The effect of freezing on the osmotic dehydration process and the quality of osmo-air-dried mangoes

Abstract

This study aimed to investigate the effect of freezing method and storage time on osmotic dehydration, drying behavior, and qualities of osmotic air-dried mango. Mangoes cv. Kaew Kamin with total soluble solids content (TSS) of 18.6 – 19.6 °Brix were peeled and cut into pieces of 6 x 4 x 1 cm. After that, they were soaked in a solution of 1% calcium chloride and 1% citric acid for 3 h. Then, the mango samples were frozen using two methods, including slow freezing by a conventional freezer (-18 °C) and quick freezing by an air-blast freezer (-40 °C), to reach the core temperature of -18 °C. The frozen mangoes from each treatment were stored at -18 °C for 1 and 2 months. Mangoes from each freezing and storage condition were soaked in an osmotic solution with TSS of 38 °Brix, and then the effects on osmotic dehydration, drying behavior and qualities of osmotic air-dried mango were investigated. Texture, color, moisture content, water activity, browning index, polyphenol oxidase and total phenolic of the osmotic air-dried mango were evaluated. For osmotic dehydration, the results showed that the frozen mango by slow freezing and quick freezing, and then soaked in an osmotic solution required 16 and 20 h to reach the equilibrium TSS, respectively. For unfrozen mango pieces (control), soaking in an osmotic solution for 24 h was required, while the frozen mangoes by two freezing methods that were stored for 1 and 2 months took only 14 h to reach the equilibrium TSS, and resulted in an increase in water loss and solid gains as compared to unfrozen mango. For the effect on drying behavior, it was found that drying at 60°C had a higher drying rate than drying at 50°C. The slow-freezing mango pieces had the shortest drying time which was 28 h and 16 h at 50 and 60 °C, respectively, when final moisture content of 18% of osmotic air-dried mango was required. The thin layer drying equation of the Page model was suitable for predicting drying behavior of osmotic air-dried mango. For the quality of osmotic air-dried mango, the results showed that the frozen mangoes that were stored at -18 °C for 1 and 2 months had the color values and L* brightness values in the range of 54.03 to 54.74 and 53.83 to 55.75, respectively, which the brightness values were statistically significant higher (p≤0.05) when compared to unfrozen mango pieces (control) that were dried at 60 °C. Browning index and Polyphenol oxidase of osmotic air-dried mangoes that were frozen by two methods were statistically significant lower (p≤0.05) than control. The results also showed that total phenolic content was lower than osmotic air-dried mangoes that were immediately soaked in an osmotic solution. For texture analysis, the results showed that osmotic air-dried mangoes treated by quick freezing and storage at -18 °C for 2 months had the highest hardness value of 371.37 g, gumminess value of 352.95 g and chewiness value of 378.02 g, which were statistically significant different (p≤0.05) comparing to other conditions.