Starch modification by tea polyphenols under ultrasonic power control: Digestive behavior and physicochemical characteristics
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि अल्ट्रासोनिक उपचार, विशेष रूप से 288 W की इष्टतम शक्ति पर, सरकंडा (यम) स्टार्च-टी पॉलीफेनोल V-प्रकार के समावेश परिसरों (इनक्लूजन कॉम्प्लेक्स) के छिद्रपूर्ण संरचनाओं वाले निर्माण को प्रभावी ढंग से बढ़ाता है, जिससे प्रतिरोधी स्टार्च की मात्रा बढ़ती है, तापीय स्थिरता में सुधार होता है और एंजाइम की पहुंच को बाधित करके अनुमानित ग्लाइसेमिक इंडेक्स को काफी कम किया जाता है।
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हर दिन, अरबों लोग ऊर्जा के लिए स्टार्च पर निर्भर रहते हैं। यह मानव आहार में प्राथमिक कार्बोहाइड्रेट है, जो आलू और चावल से लेकर रतालू (यैम) और गेहूं तक हर चीज़ में पाया जाता है। जब हम स्टार्च खाते हैं, तो हमारा शरीर इसे ग्लूकोज में तोड़ देता है, जो हमारी कोशिकाओं को ईंधन प्रदान करता है। हालाँकि, सभी प्रकार के स्टार्च एक ही गति से नहीं टूटते हैं। कुछ प्रकार जल्दी घुल जाते हैं, जिससे भोजन के बाद रक्त शर्करा (ब्लड शुगर) में तेजी से उछाल आता है, जबकि अन्य धीरे-धीरे या बिल्कुल नहीं टूटते, जिससे निरंतर ऊर्जा मिलती है। कई लोगों के लिए, विशेष रूप से जो टाइप 2 मधुमेह जैसी स्थितियों का प्रबंधन कर रहे हैं, स्टार्च के चीनी में बदलने की गति उनके स्वास्थ्य के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है। वैज्ञानिक लंबे समय से स्टार्च की संरचना को बदलने के तरीके खोज रहे हैं ताकि इस प्रक्रिया को धीमा किया जा सके, इस उम्मीद में कि ऐसे खाद्य पदार्थ बनाए जा सकें जो स्वाद या बनावट से समझौता किए बिना रक्त शर्करा के स्तर को स्थिर रखें। एक आशाजनक मार्ग में स्टार्च को प्राकृतिक पादप यौगिकों के साथ जोड़ना शामिल है जिन्हें पॉलीफेनोल्स कहा जाता है, जो चाय में प्रचुर मात्रा में होते हैं और अपने स्वास्थ्य लाभों के लिए जाने जाते हैं। चुनौती इन दोनों सामग्रियों को इतनी मजबूती से बांधने का तरीका खोजने में थी कि शरीर द्वारा उनके पाचन के तरीके को बदला जा सके, और यह काम सुरक्षित, कुशल और खाद्य उत्पादन के लिए स्केलेबल (बड़े पैमाने पर करने योग्य) तरीकों का उपयोग करके किया जा सके।
हाल ही में एक अध्ययन में, हेनान एग्रीकल्चरल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने इस समस्या को हल करने के लिए एक विशिष्ट तकनीक का पता लगाया: अल्ट्रासाउंड (ध्वनि तरंगों) का उपयोग करके चाय के पॉलीफेनोल्स को रतालू (यम) के स्टार्च के साथ बांधना। रतालू का स्टार्च, जो 'टाईगुन यम' से प्राप्त होता है, एक पौष्टिक लेकिन अक्सर कम उपयोग किया जाने वाला घटक है जिसे संसाधित करना कठिन हो सकता है। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि क्या वे अल्ट्रासाउंड का उपयोग कर सकते हैं—एक ऐसी तकनीक जो उच्च-आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगों का उपयोग करके तीव्र भौतिक बल पैदा करती है—ताकि स्टार्च और चाय के यौगिकों को एक साथ लॉक करने में मदद मिल सके। उन्होंने रतालू स्टार्च और चाय पॉलीफेनोल्स का एक मिश्रण तैयार किया और इसे पांच अलग-अलग पावर स्तरों पर अल्ट्रासाउंड उपचार दिया, जो 96 वाट के हल्के स्तर से लेकर 480 वाट के बहुत शक्तिशाली स्तर तक था। लक्ष्य वह "स्वीट स्पॉट" (इष्टतम बिंदु) खोजना था जहाँ ध्वनि तरंगें स्टार्च के अणुओं को पुनर्गठित करने और चाय के यौगिकों को अंदर फँसाने के लिए पर्याप्त मजबूत हों, लेकिन इतनी भी अधिक न हों कि उस संरचना को नष्ट कर दें जिसे वे बनाने की कोशिश कर रहे हैं।
