Resistant starch: quantification methodologies and biological response in rats

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia FarroupilhaThe understanding of the role played by carbohydrates in human nutrition and health has made great strides in the last two decades, essentially regarding their differentiated physiological effects, ascribed especially to resistant starch. This fraction was recently discovered, and has been defined as the sum of starch and products of starch degradation not absorbed in the small intestine of healthy individuals. Due to its importance, several researches have been developed in order to quantify resistant starch in different foods, to better relate its levels with the beneficial effects. However, the existing data are very heterogeneous. Therefore, the present research was conducted aiming the optimization of in vitro resistant starch determination, through the modification of the protocol of an existing methodology, as well as relating increasing levels of this fraction in the diet with biological effects on rats. From the AOAC method 996.11 for the quantification of digestible and resistant starch, we evaluated the inclusion of protease in the hydrolysis process, the increase in sample amount and the use of phosphate buffer pH 6.8 instead of MOPS buffer pH 7.0, using as samples cornstarch, white rice, green banana and corn flakes. To evaluate the biological effects of increasing levels of resistant starch in the diet, male Wistar rats were fed diets supplemented with 0%, 3%, 9% and 18% of resistant starch. The animals were submitted to an adaptation period of 5 days. During the experimental period (15 days), data and samples were obtained to determine feed intake, body weight gain, apparent dry matter digestibility, apparent starch digestibility, wet and dry fecal production, fecal water content and pH, and fecal nitrogen excretion. The results obtained showed significant difference in the quantification of digestible and resistant starch in the same food, influenced by the presence or absence of proteolytic hydrolysis in the method. The utilization of increased amount of sample reduced the variation between replicates, and the use of phosphate buffer instead of MOPS buffer did not alter the obtained results, but reduced the cost of the analysis. So the recommendation resulting from this research is to use, associated with the increased amount of sample and phosphate buffer, the inclusion of protease in the digestion process. The addition of increasing levels of resistant starch in the diet of rats did not affect feed intake, but caused a reduction in body weight gain. Likewise, it was observed a reduction in apparent dry matter digestibility, apparent starch digestibility and fecal pH, allied to increased fecal production and water content, and fecal nitrogen excretion. Thus, we can conclude that resistant starch is capable of exerting biological effects, specially related to body weight reduction, which tend to be enhanced with increasing levels of this fraction, up to the tested 18%.Grandes modificações ocorreram nas últimas décadas no conhecimento do papel dos carboidratos na nutrição e saúde humana, principalmente em relação aos seus efeitos biológicos diferenciados, atribuídos em especial ao amido resistente. Esta fração foi descoberta recentemente, e tem sido definida como a soma do amido e produtos de sua degradação não absorvidos no intestino delgado de indivíduos saudáveis. Devido a sua importância, várias pesquisas foram desenvolvidas nos últimos anos buscando quantificar o amido resistente nos diversos alimentos, para assim melhor relacionar os níveis destes com seus efeitos benéficos. Entretanto, os dados existentes até o momento são bastante heterogêneos. Sendo assim, a presente pesquisa foi conduzida com os objetivos de otimizar a determinação do amido resistente in vitro, por modificação de protocolo em metodologia já existente, bem como relacionar teores crescentes desta fração na dieta com seus diferentes efeitos biológicos em ratos. A partir da metodologia 996.11 preconizada pela AOAC para determinação de amido disponível e resistente, foram avaliados a inclusão de protease no processo de hidrólise, o aumento na quantidade de amostra e a substituição do tampão MOPS por tampão fosfato, utilizando como amostras amido de milho, arroz branco, banana verde e flocos de milho. Para a avaliação dos efeitos biológicos de níveis crescentes de amido resistente na dieta, foram utilizados ratos machos Wistar, alimentados com rações experimentais suplementadas com 0%, 3%, 9% e 18% de amido resistente. Os animais foram submetidos a um período de adaptação de 5 dias e, durante o período experimental (15 dias), foram obtidos dados e amostras para a determinação do consumo, ganho de peso, digestibilidade aparente da matéria seca e do amido, produção de fezes úmidas e secas, umidade e pH das fezes, e excreção fecal de nitrogênio. Os resultados obtidos mostraram diferença significativa na quantificação do amido disponível e resistente em um mesmo alimento, influenciadas pela presença ou ausência de hidrólise proteolítica no método preconizado. A utilização de maior quantidade de amostra diminuiu a variação entre as replicatas, e a substituição do tampão MOPS por tampão fosfato, ao mesmo tempo que não alterou os resultados, proporcionou menor custo para a análise. Sendo assim, a recomendação resultante desta pesquisa é que seja utilizado, juntamente com o aumento na quantidade de amostra e utilização do tampão fosfato, a inclusão da protease no processo de digestão enzimática. A adição de níveis crescentes de amido resistente à dieta de ratos não afetou o consumo, mas provocou redução no ganho de peso corporal. Da mesma forma, foi verificada diminuição da digestibilidade aparente da matéria seca e do amido, e do pH fecal, aliados ao aumento na produção e umidade das fezes, e na excreção fecal de nitrogênio. Assim, pode-se inferir que o consumo de amido resistente é capaz de exercer efeitos biológicos, em especial relacionados à redução do peso, os quais tendem a ser potencializados à medida que o consumo desta fração aumenta, até o nível testado de 18%