Antidiabetic compounds in jack bean (Canavalia ensiformis (L) DC) as affected by bean milk making process

Abstract

Jack bean (Canavalia ensiformis (L) DC) is one of tropical leguminous plants known to grow in Indonesia without received much attention as useful food commodity. Polyphenols with antioxidant activity, reported to be present in the beans, are recognized as having a potential health benefit in decreasing the risk of several chronic diseases, including diabetes. Diabetes is categorized as one of the serious glogal health problems and its prevalence in Indonesia significantly increased every year. Polyphenols in the Jack beans provide an opportunity if used as an ingredient in food products development. Jack bean milk was chosen as a food model in this study because this a plant-based milk is suitable for consumption of many people, including those who suffer lactose intolerance and who are vegetarians. To date, information related to active compounds as antidiabetics in these beans is still limited. Therefore this research aimed to investigate the bioactive compounds with antidiabetic potential from jack bean and their bioactivity during the bean milk processing. This research began by a screening of the jack bean extract potential and ascertaining the types of active compounds in it. Extraction using ethanol, methanol, and water was applied to the beans in a sequence. The next step was to utilize this beans in jack bean milk processing. Evaluation of phytochemical changes and antioxidant activity was investigated during the processing. The stability of the active compounds during the processing of jack bean milk was evaluated at the final stage of the study. The methanol extract from jack bean was known to contain the highest total phenolic and total flavonoid and also highest antioxidant activity compared to other extracts. However, even compared to red kidney beans, the potency was still lower; these results still indicated that these beans contained bioactive compounds that could be explored further. Boiling the beans for 30 minutes gave greater TPC and TFC than raw beans (R), and as a result its antioxidant activity was also increased. The structure of the seed matrix which expanded by the heat caused the compounds to be extracted more easily as shown by SEM picture. Overall, processing into jack bean milk caused a decrease in the total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC) and DPPH free scavenging activity. A significant decrease in flavonoid content occurred after the second soaking explained that peeling the seed coat had a big effect. The more easily the flavonoids were released, made this compound easily dissolved in the soaking water. Processing into jack bean milk caused changes in components based on multivariate analysis, especially in decreasing levels of kaempferol glycosides. Total kaempferol glycosides of jack bean milk was decreased by 14.34% to 961.51 g/g from the raw bean (1122.41 g/g). Efforts to reduce the decrease in kaempferol levels were carried out by modifying the processing stages. Eliminating the soaking 2 (step 3) recovered about 9.10% of kaempferol glycoside in the product (1063.65 g/g). Anisoyl kaempferol glycoside content was known to have lower rates of reduction than those without anisoyl groups. Its availability in sufficient quantities in the product was predicted to be sufficient to become a new functional drink specifically for diabetes. This functional drink product still needs to be further evaluated and developed, especially to produce a product that has physicochemical and sensory characteristics that meet the requirements of plant-based milk products and are well accepted by consumers. Kaempferol glycosides, the dominant flavonoid compound in jack beans, showed the inhibition activity of -glucosidase. Specifically on anisoyl kaempferol glycoside showed higher activity than acarbose and showed the excellent potential as an antidiabetic. The loss on anisoyl kaempferol glycoside is lower than nonanisoyl kaempferol glycoside in jack bean milk processing and did not show any degradation. Anisoyl kaempferol glycosides has potential as an anti-diabetic from jack beans and supports the development of jack bean-based functional food products.

