ศึกษาคุณลักษณะคุณสมบัติทางวิทยากระแสและความร้อนของเจลสตาร์ชแช่เยือกแข็งจากข้าว
กรรณิการ์ ห้วยแสน
ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (เทคโนโลยีอาหาร) คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยขอนแก่น. 219 หน้า. 2550.
2550
บทคัดย่อ
นำสตาร์ชจากข้าว 9พันธุ์ ที่เพาะปลูกในประเทศไทย ได้แก่ ขาวดอกมะลิ105หอมสุพรรณบุรี หอมคลองหลวง1ขาวตาแห้ง17สุพรรณบุรี2สุพรรณบุรี60เหลืองประทิว123ชัยนาท1 และพลายงามปราจีนบุรี โดยมาแยกส่วนสตาร์ชออกด้วยสารละลายเบส นำสตาร์ชจากข้าวแต่ละพันธุ์ไปศึกษาคุณสมบัติทางความร้อน วิทยากระแสและคุณลักษณะอื่นของเจลแช่เยือกแข็งจากข้าว ซึ่งการศึกษาวิจัยครั้งนี้แบ่งได้สองส่วนดังนี้ ส่วนที่หนึ่งเป็นการศึกษาคุณสมบัติทางเคมีเชิงฟิสิกส์ของสตาร์ชจากข้าว ลักษณะเนื้อสัมผัส คุณสมบัติทางความร้อนและวิทยากระแสของเจลสตาร์ชแช่เยือกแข็งจากข้าว ส่วนที่สองวิเคราะห์ผลของการเติมสารเจือปนอาหารต่อคุณสมบัติทางเคมีเชิงฟิสิกส์ ลักษณะเนื้อสัมผัส คุณสมบัติทางความร้อนและทางวิทยากระแสของเจลสตาร์ชแช่เยือกแข็งจากข้าวพันธุ์ชัยนาท1
จากผลวิเคราะห์ปริมาณแอมิโลส สามารถแบ่งสตาร์ชจากข้าวที่ทดลองได้เป็น 3กลุ่ม (แอมิโลสต่ำ; 12-20 % แอมิโลสปานกลาง; 20-25 % และแอมิโลสสูง; >25%) สตาร์ชจากข้าวกลุ่มแอมิโลสสูง มีปริมาณโปรตีนและไขมันสูงสุด (P£0.05) ผลการวิเคราะห์ด้วยเครื่อง RVA พบว่าปริมาณแอมิโลสมีผลกระทบต่อคุณสมบัติการเกิดเพสต์ของสตาร์ช สตาร์ชที่มีปริมาณแอมิโลสสูงให้ค่าความหนืดที่จุดสูงสุดและค่าการแตกตัวต่ำที่สุด (P£0.05) มีค่าความหนืดสุดท้ายและค่าการคืนตัวสูงสุด ส่วนความคงตัวในการคืนรูปจากแช่เยือกแข็ง 5รอบ ของเจลสตาร์ชจากข้าวที่มีความเข้มข้นร้อยละ 30หาได้โดยเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงค่าความแข็งของเจลสดกับเจลแช่เยือกแข็งที่ให้ความร้อนอีกครั้ง ค่าความแข็งของเจลวัดโดยใช้เครื่องวัดลักษณะเนื้อสัมผัสที่แรงกดร้อยละ 15และ 70ของความหนาเจล และการขับของเหลวออกจากเจล ซึ่งวัดได้จากการใช้ตุ้มน้ำหนักวางไว้บนเจลเพื่อให้น้ำแยกตัวออกมาจากเจล พบว่าเมื่อเทียบกับข้าวพันธุ์อื่น เจลสตาร์ชจากข้าวสุพรรณบุรี2 (ปริมาณแอมิโลสปานกลาง) มีความคงตัวมากที่สุดต่อการคืนรูปจากเยือกแข็ง 5รอบ จากการทดสอบค่าความแข็งของเจลแช่เยือกแข็งและเจลแช่เยือกแข็งที่ให้ความร้อนอีกครั้ง ที่ระยะเวลาการเก็บแช่เยือกแข็ง 1 15 30 45 60 90และ 120วัน พบว่าตลอดระยะเวลาการเก็บแช่เยือกแข็งและเมื่อให้ความร้อนอีกครั้ง เจลจากข้าวกลุ่มแอมิโลสต่ำ มีการเปลี่ยนแปลงแตกต่างกันอย่างไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ (P>0.05) แต่ในเจลแช่เยือกแข็งและเจลที่ให้ความร้อนอีกครั้งของกลุ่มแอมิโลสสูงและปานกลางนั้น พันธุ์ข้าวและระยะเวลาการเก็บรักษามีผลกระทบต่อค่าความแข็ง แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P£0.05) โดยการเก็บเป็นเวลา 30วัน ทำให้เจลมีค่าความแข็งสูงสุด แต่การเก็บที่ 1วัน กับ 120วัน ให้ค่าความแข็งแตกต่างกันอย่างไม่มีนัยสำคัญทางสถิติจากแรงกดที่ร้อยละ 15 (P>0.05) อย่างไรก็ตามการใช้แรงกดที่ร้อยละ 