêm mạc ruột non, kiểm soát mức đường huyết sau bữa ăn. Về mặt vi sinh, Aspergillus oryzae thuộc giới Fungi, ngành Ascomycota, lớp Eurotiomycetes, bộ Eurotiales, họ Trichocomaceae; đây là loài nấm mốc hiếu khí tuyệt đối, có hệ enzyme ngoại bào phong phú (amylase, protease, cellulase, pectinase) và có lịch sử sử dụng an toàn trong công nghệ thực phẩm truyền thống (sản xuất tương, rượu sake, xì dầu). Đậu đen xanh lòng là loại hạt họ Đậu (Fabaceae) giàu protein (24,2%), carbohydrate (53,3%), khoáng chất, vitamin và các hợp chất polyphenol, anthocyanin có hoạt tính sinh học.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được thiết kế theo các quy chuẩn:

• Phương pháp lên men: Lên men bán rắn bề mặt (solid-state surface fermentation). Môi trường đậu đen xanh lòng được rửa sạch, ngâm nước 10 giờ ở nhiệt độ phòng, để ráo 5 phút, phối trộn cám gạo theo tỷ lệ xác định và hấp tiệt trùng ở 121°C trong 60 phút trước khi cấy giống.
• Phương pháp xác định hoạt tính AGIs: Thực hiện theo phương pháp đo quang phổ của Yamaki và Mori cải tiến. Nguồn enzyme α-glucosidase được điều chế từ bột ruột non chuột (Rat intestinal acetone powder, Sigma Chemical Co., Mỹ): hòa 25 mg bột trong 1 ml dung dịch NaCl 0,9%, đồng thể hóa bằng máy siêu âm 12 lần (mỗi lần 30 giây) trong bể đá, ly tâm 10.000 vòng/phút trong 30 phút ở nhiệt độ thấp để thu dịch nổi. Cơ chất sử dụng là p-nitrophenyl α-D-glucopyranoside (4-PNP, nồng độ 0,9133 mg/ml). Phản ứng thực hiện trong dung dịch đệm phosphate 0,5M (pH 6,7) ở 37°C trong 60 phút, dừng phản ứng bằng dung dịch Na2CO3 0,67M và đo mật độ quang học (OD) tại bước sóng 405 nm. Hoạt tính ức chế được tính theo công thức: $$I (%) = \frac{A_{\text{đối chứng}} - A_{\text{mẫu}}}{A_{\text{đối chứng}}} \times 100$$
• Phương pháp xác định độ ẩm nguyên liệu và môi trường: Tiến hành theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4326-86 bằng phương pháp sấy khô mẫu ở nhiệt độ 100 - 105°C đến khối lượng không đổi trên cân phân tích Precisa XT 320 M.
• Phương pháp quy hoạch thực nghiệm: Khảo sát đơn yếu tố từng biến số công nghệ; sau khi chọn được các yếu tố then chốt, tác giả thiết lập ma trận Box-Behnken gồm 15 thí nghiệm (3 yếu tố, mỗi yếu tố 3 mức mã hóa -1, 0, +1) để mô hình hóa hàm mục tiêu theo phương trình hồi quy bậc 2: $$Y = b_0 + b_1A + b_2B + b_3C + b_{12}AB + b_{23}BC + b_{13}AC + b_{11}A^2 + b_{22}B^2 + b_{33}C^2$$
• Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu được thu thập qua 3 lần lặp lại độc lập, xử lý thống kê mô tả và phân tích phương sai (ANOVA) bằng phần mềm Microsoft Excel, IRRISTAT và Design-Expert 7 (kiểm định F-test ở mức ý nghĩa thống kê $\alpha = 0,05$).

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả nêu bật tính cấp bách của đề tài trước thực trạng gia tăng bệnh đái tháo đường type 2 tại Việt Nam và trên thế giới. Nội dung phần này thiết lập luận điểm về ưu thế vượt trội của việc sản xuất hoạt chất kìm hãm enzyme α-glucosidase từ chủng vi sinh vật an toàn Aspergillus oryzae trên nguồn cơ chất đậu đen xanh lòng rẻ tiền và giàu dinh dưỡng, thay thế cho các hoạt chất tổng hợp hóa học có nhiều tác dụng phụ. Tác giả xác định rõ 2 mục tiêu và 2 yêu cầu cụ thể của khóa luận, làm định hướng cho các nội dung thực nghiệm tiếp theo.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng thuật toàn diện các nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến đề tài:

• Khái niệm thực phẩm chức năng theo định nghĩa của Bộ Y tế Việt Nam và Viện Khoa học & Đời sống Quốc tế (ILSI).
• Cơ chế tác động của hoạt chất AGIs lên quá trình trao đổi carbohydrate: ức chế sự phân cắt disaccharide (sucrose, maltose) thành monosaccharide (glucose, fructose), ngăn ngừa tăng đường huyết đột ngột sau ăn.
• Đánh giá các nguồn thu nhận AGIs: tổng hợp hóa học (Acarbose, Voglibose, dẫn xuất chalcone), chiết xuất thực vật (salacinol từ rễ Salacia reticulata, 1-deoxynojirimycin từ cao lá dâu tằm, dịch chiết hoa lựu, nụ vối), chiết xuất động vật (hải sâm Stichopus japonicus) và vi sinh vật (Streptomyces, Actinoplanes, Aspergillus oryzae).
• Dữ liệu an toàn sinh học của hoạt chất AGIs từ đậu lên men bởi nấm mốc: tổng hợp các thử nghiệm lâm sàng của Hiroyuki Fujita và cộng sự chứng minh hoạt chất từ dịch chiết đậu lên men không ức chế các enzyme tiêu hóa khác (pepsin, trypsin, chymotrypsin, amylase, lipase), không gây độc tính cấp tính (thử nghiệm trên chuột ở liều 100 - 500 mg/kg và người tình nguyện uống 3 g/ngày trong 12 tuần) cũng như độc tính mãn tính (trên 18 bệnh nhân ĐTĐ type 2 dùng liều 0,9 g/ngày trong 6 tháng giúp giảm HbA1c từ 10,24% xuống 8,96% và giảm đường huyết từ 9,31 mmol/l xuống 8,61 mmol/l).
• Tiêu chuẩn thương mại quốc tế: Dẫn chứng tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm bột chiết xuất đậu lên men Touchi Extract được Ủy ban Châu Âu phê duyệt theo Quy định 1881/2006 (hoạt tính AGIs $IC_{50} \le 10,\mu\text{g/kg}$, chất béo $\le 7%$, aflatoxin $\le 5,\mu\text{g/kg}$, 3-MCPD $\le 50,\mu\text{g/kg}$, tổng số vi sinh vật hiếu khí $\le 1000,\text{cfu/g}$).
• Đặc điểm phân loại học, hình thái, dinh dưỡng và hệ gen của Aspergillus oryzae (bộ gen 37 Mb mã hóa khoảng 12.000 gen); thành phần dinh dưỡng của đậu đen xanh lòng (protein 24,2%, gluxit 53,3%, giàu axit amin thiết yếu và chất chống oxy hóa anthocyanin).

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung chương trình bày chi tiết quy chuẩn nguyên vật liệu, hóa chất thí nghiệm và hệ thống thiết bị phân tích (nồi hấp Sanyo, cân phân tích Precisa XT 320 M, máy Soxhlet TC15, máy sấy Grot Dz4763). Tác giả mô tả chi tiết phương thức bố trí 7 thí nghiệm đơn yếu tố nhằm khảo sát ảnh hưởng của pH (4,5 - 6,5), độ ẩm môi trường (45 - 65%), nhiệt độ nuôi cấy (25 - 40°C), độ dày môi trường (10 - 40 cm), lượng bào tử giống tiếp ban đầu ($10^2 - 10^9,\text{cfu/g}$), tỷ lệ phối trộn cám gạo (0 - 25%) và thời gian lên men (24 - 62 giờ). Cuối chương là quy trình lập ma trận quy hoạch thực nghiệm Box-Behnken 15 thí nghiệm trên phần mềm Design-Expert 7 để tối ưu hóa 3 biến công nghệ quan trọng nhất.

Phần 4: Kết quả và thảo luận

Chương thực nghiệm tập trung phân tích các chuỗi số liệu đo đạc hoạt tính ức chế α-glucosidase qua từng biến số công nghệ:

• Ảnh hưởng của pH môi trường: Khảo sát dải pH từ 3,5 đến 7,5 cho thấy hoạt tính ức chế biến thiên từ 22,37% đến 68,27%. Hoạt tính đạt giá trị cao nhất tại pH 5,5 (đạt 68,27%), khác biệt có ý nghĩa thống kê so với các mức pH khác ($p < 0,05$). Môi trường quá kiềm (pH 7,5) làm hoạt tính giảm sâu xuống 22,37%.

STT	pH môi trường	Hoạt tính AGIs (%)
1	3,5	33,230
2	4,0	41,433
3	4,5	65,630
4	5,0	66,170
5	5,5	68,270
6	6,0	65,500
7	6,5	58,000
8	7,0	32,700
9	7,5	22,370

• Ảnh hưởng của độ ẩm ban đầu: Hoạt tính AGIs tăng dần từ 61,10% (ở độ ẩm 45%) lên đỉnh điểm 74,60% tại độ ẩm 55%. Khi độ ẩm tăng lên 60% và 65%, hoạt tính giảm lần lượt xuống 70,23% và 63,40%. Tác giả giải thích độ ẩm thấp cản trở vận chuyển chất dinh dưỡng qua màng tế bào, trong khi độ ẩm quá cao làm bết dính cơ chất, cản trở lưu thông không khí.

