Tài liệu Phát triển sản phẩm sữa yến mạch bổ sung mangiferin cho người bệnh tiểu đường

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA Phát triển sản phẩm sữa yến mạch bổ sung mangiferin cho người bệnh tiểu đường. Sinh viên thực hiện: Dương Thị Mỹ Phụng Số thẻ SV: 107140088 Lớp: 14H2A Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Phát triển sản phẩm sữa yến mạch bổ sung mangiferin cho người bệnh tiểu đường. Sinh viên thực hiện: Dương Thị Mỹ Phụng Số thẻ SV: 107140088 Lớp: 14H2A Bệnh tiểu đường đang là một cuộc khủng hoảng sức khỏe cộng đồng toàn cầu đe dọa nền kinh tế của tất cả các quốc gia, đặc biệt là các nước đang phát triển. Mangiferin là hợp chất có hoạt tính sinh học chính ở trong lá xoài (Mangifera Indica L.) có tác dụng chống viêm, chống oxy hóa, điều trị bệnh tiểu đường, điều hòa hệ miễn dịch và chống ung thư. Mục đích của nghiên cứu này là phát triển sản phẩm sữa yến mạch bổ sung mangiferin cho người bệnh tiểu đường. Nghiên cứu và phát triển sản phẩm nguyên mẫu trong phòng thí nghiệm bằng cách khảo sát và tìm ra quy trình công nghệ thích hợp nhất cho sản phẩm. Kết quả nghiên cứu cho điều kiện chế biến sữa yến mạch tốt nhất khi rang yến mạch ở 120oC trong 12,5 phút; sau đó nghiền mịn và phối trộn với nước theo tỉ lệ 1:12; dịch lọc được thủy phân dưới tác dụng của enzyme amylase 0,1% ở 75oC trong 30 phút; dịch lọc được lọc và đưa vào phối trộn với tỉ lệ đường 1,2%, sữa 10% và tinh bột biến tính 0,5%; dịch sữa được gia nhiệt ở 80-85oC trong vòng 10 phút và đồng hóa trong 5 phút. Sản phẩm được bổ sung 60mg mangiferin trên 100ml sữa, giúp hỗ trợ phòng ngừa và chữa trị bệnh cũng như các biến chứng của bệnh tiểu đường. Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan và lựa chọn ý tưởng phát triển sản phẩm Chương 2: Phân tích ý tưởng và phát triển sản phẩm nguyên mẫu Chương 3: Kết quả và thảo luận Chương 4: Kết luận và kiến nghị ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Dương Thị Mỹ Phụng Số thẻ sinh viên: 107140088 Lớp: 14H2A Khoa: Hóa Ngành: Công nghệ thực phẩm 1. Tên đề tài đồ án: Phát triển sản phẩm sữa yến mạch bổ sung mangiferin cho người bệnh tiểu đường. 2. thực hiện 3. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả Các số liệu và dữ liệu ban đầu: 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: + Lời mở đầu + Chương 1: Tổng quan và lựa chọn ý tưởng phát triển sản phẩm + Chương 2: Phân tích ý tưởng và phát triển sản phẩm nguyên mẫu + Chương 3: Kết quả và thảo luận + Chương 4: Kết luận và kiến nghị + Tài liệu tham khảo + Phụ lục 5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): Không 6. Họ tên người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 7. 8. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ……../……./2019. Ngày hoàn thành đồ án: ……/……/2019. Trưởng Bộ môn PGS.TS Đặng Minh Nhật Đà Nẵng, ngày tháng 06 năm 2019 Người hướng dẫn TS. Nguyễn Thị Trúc Loan LỜI NÓI ĐẦU Qua 5 năm học tập và nghiên cứu tại Khoa Hóa của Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, được sự chỉ bảo và giảng dạy tận tình của quý thầy cô trong trường và quý thầy cô trong khoa Hóa, đặc biệt là TS. Nguyễn Thị Trúc Loan em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Lời đầu tiên cho em gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS. Nguyễn Thị Trúc Loan, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em rất tận tình từ việc chọn đề tài cho đến khi em hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình. Trong thời gian thực hiện đề tài cô đã truyền đạt những kiến thức, những kinh nghiệm, luôn định hướng và góp ý sửa chữa về phương pháp, nội dung cũng như các vấn đề liên quan đến đề tài để em có thể hoàn thành một cách tốt nhất. Bên cạnh đó, em cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, các thầy cô trong Khoa Hóa đã truyền đạt những kiến thức về lý thuyết và thực hành để em có được nền tảng kiến thức vững chắc và em thực hiện tốt đề tài của mình. Đồng thời, em cũng xin gởi lời cảm ơn đến các thầy cô tại Phòng thí nghiệm khoa Hóa đã tạo điều kiện về phòng thí nghiệm, trang thiết bị để em có thể hoàn thành đề tài một cách thuận lợi và kịp tiến độ. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình cùng tất cả bạn bè đã luôn giúp đỡ, động viên, khích lệ và là chỗ dựa vững chắc cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp và cũng như 5 năm học tại trường. Cuối cùng, em xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Hội đồng Bảo vệ Đồ án tốt nghiệp đã dành thời gian quý báu của mình để đọc và đưa ra ý kiến đóng góp cho đồ án tốt nghiệp của em. Vì kiến thức bản thân còn hạn chế, trong quá trình hoàn thiện đồ án không tránh khỏi sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy cô để báo cáo tốt nghiệp đạt được kết quả tốt hơn. Đà Nẵng, ngày …… tháng……năm 2019 Sinh viên thực hiện Dương Thị Mỹ Phụng i CAM ĐOAN Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng em. Các số liệu sử dụng phân tích trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong