Hiện nay các bệnh béo phì, tiểu đường, tim mạch, đột quỵ, ung thư đang ngày càng phát triển cả ở Việt Nam và trên thế giới. Ở Việt Nam, tỷ lệ mắc bệnh thừa cân, béo phì và tiểu đường tăng lên đáng kể trong thời gian gần đây, với tốc độ cao nhất thế giới, đặc biệt là ở lứa tuổi học sinh. Nguyên nhân chính gây bệnh tiểu đường và béo phì là do cơ thể bị rối loạn chuyển hóa carbohydrate khi hooc môn insulin của tụy bị thiếu hụt, giảm tác động trong cơ thể, biểu hiện ở mức đường trong máu luôn cao. Đối với người đã mắc bệnh béo phì và tiểu đường thì ngoài việc uống thuốc hỗ trợ, cần phải có chế độ ăn hạn chế carbohydrate. Do đó, vấn đề nghiên cứu phát triển các sản phẩm thực phẩm sinh đường thấp nhằm phòng chống các bệnh béo phì và tiểu đường là rất quan trọng và cần thiết. Gạo là sản phẩm nông nghiệp chủ yếu và cũng là sản phẩm xuất khẩu có giá trị kinh tế cao của Việt Nam. Hiện nay gạo là nguồn lương thực chính của người dân Việt Nam. Tuy nhiên trong gạo có chứa nhiều tinh bột (~90% khối lượng chất khô hạt), đây là thành phần chính để tạo ra đường và chuyển hóa thành năng lượng cung cấp cho cơ thể. Xuất phát từ ý tưởng liệu có phải ăn nhiều cơm mà tỷ lệ người mắc bệnh béo phì và tiểu đường ở Việt Nam ngày càng tăng, có phải tất cả các loại gạo đều sinh ra hàm lượng đường trong máu cao hay không và có phương pháp nào làm giảm khả năng sinh đường của các loại gạo hay không?, PGS.TS Phạm Văn Hùng (Trường Đại học quốc tế, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh) cùng các cộng sự đã thực hiện công trình nghiên cứu “Nghiên cứu khả năng tiêu hóa và sinh đường của các loại tinh bột gạo có hàm lượng amylose khác nhau và tinh bột gạo biến đổi bằng phương pháp vật lý” (In vitro digestibility and in vivo glucose response of native and physically modified rice starches varying amylose contents).
Trong công trình nghiên cứu của mình, PGS.TS Phạm Văn Hùng và cộng sự đã lựa chọn 5 loại gạo phổ biến của Việt Nam gồm Hàm Trâu (OM576), 504 (IR50404), 64 (IR64), Hương Lài (Jasmine 85) và Nếp cái hoa vàng để nghiên cứu về cấu trúc và khả năng tiêu hóa, khả năng sinh đường và chỉ số đường huyết (GI) của các loại gạo này nhằm tìm ra cơ chế tạo kháng tiêu hóa của các phân tử tinh bột có khối lượng phân tử và độ dài mạch khác nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng amylose của tinh bột từ 5 loại gạo này rất khác nhau (gạo Hàm Trâu có chứa 30,6% amylose, gạo 64 có chứa 26,7% amylose, gạo 504 có chứa 24,3% amylose, gạo Hương Lài có chứa 21,7% amylose và gạo Nếp cái hoa vàng có chứa 4,7% amylose). Các loại tinh bột có hàm lượng amylose thấp thường chứa các phân tử có trọng lượng trung bình cao hơn so với các loại tinh bột có hàm lượng amylose cao. Nghiên cứu về tính chất hóa lý của các loại tinh bột này cho thấy tính chất hóa lý của chúng phụ thuộc vào hàm lượng amylose và cấu trúc phân tử của tinh bột. Kết quả nghiên cứu về khả năng kháng tiêu hóa in vitro cho thấy, các loại tinh bột gạo có hàm lượng tinh bột tiêu hóa nhanh chiếm khoảng 77,0-90,0%, trong đó loại tinh bột gạo có hàm lượng amylose cao có hàm lượng tinh bột tiêu hóa nhanh cao hơn so với loại tinh bột gạo có hàm lượng amylose thấp. Điều này cho thấy, các loại gạo có hàm lượng amylose cao sau khi nấu sẽ dễ dàng bị thủy phân bởi các enzyme amylase và sinh ra lượng đường lớn hơn so với các loại gạo có hàm lượng amylose thấp. Để xác định khả năng sinh đường của các loại tinh bột gạo, nhóm nghiên cứu đã tiến hành đánh giá khả năng kháng tiêu