Predictive model for stored rice qualities using near-infrared spectroscopy

แบบจำลองเพื่อทำนายคุณภาพข้าวระหว่างการเก็บโดยใช้เนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี

Name: Sunee Jungtheerapanich

Abstract: The objectives of this research are to study aging of high and low amylose rice during storage at different temperatures and explain the changes by kinetic model and to develop the predictive models between rice properties and NIR spectra in the diffuse-reflectance mode during storage at different temperatures. The samples used in this research included three varieties of low amylose rice, i.e. Khao Dawk Mali 105, Pathumthani 1 and Rice Department (RD) 45 and three varieties of high amylose rice, i.e. RD 47, Chai Nat 1 and Phitsanulok 2. Paddy rice in plastic woven sacks was stored at ambient temperature (30 ºC±2 ºC) and chilled temperature (8 ºC ±2 ºC) for 9 and 18 months, respectively. The qualities determined during storage were paddy property, milling quality, cooking qualities, cooked rice properties and rice flour properties. Some qualities of all six rice varieties; namely fat content, fiber content, ash content, carbohydrate content, enthalpy of gelatinization of rice flour, whiteness index, springiness and cohesiveness of cooked rice, varied in a narrow range. However, low amylose rice varieties had lower protein content, amylose content, pasting temperature, setback, melting enthalpy of amylose/lipid complex of rice flour, head rice yield, solid loss, hardness, gumminess and chewiness of cooked rice but higher water uptake, peak viscosity, breakdown, onset temperature, peak temperature, conclusion temperature and gelatinization temperature range of rice flour as well as adhesiveness of cooked rice. Aging led to an increase in head rice yield, minimum cooking time, water uptake, volume expansion ratio, hardness, cohesiveness, springiness, gumminess and chewiness of cooked rice and pasting temperature of rice flour and a decrease in whiteness index of rice grain, solid loss, peak viscosity and breakdown of rice flour and adhesiveness of cooked rice. Thermal properties and MW distribution pattern of rice flour protein slightly changed during storage. The rate of changes for all rice varieties stored at 8 ºC was lower than that at 30 ºC. Principal Component Analysis (PCA) of all observed variables classified the samples into three groups; low amylose rice (Khao Dawk Mali 105, Pathumthani 1 and RD 45, high amylose rice (RD 47 and Phitsanulok 2), and high amylose Chai Nat 1. The predictive models between rice properties and NIR spectra in the diffuse-reflectance mode were produced using partial least square (PLS) regression. Only 14 parameters, i.e. head rice yield, minimum cooking time, solid loss, water uptake, volume expansion ratio, pasting temperature, peak viscosity, breakdown and setback of rice flour, hardness and adhesiveness of cooked rice, onset temperature, peak temperature and conclusion temperature of rice flour, could be used to develop good prediction models (R2 > 0.7). The first-order fractional conversion kinetic model reasonably explained the changes of nine variables, i.e. solid loss, water uptake and volume expansion ratio of cooked rice, pasting temperature, peak viscosity, breakdown and setback of rice flour, hardness and adhesiveness of cooked rice, during aging at 30 oC (R2 ≥ 0.7). Changes in rice qualities during aging at 8 oC were marginal, thus could not be explained by kinetic models.

