Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Effects of holy basil ocimum sanctum linn. Essential oil using beta- cyclodextrins on quality and volatile aroma compounds stability
Year (A.D.)
2019
Document Type
Thesis
First Advisor
อินทาวุธ สรรพวรสถิตย์
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Food Technology (ภาควิชาเทคโนโลยีทางอาหาร)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
เทคโนโลยีทางอาหาร
DOI
10.58837/CHULA.THE.2019.624
Abstract
น้ำมันหอมระเหยกะเพรา (Ocimum sanctum Linn.) มีองค์ประกอบที่เป็นสารระเหยให้กลิ่น จัดอยู่ในกลุ่มโมโนเทอร์พีน โมโนเทอร์พีนอยด์ ฟีนิลโพรพานอยด์ เซสควิเทอร์พีน และ เซสควิเทอร์พีนออกไซด์ นิยมใส่ในผลิตภัณฑ์อาหารและเครื่องดื่มเพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีกลิ่นเฉพาะที่เป็นเอกลักษณ์ แต่อย่างไรก็ตามสารระเหยให้กลิ่นส่วนใหญ่ไม่คงตัวและระเหยได้ง่ายเมื่อผ่านกระบวนการแปรรูปหรือเก็บรักษาไว้เป็นเวลานาน ประกอบกับน้ำมันหอมระเหยมีสมบัติในการละลายน้ำที่ไม่ดี จึงมีการใช้เทคนิคการห่อหุ้ม (encapsulation) ด้วยบีตา-ไซโคลเดกซ์ทริน (β-CD) เกิดเป็นสารประกอบอินคลูชัน ช่วยให้สารระเหยให้กลิ่นในน้ำมันหอมระเหยมีความคงตัวมากขึ้น งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการเกิดสารประกอบอินคลูชัน β-CD กับน้ำมันหอมระเหยกะเพราต่อความคงตัวของสารระเหยให้กลิ่นสำคัญเมื่อผ่านการให้ความร้อนและการเปลี่ยนแปลงระหว่างการเก็บรักษาเป็นเวลา 3 เดือน ในขั้นต้น ศึกษาองค์ประกอบและปริมาณของสารระเหยให้กลิ่นในน้ำมันหอมระเหยกะเพราด้วยเทคนิค gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS) พบสารระเหยให้กลิ่นหลัก คือ β-caryophyllene (19,443 ppm), eugenol (16,280 ppm) และ methyl eugenol (8,140 ppm) และสารระเหยให้กลิ่นสำคัญจากการคำนวณค่า odor activity value (OAV) คือ eugenol (1,662,224), linalool (1,462,500), eucalyptol (527,333), β-caryophyllene (303,797), copaene (139,166), methyl eugenol (119,705) และ estragole (115,250) หลังจากนั้นศึกษาสมบัติทางเคมีกายภาพของสารประกอบอินคลูชัน β-CD เพื่อเลือกอัตราส่วน (สัดส่วนโดยโมลของน้ำมันหอมระเหยกะเพรา: β-CD) ที่เหมาะสม พบว่าที่อัตราส่วน 1:5 มีปริมาณผลผลิตในการห่อหุ้ม (EY) และประสิทธิภาพในการห่อหุ้มน้ำมันหอมระเหย (EE) สูงที่สุดคือ 59.72% และ 57.01% ตามลำดับ ในขณะที่มีค่าความสามารถในการบรรจุน้ำมันหอมระเหย (LC) คือ 8.25% และความสามารถในการละลายน้ำ 20.50% ซึ่งแตกต่างกับค่าการละลายของ β-CD ปกติอย่างมีนัยสำคัญ (p≤0.05) เมื่อตรวจสอบสมบัติทางเคมีกายภาพของสารประกอบอินคลูชันด้วยเทคนิค thermo gravimetry analysis (TGA) และวิเคราะห์หมู่ฟังก์ชันด้วยเทคนิค fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) พบว่าสารประกอบอินคลูชัน β-CD ส่งผลให้น้ำมันหอมระเหยกะเพราเกิดการเปลี่ยนแปลงสมบัติทางเคมีกายภาพ โดย β-CD จะทำหน้าที่เป็นสารห่อหุ้มที่กักเก็บโมเลกุลของสารระเหยให้กลิ่นของน้ำมันหอมระเหยไว้ที่โพรงภายในได้ เมื่อตรวจสอบลักษณะทางสัณฐานวิทยาโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) พบว่าสารประกอบอินคลูชันที่อัตราส่วน 1:5 ให้ผลดีที่สุด โดยมีขนาดและรูปร่างที่แตกต่างกับ β-CD ปกติ จึงเลือกสารประกอบอินคลูชันที่อัตราส่วนนี้มาศึกษาในขั้นต่อไป โดยศึกษาองค์ประกอบและปริมาณสารระเหยให้กลิ่นของน้ำมันหอมระเหยกะเพราในสารประกอบอินคลูชัน พบสารระเหยให้กลิ่นหลัก คือ eugenol (1,004 ppm), methyl eugenol (662 ppm) และ β-caryophyllene (501 ppm) รวมถึงสารระเหยให้กลิ่นสำคัญจากการคำนวณ OAV คือ eugenol (102,448), eucalyptol (80,000), linalool (17,500), methyl eugenol (9,735), β-caryophyllene (7,828), estragole (3,500) และ copaene (3,500) ซึ่งพบว่าสารระเหยให้กลิ่นสำคัญเหล่านี้เมื่ออยู่ในรูปของสารประกอบอินคลูชัน β-CD จะมีความคงตัวต่อความร้อนและการเก็บรักษาที่ยาวนานกว่าน้ำมันปกติ และผลการทดสอบทางประสาทสัมผัสพบว่าผู้ทดสอบสามารถรับรู้กลิ่นน้ำมันหอมระเหยกะเพราในสารประกอบอินคลูชันที่ผ่านการเก็บรักษาเป็นระยะเวลา 3 เดือนได้ดี ดังนั้นเทคนิคการห่อหุ้มน้ำมันหอมระเหยกะเพราด้วย β-CD จึงช่วยให้สารระเหยให้กลิ่นในน้ำมันหอมระเหยกะเพรามีความคงตัวต่อความร้อนและการเก็บรักษา ด้วยคุณสมบัตินี้ทำให้สารประกอบอินคลูชัน β-CD สามารถประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารได้อย่างหลากหลาย
