Resistant starch as functional ingredient: a review

Review
Resistant starch as functional ingredient: A review
E. Fuentes-Zaragoza, M.J. Riquelme-Navarrete, E. Sánchez-Zapata, J.A. Pérez-Álvarez
*
IPOA Research Group (REVIV and UMH-1), Agro-Food Technology Department, Escuela Politécnica Superior de Orihuela, Universidad Miguel Hernández,
Carretera de Beniel, km 3,2. Orihuela, Alicante, Spain
a r t i c l e
i n f o
Article history:
Received 11 September 2009
Accepted 5 February 2010
Keywords:
Health
Dietary fibre
Resistant starch
Functionality
Digestibility
Physiological effects
Applications
a b s t r a c t
Dietary starches are important sources of energy for many human societies and it is clear that they can
also make quite specific contributions to health. Resistant starch has received much attention for both its
potential health benefits (similar to soluble fibre) and functional properties. Resistant starch positively
influences the functioning of the digestive tract, microbial flora, the blood cholesterol level, the glycemic
index and assists in the control of diabetes. Apart from the potential health benefits of resistant starch,
another positive advantage is its lower impact on the sensory properties of food compared with tradi-
tional sources of fibre, as whole grains, fruits or bran. Among its desirable physicochemical properties
are its swelling capacity, viscosity, gel formation and water-binding capacity, which make it useful in a
variety of foods. In this review, we discuss different types of resistant starch, food sources, and potential
health benefits and food applications of resistant starch.
Ó 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Contents
1.
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931
2.
Resistant starch definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 932
3.
Resistant starch as a component of dietary fibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 934
4.
Types of resistant starch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 935
5.
Food sources of resistant starch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 936
6.
Beneficial physiological effects of resistant starch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 937
6.1.
Prevention of colonic cancer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 937
6.2.
Hypoglycemic effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 937
6.3.
Resistant starch as a prebiotic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 938
6.4.
Hypocholesterolemic effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 938
6.5.
Inhibition of fat accumulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 938
6.6.
Other beneficial physiological effects of RS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 938
6.6.1.
Reduction of gall stone formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 938
6.6.2.
Absorption of minerals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 939
7.
Food applications of resistant starch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 939
8.
New sources of production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 940
9.
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 940
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 941
1. Introduction
The increase in consumer demand for high quality food prod-
ucts has led to a growth in the use of new technologies and ingre-
dients. Several factors influence changes in consumer demand,
including: health concerns (cholesterol, cancer, obesity, etc.),
changes in demographic characteristics (ethnics, population age-
ing, etc.) (
Pérez-Alvarez, 2008a
), the need for convenience, changes
in distribution systems and price. As a result of these changes,
interest in new products, particularly convenience oriented prod-
ucts prepared using new technologies (
Fuentes-Zaragoza et al.,
0963-9969/$ - see front matter Ó 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.
doi:
10.1016/j.foodres.2010.02.004
*
Corresponding author. Tel.: +34 966 749 739; fax: +34 966 749 677.
E-mail address:
ja.perez@umh.es
(J.A. Pérez-Álvarez).
Food Research International 43 (2010) 931–942
Contents lists available at
ScienceDirect
Food Research International
j o u r n a l h o m e p a g e : w w w . e l s e v i e r . c o m / l o c a t e / f o o d r e s

2009,2010
), high pressures, etc., has dramatically increased in re-
cent years. The food industry offers quality and convenience to a
wide spectrum of consumers including single households, working
couples, the ageing population, and others (
Pérez-Alvarez, 2008b;
Fagan & Gormley, 2005
). To develop these types of products, one
must evaluate consumer perceptions, the most important quality
aspects being that they taste good, appear healthy and have nutri-
tional value (
Garcia-Segovia, Andres-Bello, & Martinez-Monzo,
2007
). Also
Pérez-Alvarez (2008b)
, describe that any functional
food must be safety, healthy and tasty.
The greater awareness on the part of consumers of the relation-
ship between a nutritious diet and health and well-being has been
one of the reasons for the increase in popularity of novel food with
good nutritional properties (
Pérez-Alvarez, 2008b; Sanz, Salvador,
& Fiszman, 2008a
).
Actually, considerable importance is given to functional foods,
which, in principle, apart from their basic nutritional functions,
provide physiological benefits and/or reduce the risk of chronic
diseases. Functional foods either contain (or add) a component
with a positive health effect or eliminate a component with a neg-
ative one. One of the added components could be resistant starch
(RS) (
Mikulíková, Masár, & Kraic, 2008
), which is widely used as
a functional ingredient, especially in foods containing high dietary
fibre levels.
These foods are used to prevent several pathologies such colon
cancer, diabetes or obesity. Obesity is a complex condition, with
serious social and psychological dimensions, that affects virtually
all age and socioeconomic groups (
Trasande et al., 2009
) and which
threatens to overwhelm both developed and developing countries
(
Kelaher et al., 2008
). WHO projections indicate that globally in
2005 approximately 1.6 billion adults (age 15+) were overweight,
400 million adults were obese and, at least, 20 million children un-
der the age of 5 years were overweight. WHO further projects that
by 2015, approximately 2.3 billion adults will be overweight and
more than 700 million will be obese (
Viuda-Martos et al., 2010
).
Once considered a problem only in high-income countries, over-
weight and obesity are now dramatically on the rise in low- and
middle-income countries, particularly in urban settings (
WHO,
2006; Jokela et al., 2009
). It is therefore critical to identify which
changes in food choices will be the most effective in reducing obes-
ity. Energy dilution of the diet with fruits, vegetable, and whole
grains is considered a possible way to fight obesity (
Pérez-Alvarez,
Fernández-López, & Sayas-Barberá, 2003
), since all of them contain
high amounts of fibre and water that dilute the metabolizable en-
ergy content per volume of food (
Keenan et al., 2006
).
There is general consensus among public health authorities and
nutritionists that the inclusion of fibre in the human diet provides
health benefits (
Férnandez-López et al., 2007
). That benefit mes-
sage has reached consumers, and many meat product companies,
for example, have responded by launching products fortified with
fibre (
Fernandez-Ginés, Ferna´ndez-Lo´pez, Sayas-Barbera´, & Pe´rez-
Alvarez, 2005; Pérez-Alvarez, 2008a
). Many studies have found
that people on diets high in fibre have reduced risks of certain dis-
eases such as cancer, coronary heart disease, obesity and possibly
diabetes (
Canovas & Pérez-Alvarez, 2006
). Some health benefits
linked to fibre consumption are well established (e.g. promoting
a regular bowel habit) and others are slowly becoming more firmly
established (
Buttriss & Stokes, 2008; Viuda-Martos et al., 2010
).