70ของการเก็บที่ 30วันของเจลแช่เยือกแข็งจากกลุ่มแอมิโลสสูงให้ค่าความแข็งสูงสุด หลังจาก 30วัน ค่าความแข็งมีแนวโน้มลดลงตลอดระยะเวลาการเก็บจนถึง 120วัน กเว้นเจลจากสตาร์ชของข้าวเหลืองประทิว123 พบว่าหลังระยะเวลาการเก็บที่ 30ถึง 120วัน ค่าความแข็งของเจลเพิ่มขึ้น ส่วนเจลกลุ่มแอมิโลสปานกลาง การเก็บที่ 30และ 90วัน มีค่าความแข็งสูงสุด สำหรับการทดสอบที่แรงกดร้อยละ 70ในกลุ่มแอมิโลส ปานกลางการเก็บแช่เยือกแข็งที่ 1วัน มีค่าความแข็งสูงสุดและสูงกว่าเจลสด แต่เจลที่เก็บไว้ 1วัน กับ 120วัน มีค่าความแข็งแตกต่างกันอย่างไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ (P>0.05) อย่างไรก็ตามในกลุ่มแอมิโลสสูงค่าความแข็งของเจลที่ให้ความร้อนอีกครั้งมีค่าใกล้เคียงกับเจลสดยกเว้นเจล จากข้าวชัยนาท1ทั้งนี้เจลจากข้าวทุกตัวอย่าง พบว่าการเก็บที่ 15วัน ให้ความแข็งเพิ่มขึ้น อย่างรวดเร็วและเจลยังคงความแข็งคงที่ตลอดระยะเวลาการเก็บจาก 15ถึง 120วัน ยกเว้นเจลจากข้าวพลายงามปราจีนบุรีที่มีการเปลี่ยนแปลงค่าความแข็งเพิ่มขึ้นและลดลง (ไม่คงที่) ตลอดระยะเวลาของการแช่เยือกแข็ง การวิเคราะห์คุณสมบัติทางความร้อนจากสตาร์ชจากข้าว 9พันธุ์ ที่ระดับความเข้มข้นของสตาร์ชร้อยละ 20, 30, 40และ 50โดยน้ำหนักแห้ง ด้วยเครื่อง Differential Scanning Calorimeter (DSC) จากการศึกษาการให้ความร้อน การแช่เยือกแข็งและการให้ความร้อน อีกครั้งแก่เจลแช่เยือกแข็ง พบว่าพันธุ์ข้าวและความเข้มข้นของสตาร์ชมีผลกระทบต่ออุณหภูมิเริ่มต้น (To) อุณหภูมิพีค (Tp) และค่าเอนทัลปี (DHG) ของการให้ความร้อนแก่เจล โดยแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P£0.05) คือเจลจากข้าวสุพรรณบุรี2 มีอุณหภูมิเริ่มต้น อุณหภูมิพีคและค่าเอนทัลปีสูงสุด เมื่อความเข้มข้นของเจลสตาร์ชเพิ่มขึ้น (40-50 %) ทำให้เจลมีอุณหภูมิเริ่มต้นและอุณหภูมิพีคต่ำสุด การเพิ่มความเข้มข้นของสตาร์ชในเจล ทำให้ค่าเอนทัลปีเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P£0.05) ยกเว้นที่ความเข้มข้นของสตาร์ชที่ร้อยละ 50 ผลการแช่เยือกแข็งเจลจากข้าว พบว่าอุณหภูมิกลาสทรานซิชันของการแช่เยือกแข็ง (Tgf) อยู่ในช่วงอุณหภูมิ -46.05ถึง -48.22องศาเซลเซียส และมีค่าเอนทัลปีของการแช่เยือกแข็ง (DHf) จาก 56.17ถึง 110.62จูลต่อกรัม โดยพันธุ์ข้าวมีผลต่ออุณหภูมิการเกิดผลึกน้ำแข็ง (Tcc) (P£0.05) และเมื่อความเข้มข้นของสตาร์ชลดลง คือปริมาณน้ำมากขึ้น ทำให้ Tcc เพิ่มขึ้น (P£0.05) แต่ทั้งนี้พันธุ์ข้าวและความเข้มข้นของสตาร์ชไม่มีผลกระทบต่อ Tgf (P>0.05) และชนิดของพันธุ์ข้าวไม่มีผลต่อค่า Tg, Tm และDH (P>0.05) แต่ความเข้มข้นของสตาร์ชมีผลต่อค่าเหล่านี้ (P£0.05) โดยที่ค่า Tg, Tm และDH ของเจลจากข้าวพันธุ์ต่าง ๆ อยู่ในช่วง -8.20 ถึง – 9.03องศาเซลเซียส 0.10ถึง – 0.57องศาเซลเซียส และ 67.26ถึง 124.91จูลต่อกรัม ตามลำดับ ส่วนการทดสอบคุณสมบัติทางวิทยากระแส พบว่าเจลจากข้าวกลุ่มแอมิโลสสูง ให้ค่า G/(storage modulus) สูงกว่ากลุ่มแอมิโลสปานกลางและต่ำอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P£0.05) แต่เจลจากข้าวทุกตัวอย่างที่มีแอมิโลสต่างกัน มีค่า G// (loss modulus) และค่า tan delta แตกต่างกันอย่างไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ (P>0.05)