Abstract: งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเก่าของข้าวที่มีปริมาณแอมิโลสสูงและต่ำในระหว่างการเก็บรักษาที่อุณหภูมิที่แตกต่างกัน และอธิบายการเปลี่ยนแปลงตามหลักการจลนศาสตร์ รวมถึงสร้างสมการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างคุณภาพข้าวและสมบัติการสะท้อนแบบแพร่ของรังสีอินฟราเรดย่านใกล้ระหว่างเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่างกัน วัตถุดิบที่ใช้ในการทดลองเป็นข้าวแอมิโลสต่ำ 3 พันธุ์ ได้แก่ ข้าวขาวดอกมะลิ105 ข้าวปทุมธานี 1 และข้าวกข 45 และข้าวแอมิโลสสูง 3 พันธุ์ ได้แก่ ข้าวกข 47 ข้าวชัยนาท 1 และข้าวพิษณุโลก 2 เก็บรักษาที่อุณหภูมิสิ่งแวดล้อม (30 ºC ±2 ºC) นาน 9 เดือน และอุณหภูมิแช่เย็น (8 ºC ±2 ºC) นาน 18 เดือน และวิเคราะห์คุณภาพต่างๆ ในระหว่างการเก็บ ได้แก่ สมบัติของข้าวเปลือก คุณภาพการสี คุณภาพการหุงต้ม สมบัติของข้าวสุก และสมบัติของแป้งข้าว สำหรับข้าวใหม่ พบว่าข้าวแอมิโลสต่ำและแอมิโลสสูงมีสมบัติบางประการที่มีค่าใกล้เคียงกัน ได้แก่ ปริมาณไขมัน เส้นใยหยาบ เถ้า คาร์โบไฮเดรต เอนทาลปีของการเกิดเจลาติไนเซชันของแป้งข้าว ค่าดัชนีความขาว ความยืดหยุ่นและการเกาะติดกันของข้าวสุก ข้าวแอมิโลสต่ำมีปริมาณโปรตีน ปริมาณแอมิโลส อุณหภูมิการเกิดเพสต์ การคืนตัว เอนทาลปีของการหลอมผลึกสารเชิงซ้อนของแอมิโลสและไขมันของแป้งข้าว ปริมาณข้าวต้น ปริมาณของแข็งที่สูญเสียระหว่างหุงต้ม ค่าความแข็ง ระดับความเป็นกาวยางหรือแป้งเปียกและพลังงานในการเคี้ยวของข้าวสุกต่ำกว่าข้าวแอมิโลสสูง แต่มีปริมาณน้ำที่ดูดซับระหว่างหุงต้ม ความหนืดสูงสุด ความหนืดที่ลดลง อุณหภูมิเริ่มต้น อุณหภูมิที่จุดสูงสุด อุณหภูมิสุดท้าย และช่วงอุณหภูมิในการเกิดเจลาติไนเซชันของแป้งข้าว รวมถึงการเกาะติดผิวของข้าวสุกสูงกว่าข้าวแอมิโลสสูง การเก่าของข้าวส่งผลให้ปริมาณข้าวต้น ระยะเวลาที่น้อยที่สุดที่ใช้ในการหุงต้ม ปริมาณน้ำที่ดูดซับระหว่างหุงต้ม การขยายปริมาตร ค่าความแข็ง การเกาะติดกัน ความยืดหยุ่น ระดับความเป็นกาวยางหรือแป้งเปียก และพลังงานในการเคี้ยวของข้าวสุก รวมถึงอุณหภูมิการเกิดเพสต์ของแป้งข้าวเพิ่มขึ้น ส่วนดัชนีความขาวของข้าวสาร ปริมาณของแข็งที่สูญเสียระหว่างหุงต้ม ความหนืดสูงสุดและการแตกตัวของแป้งข้าว และการเกาะติดผิวของข้าวสุกลดลง นอกจากนี้ สมบัติทางด้านความร้อน และรูปแบบน้ำหนักโมเลกุลของโปรตีนในแป้งข้าวมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในระหว่างการเก็บรักษา ข้าวทั้ง 6 พันธุ์ที่เก็บที่ 8 ºC มีการเปลี่ยนแปลงช้ากว่าข้าวที่เก็บที่ 30 ºC Principal Component Analysis (PCA) ของข้อมูลทั้งหมดแสดงให้เห็นว่าสามารถจัดกลุ่มตัวอย่างได้เป็น 3 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่มที่ 1 ข้าวแอมิโลสต่ำ (ข้าวขาวดอกมะลิ105 ข้าวปทุมธานี 1 และข้าวกข 45) กลุ่มที่ 2 ข้าวแอมิโลสสูง (ข้าวกข 47 และข้าวพิษณุโลก 2) กลุ่มที่ 3 คือ ข้าวชัยนาท 1 สำหรับการสร้างสมการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างคุณภาพข้าวและสมบัติการสะท้อนแบบแพร่ของรังสีอินฟราเรดย่านใกล้โดยใช้ partial least square (PLS) regression พบว่า มีเพียง 14 ค่าคุณภาพที่สามารถสร้างสมการการทำนายที่ดี (R2 > 0.7) ได้แก่ ปริมาณข้าวต้น ระยะเวลาที่น้อยที่สุดที่ใช้ในการหุงต้ม ปริมาณของแข็งที่สูญเสียระหว่างหุงต้ม ปริมาณน้ำที่ดูดซับระหว่างหุงต้ม การขยายปริมาตรของข้าวสุก อุณหภูมิการเกิดเพสต์ ความหนืดสูงสุด การแตกตัวและการคืนตัวของแป้งข้าว ความแข็งและการเกาะติดผิวของข้าวสุก อุณหภูมิเริ่มต้น อุณหภูมิที่จุดสูงสุดและอุณหภูมิสุดท้ายในการเกิดเจลาติไนเซชันของแป้งข้าว และสามารถอธิบายการเปลี่ยนแปลงของค่าคุณภาพ 9 ค่าได้ด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ first-order fractional conversion kinetic เมื่อเก็บรักษาข้าวที่ 30 ºC (R2 ≥ 0.7) ได้แก่ ปริมาณของแข็งที่สูญเสียระหว่างหุงต้ม ปริมาณน้ำที่ดูดซับระหว่างหุงต้ม การขยายปริมาตรของข้าวสุก อุณหภูมิการเกิดเพสต์ ความหนืดสูงสุด ความหนืดที่ลดลงและการคืนตัวของแป้งข้าว ความแข็งและการเกาะติดผิวของข้าวสุก สำหรับข้อมูลของข้าวที่เก็บรักษาที่ 8 ºC ไม่สามารถใช้สมการ zero-order kinetics หรือ first-order fractional conversion kinetic อธิบายการเปลี่ยนแปลงได้ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นน้อยมาก

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Jirarat Anuntagool

Role: advisor

Created: 2016

Modified: 2024-01-02

Issued: 2024-01-02

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Food Technology

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5472865123[1].pdf	6.83 MB	2	2024-07-02 10:17:51

ใช้เวลา

0.02471 วินาที