Some recommendations have been made for general carbohy-
drate consumption by FAO and WHO: the Acceptable Macronutri-
ent Distribution Range (AMDR) for carbohydrates is 55–75% of
energy intake, and the Adequate Intake (AI) for total fibre is 38 g
for men and 25 g for women; added sugars should be limited to
10% of the total energy intake (
FAO/WHO Expert Consultation,
2002
). However, FAO and WHO recommendations are based on
reducing the risk of coronary heart disease and other diseases,
and do not consider total low digestible carbohydrates (LDC) con-
sumption (fibre, resistant starches, and sugar alcohols) nor recom-
mend an upper limit for LDC intake based on potential
gastrointestinal effects (
Grabitske & Slavin, 2008
).
Dietary fibre (DF) can be defined from different points of views,
including legal, technological, chemical, nutritional and functional.
Hipsley defined fibre in 1953 (
Buttriss & Stokes, 2008
) but, dietary
fibre is not an entity, but a collective term for a complex mixture of
substances with different chemical and physical properties, which
exert different types of physiological effects. Dietary fibre was first
defined as non-digestible components of plants that make up the
plant cell wall: cellulose, hemicelluloses (both non-starch polysac-
charides) and lignin. The
Commission of The European Communi-
ties (2008)
defines ‘fibre’ as carbohydrate polymers with three or
more monomeric units, which are neither digested nor absorbed
in the small intestine.
In 2001, the Institute of Medicine’s Panel on the Definition of
Dietary Fibre provided an updated definition of dietary fibre and
defined total fibre as the sum of dietary fibre and functional fibre.
They defined dietary fibre as ‘‘non-digestible carbohydrates and
lignin that are intrinsic and intact in plants”, where non-digestible
means not digested or absorbed in the human small intestine, and
functional fibre as ‘‘isolated, non-digestible carbohydrates that
have beneficial physiological effects in humans” (
Mermelstein,
2009
).
The Codex Alimentarius Commission’s Committee on Nutrition
and Foods for Special Dietary Uses, adopted a new definition of die-
tary fibre for inclusion in the Guidelines on Nutrition and Health
Claims. The committee defined dietary fibre as ‘‘carbohydrate poly-
mers with 10 or more monomeric units, which are not hydrolyzed
by the endogenous enzymes in the small intestine of humans”. The
committee also allowed local authorities to decide whether to in-
clude or exclude polymers with 3–9 monomeric units (
Mermel-
stein, 2009
).
In the early development of the NSP determination, a fraction of
starch was identified that could not be hydrolyzed without prior
chemical dispersion. This starch fraction, identified subsequently
as retrograded starch, was termed resistant starch (
Englyst &
Englyst, 2005
). Thus, there are many components, such as resistant
starches and the oligosaccharides, which, by their indigestible nat-
ure, could be considered to contribute to the total amount of die-
tary fibre in the diet. Dietary fibre can be classified according to
its origin (vegetal, animal. . .), and also according its solubility
(
Table 1
).
2. Resistant starch definition
Starch is the major source of carbohydrate in the human diet
(
Ratnayake & Jackson, 2008
). It occurs in many plant tissues as
granules, usually between 1 and 100
l
m in diameter, depending
upon the plant source. Chemically, starches are polysaccharides
composed of
a
-
D
-glucopyranosyl units linked together with
a
-
D
-
(1–4) and/or
a
-
D
-(1–6) linkages, and are comprised of two molec-
ular types: amylose, the straight chain polyglucan comprised of
approximately 1000,
a
-
D
-(1–4) linked glucoses; and amylopectin,
the branched glucan, comprised of approximately 4000 glucose
units with branches occurring as
a
-
D
-(1–6) linkages (
Sharma,
Yadav, & Ritika, 2008; Haralampu, 2000
).
Two crystalline structures of starch have been identified (an ‘A’
and ‘B’ type), which contain differing proportions of amylopectin.
A-type starches are found in cereals, while B-type starches are
found in tubers and amylose-rich starches. A third type called
‘C-type’ appears to be a mixture of both A and B forms and is found
932
E. Fuentes-Zaragoza et al. / Food Research International 43 (2010) 931–942

Table 1
Types of dietary fibre, its description and principal sources. Sources:
Dutta et al. (2009), Mermelstein (2009), Sharma et al. (2008), Lunn and Buttriss (2007), Charalampopoulos et al. (2002), Tharanathan (2002), and Quesada and Pérez-
ALvarez (2006)
.
Origin
Chemical component
Description
Sources
Plant
material
IDF
a
Cellulose
Polysaccharides comprising up
to 10,000 closely packed glucose
units, arranged linearly, making
cellulose very insoluble and
resistant to digestion by human
enzymes
Principal component of the cell walls of most plants
Forms about 25% of the fibre in grains and fruit and about a third in vegetables and nuts
Much of the fibre in cereal bran is cellulose
Hemicellulose
Polysaccharides containing sugars other than glucose
Associated with cellulose in cell walls and present in both water soluble and insoluble forms
Forms about a third of the fibre in vegetables, fruits, legumes and
nuts
The main dietary sources are cereal grains
Lignin
Three-dimensional network of coupled monomers of a varied 4-hydroxyphenylpropanoid type
Foods with a woody component, for example celery, and the
outer layers of cereal grains
Resistant Starch
Polysaccharides composed of linear
a
-1,4-
D
-glucan, essentially derived from retrograded Amylose
fraction
Whole grains, legumes, E.A. cooked and chilled pasta, potatoes,
rice and unripe bananas
SDF
b
b
-Glucans
Unbranched polysaccharides composed of (1–4) and (1–3) linked b-
D
-glucopyranosyl units in
varying proportions
Major component of cell wall material in oats and barley, only
present in small amounts in wheat
Pectin
Polysaccharides comprising galacturonic acid and a variety of sugars; soluble in hot water and forms
gels on cooling
Found in cell walls and intracellular tissue of fruits and
vegetables
Fruits contain the most, but pectins also represent 15–20% of the
fibre in vegetables, legumes and nuts
Sugar beet and potatoes are sources
Gums
Hydrocolloids derived from plant exudates
Plant exudates (gum arabic and tragacanth), seeds (guar and
locust beans) and seaweed extracts (agar, carageenans, alginates)
Mucilages
Present in the cells of the outer layers of seeds of the plantain family
Psyllium (Plantago ovata)
Oligosaccharides
Polysaccharide consisting of 3–15 monosaccharide units
Pulses, onions, Jerusalem artichokes, garlic, etc.