đề tài do em tự thực hiện, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác. Tác giả Dương Thị Mỹ Phụng ii MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ………………………………………………………………………...i CAM ĐOAN……….. .................................................................................................... ii MỤC LỤC…………. ....................................................................................................iv DANH MỤC BẢNG .....................................................................................................vi DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... vii DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................................... viii LỜI MỞ ĐẦU… ............................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ LỰA CHỌN Ý TƯỞNG PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM…………. ............................................................................................................3 1.1 Tìm hiểu chung về bệnh tiểu đường ...................................................................3 1.1.1 Bệnh tiểu đường ...............................................................................................3 1.1.2 Tình trạng bệnh trên thế giới và tại Việt Nam. ................................................3 1.1.3 Lựa chọn thực phẩm cho người bệnh tiểu đường ............................................4 1.2 Tìm hiểu chung về Mangiferin và tác dụng dược lý đối với người bệnh tiểu đường ...........................................................................................................................7 1.3.1 Cấu trúc của mangiferin...................................................................................7 1.3.2 Tác dụng dược lý của mangiferin trong điều trị bệnh tiểu đường ...................8 1.3 Giới thiệu về sữa thực vật và nguyên liệu yến mạch.........................................9 1.3.1 Sữa thực vật .....................................................................................................9 1.3.2 Yến mạch .........................................................................................................9 1.4 Tiêu chí và ý tưởng xây dựng sản phẩm ..........................................................11 1.4.1 Tiêu chí xây dựng sản phẩm ..........................................................................11 1.4.2 Ý tưởng và đánh giá ý tưởng .........................................................................12 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH Ý TƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM NGUYÊN MẪU ...........................................................................................................15 2.1 Phân tích ý tưởng ..............................................................................................15 2.1.1 Mô tả sản phẩm ..............................................................................................15 2.1.2 Phương thức sử dụng .....................................................................................15 2.1.3 Nguyên liệu chế biến .....................................................................................15 2.1.4 Quy trình công nghệ dự kiến .........................................................................16 2.1.5 Tiêu chuẩn sản phẩm .....................................................................................17 2.1.6 Lựa chọn bao bì, cách bao gói .......................................................................17 2.1.7 Luật định ........................................................................................................17 iv 2.2. Phát triển sản phẩm nguyên mẫu trong phòng thí nghiệm ..........................18 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................18 2.2.2 Khảo sát quá trình tiền xử lý yến mạch .........................................................20 2.2.3 Khảo sát quá trình thủy phân .........................................................................21 2.2.4 Khảo sát quá trình phối trộn nguyên liệu bổ sung và phụ gia .......................22 2.2.5 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình đồng hóa .................................................24 2.3 Kiểm tra chỉ tiêu chất lượng sản phẩm ............................................................24 2.3.1 Các chỉ tiêu hóa lý .........................................................................................24 2.3.2 Chỉ tiêu vi sinh ...............................................................................................25 2.3.3 Đánh giá chất lượng cảm quan thành phẩm ..................................................26 2.3.4 Xác định hàm lượng mangiferin còn lại và hoạt tính của nó trong dịch sữa .26 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................28 3.1 Kết quả khảo sát quá trình chế biến sữa yến mạch ........................................28 