Effect of physical and enzymatic modification processes on in vitro starch digestibility, resistant starch, and estimated glycemic index of lotus seed flour (Nelumbo Nucifera)

Abstract

The objective of this study was to investigate the effects of physical and enzymatic modifications of lotus seed flour (Nelumbo nucifera) on in vitro starch digestibility, resistant starch, and estimated glycemic index. In this study, lotus seed flour was modified using physical (partial gelatinization; PG, heat-moisture treatment; HMT) and enzymatic (pullulanase; EP) modifications. Their composition, physicochemical properties, starch digestibility, and estimated glycemic index (eGI) were then investigated. The effect of modifications displayed a significant (p<0.05) difference on the properties of native and modified lotus seed flour, such as proximate analysis, amylose content, resistant starch content, pasting properties, solubility, swelling power, and estimated glycemic index. The results showed that the protein content of heat-moisture treated flour (HMT) was twice lower than that of native flour. The amylose content of all modified flours significantly increased, with the highest content in HMT2 (34.57%). All modified flours except partial-gelatinized flour (PG) also had higher resistant starch content (>80%) than native flour. Swelling power of PG significantly (p<0.05) increased; on the other hand, HMT1, HMT2, and EP significantly (p<0.05) decreased compared with the native flour. Solubility of all modified flours significantly (p<0.05) decreased after modification, and EP had the lowest solubility. Among the studied modifications, treatment with pullulanase resulted in pullulanase-modified flour (EP) with higher peak viscosity (3529.42 cP), while the rest resulted in samples with lower peak viscosity (421.78 cP) compared to native flour (1373.98 cP). The modifications also contributed to the change in pasting temperature of samples, which followed the order: HMT > EP > native > PG. With the eGI index below 55, HMT and EP samples were classified as low GI flours. These results revealed that lotus seed flour modified through either heat-moisture or pullulanase treatments can be a potential carbohydrate source for diabetic patients or health-conscious people. The resistant starch content of modified lotus seed flour in this study per 100 g flour in HMT2 was 22.4 g and EP was 19.7 g.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการดัดแปรทางกายภาพและทางเอนไซม์พูลลูลาเนสต่อคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ ปริมาณแป้งทนต่อการย่อย และค่าดัชนีน้ำตาลโดยใช้แบบจำลองการย่อยในหลอดทดลอง ผลการทดลองพบว่า ในแป้งดัดแปรแบบร้อนชื้นปริมาณโปรตีนลดลง 2 เท่า เมื่อเทียบกับแป้งเมล็ดบัวควบคุม ปริมาณแอมิโลสของแป้งดัดแปรทุกตัวอย่างเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ โดยแป้งดัดแปรแบบร้อนชื้น 2 ชั่วโมงมีปริมาณแอมิโลสสูงที่สุดเท่ากับ 34.57% ส่วนปริมาณแป้งทนต่อการย่อยในทุกตัวอย่างเพิ่มสูงขึ้นเมื่อเทียบกับแป้งเมล็ดบัวควบคุม ยกเว้นแป้งเจลาติไนซ์บางส่วน ค่าการละลายและกำลังการพองตัวมีแนวโน้มลดลงหลังจากผ่านกระบวนการดัดแปรแบบต่างๆ แป้งดัดแปรด้วยเอนไซม์พูลลูลาเนสมีค่าความหนืดสูงสุดสูงขึ้น ในขณะที่ตัวอย่างที่เหลือค่าความหนืดสูงสุดลดลง การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเริ่มเกิดความหนืดของแป้งเรียงตามลำดับดังนี้ แป้งดัดแปรแบบร้อนชื้น > แป้งดัดแปรด้วยเอนไซม์พูลลูลาเนส > แป้งเมล็ดบัวควบคุม > แป้งเจลาติไนซ์บางส่วน ในส่วนของค่าดัชนีนน้ำตาล แป้งที่ถูกดัดแปรโดยวิธีการดัดแปรแบบร้อนชื้นและโดยใช้เอนไซม์พูลลูลาเนสมีค่าดัชนีนน้ำตาลต่ำ ผลที่ได้จากการทดลองนี้ แป้งเมล็ดบัวที่ผ่านกระบวนการดัดแปรแบบร้อนชื้นและโดยใช้เอนไซม์พูลลูลาเนส เหมาะที่จะแนะนำให้เป็นแหล่งคาร์โบไฮเดรตทางเลือกแก่ผู้ป่วยเบาหวานและผู้คนที่ห่วงใยสุขภาพ โดยปริมาณแป้งทนต่อการย่อยในแป้งดัดแปรทั้งสองชนิดต่อแป้งฟลาวร์ 100 กรัม คือ แป้งดัดแปรแบบร้อนชื้น 2 ชั่วโมงเท่ากับ 22.4 กรัม และแป้งดัดแปรโดยใช้เอนไซม์พูลลูลาเนสเท่ากับ 19.7 กรัม