แป้งทนย่อยจากถั่วเขียว พระเอกด้านสุขภาพใกล้ตัวคุณ

เรื่องโดย รวิศ ทัศคร

ทุกคนคงรู้จักถั่วเขียวใช่ไหมครับ ถั่วเขียว (Vigna radiata) หรือชื่อที่เรียกกันทั่วไปคือ mung bean เป็นพืชตระกูลถั่วที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูง และยังมีบทบาทสำคัญในวัฒนธรรมการบริโภคของประเทศในเอเชียมาช้านาน รวมทั้งประเทศไทย ที่เราเห็นต้นอ่อนของมันเกือบทุกวันในสภาพถั่วงอกที่ใส่ในก๋วยเตี๋ยว ผัดไท หรือหอยทอดที่คุณ ๆ ชอบรับประทาน

นอกจากจะเป็นแหล่งโปรตีนจากพืช ถั่วเขียวยังมีองค์ประกอบของแป้งที่นำมาผลิตเป็นแป้งทนย่อย (resistant starch: RS) ซึ่งได้รับความสนใจอย่างมากในวงการวิทยาศาสตร์อาหารและโภชนาการ ซูเปอร์ฟูดที่มีแป้งทนย่อยสูง เช่น ถั่วเขียว กำลังเป็นที่นิยมในหมู่ผู้บริโภคสุขภาพ เนื่องจากแป้งทนย่อยไม่ถูกย่อยโดยเอนไซม์ในลำไส้เล็ก แต่เข้าสู่ลำไส้ใหญ่และถูกหมักโดยจุลินทรีย์ ทำให้เกิดกรดไขมันสายสั้นที่มีผลดีต่อสุขภาพ

แป้งทนย่อยคืออะไร ?

แป้งทนย่อย (ต่อไปนี้ผู้เขียนขอเรียกว่า RS เพื่อความกระชับ) เป็นสารที่ผ่านกระบวนการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างทำให้มันไม่ถูกย่อยโดยเอนไซม์แอมิโลไลติกในลำไส้เล็กของมนุษย์ที่มีสุขภาพดี แต่จะเดินทางต่อไปยังลำไส้ใหญ่และถูกหมักโดยจุลินทรีย์ในลำไส้ มันทำหน้าที่คล้ายกับใยอาหาร (dietary fiber) ซึ่งส่งผลดีต่อระบบการย่อยอาหาร มีการศึกษาแสดงให้เห็นว่าแป้งทนย่อยช่วยส่งเสริมสุขภาพลำไส้ เร่งการสร้างเซลล์คริปต์ (crypt cell หรือเซลล์ต้นกำเนิดที่อยู่ในร่องลึกของเยื่อบุลำไส้ มีหน้าที่ผลิตเซลล์ใหม่เพื่อรักษาความแข็งแรงของลำไส้) ลดระดับคอเลสเตอรอล ไขมันไม่ดี (LDL) และเพิ่มไขมันดี (HDL) จึงลดความเสี่ยงโรคหัวใจ และอาจลดความเสี่ยงของโรคอ้วน ช่วยในการลดน้ำหนัก ลดระดับน้ำตาลในเลือดและภาวะดื้อต่ออินซูลิน บรรเทาเบาหวานชนิดที่ 2 เพิ่มการเจริญของจุลชีพดีในลำไส้ และลดการอักเสบในลำไส้และความเสี่ยงของมะเร็งลำไส้ใหญ่ได้อีกด้วย โดยปริมาณ RS ที่มีประสิทธิภาพต่อการส่งเสริมสุขภาพอยู่ที่ 6–12 กรัมต่อวัน