Animals
Chitosan
Linear polysaccharide consisting of (1,4)-linked 2-amino-deoxy-b-
D
-glucan, deacetylated derivative
of chitin
Mainly obtained from crustacean shells, is the second most
abundant natural polymer in nature after cellulose
Synthetic
Resistant maltodextrins
Typically produced by purposeful rearrangement of starch or hydrolyzed starch to convert a portion
of the normal alpha-1,4-glucose linkages to random 1,2- , 1,3- and 1,4-alpha or beta linkages
a
IDF: insoluble dietary fibres.
b
SDF: soluble dietary fibres.
E.
Fuentes-Zaragoza
et
al.
/Food
Research
International
43
(2010)
931–942
933

in legumes. In general, digestible starches are broken down (hydro-
lyzed) by the enzymes a-amylases, glucoamylase and sucrase–iso-
maltase in the small intestine to yield free glucose that is then
absorbed (
Nugent, 2005
). However, not all starch in the diet is di-
gested and absorbed in the small intestine (
Ratnayake & Jackson,
2008
).
Resistant starch refers to the portion of starch and starch prod-
ucts that resist digestion as they pass through the gastrointestinal
tract. RS is an extremely broad and diverse range of materials and a
number of different types exist (RS1–4). At present, these are
mostly defined according to physical and chemical characteristics
(
Nugent, 2005
).
Resistant starch is the fraction of starch which is not hydro-
lyzed to
D
-glucose in the small intestine within 120 min of being
consumed, but which is fermented in the colon. Many studies
have shown that RS is a linear molecule of
a
-1,4-
D
-glucan, essen-
tially derived from the retrograded Amylose fraction, and has a
relatively low molecular weight (1.2  10
5
Da) (
Tharanathan,
2002
).
Resistant starch may not be digested for four reasons:
(i) This compact molecular structure limits the accessibility of
digestive enzymes, various amylases, and explains the resis-
tant nature of raw starch granules (
Haralampu, 2000
). The
starch may not be physically bioaccessible to the digestive
enzymes such as in grains, seeds or tubers.
(ii) The starch granules themselves are structured in a way
which prevents the digestive enzymes from breaking them
down (e.g. raw potatoes, unripe bananas and high-amylose
maize starch) (
Nugent, 2005
).
(iii) Starch granules are disrupted by heating in an excess of
water in a process commonly known as gelatinization,
which renders the molecules fully accessible to digestive
enzymes. Some sort of hydrated cooking operation is typical
in the preparation of starchy foods for consumption, render-
ing the starch rapidly digestible (
Haralampu, 2000
). How-
ever, if these starch gels are then cooled, they form starch
crystals that are resistant to enzymes digestion. This form
of ‘retrograded’ starch is found in small quantities (approxi-
mately 5%) in foods such as ‘‘corn-flakes” or cooked and
cooled potatoes, as used in a potato salad.
(iv) Selected starches that have been chemically modified by
etherisation, esterisation or cross-bonding, cannot be broken
down by digestive enzymes (
Lunn & Buttriss, 2007
).
The physical properties of resistant starch, particularly its low
water-holding capacity, make it a functional ingredient that pro-
vides good handling and improves texture in the final product
(
Baixauli, Salvador, Martinez-Cervera, & Fiszman, 2008
). By careful
control of the processing conditions employed, for example, the
moisture content, pH, temperature, duration of heating, repeated
heating–cooling cycles, etc., the content of RS may reach as much
as 30%. RS is shown to improve eating qualities because of its in-
creased expansion, enhanced crispiness, and reduced oil ‘‘pick
up” in deep-fat-fried foods, contrary to the traditional dietary fibre,
which imparts a gritty texture and strong flavor (
Tharanathan,
2002
).
In comparison with traditional fibres, such as whole grains, bran
or fruit fibres (
Pérez-Alvarez, 2008a
), RS possesses the advantage of
affecting the sensory properties of the final products less, which is
very positive for consumer acceptability. Resistant starch provides
many technological properties, such as better appearance, texture,
and mouthfeel than conventional fibres (
Charalampopoulos, Wang,
Pandiella, & Webb, 2002
). A wide range of foods has been enriched
with RS including bread, cakes, muffins, pasta and battered foods
(
Sanz, Salvador, & Fiszman, 2008b
).
3. Resistant starch as a component of dietary fibre
The above description of dietary fibre refers especially to non-
starch polysaccharides, resistant oligosaccharides and analogous
carbohydrates. It also includes resistant starch (
Sharma et al.,
2008
).
Traditionally, in the UK, the definition of dietary fibre includes
only non-starch polysaccharides and lignin, and does not include
RS (
Sharma et al., 2008
). However, currently, naturally occurring
resistant starch (such as found in whole grains, legumes, cooked
and chilled pasta, potatoes and rice, unripe bananas) is considered
dietary fibre, while resistant starches added to foods for health
benefits are classified as functional fibre under the AACC (Ameri-
can Association of Cereal Chemists, 2000) and NAS (National Acad-
emy of Sciences, 2002) definition (
Sajilata, Singhal, & Kulkarni,
2006
).
The increased awareness of consumers concerning the relation-
ship between food, lifestyle and health has been one of the reasons
for the popularity of food rich in fibre, so resistant starch (RS) has
gained importance as a new source of dietary fibre (
Sanz et al.,
2008b
). The general behavior of RS is physiologically similar to that
of soluble, fermentable fibre, like guar gum. The most common re-
sults include increased fecal bulk and lower colonic pH (
Slavin,
Stewart, Timm, & Hospattankar, 2009
). Additional observations
suggest that resistant starch, such as soluble fibre, has a positive
impact on colonic health by increasing the crypt cell production
rate, or decreasing colonic epithelial atrophy in comparison with
non-fibre diets. There are indications that resistant starch, like
guar, a soluble fibre, influences tumorigenesis, and reduces serum
cholesterol and triglycerides. Overall, since resistant starch be-
haves physiologically as a fibre, it should be retained in the total
dietary fibre assay (
Haralampu, 2000
). The recent increased inter-
est in RS is related to its effects in the gastrointestinal tract, which
in many ways are similar to these of dietary fibre. Like soluble fi-
bre, RS is a substrate for the colonic microbiota, forming metabo-
lites including short-chain fatty acids (SCFA), i.e. mainly acetic,
propionic and butyric acid. Butyric acid is largely metabolised by
the colonocyte, and is the most import energy source for the cell
(
Elmstahl, 2002
). RS consumption has also been related to reduce
postprandial glycemic and insulinemic responses, which may have
beneficial implications in the management of diabetes (
Tharana-
than & Mahadevamma, 2003
). Therefore, there is wide justification
for assuming that RS behaves physiologically like fibre (
Sajilata
et al., 2006
).