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของวิธีการแช่เยือกแข็ง และเวลาการเก็บรักษาในสภาวะแช่เยือกแข็งต่อกระบวนการออสโมติกของมะม่วงแช่อิ่ม จลนพลศาสตร์การทำแห้งและผลต่อคุณภาพของมะม่วงแช่อิ่มอบแห้ง โดยนำชิ้นมะม่วงสุกพันธุ์แก้วขมิ้นที่ปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมดเท่ากับ 18.6-19.6 องศาบริกซ์ มาตัดแต่งให้มีขนาดยาว 6 ซม. กว้าง 4 ซม. หนา 1 ซม. จากนั้นแช่ในสารละลายผสมแคลเซียมคลอไรด์ความเข้มข้นร้อยละ 1 และกรดซิตริกความเข้มข้นร้อยละ 1 เป็นเวลา 3 ชั่วโมง แล้วจึงนำชิ้นมะม่วงไปแช่เยือกด้วยวิธีการแช่เยือกแข็ง 2 วิธี ได้แก่ การแช่เยือกแข็งแบบช้า โดยแช่ที่ตู้แช่เยือกแข็งที่อุณหภูมิ -18 องศาเซลเซียสและการแช่เยือกแข็งแบบเร็วโดยใช้ตู้แช่เยือกแข็งลมเย็นพ่นอุณหภูมิ -40 องศาเซลเซียส ทำการแช่เยือกแข็งจนกระทั่งอุณหภูมิบริเวณตรงกลางชิ้นมะม่วงเท่ากับ -18 องศาเซลเซียส จากนั้นนำมะม่วงที่ผ่านการแช่เยือกแข็งทั้ง 2 วิธีไปเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิ -18 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 1 เดือนและ 2 เดือน นำชิ้นมะม่วงแช่เยือกแข็งที่แต่ละสภาวะไปแช่ในสารละลายน้ำตาลที่ความเข้มข้น 38 องศาบริกซ์ และทำการศึกษาผลต่อกระบวนการออสโมติก ผลของจลนพลศาสตร์การทำแห้ง และทำการตรวจสอบคุณภาพทางกายภาพด้านเนื้อสัมผัส ค่าสี คุณภาพทางเคมี ค่าปริมาณความชื้น ค่าวอเตอร์แอคติวิตี้ ค่าดัชนีการเกิดสีน้ำตาล การวิเคราะห์กิจกรรมของเอนไซม์พอลิฟีนอลออกซิเดส และวิเคราะห์ปริมาณสารประกอบฟีนอลทั้งหมดของมะม่วงแช่อิ่มอบแห้ง พบว่าในการศึกษาผลต่อกระบวนการออสโมติกมะม่วงที่ผ่านการแช่เยือกแข็งแบบช้าและการแช่เยือกแข็งแบบเร็วแล้วนำไปแช่อิ่มทั้งนี้ใช้ระยะเวลาการเข้าสู่สมดุลเท่ากับ 16 ชั่วโมง และ 20 ชั่วโมง ตามลำดับ ส่วนชิ้นมะม่วงชุดควบคุม (ชิ้นมะม่วงที่ไม่ผ่านการแช่เยือกแข็ง) ใช้เวลานานที่สุดเท่ากับ 24 ชั่วโมง ในขณะที่มะม่วงที่ผ่านการแช่เยือกแข็งทั้ง 2 วิธีแล้วนำไปเก็บรักษาเป็นระยะเวลา 1 และ 2 เดือน ส่งผลให้การเข้าสู่สมดุลในกระบวนการแช่สารออสโมติกสั้นลงเป็นเวลา 14 ชั่วโมง และมีปริมาณการสูญเสียน้ำและปริมาณของแข็งที่เพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นมะม่วงชุดควบคุม ในการศึกษาผลต่อจลนพลศาสตร์การทำแห้ง พบว่าการทำแห้งที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส เกิดอัตราการทำแห้งที่สูงกว่าการทำแห้งที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส ชิ้นมะม่วงที่ผ่านการแช่เยือกแข็งแบบช้าใช้เวลาในการทำแห้งสั้นที่สุด โดยใช้เวลาในการอบแห้งเท่ากับ 28 ชั่วโมงและ 16 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ 50 และ 60 องศาเซลเซียส ตามลำดับ โดยทำการกำหนดปริมาณความชื้นชิ้นมะม่วงแช่อิ่มอบแห้งให้มีปริมาณความชื้นต่ำกว่าร้อยละ 18 และพบว่าสมการทำแห้งชั้นบาง (thin layer) ของ Page model เหมาะสมในการทำนายจลนพลศาสตร์การทำแห้งมะม่วงแช่อิ่มอบแห้ง และผลของการวิเคราะห์คุณภาพของมะม่วงแช่อิ่มอบแห้ง พบว่าคุณภาพมะม่วงแช่อิ่มอบแห้งจากชิ้นมะม่วงที่ผ่านการแช่เยือกแข็งแบบช้าและแบบเร็วและเก็บรักษาไว้ที่ -18 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 และ 2 เดือน ส่งผลให้ค่าสี ค่าความสว่าง L* ของชิ้นมะม่วงแช่อิ่มอบแห้งอยู่ในช่วง 54.03 ถึง 54.74 และ 53.83 ถึง 55.75 ตามลำดับ ซึ่งมีค่าความสว่างของชิ้นมะม่วงแช่อิ่มอบแห้งที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นมะม่วงชุดควบคุมที่ทำการอบแห้งที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p≤0.05) และยังส่งผลให้ค่าดัชนีการเกิดสีน้ำตาล กิจกรรมของเอนไซม์พอลิฟีนอลออกซิเดสของมะม่วงแช่อิ่มอบแห้งมีค่าที่ต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นมะม่วงชุดควบคุมโดยมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p≤0.05) ส่วนปริมาณสารประกอบฟีนอลทั้งหมด พบว่ามีค่าต่ำกว่าเมื่อทำการเปรียบเทียบกับชิ้นมะม่วงแช่อิ่มอบแห้งที่มีกระบวนการแช่ในสารละลายออสโมติกทันที และคุณภาพทางด้านเนื้อสัมผัสพบว่าชิ้นมะม่วงที่ผ่านการแช่เยือกแข็งแบบเร็วและเก็บรักษาไว้ที่ -18 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 เดือน ส่งผลให้ค่าทางด้านเนื้อสัมผัสของค่าความแข็ง (hardness) มีค่าสูงที่สุด เป็น 371.37 กรัม ค่าพลังงานการเคี้ยวอาหารกึ่งแข็งกึ่งเหลว (Gumminess) เป็นค่า 352.95 กรัม และค่าความเคี้ยวได้ (Chewiness) เป็น 378.02 เมื่อเปรียบเทียบกับการเตรียมตัวอย่างสภาวะอื่นๆ ซึ่งมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p>0.05)