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
Holy basil (Ocimum sanctum Linn.) essential oil contains various groups of volatile compounds, including monoterpene, monoterpenoid, phenylpropanoid, sesquiterpene and sesquiterpenoid, which are popular and used as characteristic flavorings for foods and beverages. However, most of volatile compounds are not stable during processing or long time storage. Moreover, solubility in water of essential oil is not good. Encapsulation technique using beta-cyclodextrin (β-CD) are claimed that can cause inclusion complex which can increase essential oil stability. The objective of this study was to study the effect of inclusion complex formation between β-CD and holy basil essential oil on its stability during thermal processing and 3 months storage. Firstly, identification of major volatile components in holy basil essential oil was performed by gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS). β-caryophyllene (19,443 ppm), eugenol (16,280 ppm) and methyl eugenol (8,140 ppm) were identified as the major components. In addition, eugenol (1,662,224), linalool (1,462,500), eucalyptol (527,333), β-caryophyllene (303,797), copaene (139,166), methyl eugenol (119,705) and estragole (115,250) were potent odorants based on odor activity value (OAV) calculation. The appropriate inclusion complex ratio of 1:5 (holy basil essential oil:β-CD) was chosen by physicochemical properties of microcapsule. It was found that the ratio of 1:5 showed highest encapsulation yield (EY) and efficiency (EE), which were 59.72% and 57.01%, respectively. However, loading capacity (LC) was 8.25% and solubility was 20.50%, that was significantly difference when compared with β-CD. Moreover, the physicochemical properties and functional groups on the microcapsules were evaluated by thermo gravimetry analysis (TGA) and fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), respectively. The result showed that the holy basil essential oil was well encapsulated in the cavity of β-CD. Results from scanning electron microscopy (SEM) indicated that the inclusion sample at a ratio of 1:5 showed high quality capsules. The particle size and shape of inclusion complex samples were changed from pure β-CD. In addition, the major volatile compounds that found in inclusion complex were eugenol (1,004 ppm), methyl eugenol (662 ppm) and β-caryophyllene (501 ppm). The potent odorants calculated by OAV were eugenol (102,448), eucalyptol (80,000), linalool (17,500), methyl eugenol (9,735), β-caryophyllene (7,828), estragole (3,500) and copaene (3,500). Besides, the inclusion complex improved thermal stability and showed longer period storage than essential oil. Sensory evaluation indicated that panelists could perceive characteristic of holy basil odor in 3 months storage. the inclusion complex sample. So, the β-CD encapsulation could improve physicochemical properties and stability of holy basil essential oil which can be used in various food industries.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
น้อยจินดา, วันทนีย์, "ผลของการห่อหุ้มน้ำมันหอมระเหยใบกะเพรา Ocimum sanctum Linn. ด้วยบีตา-ไซโคลเดกซ์ทรินต่อคุณภาพและความคงตัวของสารระเหยให้กลิ่น" (2019). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 9000.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/9000