3.1.1 Kết quả khảo sát quá trình xử lý yến mạch ...................................................28 3.1.2 Kết quả khảo sát quá trình thủy phân ............................................................31 3.1.3 Kết quả khảo sát quá trình phối trộn nguyên liệu bổ sung và phụ gia ..........32 3.1.4 Kết quả khảo sát chế độ đồng hóa .................................................................37 3.2 Phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm .........................................................38 3.2.1 Kết quả kiểm tra chất lượng hóa lý và vi sinh ...............................................38 3.2.2 Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm sữa yến mạch ..................39 3.3.3 Kết quả đánh giá hàm lượng mangiferin còn lại trong sản phầm và hoạt tính của nó ......................................................................................................................39 3.3 Đề xuất quy trình công nghệ .............................................................................41 3.4 Thiết kế nhãn dán và tính toán kinh tế ............................................................42 3.4.1 Thiết kế nhãn dán...........................................................................................42 3.4.2 Tính toán kinh tế ............................................................................................42 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................44 4.1 Kết luận ................................................................................................................44 4.2 Kiến nghị ..............................................................................................................45 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................46 PHỤ LỤC 1..…………...…………………………………………………………….49 PHỤ LỤC 2..…………...…………………………………………………………….50 PHỤ LỤC 3..…………...…………………………………………………………….51 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g yến mạch ................................................9 Bảng 1.2 Đánh giá theo sự chênh lệch GAP .................................................................12 Bảng 1.3 Sàng lọc thuộc tính của sản phẩm ..................................................................13 Bảng 1.4 Sự phù hợp của ý tưởng đối với người bệnh tiểu đường ...............................13 Bảng 3.1 Ảnh hưởng của cách xử lý yến mạch đến chất lượng của dịch lọc ...............28 Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ rang yến mạch đến chất lượng cảm quan ...............29 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ rang yến mạch đến chất lượng cảm quan của ........30 Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ yến mạch:nước đến chất lượng cảm quan của dịch lọc 31 Bảng 3.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme đến chất lượng cảm quan của dịch lọc.............32 Bảng 3.6 Kết quả đánh giá cảm quan so hàng với các tỉ lệ sữa khác nhau ...................34 Bảng 3.7 Kết quả đánh giá cảm quan so hàng với các tỉ lệ đường khác nhau ..............35 Bảng 3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ gia nhiệt đến chất lượng cảm quan của dịch sữa....36 Bảng 3.9 Ảnh hưởng của thời gian gia nhiệt đến chất lượng cảm quan của dịch sữa ..36 Bảng 3.10 Ảnh hưởng của thời gian đồng hóa đến chất lượng cảm quan của dịch sữa37 Bảng 3.11 Chỉ tiêu chất lượng hóa lý và vi sinh của sữa yến mạch ..............................38 Bảng 3.12 Hàm lượng mangiferin trong sản phẩm sữa yến mạch ................................ 39 Bảng 3.13 Khả năng bắt được 50% gốc tự do của mangiferin ......................................40 Bảng 3.14 Bảng ước tính chi phí nguyên liệu cho 1000ml sữa yến mạch ....................43 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Công thức hóa học của mangiiferin..................................................................7 Hình 1.2 Công thức cấu tạo của β-glucan .....................................................................10 Hình 2.1 Quy trình công nghệ dự kiến ..........................................................................16 Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi của nồng độ chất khô và độ nhớt dịch lọc theo nồng độ enzyme .............................................................................................................31 Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi của độ bền dịch sữa dưới tỉ lệ phụ gia khác nhau ...............................................................................................................................33 Hình 3.7 Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi của độ bền dịch sữa với thời gian đồng hóa khác nhau .......................................................................................................................37 Hình 3.8 Biểu đồ mạng nhện thể hiện mức độ ưa thích đối với sản phẩm sữa yến mạch bổ sung mangiferin ........................................................................................................39 Hình 3.9 Đường kính kháng khuẩn của dịch sữa ở các thể tích khác nhau ..................40 Hình 3.10 Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến sữa yến mạch ......................................41 Hình 3.11 Bao bì sản phẩm Hình 3.12. Mặt trước và sau của nhãn dán ....................42 Hình 4.1 Sản phẩm sữa yến mạch bổ sung mangiferin .................................................44 vii DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT RDA ----------------------------------- Recommended Dietary Allowance BMI------------------------------------ Body Mass Index GL ------------------------------------- Glycemic Load GI -------------------------------------- Glycemic Index MNT----------------------------------- Medical Nutrional Therapy FDA ----------------------------------- U.S. Food and Drug Administration PTSP ---------------------------------- Phát triển sản phẩm T2DM --------------------------------- Bệnh tiểu đường loại 2 Carb ----------------------------------- Carbohydrate HDL ----------------------------------LDL ----------------------------------PTN-----------------------------------KPH ----------------------------------OD ------------------------------------- High-density Lipoprotein Low-density Lipoprotein Phòng thí nghiệm Không phát hiện Độ hấp thụ quang viii LỜI MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài: Theo Liên đoàn Tiểu đường Thế giới (the International Diabetes Federation), bệnh tiểu đường ảnh hưởng đến ít nhất 285 triệu người trên toàn thế giới và con số này dự kiến sẽ đạt 438 triệu vào năm 2030, với 2/3 trong số các trường hợp mắc bệnh tiểu đường xảy ra ở các nước thu nhập thấp đến trung bình [1]. Đây là một căn bệnh mãn tính đòi hỏi phải đồng thời chăm sóc y tế và giáo dục tự quản lý chế độ dinh dưỡng để ngăn ngừa các biến chứng cấp tính và làm giảm nguy cơ các biến tính lâu dài [2]. Mangiferin, thường được gọi là C ‐ glucosyl xanthone, được phân phối rộng rãi ở thực vật bậc cao, là một chất chống oxy hóa polyphenol tự nhiên có trong vỏ cây, trái cây, rễ và lá của Mangifera indica (Xoài) [3]. Các nghiên cứu gần đây chứng minh rằng mangiferin có nhiều tác dụng có lợi trong việc phòng chống và điều trị bệnh tiểu đường như: chất chống oxy hóa, làm giảm hàm lượng cholesterol, lipid trong máu và có tác dụng tích cực đến việc điều chỉnh hàm lượng glucose với những tác dụng lâm sàng đã được thử nghiện ở chuột [3] [4] [5] [6] [7]. Cùng với xu hướng phát triển của thực phẩm hiện nay là tập trung vào các dòng protein thực vật đồng thời hạn chế các loại protein động vật, đường và chất béo chuyển hóa ra khỏi khẩu phần ăn. Sữa được làm từ các loại hạt đang là xu thế tiêu dùng mới nổi trên thế giới và đã bắt đầu được nói tới như một cuộc cách mạng trong ngành đồ uống. Yến mạch, là một loại ngũ cốc lấy hạt, có giá trị dinh dưỡng cao, giàu đạm, chất xơ hòa tan, chất béo không bão hòa, vitamin, khoáng chất và một số hợp chất sinh học khác. Hạt yến mạch chứa lượng lớn β-glucan, có các đặc tính chức năng và dinh dưỡng nổi bật có khả năng tăng cường hệ miễn dịch tự nhiên. Yến mạch có phản ứng sinh lý cao liên quan đến việc giảm mức cholesterol trong máu, giảm đường huyết và tăng sức khỏe đường ruột [8] [9]. Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) tuyên bố rằng các sản phẩm thực phẩm có chứa yến mạch và có thể cung cấp 3 g β-glucan / ngày có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim. Cơ quan an toàn thực phẩm châu Âu gần đây đã đưa ra ý kiến SVTH: Dương Thị Mỹ Phụng GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 1 rằng có mối quan hệ tích cực giữa việc tiêu thụ yến mạch (glucan) và giảm cholesterol trong máu [10]. Từ những thực tế đã nêu trên và góp phần làm tăng sự đa dạng hóa các dòng sản phẩm hỗ trợ cho người bệnh tiểu đường, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thị Trúc Loan, đề tài “Nghiên cứu phát triển sản phẩm Sữa yến mạch bổ sung mangiferin cho người bệnh tiểu đường” được đề xuất thực hiện nhằm tìm ra quy trình công nghệ thích hợp cho sản phẩm đạt cấu trúc tốt và hàm lượng mangiferin thích hợp hỗ trợ phòng ngừa và chữa trị bệnh cũng như các biến chứng của bệnh tiểu đường. Mục đích nghiên cứu của đề tài: Sữa yến mạch được nghiên cứu và chế biến ở phòng thí nghiệm với trọng tâm là giải quyết các vấn đề về chất lượng sản phẩm. Trên cơ sở đó đề tài nghiên cứu các vấn đề sau: - Nghiên cứu tổng quan về quá trình phát triển sản phẩm, bệnh tiểu đường và tác dụng của mangiferin đối với sức khỏe người tiểu đường. - Đề ra và đánh giá các ý tưởng phát triển sản phẩm để lựa chọn sản phẩm phù hợp nhất cho người bệnh tiểu đường. - Khảo sát và tìm ra quy trình chế biến sữa yến mạch đạt chất lượng về cảm quan và chất lượng với quy mô phòng thí nghiệm. - Đánh giá chất lượng và cảm quan thành phẩm. Mục tiêu cần đạt được của đề tài: - Tạo ra được sản phẩm sữa yến mạch có bổ sung mangiferin trong