STT	Độ ẩm môi trường (%)	Hoạt tính AGIs (%)
1	45	61,10
2	50	68,13
3	55	74,60
4	60	70,23
5	65	63,40

• Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men: Trong khoảng 25 - 40°C, hoạt tính AGIs đạt cực đại tại 30°C với giá trị 78,40%, kế tiếp là 35°C đạt 78,10%. Ở 25°C, sợi nấm sinh trưởng chậm khiến hoạt tính chỉ đạt 70,60%; tại 40°C, quá trình hô hấp quá mức và tổn thương cấu trúc màng làm hoạt tính giảm mạnh còn 62,10%.

STT	Nhiệt độ (°C)	Hoạt tính AGIs (%)
1	25	70,60
2	30	78,40
3	35	78,10
4	40	62,10

• Ảnh hưởng của độ dày lớp môi trường (độ thoáng khí): Khảo sát từ 5 cm đến 40 cm cho thấy hoạt tính tăng từ 62,50% lên đỉnh 78,18% tại cả hai mức độ dày 20 cm và 25 cm. Khi tăng độ dày lên 30 cm, 35 cm và 40 cm, hoạt tính suy giảm lần lượt còn 75,87%, 59,43% và 50,20% do thiếu oxy bên trong khối cơ chất. Độ dày 25 cm được lựa chọn vì tối ưu hóa diện tích mặt bằng nuôi cấy.

STT	Độ dày môi trường (cm)	Hoạt tính AGIs (%)
1	5	62,50
2	10	71,20
3	15	75,40
4	20	78,18
5	25	78,18
6	30	75,87
7	35	59,43
8	40	50,20

• Ảnh hưởng của lượng nấm mốc giống ban đầu: Mật độ bào tử tiếp giống từ $10^2$ đến $10^9,\text{cfu/g}$ cho thấy hoạt tính AGIs tăng dần và đạt cao nhất ở mức $10^6,\text{cfu/g}$ (78,21%), tương đương với mức $10^7,\text{cfu/g}$ (78,08%). Mật độ tiếp giống quá thấp ($10^2,\text{cfu/g}$) chỉ đạt 63,20% và dễ tạp nhiễm; mật độ quá cao ($10^9,\text{cfu/g}$) dẫn đến cạnh tranh dinh dưỡng gay gắt, làm giảm hoạt tính xuống 71,83%. Mật độ $10^6,\text{cfu/g}$ được lựa chọn để tiết kiệm chi phí nhân giống.

STT	Lượng giống ban đầu (cfu/g)	Hoạt tính AGIs (%)
1	$10^2$	63,20
2	$10^3$	64,78
3	$10^4$	68,40
4	$10^5$	76,17
5	$10^6$	78,21
6	$10^7$	78,08
7	$10^8$	72,70
8	$10^9$	71,83

• Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn cám gạo: Khảo sát các công thức đậu đen xanh lòng/cám gạo (100/0, 95/5, 90/10, 85/15, 80/20, 75/25) cho thấy bổ sung cám gạo làm tăng rõ rệt khả năng tích lũy hoạt chất. Tỷ lệ 90/10 (bổ sung 10% cám gạo) cho hoạt tính ức chế cao nhất là 79,24%, vượt trội so với mẫu đối chứng không bổ sung cám gạo (62,33%). Bổ sung quá 15% cám gạo làm giảm hoạt tính do làm thay đổi tỷ lệ cơ chất đậu đen.

STT	Tỷ lệ phối trộn (Đậu đen / Cám gạo)	Hoạt tính AGIs (%)
1	100 / 0	62,33
2	95 / 5	78,18
3	90 / 10	79,24
4	85 / 15	74,53
5	80 / 20	68,27
6	75 / 25	63,37

• Ảnh hưởng của thời gian lên men: Khảo sát động học từ 0 đến 62 giờ nuôi cấy. Hoạt tính ức chế bắt đầu được ghi nhận rõ sau 24 giờ (44,26%), tăng liên tục qua các mốc thời gian: 36 giờ (63,30%), 48 giờ (79,21%), 56 giờ (85,50%) và đạt cực đại tại 58 giờ với giá trị 87,67%. Sau 58 giờ, tế bào bước vào pha tự phân giải khiến hoạt tính giảm nhẹ xuống 86,41% (ở 60 giờ) và 86,17% (ở 62 giờ).
• Tối ưu hóa điều kiện lên men bằng quy hoạch thực nghiệm: Từ kết quả đơn yếu tố, tác giả lựa chọn 3 thông số ảnh hưởng lớn nhất để tối ưu hóa đồng thời: Độ ẩm ($A$, miền khảo sát 50 - 60%), Nhiệt độ ($B$, miền khảo sát 25 - 35°C) và Thời gian ($C$, miền khảo sát 54 - 62 giờ). Thiết lập ma trận Box-Behnken gồm 15 thí nghiệm trên phần mềm Design-Expert 7.