RS is not a cell wall component but is nutritionally more similar
to NSP than to digestible starch. Of late, RS has been considered a
new ingredient for creating fibre-rich foods, although one of the
problems of including RS is that it does not have all the properties
of soluble and insoluble fibre together (
Sharma et al., 2008
).
Several studies have attempted to quantify the dietary intake
of resistant starch in different populations. Worldwide, the die-
tary intake of resistant starch varies considerably. It is estimated
that resistant starch intake in developing countries with high-
starch consumption rates ranges from approximately 30–40 g/
day (
Baghurst, Baghurst, & Record, 2001
). Intakes in the EU are
thought to be from 3 to 6 g/day (
Dyssler & Hoffmann, 1994
),
and 5–7 g/day in Australia (
Baghurst et al., 2001
). It should be
noted that intakes of resistant starch in Australia are likely to
be higher than in Europe, because of the commercial availability
of top-selling breads, baked goods and cereals that contain
ingredients high in resistant starch. Australia’s Commonwealth
Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) has rec-
ommended that the total intake of resistant starch should be
around 20 g a day based on a study by
Baghurst et al. (2001)
for good health. However, compared with current resistant starch
intake rates in the UK population and elsewhere, to achieve
934
E. Fuentes-Zaragoza et al. / Food Research International 43 (2010) 931–942

intakes at this level would require substantial dietary changes
and, indeed, may only be reached by the consumption of foods
containing resistant starches as a food ingredient, rather than in
the natural form. However, resistant starch could make a valuable
contribution to dietary fibre intakes, as it is fermented slowly in
the large bowel and is therefore tolerated better than other solu-
ble fibres (
Lunn & Buttriss, 2007
).
4. Types of resistant starch
Resistant starch has been classified into four general subtypes
called RS1–RS4.
Table 2
outlines a summary of the different
types of resistant starch, their resistance to digestion in the
small intestine and food sources of each type of RS (
Lunn &
Buttriss, 2007
).
The natural types of RS are frequently destroyed when pro-
cessed. The manufacture of resistant starch usually involves partial
acid hydrolysis and hydrothermal treatments, heating, retrograda-
tion, extrusion cooking, chemical modification and repolymerisa-
tion (
Charalampopoulos et al., 2002
).
The four distinct classes of RS in foods are: (1) RS1 – physically
inaccessible starch, which is entrapped within whole or partly
milled grains or seeds; (2) RS2 – some types of raw starch granules
(such as banana and potato) and high-amylose (high-amylose
corn) starches; (3) RS3 – retrograded starch (either processed from
unmodified starch or resulting from food processing applications);
(4) RS4 – starches that are chemically modified to obtain resistance
to enzymatic digestion (such as some starch ethers, starch esters,
and cross-linked starches) (
Ratnayake & Jackson, 2008; Sanz,
Salvador, Baixauli, & Fiszman, 2009
).
RS1 and RS2 represent residues of starch forms, which are di-
gested very slowly and incompletely in the small intestine. RS1 is
the term given to RS where the starch is physically inaccessible
to digestion, e.g. due to the presence of intact cell walls in grains,
seeds or tubers (
Hernández, Emaldi, & Tovar, 2008
). RS1 is heat sta-
ble in most normal cooking operations, which enables its use as an
ingredient in a wide variety of conventional foods (
Sajilata, Singhal,
& Kulkarni, 2006
). RS2 are native, uncooked granules of starch,
such as raw potato or banana starches, whose crystallinity makes
them poorly susceptible to hydrolysis (
Hernández et al., 2008
).
RS2 describes native starch granules that are protected from diges-
tion by the conformation or structure of the starch granule. This
compact structure limits the accessibility of digestive enzymes,
various amylases, and accounts for the resistant nature of RS2 such
as, ungelatinized starch. In the diet, raw starch is consumed in
foods like banana (
Sajilata et al., 2006
). A particular type of RS2
is unique as it retains its structure and resistance even during
the processing and preparation of many foods; this RS2 is called
high-amylose maize starch (
Wepner, Berghofer, Miesenberger, &
Tiefenbacher, 1999
).
RS3 refers to non-granular starch-derived materials that resist
digestion. RS3 forms are generally formed during the retrograda-
tion of starch granules (
Wepner et al., 1999
). RS3 are retrograded
starches, which may be formed in cooked foods that are kept at
low or room temperature (
Hernández et al., 2008
). Most moist-
heated foods therefore contain some RS3 (
Sajilata et al., 2006
).
RS3 is of particular interest, because of its thermal stability. This al-
lows it to be stable in most normal cooking operations, and enables
its use as an ingredient in a wide variety of conventional foods
(
Haralampu, 2000
). Food processing, which involve heat and mois-
ture, in most cases destroys RS1 and RS2 but may form RS3 (
Faraj,
Vasanthan, & Hoover, 2004
). RS3 has shown a higher water-hold-
ing capacity than granular starch (
Sanz et al., 2008a
). Some exam-
ples of RS3 are cooked and cooled potatoes and ‘‘corn-flakes”
(
Wepner et al., 1999
).
About 80–90% of the glucose produced by the enzymic hydroly-
sis of standard starch is metabolized in the human body. Most
studies have indicated that 30–70% of RS is degraded to short-
chain fatty acids in the colon by bacterial amylases, while the bal-
ance of the RS escapes even colonic fermentation and gets excreted
in the feces. The overall digestibility of RS depends on the category
and source of RS consumed. Of the total amount of RS3 present in
corn and wheat, about 84% and 65%, respectively, are degraded by
bacterial fermentation in the colon. Similarly, 89% RS2 from raw
potato and 96% RS2 from green banana is degraded by bacterial
fermentation in the colon. The degradation of RS is also affected
by various food processing conditions under which RS is generated.
The digestibility of RS was also found to vary per individual. This
variability may be attributed to individual differences regarding
enzymic responses (
Sharma et al., 2008
).
Retrograded amylose is responsible for the generation of resis-
tant starch RS3. According to this, the prolonged intake of an amy-
lose-rich diet improves fasting triglyceride and cholesterol levels
more than a corresponding amylopectin-rich diet (
Mikulíková
et al., 2008
).
In addition to the three main types of RS, chemically-modified
starch has been defined as RS type 4, similar to resistant oligosac-
charides and polydextrose (
Wepner et al., 1999
). RS4 describes a
group of starches that have been chemically modified and include
starches which have been etherised, esterified or cross-bonded
with chemicals in such a manner as to decrease their digestibility.