PTN đạt chất lượng về các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh cũng như cảm quan. Đối tượng nghiên cứu: yến mạch cán mỏng Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp vật lý, phương pháp hóa học, phương pháp đánh giá cảm quan, phương pháp xử lý số liệu như excel, minitab, ANOVA. Nội dung báo cáo: gồm 4 chương Chương 1: Tổng quan và lựa chọn ý tưởng phát triển sản phẩm - Chương 2: Phân tích ý tưởng và phát triển sản phẩm nguyên mẫu - Chương 3: Kết quả và thảo luận - Chương 4: Kết luận và kiến nghị - SVTH: Dương Thị Mỹ Phụng GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ LỰA CHỌN Ý TƯỞNG PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM 1.1 Tìm hiểu chung về bệnh tiểu đường 1.1.1 Bệnh tiểu đường Bệnh tiểu đường (hay còn gọi là đái tháo đường), là một bệnh mãn tính do hậu quả của cơ thể không sản xuất đủ và / hoặc không sử dụng đúng insulin, một hormone điều chỉnh cách lưu trữ và sử dụng glucose (đường) trong cơ thể. Cơ thể cần insulin dùng đường tạo ra năng lượng. Theo thời gian, tiểu đường sẽ dẫn đến mù mắt, suy thận, và tổn thương thần kinh. Những biến chứng này là do tổn thương các mạch máu nhỏ (thường được gọi là bệnh vi mạch). Tiểu đường cũng là một yếu tố quan trong trong việc thúc đẩy hiện tượng hẹp và xơ cứng thành mạch máu dẫn đến đột quỵ, nhồi máu cơ tim và các bệnh lý động mạch lớn khác [11]. 1.1.2 Tình trạng bệnh trên thế giới và tại Việt Nam Bệnh tiểu đường loại 2 là một cuộc khủng hoảng sức khỏe cộng đồng toàn cầu đe dọa nền kinh tế của tất cả các quốc gia, đặc biệt là các nước đang phát triển. Từng là một căn bệnh của phương Tây, bệnh tiểu đường loại 2 hiện đã lan sang mọi quốc gia trên thế giới. Được thúc đẩy bởi quá trình đô thị hóa nhanh chóng, chuyển đổi dinh dưỡng và lối sống ngày càng ít vận động, dịch bệnh đã phát triển song song với sự gia tăng béo phì trên toàn thế giới [12]. Theo Liên đoàn Tiểu đường Quốc tế (the International Diabetes Federation), bệnh tiểu đường ảnh hưởng đến ít nhất 285 triệu người trên toàn thế giới và con số này dự kiến sẽ đạt 438 triệu vào năm 2030, với 2/3 trong số các trường hợp mắc bệnh tiểu đường xảy ra ở các nước thu nhập thấp đến trung bình. Số lượng người trưởng thành bị rối loạn dung nạp glucose sẽ tăng từ 344 triệu vào năm 2010 lên ước tính 472 triệu vào năm 2030 [13]. Tỷ lệ bệnh tiểu đường toàn cầu ở những người trưởng thành trên 18 tuổi đã tăng từ 4,7% năm 1980 lên 8,5% vào năm 2014 [1]. Nhiều quốc gia đang phát triển trải qua sự phát triển kinh tế và xã hội nhanh chóng với sự thay đổi đồng thời trong thói quen trong lối sống và cấu trúc chế độ ăn uống. Những thay đổi này thúc đẩy tình trạng thiếu dinh dưỡng và cân bằng năng lượng tích cực. Ở châu Á, các mô hình chế độ ăn uống truyền thống đang bị mất khi dân số đang dần thích nghi với môi trường thực phẩm công nghiệp và đô thị hơn. Đồng thời, môi trường sống được xây dựng ngày càng trở nên ít vận động. Những thay đổi này có tác động đáng kể đến nguy cơ mắc bệnh tiểu đường loại 2 do tăng trọng lượng cơ thể và mỡ thừa, đồng thời giảm các hoạt động thể chất. Với tốc độ SVTH: Dương Thị Mỹ Phụng GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 3 chuyển đổi dinh dưỡng nhanh chóng, nhiều quốc gia đang phải đối mặt với các vấn đề cùng tồn tại của tình trạng thừa và thiếu dinh dưỡng, dẫn đến gánh nặng gấp đôi của các bệnh truyền nhiễm và mãn tính [14]. Tại Việt Nam, trong 4 thành phố lớn Hà Nội, Huế, Thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, tỷ lệ bệnh tiểu đường là 4%, riêng quận Hoàn Kiếm (Hà Nội) lên tới 7%. Phần lớn người bệnh phát hiện và điều trị muộn, hệ thống dự phòng, phát hiện bệnh sớm chưa hoàn thiện. Vì vậy, mỗi năm có trên 70% bệnh nhân không được phát hiện và điều trị. Tỷ lệ mắc bệnh tiểu đường ở lứa tuổi 30-64 là 2,7% [15]. Hiện trên thế giới ước lượng có hơn 190 triệu người mắc bệnh tiểu đường và số này tiếp tục tăng lên. Ước tính đến năm 2010, trên thế giới có 221 triệu người mắc bệnh tiểu đường. Năm 2025 sẽ lên tới 330 triệu người (gần 6% dân số toàn cầu). Tỷ lệ bệnh tăng lên ở các nước phát triển là 42%, nhưng ở các nước đang phát triển (như Việt Nam) sẽ là 170% [15]. 1.1.3 Lựa chọn thực phẩm cho người bệnh tiểu đường Chỉ số đường huyết (Glycemic Index) thấp Khái niệm chỉ số đường huyết (GI) dựa trên sự khác biệt về thay đổi đường huyết sau khi ăn cùng một lượng carbohydrate từ các loại thực phẩm khác nhau hay cùng một hàm lượng carb có thể cung cấp hàm lượng glucose trong máu khác nhau [16]. Chỉ số đường huyết cho biết khả năng tăng hàm lượng đường huyết trong máu của carb chứa trong thực phẩm. Thực phẩm có chỉ số đường huyết cao tăng lượng glucose trong máu nhiều hơn thực phẩm có chỉ số đường huyết thấp. Chỉ số đường huyết cao thường đi kèm với phản ứng insulin cao. Chế độ ăn có giá trị GI thấp đã được chứng minh là cải thiện việc kiểm soát đường huyết, LDL-cholesterol và các yếu tố gây huyết khối trong các nghiên cứu với bệnh nhân tiểu đường. Bên cạnh đó, chế độ ăn này