งานวิจัยในส่วนที่สองได้ทดลองผลการเติมสารเจือปนอาหาร 4 ชนิด (อัลจิเนต กัวกัม ไฮเมทอกซีเพกทิน และทรีฮาโลส) ที่ความเข้มข้น 4 ระดับ (ร้อยละ 0.0, 0.2, 0.4 และ 0.6) ในเจลจากข้าวพันธุ์ชัยนาท1 ที่ความเข้มข้นของสตาร์ชร้อยละ 30 โดยน้ำหนักแห้ง พบว่าชนิดและสารเจือปนอาหารทั้ง 4 ชนิด มีผลต่อคุณสมบัติการเกิดเพสต์ (P£0.05) ซึ่งการเติมสารไฮโดรคอลลอยด์ ให้ค่าความหนืดที่จุดสูงสุด ค่าความหนืดสุดท้าย และค่าการคืนตัวเพิ่มขึ้น การเติมทรีฮาโลส ให้ค่าการแตกตัว ค่าความหนืดสุดท้าย และค่าการคืนตัว ไม่แตกต่างจากข้าวชัยนาท1 การขับของเหลวออกจากเจลในเจลคืนรูปจากเยือกแข็งทุกตัวอย่างที่ทดลอง มีค่าแตกต่างกันอย่าง ไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ (P>0.05) แต่การศึกษาระยะเวลาการเก็บเจลแช่เยือกแข็ง พบว่าเจลที่เติมไฮเมทอกซีเพกทินร้อยละ 0.4 และ 0.6 มีการขับของเหลวออกจากเจลสูงที่สุดและทรีฮาโลส ร้อยละ 0.2 มีการขับของเหลวออกจากเจลต่ำที่สุด เจลที่เติมสารเจือปนอาหารหลังการคืนรูปจากเยือกแข็ง มีค่าความแข็งที่แรงกดร้อยละ 15 และ 70 ของความหนาเจล แตกต่างต่างกัน เจลแช่เยือกแข็งที่เติมอัลจิเนตและกัวกัม ให้การเปลี่ยนแปลงค่าความแข็งของเจลน้อยกว่าเจลสด ส่วนเจลสดที่เติมทรีฮาโลสร้อยละ 0.4 และ 0.6 ให้ลักษณะเจลที่มีความนุ่ม แต่เมื่อเจลนี้ถูกนำไปแช่เยือกแข็ง จะให้เจลที่มีความแข็งเพิ่มขึ้นสูงที่แรงกดร้อยละ 70 อย่างไรก็ตามค่าความแข็งนี้ มีค่าใกล้เคียงกับเจลสดและเจลแช่เยือกแข็งที่ให้ความร้อนอีกครั้งของเจลควบคุม คือเจลจากข้าวชัยนาท1 สำหรับเจลแช่เยือกแข็งที่เติมและไม่เติมสารเจือปนอาหารทั้งหมด มีความแข็งเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงของการแช่แข็งที่เวลา 30 ถึง 45 วัน หลังจากนั้นค่าความแข็งของเจลก็จะลดลงอย่างรวดเร็วที่ 60 วัน และจะคงที่จนถึงการแช่เยือกแข็งที่ 120 วันของแรงกดทั้ง 2 แบบ สำหรับเจลที่เติมสารเจือปนอาหารมีรูปแบบการเปลี่ยนแปลงของความแข็งคล้ายกัน แต่ความแข็งในช่วงระยะเวลาการเก็บต่างๆ กัน ทำให้ค่าความแข็งมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ ชนิดและปริมาณของสารเจือปนอาหารชนิดและปริมาณสารเจือปนอาหารทั้ง 4 ชนิดที่เติมในเจล ไม่มีผลต่อค่า To, Tp และ DH (P>0.05) ส่วนเจลที่เติมอัลจิเนตให้อุณหภูมิ Tgf และ Tcc สูงสุดที่อุณหภูมิ -29.26 และ -14.44 องศาเซลเซียส ตามลำดับ แต่ระดับความเข้มข้นของสารเจือปนอาหารไม่มีผลต่อค่า Tgf และ Tcc (P>0.05) การให้ความร้อนอีกครั้งแก่เจลแช่เยือกแข็งที่เติมไฮเมทอกซีเพกทินร้อยละ 0.6 มีอุณหภูมิ Tm สูงสุด (1.29 องศาเซลเซียส) และเจลที่เติมทรีฮาโลสร้อยละ 0.6 มีอุณหภูมิ Tm ต่ำสุด (0.58 องศาเซลเซียส) สำหรับการวัดทางวิทยากระแส พบว่าทั้งชนิดและปริมาณสารเจือปนอาหาร มีผลต่อค่า G/ แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P£0.05) แต่ไม่มีผลต่อค่า G/ /และ tan delta (P>0.05) และเจลที่เก็บแช่เยือกแข็งนาน 30 วัน มีค่า G/ สูงกว่าเจลสด