ผลของเทคนิคออสโมติกดีไฮเดรชั่นต่อการถ่ายโอนมวลสาร สมบัติทางเคมีกายภาพ และการต้านอนุมูลอิสระของชิ้นมะม่วงที่ผ่านการออสโมซิส
คำสำคัญ:
มะม่วง, ออสโมติกดีไฮเดรชั่น , อัลตราซาวนด์ , การแทรกซึมภายใต้สภาวะสุญญากาศบทคัดย่อ
วัตถุประสงค์และที่มา : มะม่วง (Mangifera indica L.) เป็นผลไม้เขตร้อนมีสี กลิ่น และรสชาติเป็นเอกลักษณ์อุดมไปด้วยสารอาหารที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพได้แก่ คาร์โบไฮเดรต โปรตีน เส้นใยอาหาร วิตามิน และแร่ธาตุต่างๆ รวมทั้งสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่สำคัญ เช่น กรดฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ และแคโรทีนอยด์ เป็นต้น (Gupta et al., 2022) อย่างไรก็ตามมะม่วงมีปริมาณน้ำสูงเกิดการเน่าเสียง่ายภายหลังการเก็บเกี่ยว ผลผลิตที่มากเกินความต้องการของตลาดส่งผลกระทบต่อต้นทุนการผลิต การแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ผลไม้อบแห้งเป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่ช่วยเพิ่มมูลค่าและยืดอายุการเก็บรักษา แต่วิธีอบแห้งด้วยลมร้อนใช้เวลานานส่งผลเสียต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ การเตรียมขั้นต้น (pretreatment) ก่อนอบแห้ง เช่น ออสโมติกดีไฮเดรชั่น (osmotic dehydration, OD) ช่วยลดระยะเวลาในการอบแห้งได้ เป็นวิธีที่นำผักผลไม้ไปแช่ในสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงเพื่อดึงน้ำออกจากอาหาร ทำให้ปริมาณความชื้นและค่ากิจกรรมน้ำอิสระลดลง ยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ที่ทำให้อาหารเน่าเสียปรับปรุงคุณภาพทั้งทางด้านเคมีกายภาพทางด้านประสาทสัมผัสและยืดอายุการเก็บรักษาของผักผลไม้ แต่วิธีการดั้งเดิมใช้เวลานาน การนำเทคโนโลยีที่ไม่ใช้ความร้อนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเช่นอัลตราซาวนด์(ultrasound) และการแทรกซึมภายใต้สภาวะสุญญากาศ(vacuum impregnation) มาใช้ร่วมกับออสโมติกดีไฮเดรชั่นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายโอนมวลสารทำให้น้ำถูกกำจัดออกจากวัตถุดิบได้เร็วขึ้น รวมทั้งปรับปรุงคุณภาพของวัตถุดิบ เนื่องจากการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เกิดปรากฏการณ์คาวิเทชั่น(cavitation)ทำให้โครงสร้างของเนื้อเยื่อผลไม้เปลี่ยนแปลงน้ำและสารประกอบต่างๆ จึงเคลื่อนที่ออกจากเนื้อเยื่อผลไม้ได้ง่ายขึ้น (Trusinska et al., 2024) ขณะที่การใช้สภาวะสุญญากาศช่วยกำจัดก๊าซที่อยู่ในช่องว่างระหว่างเซลล์ผลไม้โดยอาศัยแรงขับเคลื่อนในการแพร่กระจายของน้ำ(hydrodynamic mechanism) และเกิดการแทรกซึมของสารละลายจากภายนอกเข้าไปยังรูพรุนที่อยู่ในโครงสร้างผลไม้ (Gautam et al., 2024) ดังนั้นงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของเทคนิคอัลตราซาวนด์และสภาวะสุญญากาศร่วมกับออสโมติกดีไฮเดรชั่นต่อการถ่ายโอนมวลสาร สมบัติทางเคมีกายภาพ และการต้านอนุมูลอิสระของชิ้นมะม่วง