cũng ảnh hưởng tốt và làm giảm các nguy cơ mắc bệnh tim mạch vành. Các loại hạt đậu là những thực phẩm chứa giá trị GI thấp nhất [17]. Dựa vào giá trị GI, thực phẩm được chia thành ba loại [18]: - Thực phẩm GI thấp (55 hoặc ít hơn) 100% đá xay nguyên chất, bột yến mạch, cám yến mạch, pasta, lúa mạch, bulgar, khoai lang, ngô, khoai mỡ, đậu lima / bơ, đậu Hà Lan, các loại đậu và đậu lăng và hầu hết các loại trái cây, rau không chứa tinh bột và cà rốt. - GI trung bình (56-69): lúa mì, lúa mạch đen, yến mạch ăn liền, gạo nâu. - GI cao (70 trở lên): bánh mì trắng hoặc bánh mì tròn, bột ngô, bột cám, bột yến mạch ăn liền, gạo trắng, mì ống, mì ống và pho mát, khoai tây nghiền, bí ngô, bánh quy, bánh gạo, bỏng ngô, bánh quy mặn. Các loại thịt và chất béo không có giá trị GI vì chúng không chứa carb. Hầu hết SVTH: Dương Thị Mỹ Phụng GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 4 rau quả và trái cây có giá trị GI trung bình hoặc cao, tuy nhiên nồng độ carb trong chúng khá thấp nên chúng ta không xét đến giá trị GI trong các thực phẩm này. Giá trị GI của sữa và những sản phẩm từ sữa nằm ở mức thấp và cao trung bình. Tuy nhiên, giống như rau quả và trái cây, sản phẩm sữa chứa lượng carb thấp (trừ sản phẩm yoghurt ngọt, milk shakes) nên chỉ số GI không áp dụng cho dòng sản phẩm này. Giá trị GI chỉ đại diện cho loại carb chứa trong thực phẩm chứ không thể hiện lượng carb trong thực phẩm. Giá trị GI của một thực phẩm khi sử dụng riêng rẽ khác với khi kết hợp với thức ăn khác. Khi sử dụng một thực phẩm có giá trị GI cao thì nên kết hợp với thực phẩm có giá trị GI thấp để cân bằng ảnh hưởng lên đường huyết. Chúng ta không nên chỉ dựa vào giá trị GI để đánh giá độc lập mà nên kết hợp với các tính chất khác của thực phẩm như hàm lượng carb, tải lượng đường huyết, hàm lượng vi chất dinh dưỡng và chất xơ để xây dựng khẩu phần ăn hợp lý [17]. Hàm lượng carbohydrate thấp Carb trong thực phẩm là yếu tố chính quyết định nồng độ glucose sau khi ăn. Chế độ ăn ít carb là một cách hợp lý để giảm hàm lượng glucose sau khi ăn. Tuy nhiên, thực phẩm có chứa carb là nguồn năng lượng, chất xơ, vitamin và khoáng chất quan trọng trong chế độ ăn uống. Do đó, không thể loại bỏ những thực phẩm này ra khỏi chế độ ăn cho những người mắc bệnh tiểu đường mà cần phải điều chỉnh một cách hợp lý. Nồng độ glucose trong máu sau bữa ăn chủ yếu được xác định bởi tốc độ xuất hiện của glucose trong dòng máu (tiêu hóa và hấp thu) và độ thanh thải của nó từ vòng tuần hoàn. Phản ứng bài tiết insulin thường duy trì đường huyết trong phạm vi hẹp, nhưng ở những người mắc bệnh tiểu đường, khiếm khuyết về hoạt động của insulin, bài tiết insulin sẽ làm suy yếu sự điều hòa glucose sau khi ăn. Cả số lượng, loại và nguồn carb có trong thực phẩm đều ảnh hưởng đến hàm lượng glucose sau khi ăn. Chế độ ăn uống được khuyến nghị (RDA) tối thiểu trung bình cho carb là 130 g / ngày [19]. Lượng carb ăn vào thường là yếu tố quyết định chính của các phản ứng sau khi ăn, nhưng loại carb cũng ảnh hưởng đến phản ứng này. Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng của thực phẩm chứa carb đối với phản ứng đường huyết bao gồm loại thực phẩm ăn vào, loại tinh bột (hàm lượng amylose so với amylopectin), kiểu chế biến (phương pháp nấu và thời gian, lượng nhiệt hoặc độ ẩm được sử dụng) và mức độ xử lý. Các yếu tố bên ngoài có thể ảnh hưởng đến phản ứng glucose bao gồm mức đường huyết lúc đói, phân phối dinh dưỡng đa lượng của bữa ăn, lượng insulin có sẵn và mức độ kháng insulin. Tải lượng đường huyết (Glycemic Load) của thực phẩm được tính bằng cách SVTH: Dương Thị Mỹ Phụng GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 5 nhân chỉ số đường huyết của thực phẩm cấu thành với lượng carb trong mỗi thực phẩm và sau đó tính tổng của tất cả các loại thực phẩm trong khẩu phần ăn. 𝐺𝐿 = ∑ 𝐺𝐼 × [𝐶𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ𝑦𝑑𝑟𝑎𝑡𝑒] Trong quản lý bệnh tiểu đường, điều quan trọng là phải kết hợp lượng insulin và chất tiết insulin với hàm lượng carb trong bữa ăn. Các phương pháp có thể được sử dụng để ước tính hàm lượng dinh dưỡng của bữa ăn bằng cách đếm hàm lượng carb, hệ thống tính toán và ước tính dựa trên kinh nghiệm bằng cách kiểm tra hàm lượng glucose trước và sau bữa ăn. Chất xơ, fructose, lactose và chất béo là thành phần dinh dưỡng có xu hướng làm giảm phản ứng đường huyết. Hàm lượng chất béo Khuyến nghị sử dụng hàm lượng chất béo trong khẩu phần ăn: - Hạn chế hàm lượng chất béo bão hòa xuống < 7 % tổng lượng calo. - Giảm thiểu tối đa hàm lượng chất béo chuyển hóa - Với người mắc bệnh tiểu đường, hàm lượng cholesterol < 200 mg / ngày. - Hai hoặc nhiều hơn khẩu phần cá cho mỗi tuần (trừ các loại cá chiên thương mại) để cung cấp axit béo không bão hòa. Mục tiêu chính liên quan đến chất béo trong chế độ ăn uống ở những người mắc bệnh tiểu đường là hạn chế axit béo bão hòa, axit béo chuyển hóa và lượng cholesterol để giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch. Axit béo bão