RS4 may be further subdivided into four subcategories according to
their solubility in water and the experimental methods by which
they can be analyzed (
Nugent, 2005
).
RS4 can be produced by chemical modifications, such as conver-
sion, substitution, or cross-linking, which can prevent its digestion
Table 2
Types of resistant starch, their resistance to digestion in small intestine and food sources. Sources: Bird et al. (2008),
Sharma et al. (2008)
, Rajman et al. (2007),
Lunn and Buttriss
(2007), Sajilata et al. (2006), and Nugent, 2005
.
Type of
starch
Description
Digestion in small intestine
Resistance reduced
by
Food sources
RS1
Physically inaccessible to digestion by
entrapment in a non-digestible matrix
Slow rate; partial degree
Totally digested If properly
milled
Milling, chewing
Whole or partly milled grains and seeds, legumes,
pasta
RS2
Ungelatinized resistant granules with type
B crystallinity, slowly hydrolyzed by
a
-
amylase
Very slow rate; little degree
Totally digested when
freshly cooked
Food processing
and cooking
Raw potatoes, green bananas, some legumes, high-
amylose starches
RS3
Retrograded starch formed when starch-
containing foods are cooked and cooled
Slow rate; partial degree
Reversible digestion:
digestibility improved by
reheating
Processing
conditions
Cooked and cooled potatoes, bread, corn flakes, food
products with prolonged and/or repeated moist heat
treatment
RS4
Selected chemically-modified resistant
starches and industrially processed food
ingredients
As a result of chemical
modification, can resist
hydrolysis
Less susceptible to
digestibility in vitro
Some fibre: drinks, foods in which modified starches
have been used (certain breads and cakes)
E. Fuentes-Zaragoza et al. / Food Research International 43 (2010) 931–942
935

by blocking enzyme access and forming atypical linkages such as
a
(1 ? 4) and
a
(1 ? 6) linkages (
Kim et al., 2008; Sajilata et al.,
2006
).
Different sources of RS2 and RS3 of different origins and with
different percentages of RS are available as commercial ingredients
in the European market to be included in food. As RS4 is made up of
chemically-modified starches, with a far higher number of modifi-
cations than the usual chemically-modified starches authorized in
Europe, it is a novel food not yet approved by the European Union.
However, RS4 is authorized in Japan (
Sanz et al., 2008b; Lunn &
Buttriss, 2007
).
In addition to the structural factors mentioned above whereby
the chemical structure of starch can influence the amount of RS
present, other factors intrinsic to starchy foods can affect
a
-amy-
lase activity and therefore starch breakdown. These include the
formation of amylose–lipid complexes, the presence of native
a
-amylase inhibitors and also non-starch polysaccharides, all of
which can directly affect a-amylase activity. Extrinsic additives,
e.g. phosphorus, may also bind to starch, making it more or less
susceptible to degradation. In addition, physiological factors can
affect the amount of RS in a food. Increased chewing decreases par-
ticle size (smaller particles being more easily digested in the gut),
while intra-individual variations in transit time and biological fac-
tors (e.g. menstrual cycle) also affect the digestibility of starch. At
present, it is not known how RS4 is affected by digestion in vivo
(
Nugent, 2005
).
From a commercial point of view, there are resistant starch
products derived from high-amylose corn starch, including Hi-
maize
Ò
whole grain corn flour (RS1 and RS2), Hi-maize
Ò
260 corn
starch (RS2), and Novelose
Ò
330 (RS3) resistant starch.
Recently,
Mermelstein (2009)
reported that there is a fifth type
of soluble polysaccharide called ‘‘resistant maltodextrins”. They are
derived from starch that is processed to purposefully rearrange
starch molecules to render them soluble and resistant to digestion.
Two commercial resistant maltodextrins are Nutriose
Ò
and
Fibresol
Ò
2.
5. Food sources of resistant starch
Starch, which is the major dietary source of carbohydrates, is
the most abundant storage polysaccharide in plants, and occurs
as granules in the chloroplast of green leaves and the amyloplast
of seeds, pulses, and tubers (
Sajilata et al., 2006
). Resistant starch
is naturally found in cereal grains, seeds and in heated starch or
starch-containing foods (
Charalampopoulos et al., 2002
).
Factors that determine whether starch is resistant to digestion
include the physical form of grains or seeds in which starch is lo-
cated, particularly if these are whole or partially disrupted, size
and type of starch granules, associations between starch and other
dietary components, and cooking and food processing, especially
cooking and cooling (
Slavin, 2004
). The digestibility of starch in
rice and wheat is increased by milling to flour (
Sajilata et al., 2006
).
As a food ingredient, RS has a lower calorific (8 kJ/g) value com-
pared with fully digestible starch (15 kJ/g); however, it can be
incorporated into a wide range of mainstream food products such
as baked products without affecting the processing properties or
the overall appearance and taste of the product (
Rochfort & Pano-
zzo, 2007
).
Unripe banana is considered the RS-richest non-processed food.
Several studies have suggested that consumption of unripe bana-
nas confers beneficial effects for human health, a fact often associ-
ated with its high resistant starch (RS) content, which ranges
between 47% and 57%. Recently, the preparation of unripe banana
flour was described, with 73.4% total starch content, 17.5% RS con-
tent and a dietary fibre level of 14.5%. Although banana represents
an alternative source of indigestible carbohydrates, mainly RS and
dietary fibre, it is important to keep in mind that, when the unripe
fruit is cooked, its native RS is rendered digestible (
Rodríguez, Islas,
Agama, Tovar, & Bello, 2008
).
As a percentage of total starch, potato starch has the highest RS
concentration and corn starch has the lowest. Raw potato starch
contain 75% RS as a percentage of Total Starch (TS). Starches from
tubers such as potatoes tend to exhibit B-type crystallinity patterns
that are highly resistant to digestion. Amylomaize contains mostly
amylose, which has been shown to lower not only digestibility but
also blood insulin and glucose values in humans (
Bednar et al.,
2001
).
Whole grains are rich sources of fermentable carbohydrates
including dietary fibre, resistant starch and oligosaccharides (
Sla-
vin, 2004
). Fibre provided by the whole grain includes a substantial
resistant starch component, as well as varying amounts of soluble
and fermentable fibres, depending on the whole grain source (
Lunn
& Buttriss, 2007
).