วิธีดำเนินการวิจัย : เตรียมมะม่วงแก้วขมิ้นสำหรับศึกษาด้วยเทคนิคออสโมติกดีไฮเดรชั่นเริ่มต้นโดยการหั่นมะม่วงตามยาวให้มีความหนาประมาณ1เซนติเมตรจากนั้นแช่ในสารละลายแคลเซียมคลอไรด์ความเข้มข้นร้อยละ0.5เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของเนื้อมะม่วง ทำการลวกมะม่วงในน้ำเดือดที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 วินาที เพื่อช่วยรักษาคุณภาพด้านสีนำชิ้นมะม่วงมาทำการศึกษาการใช้เทคนิคออสโมติกดีไฮเดรชั่น 4 วิธี ได้แก่ เทคนิคดั้งเดิม (osmotic dehydration, OD) สภาวะสุญญากาศร่วมกับออสโมติกดีไฮเดรชั่น (vacuum-assisted osmotic dehydration, VOD) อัลตราซาวนด์ร่วมกับออสโมติกดีไฮเดรชั่น (ultrasound-assisted osmotic dehydration, USOD) และอัลตราซาวนด์ร่วมกับสภาวะสุญญากาศในการออสโมติกดีไฮเดรชั่น(ultrasonic-assisted vacuum osmotic dehydration, USVOD)แช่มะม่วงในสารละลายซอร์บิทอลความเข้มข้น 60 องศาบริกซ์ ที่อัตราส่วนมะม่วงต่อสารละลาย 1: 3 นาน 8 ชั่วโมง ศึกษาที่สภาวะสุญญากาศวางตัวอย่างในโถสุญญากาศที่ต่อเข้ากับปั๊ม (Gast model DOA-P504-BN Labmodel, Germany) ใช้ความดัน 150 มิลลิบาร์ สำหรับการเตรียมตัวอย่างด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ใช้เครื่องกำเนิดคลื่นเสียงความถี่สูง (Sonics Vibra-Cell VCX-500, USA) กำลัง 500 วัตต์ และความถี่ 20 กิโลเฮิรตซ์ ทำการวัดค่าปริมาณน้ำที่สูญเสีย (water loss, WL) ปริมาณของแข็งที่เพิ่มขึ้น (solid gain, SG) ปริมาณน้ำหนักที่ลดลง (weight reduction, WR) ปริมาณความชื้น และกิจกรรมน้ำอิสระในแต่ละช่วงเวลา(2, 4, 6 และ 8 ชั่วโมง)เมื่อสิ้นสุดกระบวนการออสโมซิสที่เวลา 8 ชั่วโมง ทำการวิเคราะห์ค่าสี (L*, a*, b* และ E) ปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมด (total soluble solids) ค่ากรด-เบส (pH) ปริมาณกรดที่ไทเทรตได้ (titratable acidity) ปริมาณแคโรทีนอยด์ทั้งหมด (total carotenoid content) ปริมาณฟีนอลิกทั้งหมด (total phenolic content) และฤทธิ์การต้านอนุมูลอิสระโดยวิธี DPPH (IC50) วางแผนการทดลองแบบสุ่มสมบูรณ์ (Completely Randomized Design, CRD)วิเคราะห์ความแปรปรวนของข้อมูล (analysis of variance) และความแตกต่างระหว่างค่าเฉลี่ยของสิ่งทดลองใช้วิธี Duncan’s multiple range test (DMRT) ที่ระดับความเชื่อมั่นร้อยละ 95 ด้วยโปรแกรมสำเร็จรูป SPSS for windows ทำการทดลอง 3 ซ้ำ