hòa và axit béo chuyển hóa là những yếu tố chính quyết định hàm lượng cholesterol LDL trong huyết tương. Giảm axit béo bão hòa cũng có thể làm giảm cholesterol HDL. Bổ sung axit béo không bão hòa đa n-3 đã được chứng minh là làm giảm nồng độ triglyceride huyết tương ở những người mắc bệnh tiểu đường loại 2 bị tăng triglyceride máu. Hàm lượng protein Ở những người mắc bệnh tiểu đường loại 2, protein ăn vào có thể làm tăng phản ứng insulin mà không làm tăng nồng độ glucose huyết tương. Các nguồn protein chất lượng tốt được định nghĩa là cung cấp tất cả chín axit amin không thể thiếu. Ví dụ là thịt, thịt gia cầm, cá, trứng, sữa, phô mai và đậu nành. Việc bổ sung protein vào chế độ ăn uống cho những người mắc bệnh tiểu đường thường không vượt quá 20% lượng năng lượng (15-20%) [19]. Một số nghiên cứu ở những người khỏe mạnh và ở những người mắc bệnh tiểu đường loại 2 đã chứng minh rằng glucose được sản xuất từ protein không làm tăng nồng độ glucose trong huyết tương nhưng lại tạo ra sự gia tăng các phản ứng insulin trong huyết thanh. Bất thường trong chuyển hóa protein có thể là do thiếu insulin và kháng insulin; tuy nhiên, những SVTH: Dương Thị Mỹ Phụng GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 6 điều này thường được điều chỉnh bằng kiểm soát đường huyết. RDA cho protein là 0.8 g protein tốt / kg wt . day (trung bình, ∼10% lượng calories) Chất xơ Những người mắc bệnh tiểu đường được khuyến khích chọn nhiều loại thực phẩm chứa chất xơ như các loại đậu, ngũ cốc giàu chất xơ ( ≥ 5 g chất xơ / khẩu phần), trái cây, rau quả và các sản phẩm ngũ cốc nguyên hạt vì chúng cung cấp vitamin, khoáng chất, và các chất quan trọng khác cho sức khỏe tốt. Tiêu thụ chế độ ăn nhiều chất xơ (∼50 g chất xơ / ngày) làm giảm đường huyết ở những người mắc bệnh tiểu đường loại 1, tăng insulin máu và lipid máu ở những người mắc bệnh tiểu đường loại 2. Khuyến khích về chất xơ được đặt ra cho dân số chung là 14g / 1.000 kcal ở Mỹ, 40 g ở Châu Âu, 25-50 g ở Canada và 20-25 g ở Nhật Bản [20]. Sự gia tăng chất xơ có thể làm giảm nguy cơ mắc các bệnh về tim mạch thông qua nhiều cơ chế khác nhau, chẳng hạn như giảm cholesterol toàn phần và LDL, giảm nồng độ glucose sau ăn và bài tiết insulin, hạ huyết áp, giảm các yếu tố đông máu và giảm viêm. Tác dụng giảm lượng lipid là do chất xơ hòa tan làm giảm sự hấp thụ chất béo và liên kết axit [20]. Vitamin và khoáng chất Những người mắc bệnh tiểu đường nên nhận thức được tầm quan trọng của việc bổ sung vitamin và khoáng chất hàng ngày từ các nguồn thực phẩm tự nhiên trong chế độ ăn uống. Crom, magiê và các chất bổ sung chống oxy hóa được đánh giá là an toàn và có lợi trong việc kiểm soát bệnh tiểu đường loại 2 [2]. 1.2 Tìm hiểu chung về Mangiferin và tác dụng dược lý đối với người bệnh tiểu đường 1.3.1 Cấu trúc của mangiferin Mangiferin, thường được gọi là C ‐ glucosyl xanthone, được phân phối rộng rãi ở thực vật bậc cao, là một chất chống oxy hóa polyphenol tự nhiên có trong vỏ cây, trái cây, rễ và lá của Mangifera indica (Xoài) [3]. Mangiferin có cấu trúc là một glycoside có phần aglycon có bộ khung xanthan với nhóm hydroxyl là một phân tử glucose đính vào C số 2 [4]. Công thức hóa học của mangiferin được thể hiện ở hình 1.1. Hình 0.1 Công thức hóa học của mangiiferin SVTH: Dương Thị Mỹ Phụng GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 7 1.3.2 Tác dụng dược lý của mangiferin trong điều trị bệnh tiểu đường Các nghiên cứu gần đây chứng minh răng mangiferin có nhiều tác dụng có lợi trong việc phòng chống và điều trị bệnh tiểu đường. Tính kháng oxy hóa Mangiferin đã được nghiên cứu cho đặc tính chống oxy hóa của nó, đặc tính cho phép chúng bảo vệ các tế bào của con người khỏi bị hư hại do stress oxy hóa dẫn đến peroxid hóa lipid, tổn thương DNA và nhiều bệnh thoái hóa. Ngoài ra, đặc tính này còn kích thích miễn dịch và chống vi rút; giúp bảo vệ tế bào gan, tế bào lympho, bạch cầu trung tính và đại thực bào khỏi stress oxy hóa, giảm độc tính xơ vữa ở chuột bị tiểu đường và giảm tổn thương oxy hóa do streptozotocin gây ra cho các mô tim và thận ở chuột [3]. Mangiferin cũng đã được chứng minh là làm giảm khả năng sản xuất ROS, chất làm giảm khả năng bảo vệ chống oxy hóa nội bào và là trung gian gây ra bệnh thận do biến chứng của bệnh tiểu đường [21]. Giảm hàm lượng cholesterol Mangiferin được cho làm giảm đáng kể lượng cholesterol toàn phần trong huyết tương, hoạt động chống tăng lượng lipid trong máu và chống ung thư. Đồng thời, việc giảm triglyceride sau khi dùng mangiferin cũng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hóa và sử dụng glucose [3]. Mangiferin (10 và 20 mg / kg) dùng một lần mỗi ngày trong 28 ngày ở chuột bị tiểu đường có biểu hiện của hoạt động chống tiểu đường. Nó làm giảm đáng kể nồng độ cholesterol lipoprotein mật độ thấp trong huyết tương (LDL-C), làm giảm mức cholesterol toàn phần và tăng mức cholesterol lipoprotein mật độ cao (HDL-C) khiến cho chỉ số gây bệnh của chuột mắc bệnh tiểu đường