परिणामों ने दिखाया कि ध्वनि तरंगों की शक्ति ने एक नाटकीय अंतर पैदा किया। जब मिश्रण का बिना किसी अल्ट्रासाउंड के उपचार किया गया, तो चाय के पॉलीफेनोल्स का बहुत कम हिस्सा वास्तव में स्टार्च से जुड़ा। हालाँकि, जैसे-जैसे शोधकर्ताओं ने शक्ति बढ़ाई, स्टार्च के साथ सफलतापूर्वक जुड़े हुए चाय के यौगिकों की मात्रा तेजी से बढ़ी, और 288 वाट की एक विशिष्ट सेटिंग पर अपने शिखर पर पहुँच गई। इस इष्टतम स्तर पर, बिना ध्वनि उपचार के मुकाबले बंधन लगभग बीस गुना अधिक प्रभावी था। यदि वे शक्ति को और अधिक बढ़ा देते, जैसे कि 384 या 480 वाट तक, तो बंधन की दक्षता फिर से गिर जाती। ऐसा प्रतीत हुआ कि ध्वनि तरंगें एक सटीक उपकरण की तरह कार्य कर रही थीं: सही तीव्रता पर, वे स्टार्च के कणों को बस इतना खोल देती थीं कि चाय के यौगिकों को अंदर जाने दिया जा सके और स्टार्च के अणुओं को एक नए, अधिक सघन आकार में पुनर्गठित किया जा सके। लेकिन यदि ध्वनि बहुत तेज होती, तो वह उस संरचना को फाड़ देती, जिससे वे संबंध ही टूट जाते जिन्हें शोधकर्ता बनाने की कोशिश कर रहे थे।
सूक्ष्मदर्शी (माइक्रोस्कोप) के नीचे संशोधित स्टार्च को करीब से देखने पर पता चला कि वास्तव में क्या हो रहा था। मूल रतालू स्टार्च के कण चिकने और एक समान थे, लेकिन अल्ट्रासाउंड उपचार के बाद, वे कई छोटे छिद्रों और रोमछिद्रों वाले अनियमित, खंडित टुकड़ों जैसे दिखने लगे। यह छिद्रपूर्ण, खुरदरी सतह महत्वपूर्ण थी क्योंकि इसने चाय के पॉलीफेनोल अणुओं को स्टार्च मैट्रिक्स के भीतर गहराई तक समाने की अनुमति दी, बजाय इसके कि वे केवल सतह पर बैठे रहें। शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि यह नई संरचना एक विशिष्ट प्रकार का आणविक विन्यास है जिसे 'V-टाइप इंक्लूजन कॉम्प्लेक्स' कहा जाता है, जहाँ स्टार्च की श्रृंखलाएं चाय के अणुओं के चारों ओर एक सर्पिल सीढ़ी की तरह लिपटी होती हैं। यह संरचना 288 वाट पर उपचारित नमूनों में सबसे पूर्ण और व्यवस्थित थी, जिसमें उच्चतम स्तर की क्रिस्टलीयता (क्रिस्टलिनिटी) भी देखी गई, जिसका अर्थ है कि अणु एक बहुत ही स्थिर, कठोर पैटर्न में एक साथ पैक किए गए थे।
इस संरचनात्मक परिवर्तन का शरीर द्वारा इस भोजन के पाचन पर गहरा प्रभाव पड़ा। जब शोधकर्ताओं ने एक सिम्युलेटेड (कृत्रिम) पाचन वातावरण में संशोधित स्टार्च का परीक्षण किया, तो उन्होंने पाया कि 288 वाट पर उपचारित संस्करण को तोड़ना काफी कठिन था। तेजी से चीनी में परिवर्तित होने वाले स्टार्च की मात्रा घट गई, जबकि प्रतिरोधी स्टार्च (रेसिस्टेंट स्टार्च)—वह सामग्री जो अवशोषित हुए बिना पाचन तंत्र से गुजर जाती है—की मात्रा काफी बढ़ गई। फलस्वरूप, अनुमानित ग्लाइसेमिक इंडेक्स (एक माप कि कोई भोजन रक्त शर्करा को कितना बढ़ाता है) निम्न स्तर पर गिर गया। अध्ययन ने पाचन के दौरान चाय के यौगिकों के निकलने को भी ट्रैक किया। उन्होंने पाया कि चाय धीरे-धीरे और निरंतर समय के साथ रिलीज हुई, न कि एक साथ। महत्वपूर्ण रूप से, शोधकर्ताओं ने स्वयं पाचन एंजाइमों की गतिविधि को मापा और पाया कि चाय के यौगिकों ने एंजाइमों को काम करने से नहीं रोका। इसके बजाय, धीमे पाचन का कारण स्वयं स्टार्च की भौतिक संरचना थी; सघन, छिद्रपूर्ण व्यवस्था ने एंजाइमों के लिए स्टार्च के अणुओं तक पहुँचकर उन्हें तोड़ने में कठिनाई पैदा कर दी थी।
अध्ययन ने यह भी जांचा कि संशोधित स्टार्च गर्मी और पानी के साथ कैसा व्यवहार करता है। इष्टतम 288-वाट सेटिंग वाले नमूनों ने गर्म होने पर बेहतर स्थिरता दिखाई, जिसका अर्थ है कि वे टूटने से पहले उच्च तापमान को सहन कर सकते हैं, जो खाना पकाने और प्रसंस्करण के लिए एक वांछनीय गुण है। उन्होंने कच्चे स्टार्च की तुलना में पानी को अलग तरह से धारण किया, जिससे एक सघन नेटवर्क बना जो सूजन (स्वेलिंग) और जल्दी घुलने का विरोध करता है। ये भौतिक परिवर्तन बताते हैं कि संशोधित स्टार्च का उपयोग बनावट या स्थिरता खोए बिना विभिन्न प्रकार के खाद्य उत्पादों में किया जा सकता है। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि एक विशिष्ट, मध्यम शक्ति स्तर पर अल्ट्रासाउंड का उपयोग करना एक नए प्रकार के कार्यात्मक खाद्य सामग्री को बनाने का एक प्रभावी और कुशल तरीका है। रतालू स्टार्च के भीतर चाय के पॉलीफेनोल्स को भौतिक रूप से फँसाकर, उन्होंने एक ऐसी सामग्री बनाई जो धीरे-धीरे पचती है, रक्त शर्करा के स्तर को अधिक स्थिर रखती है, और स्टार्च एवं चाय दोनों के लाभकारी गुणों को बनाए रखती है, जो रक्त शर्करा के प्रति चिंतित लोगों के लिए स्वस्थ खाद्य पदार्थ विकसित करने हेतु एक संभावित उपकरण प्रदान करती है।
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