Effects of Infrared-radiation Drying on Bioactive Compounds and Qualities of Pigmented Rice Variaties

Abstract

Pigmented rice is a rich source of many bioactive compounds such as phenolic acids, flavonoids, anthocyanin, g-oryzanol and tocopherols that having the potential to reduce disease risk. However, these compounds can be changed by thermal drying, such as far-infrared radiation drying (FIR) and hot air (HA) drying. Recently, many studies have reported that some bioactive compounds and antioxidant activities of tomato, papaya, mulberry leaf tea and rice bran increased after treated with FIR drying. However, the knowledge regarding effect of FIR drying on bioactive compounds in pigmented Thai rice has not been reported. Therefore, the objective of the present study is to investigate the effects of infrared-radiation drying on phenolic acids, flavonoids, anthocyanins, g-oryzanol and tocopherols and antioxidant activity of pigmented rice varieties (Mali Dang, Hom Nil and Riceberry). The FIR drying conditions were set air velocity at 1.5 m/s, an intensity of FIR at 2 kW/m2. Then the rice sample was dried at 40°C for 2 h to cut down final moisture content was 12–14% dry basis while, HA was set at 1.5 m/s, 60 40°C for 2 h. Far infrared radiation (FIR) was applied to brown and milled pigmented rice of three varieties, and their changes in bioactive compounds and antioxidant capacity were investigated, compared to hot air (HA) dried samples. The results of this study presented that free as well as bound fraction of pigmented Thai rice varieties are rich sources of phenolic components with antioxidant activity. Ferulic acid is major free and bound phenolic acids in pigmented rice. Compared to free phenolic acid, the bound phenolic content was 3 fold greater for ferulic acid. Overall, FIR increased total phenolic, flavonoid and anthocyanin contents, as well as tocopherol and antioxidant capacity in all rice varieties, whereas the opposite results were observed for HA. Gallic and ferulic acids were increased up to 75% and 31% in FIR irradiated samples, respectively, compared to HA and control. FIR also enhanced aglycone quercetin production, due to the breakage of glycosidic bonds of rutin as glycone flavonoid. Likewise, dephinidin and cyanidin anthocyanins were increased by 3.0 and 3.2 fold in FIR treated groups, respectively. The starch digestibility of different Thai rice varieties depend on varieties of rice. Pigmented Thai rice varieties (Mali Dang, Hom Nil and Riceberry) have lowered the percent of starch digested more than white rice (Hom Mali). Purified starches group were shown the lowest percent of starch digested except white rice. Riceberry jam product was investigated in the evaluation of chemical, physical and sensory properties including analysis of bioactive compounds. The results indicated that Riceberry flour contained the highest bioactive compound and antioxidant activity, followed by the Riceberry rice jam and the stored jam and were decreased during stored time for 30 day. Similar results were found in the evaluation of chemical and physical except sensory properties that shown the same overall liking in both of fresh Riceberry jam and stored Riceberry jam. Our findings suggest that the nutritional value and health benefit of pigmented rice grains can be improved by enhancing the specific bioactive makers using FIR application.

ข้าวที่มีสีสายพันธุ์ต่างๆเป็นแหล่งของสารต้านอนุมูลอิสระและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ได้แก่ กรดฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ แอนโทไซยานิน แกมม่าออริซานอล และ โทโคฟีรอล ที่มีส่วนช่วยในการลดความเสี่ยงของการเกิดโรค อย่างไรก็ตาม สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพเหล่านี้นั้นเกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นได้เมื่อได้รับความร้อนจากกระบวนการแปรรูป เช่น การอบแห้งด้วยลมร้อน และการใช้รังสีอินฟราเรด เมื่อไม่นานมานี้ มีหลายงานวิจัยได้รายงานถึงการเพิ่มขึ้นของสารต้านอนุมูลอิสระและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพหลังจากการแปรรูปโดยการอบแห้งด้วยรังสีอินฟราเรด ใน มะละกอ มะเขือเทศ ใบหม่อน และรำข้าว อย่างไรก็ตามความรู้และฐานข้อมูลเกี่ยวกับผลกระทบของการอบแห้งด้วยรังสีอินฟราเรดยังมีการรายงานมาก่อน ดังนั้น งานวิจัยจึงมีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษาผลของการอบแห้งด้วยรังสีอินฟราเรดต่อสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพและคุณภาพของข้าวสีสายพันธุ์ต่างๆ ต่อสารต้านอนุมูลอิสระและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ได้แก่ กรดฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ แอนโทไซยานิน แกมม่าออริซานอล และ โทโคฟีรอล ในข้าวที่มีสีสายพันธุ์ต่างๆ ดังนี้ ข้าวหอมนิล ข้าวมะลิแดง และข้าวไรซ์เบอร์รี่ โดยการอบแห้งด้วยรังสีอินฟราเรดที่มีความเข้มของรังสีคือ 2 kW/m2 ความเร็วลมคือ 1.5 m/s และอบแห้งที่อุณหภูมิ 40°C เป็นเวลา 2 ชม. จนตัวอย่างข้าวมีความชื้นสุดท้ายอยูในช่วงร้อยละ 12-14 มาตรฐานแห้ง ในขณะที่การอบแห้งด้วยลมร้อน ความเร็วลมคือ 1.5 m/s และอบแห้งที่อุณหภูมิ 40°C เป็นเวลา 2 ชม.ผลการศึกษาพบว่า ข้าวสีทั้งสามสายพันธุ์มีฤทธิ์การต้านอนุมูลอิสระด้วยวิธี เช่นเดียวกันกับปริมาณสารประกอบฟีนอลิกทั้งหมด และปริมาณสารแอนโธไซยานินทั้งหมด ซึ่งผลการศึกษาพบว่าการอบแห้งตัวอย่างด้วย FIR ทำให้ค่ากิจกรรมการต้านอนุมูลอิสระ ( FRAP) ปริมาณสารประกอบฟีนอลโดยรวม ปริมาณฟลาโวนอยด์โดยรวม และปริมาณสารแอนโธไซยานินทั้งหมดสูงกว่าตัวอย่างที่ผ่านการอบแห้งด้วยลมร้อนและตัวอย่างที่ไม่ผ่านการอบแห้ง (ตัวอย่างควบคุม) นอกจากนี้ปริมาณกรดฟีนอลิก ได้แก่ กรดแกลลิค กรดเฟอรูริก เพิ่มขึ้นร้อยละ 75 และ 31 การอบแห้งด้วยอินฟราเรดยังสามารถเพิ่มผลิตภัณฑ์กลุ่มอะไกลโคนของเคอว์ซิตินได้ด้วยและปริมาณสารในกลุ่มของ แอนโทไซยานิน ได้แก่ เดฟินิดิน และไซยานิดิน เพิ่มขึ้น 3 และ 3.2 เท่าอย่างมีนัยสำคัญ การศึกษาความสามารถในการย่อยชี้ให้เห็นว่าแป้งข้าวสูงกว่าในสตาร์ช และข้าวที่มีสีมีความสารถในการย่อยต่ำกว่าข้าวขาว

จากการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการอบแห้งโดยใช้ FIR เป็นวิธีที่เหมาะสมสำหรับการอบแห้งสำหรับข้าวที่มีสีสายพันธุ์ต่างๆ ในด้านการเพิ่มปริมาณสารต้านอนุมูลอิสระและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