RS แบ่งออกเป็น 5 ประเภท ได้แก่

RS1 แป้งที่เอนไซม์ไม่สามารถเข้าไปย่อยได้ เพราะถูกห่อหุ้มอยู่ภายในผนังเซลล์พืชหรือเมทริกซ์อาหาร การบริโภค RS1 จึงช่วยควบคุมการตอบสนองของระดับน้ำตาลในเลือดและอินซูลิน โดยกลไกหลักมาจากคุณสมบัติของผนังเซลล์ที่ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันไม่ให้โมเลกุลของเหลวและเอนไซม์ซึมเข้าไปถึงแป้งได้
RS2 แป้งธรรมชาติที่ไม่ย่อย เป็นเม็ดแป้งที่ยังไม่ได้ผ่านการเจลาติไนซ์ (ungelatinized) และมีความหนาแน่น
RS3 แป้งที่ผ่านกระบวนการรีโทรเกรเดชัน (retrogradation) ซึ่งคือการทำให้เย็นและเกิดการตกผลึกใหม่หลังจากผ่านการปรุงสุก เกิดขึ้นในอาหารที่ผ่านความร้อนแบบเปียกและมีความทนทานต่อความร้อนสูง ตัวอย่างของ RS3 เช่น มันฝรั่งปรุงสุกที่ปล่อยให้เย็นลง คอร์นเฟลก แป้งชนิดที่อุดมด้วยแอมิโลสมีแนวโน้มสร้างเจลและฟิล์มที่เหนียวแน่นและแข็งแรง เนื่องจากเกิดรีโทรเกรเดชันและสร้างโครงสร้างแบบเกลียวคู่ (double helices) ได้ดี เกลียวคู่ของแอมิโลสขัดขวางการทำงานของเอนไซม์แอมิโลไลติก ทำให้ความต้านทานต่อการย่อยของแป้งเพิ่มขึ้น จึงทนต่อการย่อยมากกว่า ในขณะที่องค์ประกอบอีกตัวหนึ่งในแป้ง คือ แอมิโลเพกติน เป็นโมเลกุลที่มีแขนงสูง ละลายน้ำได้ดีกว่า เอนไซม์จะเข้าถึงและย่อยได้ง่ายกว่า
RS4 แป้งที่ถูกดัดแปลงทางเคมี หรือผ่านการเกิดพอลิเมอไรเซชันใหม่อีกครั้ง
RS5 เป็นแป้งเชิงซ้อนของแอมิโลสและไขมัน (amylose-lipid complex) ซึ่งย่อยได้ยาก

ลักษณะทั่วไปของ RS ทุกประเภทคือมีคุณสมบัติในการกักเก็บน้ำ (water holding capacity) การดูดซับน้ำมัน (oil absorption capacity) และการพองตัว (swelling power) ต่ำกว่าแป้งปกติ เหตุเพราะการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุลระหว่างการดัดแปลงซึ่งเพิ่มปริมาณแอมิโลสและความหนาแน่นของโครงสร้าง ทำให้เข้าถึงน้ำและหยดน้ำมันได้ยากขึ้น การมีส่วนร่วมของส่วนประกอบอื่นๆ เช่น ไขมัน โปรตีน ใยอาหาร สารประกอบพอลิฟีนอล สามารถยับยั้งการเจลาติไนซ์และการไฮโดรไลซิสของแป้ง ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์อะไมเลส หรือทำปฏิกิริยากับแอมิโลสเพื่อสร้างเชิงซ้อน ซึ่งนำไปสู่การลดการย่อยของแป้งในผลิตภัณฑ์อาหาร