hóa in vivo và chỉ số GI của chúng. Chỉ số GI được xác định bằng cách đo đường huyết của chuột sau khi cho ăn cùng một lượng các loại tinh bột khác nhau và đường glucose được dùng để so sánh. Sau khi cho chuột ăn, kết quả cho thấy lượng glucose tạo thành trong máu ở thời điểm 30 phút sau khi ăn là cao nhất (180 mg/ml). Lượng đường glucose tạo ra trong máu chuột sau khi ăn các loại gạo thấp hơn so với sau khi uống dung dịch đường glucose nguyên chất ở cùng một lượng với các loại gạo do trong gạo còn chứa nhiều chất khác ngoài tinh bột bao gồm cả lượng tinh bột kháng tiêu hóa (RS). Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu cũng cho thấy chỉ số GI của 5 loại tinh bột gạo đều rất cao. Điều này có thể giải thích rằng khi hạt tinh bột bị hồ hóa thì cấu trúc của hạt tinh bột bị phá vỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme thủy phân thành đường. Tuy nhiên, đối với tinh bột gạo nếp do có hàm lượng amylopectin cao, khối lượng phân tử lớn và độ kết tinh cao nên khi bị hồ hóa chúng vẫn giữ được cấu trúc kết tinh và kháng lại sự thủy phân của enzyme amylase. Như vậy kết quả nghiên cứu cho thấy, hầu hết các loại tinh bột gạo đều có chỉ số GI ≥ 70 và được xếp vào loại thực phẩm có chỉ số GI cao. Từ các kết quả này có thể thấy khi ăn một lượng lớn cơm hàng ngày sẽ sản sinh một lượng đường rất lớn trong cơ thể, đây là một trong những nguyên nhân gây ra bệnh béo phì và tiểu đường ở những bệnh nhân rối loạn chức năng chuyển hóa đường. Kết quả của công trình nghiên cứu cũng có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm ra mối liên hệ giữa cấu trúc phân tử của tinh bột với khả năng kháng lại sự thủy phân của các enzyme có trong hệ tiêu hóa của con người.
Trong công trình này, nhóm nghiên cứu cũng đã đánh giá sự thay đổi cấu trúc và mức độ kháng tiêu hóa của các loại tinh bột gạo sử dụng các phương pháp biến đổi vật lý bằng nhiệt và ẩm, đây là các phương pháp phổ biến để sản xuất các loại tinh bột có hàm lượng RS cao. Sau khi xử lý, chỉ số GI của các loại tinh bột giảm đi đáng kể. Tinh bột biến đổi bằng phương pháp ẩm kết hợp nhiệt cho chỉ số GI thấp hơn so với tinh bột biến đổi bằng phương pháp nhiệt kết hợp ẩm. Điều này cho thấy, cơ chế tạo thành RS là do các phân tử tinh bột có mạch ngắn dễ dàng kết hợp với nhau bằng liên kết hydro tạo mạch xoắn có cấu trúc không gian ngăn cản các enzyme kết hợp vào để thủy phân chúng. Trong khi đó, các phân tử tinh bột có cấu trúc lớn hơn sẽ liên kết với nhau khó khăn hơn nên dễ dàng bị enzyme thủy phân hơn. Các kết quả nghiên cứu này có ý nghĩa rất quan trọng trong công nghiệp sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa dùng làm thực phẩm chức năng có khả năng sinh đường thấp sử dụng cho các bệnh nhân tiểu đường và béo phì.
Từ các kết quả trên có thể thấy, các loại tinh bột gạo có chỉ số GI rất cao. Tuy nhiên, sử dụng các phương pháp biến đổi vật lý đã làm giảm chỉ số GI của các loại tinh bột gạo xuống đáng kể. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra được các sản phẩm tinh bột có chỉ số GI trung bình và thấp.
Các kết quả nghiên cứu đạt được của nhóm nghiên cứu đã được đánh giá cao khi được chấp nhận đăng trên Tạp chí Food Chemistry (SCI, IF = 4,498, Q1) và đã có được 30 trích dẫn trong giai đoạn 2016-2017. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa cả về mặt khoa học và ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực công nghệ sinh học, khoa học dinh dưỡng, công nghệ thực phẩm và chuyên ngành hóa hữu cơ.