ผลการวิจัย : เทคนิคออสโมติกดีไฮเดรชั่น ได้แก่ เทคนิค OD, VOD, USOD และ USVOD ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการถ่ายโอนมวลสาร คุณสมบัติทางเคมีกายภาพ และการต้านอนุมูลอิสระของชิ้นมะม่วง ผลการทดลองพบว่าการใช้เทคนิค USVOD มีประสิทธิภาพในการเร่งการถ่ายโอนมวลสารในกระบวนการออสโมซิสเมื่อสิ้นสุดกระบวนการชิ้นมะม่วงมีปริมาณน้ำที่สูญเสีย (water loss) และปริมาณของแข็งที่เพิ่มขึ้น (solid gain) สูงสุด เท่ากับร้อยละ 68.09 และ 19. 56 ตามลำดับ ขณะที่ปริมาณความชื้นและกิจกรรมน้ำอิสระลดลงมากสุด เท่ากับร้อยละ 41.70 และ 0.8773 ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคอื่นๆ การศึกษาคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของมะม่วงที่ผ่านการออสโมซิสที่เวลา 8 ชั่วโมง แสดงให้เห็นว่าการใช้เทคนิค USVOD ชิ้นมะม่วงมีปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมด และค่ากรด-เบสสูงสุด ขณะที่ปริมาณกรดที่ไทเทรตได้
ค่าความสว่างของสี (L*) ค่าสีเขียว (-a*) ค่าสีเหลือง (b*) และค่าความแตกต่างของสี (E) มีค่าต่ำสุด นอกจากนี้การใช้เทคนิค USVOD ชิ้นมะม่วงมีปริมาณแคโรทีนอยด์ทั้งหมด ปริมาณสารฟีนอลิกทั้งหมด และฤทธิ์การต้านอนุมูลอิสระโดยวิธี DPPHสูงกว่าทุกเทคนิคที่ใช้ในการศึกษา
สรุปผลการวิจัย : เทคนิคออสโมติกดีไฮเดรชั่นส่งผลต่อการถ่ายโอนมวลสาร คุณสมบัติทางเคมีกายภาพและการต้านอนุมูลอิสระของชิ้นมะม่วง การประยุกต์ใช้เทคนิค USVOD ช่วยปรับปรุงการถ่ายโอนมวลสารโดยเพิ่มปริมาณน้ำที่สูญเสียและปริมาณของแข็งที่เพิ่มขึ้น รวมทั้งลดปริมาณความชื้น และกิจกรรมน้ำอิสระของชิ้นมะม่วงได้สูงสุด นอกจากนี้ทำให้ชิ้นมะม่วงมีปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมด ค่ากรด-เบส ฤทธิ์ในการต้านอนุมูลอิสระ และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ได้แก่ ปริมาณแคโรทีนอยด์ทั้งหมด และสารฟีนอลิกทั้งหมดสูงสุด แต่มีค่า E ต่ำสุด สรุปได้ว่าการใช้เทคนิค USVODเป็นเทคโนโลยีที่ไม่ใช้ความร้อนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม สามารถประยุกต์ใช้ในการเตรียมวัตถุดิบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในกระบวนการอบแห้งเชิงพาณิชย์ ช่วยลดการใช้พลังงาน ระยะเวลาและค่าใช้จ่ายในการผลิต พร้อมทั้งคงคุณค่าทางโภชนาการของผลิตภัณฑ์
References
Aadil, R. M., Zeng, X. A., Han, Z., & Sun, D. W. (2013). Effects of ultrasound treatments on quality of grapefruit juice. Food Chemistry, 141, 3201-3206.
AOAC, International. (2000). Official Methods of Analysis of AOAC International (17thed). AOAC International, Gaithersburg, MD.
Atarés, L., Chiralt, A., & González-Martínez, C. (2008). Effect of solute on osmotic dehydration and rehydration of vacuum impregnated apple cylinders (cv. Granny Smith). Journal of Food Engineering, 89, 49-56.
Corrêa, J. L. G., Ernesto, D. B., & Mendonça, K. S. (2016). Pulsed vacuum osmotic dehydration of tomatoes: sodium incorporation reduction and kinetics modeling. LWT- Food Science and Technology, 71, 17-24.