แป้งถั่วเขียว (mung bean starch) เป็นแหล่งของ RS ตามธรรมชาติประเภท RS1, RS2 และ RS3 มีอยู่ที่ประมาณร้อยละ 9.9-11 โดยเฉพาะ RS2 ซึ่งมีอยู่ในแป้งดิบของถั่วเขียวในระดับสูง แป้งถั่วเขียวมีองค์ประกอบหลัก คือ แอมิโลสและแอมิโลเพกติน โดยปริมาณแอมิโลสสูงสัมพันธ์กับระดับ RS ที่สูงขึ้น ลักษณะโครงสร้างของเม็ดแป้ง (starch granule) ในถั่วเขียวมีขนาดเล็กกว่าธัญพืชทั่วไป ทำให้มีพื้นที่ผิวสัมผัสสูงและเกิดเจลาติไนเซชันได้ดี เมื่อนำไปผ่านการรีโทรเกรเดชันหลังปรุงสุก แป้งสามารถเปลี่ยนรูปเป็น RS3 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การศึกษาที่แสดงว่าการเติมแป้งถั่วเขียว (ร้อยละ 30 w/w โดยอ้างอิงจากข้าวสีนิล) ในผลิตภัณฑ์อาหารทำให้ปริมาณ RS เพิ่มขึ้นจากร้อยละ 10.67 ในกลุ่มควบคุม เป็นร้อยละ 18.61 RS จากถั่วเขียวมีจุดเด่นที่ค่าดัชนีน้ำตาลต่ำ (low glycemic index) เป็นพรีไบโอติก และมีคุณสมบัติทางหน้าที่ เช่น การเพิ่มความหนืด การสร้างเจล การอุ้มน้ำ ที่ดี

กระบวนการผลิตหรือเพิ่มปริมาณ RS ในแป้งถั่วเขียวมีหลายวิธี ขึ้นอยู่กับประเภทของ RS ที่ต้องการ เช่น

การใช้ความร้อนตามด้วยการทำให้เย็น (heat-moisture treatment and retrogradation) วิธีนี้เหมาะสำหรับผลิต RS3 โดยการปรุงแป้งถั่วเขียวให้สุกแล้วทำให้เย็นที่อุณหภูมิต่ำ (4 °C) เป็นเวลา 24-72 ชั่วโมง ซึ่งทำให้โมเลกุลแอมิโลสจัดเรียงตัวใหม่และไม่สามารถถูกย่อยได้อีก
การแช่และทำให้แห้งแบบควบคุมอุณหภูมิ (annealing) เป็นวิธีทางกายภาพที่ช่วยเพิ่ม RS2 โดยการแช่แป้งในน้ำที่อุณหภูมิใกล้จุดเจลาติไนซ์เป็นเวลานาน
การดัดแปรทางเคมี (chemical modification) สำหรับการผลิต RS4 โดยใช้สารเคมีประเภท cross-linking agents (เช่น ฟอสเฟต) เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลแป้ง หรือใช้การเกิดอะเซทิเลชัน (acetylation) ก็เพิ่มปริมาณ RS ได้ โดยขึ้นอยู่กับระดับการแทนที่ (degree of substitution: DS) และความสมบูรณ์ของเม็ดแป้ง ยิ่ง DS สูง ความต้านทานต่อเอนไซม์ก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น
การใช้เอนไซม์ (enzymatic debranching) ช่วยให้โมเลกุลแอมิโลสจัดเรียงตัวใหม่ได้ดีขึ้น เป็นวิธีที่นิยมในเชิงอุตสาหกรรมเนื่องจากให้ผลผลิต RS สูง การใช้เอนไซม์พูลลูลาเนส (pullulanase) ในการตัดแขนง (debranching) ช่วยเพื่อเพิ่มแป้งที่ย่อยช้า (slowly digestible starch: SDS) และ RS ได้ โดยใช้ร่วมกับการบำบัดด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์เพื่อเสริมฤทธิ์กันได้ นอกจากนี้ยังมีการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ (enzymatic hydrolysis) ด้วยอีกวิธีหนึ่ง
การบำบัดด้วยความร้อนและความชื้น (heat-moisture treatment: HMT) เป็นเทคนิคที่ง่ายและมีประสิทธิภาพ โดยวางตัวอย่างแป้งภายใต้กระแสลมอัดที่ระดับความชื้นต่ำและอุณหภูมิสูง (สูงกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วแต่ต่ำกว่าอุณหภูมิการเจลาติไนซ์) เป็นระยะเวลาหนึ่ง HMT เริ่มต้นทำลายโครงสร้างผลึก และหลังจากนั้นส่งเสริมการรวมตัวใหม่ของโครงสร้างที่ถูกรบกวน การบำบัดแป้งถั่วเขียวด้วย HMT (ความชื้นร้อยละ 15–35) ที่ 120 °C เป็นเวลา 12 ชั่วโมง เพิ่มปริมาณ RS ขึ้นมาก งานวิจัยพบว่าปริมาณ RS สูงสุด (ประมาณร้อยละ 45) ได้จากการบำบัดที่ความชื้นร้อยละ 20 ซึ่งสูงกว่าแป้งถั่วเขียวตามธรรมชาติถึงสี่เท่า ความชื้นเป็นปัจจัยสำคัญในการสร้าง RS ในกระบวนการ HMT
การอัดด้วยเทคโนโลยีความดันไฮโดรสแตติกสูง (high hydrostatic pressure: HHP) เป็นวิธีทางกายภาพในการเตรียม RS3 การบำบัดด้วย HHP บนแป้งเมล็ดบัว (lotus seed starch) แสดงให้เห็นว่าเพิ่มผลผลิต RS ได้ถึงร้อยละ 75.1 อย่างไรก็ตามงานวิจัยเกี่ยวกับการบำบัดแป้งถั่วเขียวด้วย HHP ที่แรงดันต่าง ๆ แสดงให้เห็นว่าปริมาณ RS ลดลง เมื่อเพิ่มแรงดัน HHP (จากร้อยละ 9 ในแป้งธรรมชาติ เหลือร้อยละ 2.3 ที่ 480 MPa)
การบำบัดด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ (ultrasound) สามารถเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพ-เคมีและโครงสร้างของแป้ง ส่งผลต่อความไวของการย่อยด้วยเอนไซม์และอาจเพิ่มปริมาณ RS โดยเมื่อโมเลกุลแป้งสัมผัสกับอัลตราซาวนด์จะได้รับแรงดันเกรเดียนต์สูงและแรงเฉือนทำให้สายโซ่ที่ยาวแตกออกเป็นชิ้น ๆ ที่สั้นลง เกิดการจัดเรียงตัวใหม่เป็นโครงสร้างเกลียวคู่และตกผลึก โดยหากใช้อัลตราซาวนด์กำลังสูง อุณหภูมิสูง และเวลาบำบัดนานขึ้นจะช่วยเพิ่มปริมาณ RS เนื่องจากโมเลกุลแป้งเกิดการเรียงตัวใหม่แบบมีระเบียบสูงและทนต่อการย่อยด้วยเอนไซม์ ในขณะที่ใช้อัลตราซาวนด์กำลังต่ำและอุณหภูมิต่ำจะเพิ่มปริมาณ SDS และลดปริมาณ RS เนื่องจากโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบ

การประยุกต์ใช้งานในอุตสาหกรรมอาหาร

แป้งทนย่อยจากถั่วเขียวนำไปใช้ประโยชน์ในผลิตภัณฑ์อาหารหลากหลายทั้งเชิงสุขภาพและเชิงหน้าที่ได้มากมาย การเติม RS ลงในขนมปังหรือเค้กช่วยลดค่าดัชนีน้ำตาลและเพิ่มปริมาณใยอาหาร โดยไม่ทำให้เนื้อสัมผัสเปลี่ยนแปลงอย่างชัดเจน RS ทำหน้าที่เป็นพรีไบโอติก เสริมการเจริญของโพรไบโอติกในโยเกิร์ตและเครื่องดื่มนมหมัก นอกจากนี้แป้ง RS3 จากถั่วเขียวทนต่อกระบวนการผลิตที่ใช้ความร้อนสูงจึงผสมลงในอาหารแช่แข็ง อาหารพร้อมรับประทาน (ready to eat: RTE) ได้โดยไม่สูญเสียคุณสมบัติ

แป้ง RS ที่ผ่านไมโครไนซ์ (micronization) หรือทำให้ละลายน้ำบางส่วนได้นำไปใช้ในเครื่องดื่มเสริมใยอาหารที่มีความใสและรสชาติดี และ RS ยังใช้เป็นสารเพิ่มคุณภาพอาหาร (food texturizers and fat replacers) เพราะมันทำหน้าที่คล้ายสารให้เนื้อสัมผัสหรือไขมัน ช่วยลดไขมันในอาหารลงได้โดยยังคงรู้สึกถึงความมันและความนุ่มในปาก