Kacang koro pedang (Canavalia ensiformis (L) DC) merupakan salah satu leguminosa tropis yang banyak dikenal tetapi belum banyak dimanfaatkan di Indonesia. Biji kacang ini dilaporkan mengandung polifenol dengan aktivitas antioksidan, yang menunjukkan manfaat kesehatan potensial mengurangi potensi risiko beberapa penyakit kronis, termasuk diabetes. Diabetes merupakan salah satu masalah kesehatan yang serius di dunia, termasuk di Indonesia, dan prelavensinya terus meningkat setiap tahunnya. Polifenol pada kacang tersebut beserta potensinya dapat dikembangkan sebagai bahan dalam produk makanan. Susu kacang koro pedang yang dipilih sebagai model olahan pangan dalam penelitian ini merupakan diversifikasi susu nabati yang cocok bagi banyak orang, termasuk penderita lactoce intoterance dan vegetarian. Informasi tentang senyawa aktif sebagai antidiabetik pada kacang ini masih belum cukup dilaporkan hingga saat ini. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui senyawa bioaktif yang memiliki potensi antidiabetes dari kacang koro pedang dan bioaktivitasnya selama pengolahan menjadi susu. Penelitian ini diawali dengan menapis potensi ekstrak kacang koro pedang dan memastikan jenis senyawa aktif yang terkandung di dalamnya. Ekstraksi dilakukan menggunakan pelarut etanol, metanol dan air secara berurutan. Langkah selanjutnya adalah memanfaatkan kacang ini dalam pengolahan susu koro pedang. Evaluasi perubahan fitokimia dan aktivitas antioksidan diselidiki selama pemrosesan. Stabilitas senyawa aktif selama pengolahan susu kacang koro pedang dievaluasi pada tahap akhir penelitian. Ekstrak metanol dari biji koro pedang diketahui memiliki kandungan total fenolik dan flavonoid total tertinggi serta aktivitas antioksidan tertinggi dibandingkan ekstrak lainnya. Meskipun, apabila dibandingkan kacang merah, potensinya masih lebih rendah; Hasil ini masih menunjukkan bahwa biji kacang ini mengandung senyawa bioaktif yang dapat dieksplorasi lebih lanjut. Perebusan biji selama 30 menit memberikan TPC dan TFC yang lebih besar daripada biji mentah (R), dan akibatnya aktivitas antioksidannya juga meningkat. Struktur matriks biji yang merenggang akibat panas menyebabkan senyawa lebih mudah diekstraksi seperti yang ditunjukkan oleh gambar SEM. Secara keseluruhan pengolahan menjadi susu kacang panjang menyebabkan penurunan kandungan total fenol (TPC), kandungan flavonoid total (TFC) dan aktivitas antioksidannya. Penurunan kandungan flavonoid yang signifikan terjadi setelah perendaman kedua menjelaskan bahwa pengupasan kulit biji memberikan pengaruh besar. Semakin mudah flavonoid dilepaskan, membuat senyawa ini semakin mudah larut dalam air rendaman. Pengolahan menjadi susu kacang koro pedang menyebabkan perubahan komponen-komponen yang terdapat di dalamnya, berdasarkan analisis multivariat, terutama penurunan pada kadar glikosida kaempferol. Total kaempferol glikosida susu kacang koro pedang menurun sebesar 14,34% menjadi 961,51 g/g dari biji awalnya (1122,41 g/g). Upaya mengurangi penurunan kadar kaempferol dilakukan dengan memodifikasi tahapan pengolahan. Menghilangkan perendaman 2 (langkah 3) memulihkan sekitar 9,10% kaempferol glikosida dalam produk (1063,65 g/g). Kandungan kaempferol glikosida yang memiliki gugus anisoyl diketahui memiliki tingkat reduksi yang lebih rendah daripada yang tidak memiliki gugus anisoyl. Ketersediaannya dalam jumlah yang cukup dalam produk diperkirakan cukup untuk menjadi minuman fungsional baru khusus untuk diabetes. Produk minuman fungsional ini masih perlu dievaluasi dan dikembangkan lebih lanjut, terutama untuk menghasilkan produk yang memiliki karakteristik fisikokimia dan sensorik yang memenuhi persyaratan produk susu nabati dan dapat diterima dengan baik oleh konsumen. Kaempferol gikosida, senyawa flavonoid yang dominan dalam kacang koro pedang, menunjukkan memiliki aktivitas penghambatan -glukosidase dan khususnya pada glikosida anisoyl kaempferol menunjukkan aktivitas yang lebih tinggi daripada akarbose dan potensi yang sangat baik sebagai antidiabetes. Kehilangan anisoyl kaempferol glikosida lebih rendah dibandingkan nonanisoyl kaempferol glikosida dan tidak menunjukkan adanya degradasi selama pengolahan susu kacang koro pedang. Anisoyl kaempferol glikosida berpotensi sebagai antidiabetes dari kacang koro dan mendukung pengembangan produk pangan fungsional berbasis kacang koro.