Biến độc lập	Ký hiệu mã hóa	Mức -1	Mức 0	Mức +1
Độ ẩm (%)	A	50	55	60
Nhiệt độ (°C)	B	25	30	35
Thời gian (h)	C	54	58	62

Phần 5: Kết luận và đề nghị

Phần cuối đúc kết các giá trị thông số công nghệ tối ưu thu được từ quá trình thực nghiệm và đưa ra các đề xuất về việc tiếp tục phân tích thành phần hóa học tinh sạch của hoạt chất, mở rộng quy mô thử nghiệm chế biến dạng sản phẩm hoàn chỉnh.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã xác lập hệ thống dữ liệu thực nghiệm hoàn chỉnh về công nghệ lên men bề mặt tạo hoạt chất ức chế enzyme α-glucosidase từ chủng Aspergillus oryzae T6 trên cơ chất đậu đen xanh lòng:

• Xác định được các thông số công nghệ tối ưu ở quy mô phòng thí nghiệm:
  • Môi trường cơ chất: Đậu đen xanh lòng ngâm 10 giờ, hấp chín ở 121°C trong 60 phút, phối trộn 10% cám gạo.
  • pH môi trường ban đầu: 5,5 (cho hoạt tính ức chế đạt 68,27%).
  • Độ ẩm môi trường: 55% (cho hoạt tính đạt 74,60%).
  • Nhiệt độ nuôi cấy: 30°C (cho hoạt tính đạt 78,40%).
  • Độ dày lớp cơ chất: 25 cm (đạt hoạt tính 78,18%, tương đương mức độ dày 20 cm nhưng tiết kiệm diện tích bề mặt).
  • Tỷ lệ tiếp giống ban đầu: $10^6,\text{cfu/g}$ (đạt hoạt tính 78,21%).
  • Thời gian lên men thích hợp: 58 giờ (hoạt tính đạt đỉnh 87,67%).
• Về giải pháp công nghệ: Tác giả đã chứng minh hiệu quả của việc bổ sung phụ phẩm nông nghiệp là cám gạo (tỷ lệ 10%) vào cơ chất đậu đen giúp tăng hoạt tính ức chế thêm 16,91% so với việc chỉ lên men đậu đen thuần túy. Đồng thời, nghiên cứu xây dựng được ma trận thực nghiệm Box-Behnken với 3 biến số công nghệ then chốt (độ ẩm 50 - 60%, nhiệt độ 25 - 35°C, thời gian 54 - 62 giờ) trên phần mềm Design-Expert 7 để mô tả toán học quá trình lên men.
• Đóng góp khoa học so với các công trình trước: Trước nghiên cứu này, các công bố trong nước của nhóm tác giả Viện Cơ điện nông nghiệp chủ yếu tập trung vào tuyển chọn chủng hoặc ứng dụng A. oryzae trên phụ phẩm để tạo protein thức ăn chăn nuôi. Đề tài của Phạm Thị Quỳnh Lai là công trình thực nghiệm đầu tiên trong nước xác lập đầy đủ quy trình lên men bề mặt trên cơ chất đậu đen xanh lòng kết hợp cám gạo để sinh tổng hợp hoạt chất ức chế α-glucosidase phục vụ chế biến thực phẩm chức năng hỗ trợ điều trị đái tháo đường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của khóa luận:

• Phạm vi nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm (mẻ nuôi cấy tĩnh trong khay thí nghiệm), chưa triển khai kiểm chứng trên hệ thống thiết bị lên men bán công nghiệp hoặc công nghiệp.
• Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm trong văn bản chủ yếu dựa trên hoạt tính ức chế enzyme in vitro ($I%$) bằng phương pháp so màu quang phổ với dịch chiết thô, chưa đi sâu vào việc chiết tách, tinh sạch và định danh cấu trúc hóa học chi tiết của phân tử hoạt chất AGIs thu được.
• Đề tài chưa thực hiện đánh giá các chỉ tiêu an toàn vi sinh và độc tố nấm mốc (như Aflatoxin) trên sản phẩm sau lên men theo tiêu chuẩn Touchi Extract của Châu Âu mà tác giả đã viện dẫn ở phần tổng quan.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Hoàn thiện mô hình toán học giải bài toán tối ưu trên Design-Expert 7 để tìm tọa độ tối ưu tuyệt đối và tiến hành thí nghiệm kiểm chứng tại điểm cực trị.
• Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết xuất, cô đặc và sấy phun tạo bột hoạt chất AGIs từ khối đậu đen lên men.
• Đánh giá các chỉ tiêu vi sinh vật, kim loại nặng và độc tố nấm mốc trong chế phẩm bột thành phẩm nhằm đáp ứng quy định an toàn vệ sinh thực phẩm.
• Nghiên cứu công thức phối chế bột hoạt chất AGIs vào các dạng sản phẩm thực phẩm chức năng cụ thể (viên nén, trà hòa tan, súp ăn liền) và thử nghiệm lâm sàng đánh giá hiệu quả kiểm soát đường huyết trên cơ thể sống.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn cho các đối tượng:

• Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ thực phẩm, Công nghệ sinh học và Hóa sinh học: Tài liệu cung cấp cơ sở phương pháp luận chi tiết về kỹ thuật lên men bề mặt vi sinh vật trên cơ chất rắn hạt đậu đỗ.
• Người làm đề tài nghiên cứu về các chất có hoạt tính sinh học từ tự nhiên: Khóa luận là tài liệu tham khảo cụ thể về quy trình thực nghiệm xác định hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase in vitro sử dụng bột ruột non chuột (Rat intestinal acetone powder) và cơ chất 4-PNP theo phương pháp Yamaki - Mori cải tiến.
• Các nhà nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D) trong ngành thực phẩm chức năng: Số liệu thực nghiệm về tỷ lệ phối trộn cám gạo - đậu đen và các thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ thoáng khí là nguồn dữ liệu kỹ thuật hữu ích phục vụ việc tính toán công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học kiểm soát đường huyết.

Câu hỏi thường gặp

1. Cơ chất và chủng vi sinh vật được lựa chọn để sản xuất chất ức chế α-glucosidase trong đề tài là gì?
Chủng vi sinh vật sử dụng là nấm mốc Aspergillus oryzae T6 do Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trường nông nghiệp (Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch) cung cấp. Cơ chất lên men là đậu đen xanh lòng (Vigna cylindrica Skeels / Vigna unguiculata Walp.) ngâm 10 giờ, hấp 121°C trong 60 phút và phối trộn thêm 10% cám gạo.

2. Phương pháp xác định hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase trong nghiên cứu được tiến hành như thế nào?
Tác giả sử dụng phương pháp cải tiến của Yamaki và Mori. Nguồn enzyme được tách chiết từ Rat intestinal acetone powder (Sigma, nồng độ 25 mg/ml) qua siêu âm và ly tâm lạnh. Phản ứng thủy phân cơ chất p-nitrophenyl α-D-glucopyranoside (4-PNP, 0,9133 mg/ml) diễn ra trong dung dịch đệm phosphate 0,5M (pH 6,7) ở 37°C trong 60 phút, sau đó dừng bằng dung dịch Na2CO3 0,67M và đo mật độ quang ở bước sóng 405 nm để xác định tỷ lệ ức chế phần trăm.

3. Các giá trị thông số công nghệ đơn biến tối ưu cho quá trình lên men bề mặt của chủng A. oryzae T6 là bao nhiêu?
Các thông số tối ưu xác định qua thực nghiệm đơn yếu tố gồm: pH ban đầu là 5,5 (hoạt tính 68,27%); độ ẩm môi trường là 55% (hoạt tính 74,60%); nhiệt độ nuôi cấy là 30°C (hoạt tính 78,40%); độ dày khối môi trường là 25 cm (hoạt tính 78,18%); lượng giống tiếp ban đầu là $10^6,\text{cfu/g}$ (hoạt tính 78,21%); tỷ lệ phối trộn đậu đen/cám gạo là 90/10 (hoạt tính 79,24%); và thời gian lên men là 58 giờ (hoạt tính 87,67%).

4. Vì sao tác giả lựa chọn độ dày môi trường lên men là 25 cm trong khi mức 20 cm cũng đạt hoạt tính ức chế tương đương (78,18%)?
Do Aspergillus oryzae là loài hiếu khí bắt buộc, độ thoáng khí đóng vai trò quyết định. Kết quả thí nghiệm cho thấy ở cả hai mức độ dày 20 cm và 25 cm, hoạt tính sinh tổng hợp AGIs đều đạt đỉnh 78,18%. Tác giả quyết định chọn độ dày 25 cm nhằm mục đích tăng lượng cơ chất nạp trên một đơn vị diện tích khay, giúp tiết kiệm mặt bằng phòng nuôi cấy trong điều kiện sản xuất thực tế mà vẫn đảm bảo độ thoáng khí cần thiết.