RS concentrations are low for the flour group as a whole. Cereal
flours display an A-type crystalline pattern, which is more readily
hydrolyzed than raw cereals that are not as highly processed as
flours. Therefore, cereal flours contain more RDS and SDS than
RS. The nutrient profile of cereal grains and their corresponding
flours vary considerably. Grain flours are made up primarily of
two components: protein and starch. Cereal grains, in contrast,
contain the pericarp, aleurone layers and germ portions of the
grain that provide lipid and fibre, Cereal grains are processed and
milled to flours, thereby altering the chemical composition of the
flour compared with the cereal grain. The RS concentrations are
five times higher in the cereal grains than in the flours (
Bednar
et al., 2001
).
Prepared grain products contain moderate levels of RS (mean
9.6% as a percentage of TS). Starch in foods like spaghetti is more
slowly digested because of the densely packed starch in the food
(
Bednar et al., 2001
).
Legumes are known for their high content of both soluble and
insoluble dietary fibre. Pulse grains are high in RS and retain
their functionality even after cooking (
Rochfort & Panozzo,
2007
). Legume starches have higher amylose levels than cereal
and pseudocereal starches (
Mikulíková et al., 2008
). Legumes
has high TDF and RS concentrations (mean 36.5% and 24.7%,
respectively). RS concentrations generally constituted the highest
proportion of the starch fractions of legumes. Leguminous
starches display a C-type pattern of crystallinity. This type of
starch is more resistant to hydrolysis than that with an A-type
crystallinity pattern and helps explain why legumes have high
amounts of RS. Another possible reason for the higher RS con-
centrations in legumes could be the relationship between starch
and protein. When red kidney beans are preincubated with pep-
sin, there is an increase in their susceptibility to amylolytic at-
tack (
Bednar et al., 2001
).
Cooked legumes are prone to retrograde more quickly, thereby
lowering the process of digestion. Processed legumes contain sig-
nificant amount of RS3. The digestibility of legume starch is much
lower than that of cereal starch. The higher content of amylose in
legumes, which probably leads to a higher RS content, may account
for their low digestibility. High-amylose cereal starch has been
shown to be digested at a significantly lower rate (
Tharanathan &
Mahadevamma, 2003
).
There is a very high diversity of the content of resistant starch in
seeds of leguminous plants (from 80% to only a few percent). Nev-
ertheless, is very important influence processing on part resistant
starch. Hydrothermal processing can cause an increase or reduc-
tion in the fraction of resistant starch (depending on the parame-
ters of processing and varieties of legumes) (
Giczewska &
Borowska, 2003
).
936
E. Fuentes-Zaragoza et al. / Food Research International 43 (2010) 931–942

6. Beneficial physiological effects of resistant starch
RS has received much attention for both its potential health
benefits and functional properties (
Sajilata et al., 2006
). Resistant
starch is one of the most abundant dietary sources of non-digest-
ible carbohydrates (
Nugent, 2005
) and could be as important as
NSP (non-starch polysaccharides) in promoting large bowel health
and preventing bowel inflammatory diseases (IBD) and colorectal
cancer (CRC) (
Topping, Anthony, & Bird, 2003
) but has a smaller
impact on lipid and glucose metabolism (
Nugent, 2005
).
A number of physiological effects have been ascribed to RS,
which have been proved to be beneficial for health (
Sajilata et al.,
2006
) and are listed in
Table 3
. The physiological properties of
resistant starch (and hence the potential health benefit) can vary
widely depending on the study design and differences in the
source, type and dose of resistant starch consumed (
Buttriss &
Stokes, 2008; Nugent, 2005
). It is possible that modern processing
and food consumption practices have led to lower RS consumption,
which could contribute to the rise in serious large bowel disease in
affluent countries. This offers opportunities for the development of
new cereal cultivars and starch-based ingredients for food prod-
ucts that can improve public health. These products can also be ap-
plied clinically (Topping et al., 2003).
RS acts largely through its large bowel bacterial fermentation
products which are, in adults, short-chain fatty acids (SCFA) (Top-
ping et al., 2008) but interest is increasing in its prebiotic potential.
There is also increasing interest in using RS to lower the energy va-
lue and available carbohydrate content of foods. RS can also be
used to enhance the fibre content of foods and is under investiga-
tion regarding its potential to accelerate the onset of satiation and
to lower the glycemic response The potential of RS to enhance co-
lonic health, and to act as a vehicle to increase the total dietary fi-
bre content of foodstuffs, particularly those which are low in
energy and/or in total carbohydrate content (
Nugent, 2005
).
6.1. Prevention of colonic cancer
There is evidence that butyrate may reduce the risk of malig-
nant changes in cells. Population studies in the cecum of rats fed
RS preparations have shown that increase in fecal bulking and low-
er fecal pH, as well as greater production of SCFA, are associated
with the decreased incidence of colon cancer, which have been
suggested to resemble the effects of soluble dietary fibre
(
Ferguson, Tasman-Jones, Englyst, & Harris, 2000; Tharanathan &
Mahadevamma, 2003
).
Dietary fibre and resistant starch, as they ferment in the large
bowel, produce high levels of butyric acid or its salts (
Sharma
et al., 2008
) as in vitro experiments with human fecal inocula have
shown (
Sajilata et al., 2006
).
Champ, Langkilde, and Brovns (2003)
also demonstrated a specific role for resistant starch in the stimu-
lation of bacteria able to produce butyric acid.
As butyrate is one of the main energy substrates for large intesti-
nal epithelial cells and inhibits the malignant transformation of such
cells in vitro; this makes easily fermentable RS fractions especially
interesting in preventing colonic cancer (
Asp & Bjorck, 1992
). As ob-
served in the various studies, the butyrates can have an inhibitory ef-
fect on the growth and proliferation of tumor cells in vitro by
arresting one of the phase of cell cycle (G1) (
Sharma et al., 2008
).
Bingham, Day, and Luben (2003)
showed that in populations
with a low to average intake of dietary fibre, the doubling of die-
tary fibre intake could reduce the risk of colorectal cancer by up
to 40%. In contrast, there was no relationship between dietary
NSP and large bowel cancer (Sharma et al., 2006).
However, when RS was combined with an insoluble dietary fi-
bre, such as wheat bran, much higher SCFA levels, in particular of
butyrate was observed in the feces (
Leu, Hu, & Young, 2002
). In
rats, when RS was combined with a soluble fibre as Psyllium (Plan-
tago ovata), the site of RS fermentation was pushed more distally.
As the distal colon is the site where most tumors arise, it may be
of additional benefit for cancer protection if fermentation is further
enhanced within the distal colon. Psyllium (Plantago ovata) may be
a good candidate to spare and deliver starch to the distal colon
(
Morita, Kasaoka, Hase, & Kiriyama, 1999
).