เส้นหมี่ถั่วเขียว (mung bean noodles) จัดอยู่ในกลุ่มอาหารที่มีดัชนีน้ำตาลต่ำ โดยมีค่าดัชนีน้ำตาลโดยประมาณ (estimated GI: eGI) อยู่ระหว่าง 28 ถึง 51 การเพิ่มถั่วเขียว ถั่วชิกพี ถั่วลันเตา ลงในเส้นหมี่ จะลดอัตราการย่อยของแป้งและค่า eGI ของเส้นหมี่ได้

เป็นอย่างไรบ้างครับสำหรับเรื่องราวของ RS จากเจ้าถั่วเขียว พระเอกของเรา แม้ว่าแป้งทนย่อยจากถั่วเขียวจะมีศักยภาพสูงแต่ยังมีข้อจำกัดอยู่ การควบคุมความสม่ำเสมอของคุณภาพแป้งในระดับอุตสาหกรรมมีข้อจำกัดด้านเทคโนโลยีที่เหมาะสมในการผลิต RS ปริมาณมาก อย่างไรก็ตามในอนาคตอาจมีการพัฒนาเพิ่มความสามารถในการละลายน้ำและการผสม RS กับสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น พอลิฟีนอล โดยเฉพาะพอลิฟีนอลจากเปลือกถั่วเขียว (mung bean hull polyphenols: MBPs) ที่มีศักยภาพชะลอการย่อยแป้งโดยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในระดับต่าง ๆ ซึ่งน่าสนใจมากทีเดียวครับ

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

Ismail, A., Saradhuldhat, W., Tananuwong, K., & Krusong, K. (2024). Enzymes for resistant starch production. Food Bioscience, 105529.
Luo, X., Chang, X., Zhuang, K., Zhu, Y., Chen, L., Zhang, Q., … & Ding, W. (2024). Feasible methods to control starch digestibility: strategies for reducing glycemic index of rice noodles. Trends in Food Science & Technology, 104536.
Rostamabadi, H., Karaca, A. C., Nowacka, M., Mulla, M. Z., Al-Attar, H., Rathnakumar, K., … & Falsafi, S. R. (2023). How high hydrostatic pressure treatment modifies the physicochemical and nutritional attributes of polysaccharides?. Food Hydrocolloids, 137, 108375.
Cui, C., Wang, Y., Ying, J., Zhou, W., Li, D., & Wang, L. J. (2024). Low glycemic index noodle and pasta: Cereal type, ingredient, and processing. Food chemistry, 431, 137188.
Das, M., Santra, S., Chakraborty, M., Rajan, N., Sarvanabhupathy, S., Biswas, P., & Banerjee, R. (2024). Resistant starch: Insights into better health and metabolism. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 103275.
Wang, Z., Wang, S., Xu, Q., Kong, Q., Li, F., Lu, L., … & Wei, Y. (2023). Synthesis and functions of resistant starch. Advances in Nutrition, 14(5), 1131-1144.
Kumari, S., Kaur, B. P., & Thiruvalluvan, M. (2024). Ultrasound modified millet starch: Changes in functional, pasting, thermal, structural, in vitro digestibility properties, and potential food applications. Food Hydrocolloids, 153, 110008.
Sajilata, I. M. G., Singhal, R. S., & Kulkarni, P. R. (2006). Resistant Starch-a Review: Comprehensive Reviews in Food Scienceand Food Safety. Institute of Food Technologists.
Zhang, G., & Hamaker, B. R. (2009). Slowly digestible starch: Concept, mechanism, and proposed extended glycemic index. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 49(10), 852–867.
Topping, D. L., & Clifton, P. M. (2001). Short-chain fatty acids and human colonic function: Roles of resistant starch and non-starch polysaccharides. Physiological Reviews, 81(3), 1031–1064.