5. Những yếu tố công nghệ nào được chọn để đưa vào ma trận tối ưu hóa Box-Behnken và phạm vi biến thiên của chúng ra sao?
Tác giả lựa chọn 3 yếu tố có tác động mạnh nhất gồm: Độ ẩm ký hiệu là A (miền biến thiên 50 - 60%, mức tâm 55%), Nhiệt độ ký hiệu là B (miền biến thiên 25 - 35°C, mức tâm 30°C) và Thời gian ký hiệu là C (miền biến thiên 54 - 62 giờ, mức tâm 58 giờ). Ma trận thực nghiệm Box-Behnken được lập trên phần mềm Design-Expert 7 gồm 15 thí nghiệm để xây dựng phương trình hồi quy bậc 2.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của Phạm Thị Quỳnh Lai đã giải quyết thành công mục tiêu xác lập các điều kiện công nghệ lên men bán rắn bề mặt bằng chủng Aspergillus oryzae T6 trên cơ chất đậu đen xanh lòng bổ sung 10% cám gạo. Nghiên cứu đã xác định được các giá trị thông số công nghệ thích hợp gồm pH 5,5, độ ẩm 55%, nhiệt độ 30°C, độ dày lớp cơ chất 25 cm, mật độ tiếp giống $10^6,\text{cfu/g}$ và thời gian nuôi cấy 58 giờ, nâng hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase từ mức ban đầu lên tới 87,67%. Công trình cung cấp hệ thống dẫn liệu thực nghiệm tin cậy và cơ sở khoa học vững chắc cho việc ứng dụng công nghệ vi sinh vào sản xuất nguyên liệu thực phẩm chức năng hỗ trợ kiểm soát đường huyết tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Ăn uống là một nhu cầu thiết yếu của con người. Tuy nhiên việc ăn uống không khoa học có thể dẫn con người đối mặt với nhiều nguy cơ khác nhau, đặc biệt trong số đó con người phải đối mặt với nhiều căn bệnh mãn tính như bệnh béo phì, tim mạch, ung thư,…Trong đó phải kể đến bệnh đái tháo đường (ĐTĐ). Theo dự báo của Hiệp hội đái tháo đường Quốc tế IDF,trong một thập kỉ trở lại đây, bệnh đái tháo đường có xu hướng phát triển nhanh chóng. Ước tính năm 2010, thế giới có khoảng 221 triệu người mắc bệnh đái tháo đường và dự báo đến năm 2025 sẽ lên tới 330 triệu người (chiếm khoảng 6% dân số toàn cầu).

Tỷ lệ người mắc bệnh đái tháo đường ở các nước phát triển khoảng 42%, tỷ lệ này tăng lên 170% ở các nước đang phát triển (Việt Nam) [35]. Hiện thuốc điều trị cho người bệnh ĐTĐ có nhiều tiến bộ song vẫn còn nhiều hạn chế nên việc sử dụng sản phẩm thực phẩm chức năng, thuốc có hoạt chất sinh học từ vi sinh vật giúp kiểm soát đường huyết đang rất được quan tâm. Nhiều công trình khoa hoc đã chứng minh, việc sử dụng hoạt chất ức chế enzyme α - glucosidase(AGIs) để ngăn cản sự tạo thành monosaccharide là cách tốt nhất để phòng ngừa và điều trị bệnh tiểu đường. Chất AGIs có thể được tạo ra bằng nhiều con đường khác nhau: chiết xuất từ thực vật, tổng hợp bằng con đường hóa học hoặc bằng con đường sinh học nhờ các vi sinh vật.

Tuy nhiên để sản xuất chất AGIs trên quy mô lớn bằng con đường chiết xuất tự nhiên hay hóa học lại rất tốn kém,phức tạp và có thể gây một số tác dụng phụ như rối loạn chức năng gan và các triệu chứng đau dạ dày cho người sử dụng. Do vậy việc sản xuất hoạt chất AGIs bằng vi sinh vật tiêu biểu như Aspergillus oryzae (A.oryzae) đang thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học cũng như nhà sản xuất vì chúng sử dụng an n 2 toàn, không có các tác dụng phụ đối với cơ thể sống. Đặc biệt trong những năm gần đây, có nhiều công trình công bố về đậu lên men bởi chủng A. oryzae cho chất trích ly AGIs, làm giảm lượng đường huyết, giảm cholesterol và chống oxi hóa, sử dụng an toàn và không thấy có tác dụng phụ qua các thử nghiệm lâm sàng trên chuột và người [ 3 ].

Trên cơ sở đề tài cấp thành phố mã số 01C-06/05-2011-2 Số Quyết định: 73/2010/QĐ-UBND, đề tài:“Tuyển chọn chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp hoạt chất ức chế enzyme α-glucosidase và thử nghiệm sản xuất thực phẩm chức năng”do Nguyễn Đức Tiến làm chủ nhiệm đề tài, được sự đồng ý của chủ trì đề tài, Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trường Nông nghiệp- Viện Cơ điện Nông nghiệp và Bộ môn Công nghệ Sau thu hoạch. Tiếp tục nghiên cứu các điều kiện lên men sản xuất hoạt chất ức chế AGIs, từ đó chọn ra các yếu tố quan trọng để thực hiện quá trình tối ưu nhằm tạo ra hoạt tính ức chế cao cho chế biến thực phẩm. Từ những lý do trên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Tối ưu hóa các điều kiện lên men sản xuất chất ức chế Enzym α- glucosidase từ Aspergillus oryzae T6 cho chế biến thực phẩm” 1. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu quá trình lên men (nhiệt độ, pH, độ ẩm, độ thoáng khí,tỷ lệ nguyên liệu bổ sung, thời gian lên men và lượng nấm mốc ban đầu.