Corrêa, J.L.G., Pereira, L.M., Vieira, G.S., & Hubinger, M.D. (2010). Mass transfer kinetics of pulsed vacuum osmotic dehydration of guavas. Journal of Food Engineering, 96, 498-504.
de Jesus Junqueira, J.R., Corrêa, J.L.G., de Mendonça, K.S., de Mello Júnior, R.E., & de Souza, A.U. (2018). Pulsed vacuum osmotic dehydration of beetroot, carrot and eggplant slices: Effect of vacuum pressure on the quality parameters. Food and Bioprocess Technology, 11, 1863-1875.
de Medeiros, R. A.B., da Silva Júnior, E.V., Barros, Z.M.P., & da Silva, J.H.F. (2022). Convective drying of mango enriched with phenolic compounds from grape residue flour under different impregnation methods. Food Research International, 158, 111539.
Fernandes, F.A.N., Braga, T.R., Silva, E.O., & Rodrigues, S. (2019). Use of ultrasound for dehydration of mangoes (Mangifera indica L.): kinetic modeling of ultrasound-assisted osmotic dehydration and convective air-drying. Journal of Food Science and Technology, 56(4), 1793-1800.
Fernandes, F.A.N., Gallão, M. I., & Rodrigues, S. (2009). Effect of osmosis and ultrasound on pineapple cell tissue structure during dehydration. Journal of Food Engineering, 90(2), 186-190.
Ferrari, C.C. Arballo, J.R., Mascheroni, R.H., & Hubinger, M.D. (2011). Modelling of mass transfer and texture evaluation during osmotic dehydration of melon under vacuum. International Journal of Food Science and Technology, 46, 436-443.
Gautam, S., Kathuria, D., Hamid., Dobhal, A., & Singh, N. (2024). Vacuum impregnation: Effect on food quality, application and use of novel techniques for improving its efficiency. Food Chemistry, 460, 140729.
Goula, A. M., Kokolaki, M., & Daftsiou, E. (2017). Use of ultrasound for osmotic dehydration. The case of potatoes. Food and Bioproducts Processing, 105, 157-170.
Guiamba, I., Ahrné, L., Khan, M. A. M., & Svanberg, U. (2016). Retention of -carotene and vitamin C in dried mango osmotically pretreated with osmotic solutions containing calcium or ascorbic acid. Food and Bioproducts Processing, 98, 320-326.
Gupta, A. K., Gurjar, P.S., Beer, K., Pongener, A., Ravi, S.C., Singh, S., Verma, A., Singh, A., Thakur, M., Tripathy.,S., & Verma, D.K. (2022). A review on valorization of different byproducts of mango (Mangifera indica L.) for functional food and human health. Food Bioscience, 48, 101783.
Lee, H. S., & Castle, W. S. (2001). Seasonal changes of carotenoid pigments and color in Hamlin, Earlygold, and Budd Blood orange juices. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49, 877-882.
Li, X., Bi, J., Chen, Q., Jin, X., Wu, X., & Zhou, M. (2019). Texture improvement and deformation inhibition of hot air-dried apple cubes via osmotic pretreatment coupled with instant control pressure drop (DIC). Lebensmittel-Wissenschaft und -Technologie- Food Science and Technology, 101, 351-359.
Loypimai, P., Moongngam, A., & Chotthanom, P. (2009). Effects of ohmic heating on lipase activity bioactive compounds and antioxidant activity of rice bran. Austalian Journal of Basic and Applied Science, 3, 3642-3652.
Loypimai, P., Sinsiri, N., & Sinsiri, W. (2010). Antioxidant activity and total phenolics in Sugarcane (Saccharum officinarum “KhonKaen 1”) juice. Agricultural Science, 41(1), 126-129.