More recently,
Liu and Xu (2008)
showed that RS dose-depen-
dently suppressed the formation of colonic aberrant crypt foci
(ACF) only when it was present during the promotion phase to a
genotoxic carcinogen in the middle and distal colon, suggesting
that administration of RS may retard growth and/or the develop-
ment of neoplastic lesions in the colon. Therefore, colon tumori-
genesis may be highly sensitive to dietary intervention. Adults
with preneoplastic lesions in their colon may therefore benefit
from dietary RS. This suggests the usefulness of RS as a preventive
agent for individuals at high risk for colon cancer development (
Liu
& Xu, 2008
).
6.2. Hypoglycemic effects
The GI of starchy foods may depend upon various factors such
as the amylose/amylopectin ratio, the native environment of the
starch granule, gelatinization of starch, water content and baking
temperature of the processed foods. Thus, the factors affecting
the GI values are in accordance with those of RS formation. With
glucose as reference, reported GI values range from about 10 for
starch from legumes to close to 100 in certain potato or rice prod-
ucts and breakfast cereals (
Sharma et al., 2008
). Thus foods con-
taining RS reduce the rate of digestion. The slow digestion of RS
has implications for its use in controlled glucose release applica-
tions (
Sajilata et al., 2006
) and therefore, a lowered insulin re-
sponse and greater access to the use of stored fat can be
expected (
Nugent, 2005
). This is clearly important for diabetes
and has led to major changes in dietary recommendations for dia-
betics (
Cummings, Edmond, & Magee, 2004
).
The metabolism of RS occurs 5–7 h after consumption, in contrast
to normally cooked starch, which is digested almost immediately.
Digestion over a 5–7 h period reduces postprandial glycemia and
insulinemia and has the potential for increasing the period of satiety
(
Raben et al., 1994; Reader, Johnson, Hollander, & Franz, 1997
).
There have been a number of studies on the effects of different
forms and doses of RS on glucose and insulin responses but the
data are contradictory (
Sharma et al., 2008
). In a study on humans,
Reader et al. (1997)
reported that the consumption of RS3 resulted
in lower serum glucose and insulin levels than obtained with other
Table 3
Physiological effects of resistant starch. Sources:
Grabitske and Slavin (2009), Sharma et al. (2008), Scholz-Ahrens et al. (2007), Brouns et al. (2002), and Nugent (2005)
.
Protective effect
Potential physiological effects
Diabetes
Control of glycemic and insulinemic responses
Colorectar cancer, ulcerative colitis, inflammatory bowel disease, diverticulitis and constipation
Improved bowel health
Cardiovascular disease, lipid metabolism syndrome, cholesterol and triglycerides
Improved blood lipid profile
Colonic health
Prebiotic and culture protagonist
Obesity
Increased satiety and reduced energy intake
Osteoporosis, enhanced calcium absorption
Increased micronutrient absorption
E. Fuentes-Zaragoza et al. / Food Research International 43 (2010) 931–942
937

carbohydrates. The study also showed that food containing RS de-
creased postprandial blood glucose and might play a role in provid-
ing improved metabolic control in type II diabetes. From a human
study, using a commercial RS3 ingredient (CrystaLean
Ò
), the max-
imum blood glucose level was found to be significantly lower than
that of other carbohydrates (simple sugars, oligosaccharides, and
common starch). Higher glycemic index values have been reported
in humans consuming potatoes and cornflakes – foods that contain
significant amounts of retrograded starch (
Truwell, 1992
). In gen-
eral, positive effects were usually observed shortly (within the first
2–8 h) after heavy meal (
Higgins, 2004
).
An RS3-containing bar decreased postprandial blood glucose
and could play a role in providing improved metabolic control in
type II diabetes (non-insulin dependent) (
Sajilata et al., 2006
). RS
must contribute at least 14% of total starch intake in order to confer
any benefits to glycemic or insulinaemic responses (
Behall &
Hallfrisch, 2002; Brown, Storlien, & Brown, 2003; Higgins, 2004
).
More recently, a study showed that RS reduces levels of glucose-
dependent insulinotropic polypeptide m-RNA along the jejunum
and ileum in both normal and type 2 diabetes rats (
Shimada,
Mochizuki, & Goda, 2008
).
Chemically-modified starches (RS4) have also been found to
generate different glucose responses. The effect of two test meals
containing 1–2% acetylated potato starch and beta cyclodextrin en-
riched potato starch (2–3%), respectively, was studied in humans
and only the latter was found to lower body glucose levels. This
may be due to the more distal absorption of beta cyclodextrin in
the intestine or to delayed gastric emptying (
Roben, Andersen, &
Karberg, 1997
).
As RS has a low glycemic response, adding it as an ingredient to
foods will help lower the overall GL value of the food (particularly
if it is replacing existing readily absorbed forms of carbohydrate).
RS is likely to become an increasingly attractive ingredient to many
food manufacturers (particularly those of breads and cakes or sim-
ilar products which traditionally may have had higher GI values)
(
Nugent, 2005
).
6.3. Resistant starch as a prebiotic
Prebiotics are non-digestible food ingredients that beneficially
affect the host by selectively stimulating the growth and/or activity
of one or more bacteria (probiotics) in the gastrointestinal tract
and thereby exert a health-promoting effect (
Scholz-Ahrens et al.,
2007; Roberfroid, 2000
). Typical of prebiotics are inulin and oligo-
fructose, both naturally present in a number of fruits and vegeta-
bles (e.g. bananas, chicory, Jerusalem artichokes, onions, garlic
and leeks, and wheat), and other resistant oligosaccharides such
as inulin-type fructans (
Buttriss & Stokes, 2008
).
Various experimental studies on pigs and humans have re-
vealed a time-dependent shift in fecal and large bowel SCFA pro-
files, suggesting the possible interaction of RS with the ingested
bacteria (
Topping et al., 2003
).
RS has also been suggested for use in probiotic compositions to
promote the growth of such beneficial microorganisms as bifido-
bacterium (
Brown et al., 1996
). Since RS almost entirely passes
through the small intestine, it can behave as a growth substrate
for probiotic microorganisms (
Sajilata et al., 2006
).
6.4. Hypocholesterolemic effects
RS appears to particularly affect lipid metabolism, as seen from
studies in rats, where reductions in a number of measures of lipid
metabolism have been observed. These include total lipids, total
cholesterol, low density lipoproteins (LDL), high density lipopro-
teins (HDL), very low density lipoproteins (VLDL), intermediate
density lipoproteins (IDL), triglycerides and triglyceride-rich lipo-
proteins (
Nugent, 2005
). Hypocholesterolemic effects of RS have
been widely demonstrated. In rats, RS diets (25% raw potato) mark-
edly raised the cecal size and the cecal pool of short-chain fatty
acids (SCFA), as well as SCFA absorption and lowered plasma cho-
lesterol and triglyceride levels. Also, there was a lower concentra-
tion of cholesterol in all lipoprotein fractions, especially the HDL1
and a decreased concentration of triglycerides in the triglyceride-
rich lipoprotein fraction (
Sajilata et al., 2006
).