Từ đó tối ưu hóa điều kiện lên men để lượng hoạt chất ức chế Enzym α - glucosidase tạo ra là lớn nhất làm cơ sở cho việc sản các sản phẩm chức năng. Yêu cầu nghiên cứu - Xác định được ảnh hưởng các điều kiện lên men cho sinh tổng hợp hoạt chất AGIs: pH, nhiệt độ, độ ẩm, độ thoáng khí, lượng mốc bổ sung, tỷ lệ cám gạo, thời gian. - Tối ưu điều kiện lên men bằng phần mềm Desgin Expert 7. n 3 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.

Giới thiệu về thực phẩm chức năng Khái niệm thực phẩm chức năng (functional food) được người Nhật sử dụng đầu tiên trong những năm 1980 để chỉ những thực phẩm chế biến có chứa những thành phần tuy không có giá trị dinh dưỡng nhưng giúp nâng cao sức khoẻ cho người sử dụng. Theo Viện Khoa học và Đời sống quốc tế (International Life Science Institute - ILSI) thì "thực phẩm chức năng (TPCN) là thực phẩm có lợi cho một hay nhiều hoạt động của cơ thể như cải thiện tình trạng sức khoẻ và làm giảm nguy cơ mắc bệnh hơn là giá trị dinh dưỡng mà nó mang lại". Bộ Y tế Việt Nam định nghĩa TPCN: Là thực phẩm dùng để hỗ trợ chức năng của các bộ phận trong cơ thể người, có tác dụng dinh dưỡng, tạo cho cơ thể tình trạng thoải mái, tăng sức đề kháng và giảm bớt nguy cơ gây bệnh [9]. Nói chung TPCN dùng để chỉ những chế phẩm thực phẩm chứa các chất có hoạt tính sinh học cao, có dược tính từ động vật, thực vật, vi sinh vật, một số chất tổng hợp giống các hoạt chất tự nhiên như vitamin, hương liệu v.v… Có tính chất thiết dụng gần giống thuốc, nhưng không thay thế thuốc điều trị.

Hiện nay, TPCN đang được các chuyên gia đánh giá là một xu thế dinh dưỡng của thế kỷ 21, đáp ứng một phần quan trọng về nhu cầu dinh dưỡng và sức khỏe con người trong cuộc sống hiện đại. Các nước phát triển có xu hướng ưa chuộng sử dụng TPCN hơn sử dụng thuốc trong hỗ trợ điều trị và phòng bệnh [36]. TPCN được phân thành nhiều nhóm, phụ thuộc tác dụng của sản phẩm như TPCN cho người có đường huyết cao, TPCN cho người có cholesterol trong máu cao, TPCN cải thiện tiêu hóa….Tuy nhiên, TPCN có tác dụng giảm đường huyết luôn được quan tâm trong hệ thống phân loại và được xếp thành một nhóm chính. n 4 TPCN hiện nay rất phong phú và đa dạng.

Loại TPCN được kể đến đầu tiên là những thực phẩm mà khi ở dạng tự nhiên đã có những hoạt chất với lượng lớn có lợi cho đối với cơ thể như chè xanh chứa catechin có tác dụng giảm béo, giảm lượng cholesterol trong máu; màng gạo chứa Gamma Oryzanol có tác dụng chống oxy hoá, chống viêm loét. Tiếp đó là các nhóm thực phẩm có ít hoạt chất hơn như các sản phẩm từ sữa kích thích tiêu hóa, điều hòa huyết áp, tăng khả năng miễn dịch, phải bổ sung hoặc tinh chế cô đặc lại ở dạng dễ sử dụng, hay gây biến đổi gene để tăng hàm lượng một số chất có lợi (thực phẩm có bổ sung vitamin E, làm đẹp da, chống ôxi hóa). Các công bố về tác dụng của các chức năng của TPCN và các thành phần của nó đã được cơ quan quản lý xác nhận và công nhận rộng rãi.Vấn đề TPCN ở Việt Nam còn rất mới, mới cả về tên gọi, hình thức, phương thức và mới cả về quản lý [12]. Enzyme α- glucosidase Enzyme α - glucosidase là một enzyme có hoạt tính exohydrolysis từ đầu khử đến đầu không khử của oligosaccharides chứa các α - D - glucose nối với nhau bằng liên kết 1 - 4 glycosides.