Ma, Y., Yi, J., Bi, J., Zhao, Y., Li, X., Wu, X., & Du, Q. (2021). Effect of ultrasound on mass transfer kinetics and phenolic compounds of apple cubes during osmotic dehydration. LWT- Food Science and Technology, 151, 112186.
Mierzwa, D., Szadzińska, J., Gapiński, B., Radziejewska-Kubzdela, E., & Biegańska-Marecik, R. (2022).
Assessment of ultrasound-assisted vacuum impregnation as a method for modifying cranberries’ quality. Ultrasonics Sonochemistry, 89, 106117.
Moreira, M.S., de Almeida Paula, D., Martins, E.M.F., Vieira, E.N.R., Ramos, A.M., & Stringheta, P.C. (2018). Vacuum impregnation of -carotene and lutein in minimally processed fruit salad. Journal of Food Processing and Preservation, 42, e13545.
Naknean, P., Maneyam, R., & Kam-onsri, A. (2013). Effect of different osmotic agents on the physical,chemical and sensory properties of osmo-dried cantaloupe. Chiang Mai Journal of Science, 40(3), 427-439.
Nowacka, M., Fijalkowska, A., Wiktor, A., Dadan, M., Tylewicz, U., Dalla Rosa, M., & Witrowa-Rajchert, D. (2017).Influence of power ultrasound on the main quality properties and cell viability of osmotic dehydrated cranberries. Ultrasonics, 83, 33-41.
Nowacka, M., Tylewicz, U., Romani, S., Rosa Dalla, M., & Witrowa-Rajchert, D. (2017). Influence of ultrasound-assisted osmotic dehydration on the main quality parameters of kiwifruit. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 41, 71-78.
Radziejewska-Kubzdela, E., Szadzińska, J., Biegańska-Marecik, R., Spizewski, T., & Mierzwa, D. (2023). Effect of ultrasound on mass transfer during vacuum impregnation and selected quality parameters of products: A case study of carrots. Ultrasonics Sonochemistry, 99, 106592.
Rahaman, A., Zeng, X.A., Kumari, A., Rafiq, M., Siddeeg, A., Manzoor, M.F., Baloch, Z., & Ahmed, Z. (2019). Influence of ultrasound-assisted osmotic dehydration on texture, bioactive compounds and metabolites analysis of plum. Ultrasonics Sonochemistry, 58, 104643.
Rana, A., Dhiman, A., Kumar, S., Suhag, R., & Saini, R. (2024). Osmosonication for dehydration of fruits and vegetables: Mechanistic understanding, mathematical models and comprehensive applications in processing. Trends in Food Science & Technology, 152, 104688.
Sharma, M., & Dash, K. K. (2019). Effect of ultrasonic vacuum pretreatment on mass transfer kinetics during osmotic dehydration of black jamun fruit. Ultrasonics Sonochemistry, 58, 104693.
Sulistyawati, I., Dekker, M., Fogliano, V., & Verkerk, R. (2018). Osmotic dehydration of mango: Effect of vacuum impregnation, high pressure, pectin methylesterase and ripeness on quality. LWT-Food Science and Technology, 98, 179 -186.
Trusinska, M., Rybak, K., Drudi, F., Tylewicz, U., & Nowacka, M. (2024). Combined effect of ultrasound and vacuum impregnation for the modification of apple tissue enriched with aloe vera juice. Ultrasonics Sonochemistry, 104, 106812.
Xu, B., Zhang, M., Bhandari, B., & Cheng, X. (2014). Influence of ultrasound-assisted osmotic dehydration and freezing on the water state, cell structure, and quality of radish (Raphanus sativus L.) cylinders. Drying Technology, 32(15), 1803-1811.
Zou, K., Teng, J., Huang, L., Dai, X., & Wei, B. (2013). Effect of osmotic pretreatment on quality of mango chips by explosion puffing drying. LWT - Food Science and Technology, 51, 253-259.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2025 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Burapha Science Journal is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) licence, unless otherwise stated. Please read our Policies page for more information
