Existing methods comparative analysis for assessing starches, starch products and food ingredients resistance degree

TL;DR: Various methods for assessing starches, starch products and food ingredients resistance degree are presented. Each group of scientists started from different equipment and the possibility of simplifying sample preparation.

Abstract: В представленной работе рассмотрены различные методы определения массовой доли резистентной фракции крахмала (или степени резистентности), которая не переваривается в тонком кишечнике человека и животных. Это свойство представляет большой интерес на фоне увеличения спроса к продуктам здорового питания: такой крахмал позволяет снизить гликемический индекс продукта и его калорийность. Описаны панкреатин-гравиметрический, гравиметрический, спектрофотометрические (метод 3,5-динитросалициловой кислоты, или DNS, глюкозооксидаза-пероксидазный метод, или GOPOD, глюкооксидазный метод, или GOD/PAP), хроматографический способы; виды используемого оборудования – аналитические весы, спектрофотометр, высокоэффективный жидкостной хроматограф (ВЭЖХ); составлены принципиальные схемы методов; установлены различия в виде времени гидролиза образцов (от 20 мин до 16 ч), количества стадий гидролиза (от 1 до 4); основные используемые для гидролиза ферменты (панкреатин, панкреатическая альфа-амилаза (ПАА), альфа-амилоглюкозидаза (АМГ); произведено сравнение по количеству требуемых операций и чувствительности методов (порога определения). Наиболее чувствительными методами являются английский и испанский 0,01 г/100 г (вследствие использования глюкозопероксидазного метода для определения массовой доли глюкозы после гидролиза), наиболее инструментально независимым и простым – панкреатин-гравиметрический, который был предложен учеными из Кореи и США (сушильный шкаф, водяная баня, аналитические весы), наиболее трудоемким и постоянно совершенствующимся – ирландский (21 операция), наиболее новым – российский (от 2022 г.), самым необычным – английский, со стадией пережёвывания в ротовой полости. Основной вывод – каждая группа ученых при разработке методов отталкивалась от приборного оснащения лабораторий и возможности упрощения пробоподготовки. В перспективе для введения классификации крахмалов, крахмалопродуктов, крахмалсодержащих реагентов и пищевых продуктов требуется стандартизировать один из методов и учредить в качестве международного стандарта в комитете ИСО. In the presented work, various methods are considered for determining the mass fraction of starch resistant fraction (or resistance degree), which is not digested in humans and animals small intestine. This property is of great interest against an increase backdrop in demand for healthy foods, such starch can reduce the product glycemic index and its calorie content. Pancreatin gravimetric, gravimetric, spectrophotometric (3,5-dinitrosalicylic acid or DNS method, glucose oxidase-peroxidase method or GOPOD, glucose oxidase method or GOD/PAP), chromatographic methods are described; types of equipment used – analytical balance, spectrophotometer, high performance liquid chromatograph (HPLC); methods schematic diagrams were drawn up; differences were established in the form of sample hydrolysis time (from 20 minutes to 16 hours), hydrolysis stages number (from 1 to 4 stages), the main enzymes used for hydrolysis (pancreatin, pancreatic alfa-amylase (PAA), alfa-amyloglucosidase (AMG)), a comparison was made by required operations number and methods sensitivity (determination threshold). The most sensitive methods are English and Spanish 0.01 g/100 g (due to the use of the glucose peroxidase method to determine glucose mass fraction after hydrolysis), the most instrumentally independent and simple – pancreatin gravimetric, which was proposed by scientists from Korea and the USA (drying cabinet, water bath, analytical balance), the most time-consuming and constantly improving – Irish (21 operations), the newest – Russian (from 2022), the most unusual – English, with the stage of chewing in the oral cavity. The main conclusion – each scientists group, when developing methods, started from laboratories instrumentation and the possibility of simplifying sample preparation. In the long term, to consider a court decision on starch, starch products, starchy ingredients and food products, one of the methods needs to be standardized and funded as an international standard, in an ISO committee.