giảm [4]. Tính kháng khuẩn Mangiferin sở hữu hoạt động kháng khuẩn chống lại gram dương (như Bacillus pumilus) và vi khuẩn gram âm (như Salmonella agona). Nó hoạt động chống lại bệnh nướu răng cũng như các tổn thương oxy hóa qua các gốc trung gian tự do trong tế bào thần kinh, cơ tim, gan và mô thận [4]. Điều chỉnh hàm lượng glucose trong máu Mangiferin làm giảm lượng đường trong máu bằng cách ức chế sự hấp thụ glucose từ ruột. Giả thuyết này được ủng hộ bởi những phát hiện gần đây rằng mangiferin ức chế các enzyme glucosidase sucename, isomaltase và maltase có liên quan đến việc tiêu hóa carb thành đường đơn giản trong đường ruột dẫn đến trì hoãn hoặc ức chế carb đơn giản trong đường ruột [22]. Việc sử dụng mangiferin đã cải thiện khả năng dung nạp glucose và glycemia, SVTH: Dương Thị Mỹ Phụng GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 8 tăng sản tế bào và nồng độ insulin huyết thanh, giảm apoptosis tế bào, tăng sinh tế bào [4]. Mangiferin cũng đã được chứng minh là có vai trò hạ đường huyết bằng cách điều chỉnh chuyển hóa glucose, cải thiện tình trạng kháng insulin và giảm tổng hợp cholesterol [23]. 1.3 Giới thiệu về sữa thực vật và nguyên liệu yến mạch 1.3.1 Sữa thực vật Sữa thực vật là thức uống được làm từ chiết xuất thực vật. Sữa thực vật được tiêu thụ như một sản phẩm thay thế sữa cho người ăn chay hoặc người bị chứng bất dung nạp lactose. Tuy nhiên, hiện nay sữa thực vật đang được sử dụng rộng rãi như là một xu hướng tiêu dùng trên thế giới. Trên toàn cầu, doanh số sữa thực vật tăng trưởng đều đặn 61% trong giai đoạn 2012 đến 2018 [24]. Căn cứ vào nguồn gốc các loại thực vật sử dụng trong quá trình tạo ra thức uống dinh dưỡng này thì sữa hạt gồm 4 loại như sau: - Sữa được làm từ các loại ngũ cốc: lúa mạch, gạo, yến mạch, lúa mì. - Sữa được làm từ các cây họ đậu: đậu nành, đậu xanh, đậu đen. - Sữa được làm từ các loại quả: quả óc chó, quả hạnh nhân, quả macca, quả dừa. - Sữa được làm từ các loại hạt: hạt chia, hạt điều, hạt ngô. 1.3.2 Yến mạch Yến mạch, tên khoa học Avena sativa, là một loại ngũ cốc lấy hạt, có giá trị dinh dưỡng cao, giàu đạm, chất xơ hòa tan, chất béo không bão hòa, vitamin, khoáng chất và một số hợp chất sinh học khác [25]. Bảng 0.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g yến mạch [26] Năng lượng 389kcal Vitamin B1 0,763mg Carb 66,3g Vitamin B2 0,139mg Chất xơ 11,6g Vitamin B3 0,961mg Chất béo 6,9g Vitamin B5 1,349mg Chất béo không bão hòa 1,21g Vitamin B6 0,12mg Chất béo không bão hòa đơn 2,18g Canxi 54mg Chất béo không bão hòa đa 2,54g Magie 177mg Protein 16,9g β-glucan 4g SVTH: Dương Thị Mỹ Phụng GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 9 Thành phần chính của chất xơ hòa tan trong yến mạch là β-D-glucan, thường được gọi là glucan. Hạt yến mạch chứa lượng lớn β-glucan nằm trong khoảng 2.3 đến 8.5 g/100g. β-glucan trong yến mạch nằm chủ yếu trong nội nhũ và là thành phần cấu tạo của 75% thành nội nhũ. Ngoài ra, lớp aleurone cũng chứa β-glucan tuy không bằng nội nhũ. Hình 0.2 Công thức cấu tạo của β-glucan β-glucan yến mạch là polysaccharide tuyến tính, không phân nhánh gồm liên kết 1-4-O (70%) và liên kết 1-3-O (30%) liên kết với b-D-glucopyranosyl. β-glucan có các đặc tính chức năng và dinh dưỡng nổi bật, thể hiện độ nhớt cao ở nồng độ tương đối thấp. Độ nhớt của nó ổn định trong phạm vi pH rộng (2-10). Ngoài ra, β-glucan còn được sử dụng làm chất làm đặc trong ngành công nghiệp thực phẩm [25]. Ảnh hưởng của yến mạch đến bệnh tiểu đường Yến mạch được đánh giá cao vì phản ứng sinh lý của nó liên quan đến việc giảm mức cholesterol trong máu, giảm đường huyết và tăng cường sức khỏe đường ruột. Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) [27] tuyên bố rằng các sản phẩm thực phẩm có chứa yến mạch và có thể cung cấp 3 g β-glucan / ngày có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim. Cơ quan an toàn thực phẩm châu Âu gần đây đã đưa ra ý kiến rằng có mối quan hệ tích cực giữa việc tiêu thụ yến mạch (glucan) và giảm cholesterol trong máu [10]. - Giảm lượng cholesterol trong máu Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các sản phẩm chứa yến mạch làm giảm cholesterol LDL. Tổng số cholesterol và loại cholesterol xấu LDL cao trong máu (hypercholesterolemic) được coi là yếu tố nguy cơ chính gây bệnh tim mạch. β-glucan, đã tạo ra lợi ích đáng kể do tính chất làm giảm cholesterol của mình. Các kết quả của các phân tích cho biết những nghiên cứu trong suốt 13 năm qua rằng mỗi ngày dùng ít nhất 3 gam yến mạch β -glucan có thể làm giảm tổng số cholesterol 5% và giảm cholesterol xấu LDL 7% [8]. Theo công bố của European Food Safety Authority (EFSA) năm 2011, βglucans từ yến mạch duy trì nồng độ LDL-cholesterol trong máu bình thường, tăng cảm giác no dẫn đến giảm năng lượng, giảm phản ứng đường huyết sau ăn, và chức năng tiêu hóa [10]. Xơ trong yến mạch cũng được biết đến với tác dụng hạ đường SVTH: Dương Thị Mỹ Phụng GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 10