Enzyme α - glucosidase có thể có nhiều nguồn gốc khác nhau: Từ vi khuẩn, nấm mốc, đường tiêu hóa động vật. Việc khác nhau về nguồn gốc α - glucosidase có thể dẫn đến sự khác biệt về pH hoạt động, khoảng nhiệt độ hoạt động, hoạt độ của enzyme. Những thông số cơ này chỉ có thể thu nhận được qua thực nghiệm trên một enzyme α - glucosidase cụ thể. Cấu tạo của enzyme α - glucosidase tương tự như của maltose n 5 Hình 2.1 Cấu tạo của enzyme α-glucosidase Enzyme α-glucosidase được phân chia theo cấu trúc chính gồm có gen mã hóa lysosomal alpha-glucosidase dài khoảng 20 kb.2 Cấu trúc không gian của enzyme α-glucosidase 2.Hoạt chất AGIs 2.

Cơ sở khoa học của việc sử dụng hoạt chất đến quá trình trao đổi đường trong cơ thể người Bệnh ĐTĐ haycòn gọi là bệnh tiểu đường, là một bệnh do rối loạn chuyển hóacacbonhydrate khi hoocmon insulin của tuyến tụy bị thiếu hay giảm tác động vào cơ thể, biểu hiện bằng mức đường trong máu cao hơn 7 mmol/l.ĐTĐ liên quan đến rối loạn chuyển hóa glucid, lipid, protid và điện giải. Những rối loạn này thường dẫn tới hôn mê và tử vong trong thời gian n 6 ngắn nếu không được điều trị kịp thời. Tăng đường huyết kéo dài sẽ gây ra rất nhiều biến chứng nguy hiểm ở nhiều phủ tạng đặc biệt là mắt, bệnh tim mạch vành, tai biến mạch máu não, suy thận…[35]. Theo phân loại Tổ chức Y tế thế giới (World Health Organization - WHO), năm 1999, bệnh ĐTĐ phân thành hai nhóm sau: Bệnh ĐTĐ typ1 hay còn gọi là ĐTĐ phụ thuộc insulin (nồng độ insulin giảm thấp hoặc mất hoàn toàn): Do tổn thương hay suy giảm chức năng tế bào beta của tuyến tụy, tuyến tụy không hoạt động tạo ra đủ insulin để cân bằng đường huyết nên bệnh nhân cần phải tiêm hoặc uống insulin.

Bệnh ĐTĐ typ 2 hay còn gọi là ĐTĐ không lệ thuộc insulin: Do kháng insulin kết hợp với khả năng bài tiết insulin giảm. ĐTĐ typ 2 chiếm tỷ lệ chủ yếu của bệnh tiểu đường, cơ thể người bệnh vẫn tiết ra insulin nhưng không đủ khiến đường chỉ lưu hành trong máu mà không đưa vào tế bào. Điều trị bệnh này, người bệnh áp dụng chế độ ăn uống hợp lý có thể kiểm soát được bệnh. Tinh bột Saccarose ( Glucose+Fructose) Amylase Maltose (Glucose +Glucose) Chất ức chế α-glucosidase Chất ức chế Glucose Glucose Fructose Glucose Glucose huyết Hình 2.3 Ảnh hưởng của chất AGIs đến quá trình trao đổi đường n 7 Từ các nghiên cứu trên thế giới đã làm sáng tỏ cơ sở khoa học của việc sử dụng hoạt chất AGIs để điều trị bệnh đái tháo đường như sau: Tinh bột hoặc đường (sucroza) là một chất dinh dưỡng quan trọng còn được gọi là cacbonhydrat.

Cấu tạo của nó gồm hai hay nhiều monosaccharit (glucoza hoặc fructoza). Để cơ thể hấp thụ được, cacbonhydrate sẽ bị phân cắt hoàn toàn thành các monosaccharide nhờ hệ thống enzyme tiêu hóa. Dưới tác dụng của enzyme α - glucosidase chúng sẽ phân cắt thành các monosaccharide tại ruột non.Chất AGIs có thể kìm hãm hoạt tính enzyme α-glucosidase nên ngăn cản sự tạo thành monosaccharide từ disaccharide làm cho quá trình tổng hợp insullin diễn ra dễ dàng hơn[23]. Enzyme α - glucosidase (α - glucosidase glucohydrolase) là một exo - enzyme thủy phân hydratcacbon và giải phóng ra α - glucosidase từ đầu không khử của cơ chất.

Enzym này phổ biến trong vi sinh vật, thực vật, mô động vật. Các chất kìm hãm enzyme α - glucosidasetồn tại phổ biến như: Hợp chất đa vòng polyhydroxylated N - substituted, polyhydroxylated cycloalkenes và oligomers của các phân tử giống như phân tử đường [36].