The results of feeding trials on rats using RS from Adzuki bean
starch (AS) and Tebou bean starch (TS) suggested that AS and TS
has a serum cholesterol-lowering function due to enhanced levels
of hepatic SR-B1 (scavenger receptor class B1) and cholesterol 7al-
pha-hydroxylase mRNA (
Han et al., 2003
).
The bean starches lowered the levels of serum total cholesterol
and VLDL + IDL + LDL cholesterol, increased the cecal concentration
of short-chain fatty acids (in particular the butyric acid concentra-
tion), and increased fecal neutral sterol excretion. From studies on
hamsters fed diets containing cassava starch extrudated with 9.9%
oat fibre or cassava starch extruded with 9.7% RS, hypocholes-
terolemic properties of both were demonstrated suggesting
their potential for use in foods to improve cardiovascular health
(
Martinez-Flores, Chang, Martinez-Bustos, & Sgarbierid, 2004
).
According to several studies, RS ingestion may decrease the ser-
um cholesterol level in rats fed a cholesterol-free diet (
De-Deckere,
Kloots, & Van-Amelsvoort, 1993; Hashimoto et al., 2006
).
Some earlier studies in humans reported the beneficial effect of
RS on fasting plasma triglyceride and cholesterol levels. However,
some other studies indicate that RS consumption does not affect
the measures of total cholesterol in humans. Therefore it is evident
that more research is needed to help us better understand the ef-
fects of RS on lipid metabolism in humans (
Nugent, 2005
).
6.5. Inhibition of fat accumulation
A number of authors have examined the potential of RS to mod-
ify fat oxidation (
Nugent, 2005
) and various studies (
Nugent, 2005;
Sharma et al., 2008
) have examined its potential as satiety agent
and also an ingredient by weight management (
Mikušová, Šturdík,
Mošovská, Brindzová, & Mikulajová, 2009
), although the results are
still not conclusive. It is proposed that eating a diet rich in RS may
increase the mobilization and use of fat stores as a direct result of a
reduction in insulin secretion (
Tapsell, 2004
). Studies to date in hu-
mans would indicate that diets rich in RS do not affect total energy
expenditure, carbohydrate oxidation or fat oxidation (
Ranganathan
et al., 1994; Tagliabue et al., 1995; Howe, Rumpler, & Behall, 1996;
Raben et al., 1997
). In another study on human volunteers, breads
rich in RS imparted greater satiety than white breads between 70
and 120 min after eating (
De Roos, Heijnen, & De Graff, 1995
).
Anderson, Catherine, and Woodend (2002)
reported that high-RS
meals caused less satiety than low-RS meals 1-h post ingestion.
Higgins et al. (2004)
examined the relationship between the RS
content of a meal and postprandial fat oxidation, finding that
replacing 5.4% of total dietary carbohydrates with RS could signif-
icantly increase postprandial lipid oxidation and probably reduce
fat accumulation in the long term.
Keenan et al. (2006)
reported that the use of resistant starch in
the diet as a bioactive functional food component is a natural,
endogenous way to increase gut hormones that are effective in
reducing energy intake, so may be an effective natural approach
to the treatment of obesity.
6.6. Other beneficial physiological effects of RS
6.6.1. Reduction of gall stone formation
Digestible starch contributes to gall stone formation through a
greater secretion of insulin, and insulin in turn leads to the
938
E. Fuentes-Zaragoza et al. / Food Research International 43 (2010) 931–942

stimulation of cholesterol synthesis, so RS reduces the incidence of
gallstones. Gallstones are less frequent in southern India where
whole grains are consumed rather than flour, as in northern India.
The dietary intake of RS is 2- to 4-fold lower in the United States,
Europe, and Australia, compared with populations consuming
high-starch diets, such as in India and China, which may be re-
flected in the difference in the number of gallstone cases in the lat-
ter countries (
Sajilata et al., 2006
).
6.6.2. Absorption of minerals
Resistant starch enhance the ileal absorption of a number of
minerals in rats and humans.
Lopez et al. (2001) and Younes
et al. (1995)
reported an increased absorption of calcium, magne-
sium, zinc, iron and copper in rats fed RS-rich diets. In humans,
these effects appear to be limited to calcium (
Trinidad, Wolever,
& Thompson, 1996; Coudray et al., 1997
). RS could have a positive
effect on intestinal calcium and iron absorption. A study to com-
pare the apparent intestinal absorption of calcium, phosphorus,
iron, and zinc in the presence of either resistant or digestible starch
showed that a meal containing 16.4% RS resulted in a greater
apparent absorption of calcium and iron compared with com-
pletely digestible starch (
Morais, Feste, Miller, & Lifichitz, 1996
).
7. Food applications of resistant starch
Resistant starch has a great interest to product developers and
nutritionists for two reasons, the first being the above-mentioned
potential physiological benefits and the second the unique func-
tional properties, yielding high quality products not attainable
otherwise with traditional insoluble fibres (
Yue & Waring, 1998;
Baixauli et al., 2008
).
Historically, fibre-containing foods have been coarser, denser
and sometimes less palatable than refined, processed foods. The
use of resistant starches as food ingredients typically does not
change the taste or significantly change the texture, but may im-
prove sensory properties compared with many of the traditionally
used fibres, such as brans and gums (
Sajilata et al., 2006
).
RS has desirable physicochemical properties (
Fausto, Kacchi, &
Mehta, 1997
) such as swelling, viscosity increase, gel formation
and water-binding capacity, making it useful in a variety of foods.
RS has a small particle size, white appearance, bland flavor and also
provides good handling in processing and crispness, expansion,
and improved texture in the final product (
Sajilata et al., 2006
).
Its low water-holding capacity, make it a functional ingredient that
provides good handling and provides and improves texture in the
final product (
Yue & Waring, 1998
).
RS shows improved crispness and expansion in certain products
and better mouthfeel, color, and flavor than can be obtained with
some traditional, insoluble fibres (
Sajilata et al., 2006
). This greatly
increases the likelihood that consumers will accept these foods and
hence increase their dietary fibre intake (
Buttriss & Stokes, 2008
).
These properties make it possible to use most resistant starches
to replace flour on a 1-for-1 basis without significantly affecting
dough handling or rheology. RS not only fortifies fibre but also im-