Effect of drying using a greenhouse solar dryer on the quality and bioactive compounds in black galingale (Kaempferia parviflora Wall. ex Baker)

Abstract

In this study, the effect of heat treatment on quality, bioactive compounds and antioxidant activities in black galingale rhizomes and drying temperatures and methods on quality, bioactive compounds and antioxidant activities in their slices with heat and unheat pretreatments before drying were studied. The heat treatment was done using an autoclave for heating at 80 ºC for 1 h. For the study of temperature, a tray dryer at different temperatures (40, 50, 60 and 70 ºC) was performed, while for the drying methods, three methods including a tray dryer, solar dryer and sun drying were used. The result showed that heat treatment of black galingale significantly affected the color, moisture content, 5,7-dimethoxyflavone (5,7-DMF) and antioxidant activity in the rhizome, the heated slices had dark purple color and 5,7-DMF and antioxidant activity were increased. The drying of unheated slices at 70 ºC showed the highest drying rate with a drying time 6 h and heated sample slices dried at 40 ºC had lower drying rate with a drying time 46 h. Initial moisture contents of sample slices were 73.11-79.67% and the final moisture content was less than 10%. Drying time of the unheated slices using a solar dryer was 32 h, while the drying time of heated slices by sun drying was 74 h. Color of all unheated dried samples for different temperatures had low intensity of purple while those heated dried slices had dark-blue purple. The unheated dried slices obtain from sun drying gave the light brown color in contrast to heated dried slices using a solar dryer, the color remained purple. In addition, drying temperatures and drying methods showed significantly influenced on 5,7-DMF. Both unheated and heated slices dried at 70 ºC gave the highest 5,7-DMF with value of 1,778.79 ± 60.38 and 1,799.14 ± 34.75 mg/100 g db., respectively. Considering the % change of 5,7-DMF, it was found that drying of unheated at 70 ºC gave the highest of % change with the result of 407.88 ± 88.93%., while the unheated dried slices from sun drying showed the lowest 5,7-DMF with 1,181.73 ± 32.87 mg/100 g db, the unheated dried slices from a solar dryer gave the highest % change of 5,7-DMF with 231.04 ± 11.38%. Moreover, temperatures and drying methods had significantly affected (p≤0.05) antioxidation activities. Heated dried slices had the higher antioxidant activities than the unheated dried slices. The recommended drying condition for drying black galingale slices with a thickness of 0.5 cm is drying the heated slices at 70 ºC using a tray dryer because it gave the dark purple, the highest of 5,7-DMF, high antioxidation activity and shorter drying time. However, the use of a tray dryer has the electric cost when compared to a greenhouse solar dryer which can also be used to dry the heated slices and gave the dark purple and the amount of 5,7-DMF and antioxidant activity in heated dried slices was close to the amount obtained from drying temperature at 70 ºC. Therefore, using a greenhouse solar dryer is suggested for drying heated slices as well.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการให้ความร้อนต่อคุณภาพ สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ และความสามารถในการเป็นสารต้านออกซิเดชั่นของเหง้ากระชายดำ ผลของอุณหภูมิที่ใช้ในการทำแห้งและวิธีการทำแห้งต่อคุณภาพ สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ และความสามารถในการเป็นสารต้านออกซิเดชั่นของกระชายดำแห้ง โดยการศึกษาผลของการให้ความร้อนใช้เครื่องนึ่งฆ่าเชื้อ (autoclave) ในการให้ความร้อน ที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส นาน 1 ชั่วโมง ก่อนการทำแห้ง และการศึกษาผลของอุณหภูมิที่ใช้ในทำแห้งด้วยเครื่องอบแห้งลมร้อนแบบถาด แปรค่าอุณหภูมิที่ 40, 50, 60 และ 70 องศาเซลเซียส สำหรับการศึกษาผลของวิธีการทำแห้งได้แก่การทำแห้งด้วยเครื่องอบแห้งลมร้อนแบบถาด ระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบเรือนกระจก และการตากแดด พบว่าการให้ความร้อนเหง้ากระชายดำส่งผลอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p ≤ 0.05) ต่อค่าสี ปริมาณความชื้น ปริมาณสารประกอบ 5,7-dimethoxyflavone และความสามารถในการเป็นสารต้านออกซิเดชั่นของกระชายดำ โดยการให้ความร้อนส่งผลต่อมีกระชายดำมีสีม่วงเข้มมาก มีปริมาณสารประกอบ 5,7-dimethoxyflavone และความสามารถในการเป็นสารต้านออกซิเดชั่นเพิ่มมากขึ้น สำหรับการศึกษาจลนพลศาสตร์การทำแห้งชิ้นกระชายดำพบว่าการทำแห้งชิ้นกระชายดำที่ไม่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส มีอัตราการทำแห้งสูงที่สุดโดยใช้เวลาในการทำแห้ง 6 ชั่วโมง และชิ้นกระชายดำที่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส มีอัตราการทำแห้งต่ำกว่า ใช้เวลาในการทำแห้ง 46 ชั่วโมง การทำแห้งกระชายดำจากปริมาณความชื้นเริ่มต้นร้อยละ 73.11-79.67 ให้เหลือปริมาณความชื้นไม่เกินร้อยละ 10 ในขณะที่การทำแห้งชิ้นกระชายดำที่ไม่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งด้วยระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ใช้เวลาในการทำแห้ง 32 ชั่วโมง และการทำแห้งชิ้นกระชายดำที่ผ่านการให้ความร้อนแล้วนำมาการตากแดดมีอัตราการทำแห้งที่ต่ำที่สุด ใช้เวลาในการทำแห้ง 74 ชั่วโมง ในด้านคุณภาพด้านสี พบว่าชิ้นกระชายดำแห้งที่ไม่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งที่อุณหภูมิต่างๆ มีสีม่วงซีดลงในขณะที่ชิ้นกระชายดำแห้งที่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งที่อุณหภูมิต่างๆ มีสีม่วงเข้มอม น้ำเงิน ส่วนชิ้นกระชายดำแห้งที่ไม่ผ่านการให้ความร้อนและที่ผ่านการให้ร้อนก่อนการทำแห้งด้วยระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์และการตากแดด พบว่าชิ้นกระชายดำแห้งที่ไม่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งด้วยการตากแดดมีสีน้ำตาลอ่อน แต่ชิ้นกระชายดำแห้งที่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งด้วยระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงสีม่วงไว้ได้ นอกจากนี้อุณหภูมิที่ใช้ในการทำแห้งและวิธีการทำแห้งมีผลต่อปริมาณสารประกอบ 5,7-dimethoxyflavone อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p≤0.05) พบว่าการทำแห้งชิ้นกระชายดำทั้งที่ไม่ผ่านการให้ความร้อนและที่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส มีปริมาณสารประกอบ 5,7-dimethoxyflavone มากที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับการทำแห้งที่อุณหภูมิอื่นๆ โดยมีค่าเท่ากับ 1,778.79 ± 60.38 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัมน้ำหนักแห้ง และ 1,799.14 ± 34.75 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัมน้ำหนักแห้ง ตามลำดับ เมื่อพิจารณาร้อยละการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารประกอบ 5,7-dimethoxyflavone พบว่าการทำแห้งชิ้นกระชายดำที่ไม่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส มีค่าร้อยละการเปลี่ยนแปลงของปริมาณสารประกอบ 5,7-dimethoxyflavone มากที่สุด คิดเป็นร้อยละ 407.88 ± 88.93 ในขณะที่การทำแห้งกระชายดำที่ไม่ผ่านการให้ความร้อนและที่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งด้วยระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์และการตากแดด พบว่าการทำแห้งด้วยวิธีตากแดดชิ้นกระชายดำที่ไม่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งมีปริมาณสารประกอบ 5,7-dimethoxyflavone น้อยที่สุด มีค่าเท่ากับ 1,181.73 ± 32.87 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัมน้ำหนักแห้ง เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างอื่นๆ แต่เมื่อพิจารณาร้อยละการเปลี่ยนแปลงของปริมาณสารประกอบ 5,7-dimethoxyflavone ของชิ้นกระชายดำที่ไม่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งด้วยระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์และการตากแดด พบว่าชิ้นกระชายดำที่ไม่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งด้วยระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์มีค่ามากที่สุด คิดเป็นร้อยละ 231.04 ± 11.38 นอกจากนี้อุณหภูมิและวิธีการทำแห้งกระชายดำส่งผลต่อความสามารถในการเป็นสารต้านออกซิเดชั่นเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างก่อนการทำแห้ง โดยชิ้นกระชายดำแห้งที่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งมีความสามารถในการเป็นสารต้านออกซิเดชั่นมากกว่าชิ้นกระชายดำแห้งที่ไม่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้ง สภาวะการทำแห้งที่แนะนำการทำแห้งกระชายดำหนา 0.5 เซนติเมตร ได้แก่การทำแห้งชิ้นกระชายดำที่ผ่านการให้ความร้อนด้วยเครื่องอบแห้งลมร้อนแบบถาดที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส จะได้ผลิตภัณฑ์ที่มีสีม่วงเข้ม มีปริมาณสารประกอบ 5,7-dimethoxyflavone มากที่สุด มีความสามารถในการเป็นสารต้านออกซิเดชั่นมาก และใช้ระยะเวลาในการทำแห้งที่สั้น แต่มีค่าใช้จ่ายในด้านพลังงานไฟฟ้า เมื่อเปรียบเทียบกับระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ทำแห้งกระชายดำที่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้งนั้น ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีสีม่วงเข้ม และยังคงรักษาปริมาณสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพได้แก่ ปริมาณสารประกอบ 5,7-dimethoxyflavone และความสามารถในการเป็นสารต้านออกซิเดชั่นในกระชายดำอบแห้งได้ใกล้เคียงกับการทำแห้งที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส ดังนั้นการใช้ระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบเรือนกระจกจึงเหมาะสมกับการทำแห้งกระชายดำที่ผ่านการให้ความร้อนก่อนการทำแห้ง