PROCESS DEVELOPMENT OF BALSAMIC VINEGAR FROM COFFEE PULP WITH NEW METHOD

Abstract

The objectives of this research were to develop aging process of Balsamic vinegar from coffee pulp using ultrasonic and vacuum evaporator techniques, as well as to study chemical and physical properties, microbiological bioactive testing, sensory evaluation and the kinetic and stability of Balsamic vinegar. Variables used to study the optimal conditions of acetic acid production for fermented vinegar from coffee pulp include concentration of alcohol (6-10%, by volume), concentration of glucose (6-14%, w/v) and concentration of bacteria (5-15% by volume). Furthermore, optimal combination of these variables were determined using respond surface methodology (RSM) by box-behnken design (BBD). The results showed that all three factors affected the acetic acid. Moreover, statistical analysis indicated that the experimental data should be fitted to the quadratic polynomial equation because of it high coefficient of determination with R-square of 0.8926. The three-dimensional response surface plot and the contour plot derived from the mathematical models were used to determine the optimum conditions of acetic acid production for fermented vinegar from coffee pulp. The highest yields of acetic acid production were obtained when the samples were fermented with 8% alcohol content, 12% glucose content and 10% bacteria content. The vinegar from coffee pulp has been evaporated. In order to increase the evaporation rate from the product a vacuum evaporator was used until the sample contains 6-8 percent of acetic acid. After which the vinegar was used as a solvent for important substances extraction from oak powder by using the ratio of 7 grams of oak powder to 1 liter of vinegar for 30 minutes. The chemical properties of balsamic from the coffee were 6-8% acetic acid, the total dissolved solids of 10 degrees Brix with an average pH of 3.47. In addition, the average total phenolic content is 571.92 mgGAE/250ml, which is consistent with the antioxidant activity (the percentage of DPPH inhibition) averaged at 49.69%. Balsamic vinegar from coffee pulp was evaluated for accelerated shelf life stored at 25, 35 and 45 degrees celsius using kinetic reaction. The total amount of phenolic compounds had a half-life of 129.51, 117.20 and 84.62 weeks, respectively, and the antioxidant activity had half-life of 124.54, 83.24 and 69.99 weeks respectively. Balsamic vinegar from coffee pulp had shelf life of 1-2 years and stability value greater than 90 percent.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนากระบวนการบ่มสำหรับการผลิตน้ำส้มสายชูบัลซามิกจากเนื้อผลกาแฟโดยใช้เทคนิคอัลตร้าโซนิกส์ร่วมกับเทคนิคการใช้เครื่องกลั่นระเหยแบบสุญญากาศ เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางเคมี ทางกายภาพ ทางจุลชีววิทยา วิเคราะห์คุณค่าทางโภชนาการ ทดสอบฤทธิ์ชีวภาพ และการประเมินคุณภาพทางประสาทสัมผัส ของผลิตภัณฑ์น้ำส้มสายชูบัลซามิกจากเนื้อผลกาแฟ และเพื่อศึกษาจลนพลศาสตร์ และความคงตัวของน้ำส้มสายชูบัลซามิกจากเนื้อผลกาแฟ ปัจจัยที่ใช้ในการหาสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการผลิตน้ำส้มสายชูหมักจากเนื้อผลกาแฟ คือ ความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ (ร้อยละ 6-10 โดยปริมาตร) ปริมาณน้ำตาลกลูโคส (ร้อยละ 6-14 โดยน้ำหนักต่อปริมาตร) และปริมาณเชื้อแบคทีเรีย (ร้อยละ 5-15 โดยปริมาตร) ซึ่งสภาวะที่เหมาะสมของผลร่วมปัจจัยเหล่านี้ถูกกำหนดโดยวิธีพื้นที่ผิวตอบสนอง แบบบ็อกซ์-เบห์นเคน ผลการทดลองพบว่าปัจจัยทั้ง 3 ปัจจัยมีผลต่อปริมาณกรดอะซิติกที่ได้ นอกจากนี้การวิเคราะห์ทางสถิติบ่งชี้ว่าข้อมูลที่ได้จากการทดลองมีความเหมาะสมกับสมการพหุนามกำลังสอง เนื่องจากให้ค่าสัมประสิทธิ์ของการตัดสินใจเท่ากับ 0.8926 และเมื่อนำสมการทางคณิตศาสตร์มาสร้างกราฟสามมิติพื้นที่ผิวตอบสนองและกราฟโครงร่างเพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมในการทดลองนี้ พบว่าสภาวะที่เหมาะสมที่ส่งผลให้ปริมาณกรดอะซิติกมีค่ามากที่สุดร้อยละ 2.99 ± 0.18 คือ ความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ร้อยละ 8 โดยปริมาตร ปริมาณน้ำตาลกลูโคสร้อยละ 12 โดยปริมาตร และปริมาณเชื้อแบคทีเรียร้อยละ 10 โดยปริมาตร นำน้ำส้มสายชูหมักจากเนื้อผลกาแฟที่ได้มาทำการระเหยน้ำเพื่อเพิ่มอัตราการระเหยน้ำออกจากผลิตภัณฑ์ด้วยเครื่องระเหยแบบสุญญากาศ (vacuum evaporator) จนตัวอย่างมีปริมาณกรดอะซิติกอยู่ที่ร้อยละ 6-8 จากนั้นนำมาทำเป็นตัวทำลายสำหรับการสกัดสารสำคัญจากผงไม้โอ๊ค โดยใช้อัตราส่วนผงไม้โอ๊คต่อน้ำส้มสายชู 7 กรัม ต่อ 1 ลิตร สกัดด้วยเครื่องอัลตร้าโซนิกส์ที่ความถี่ 28 kHz เป็นเวลานาน 30 นาที คุณสมบัติทางเคมีของบัลซามิกจากเนื้อผลกาแฟที่ได้ พบว่ามีปริมาณกรดอะซิติกอยู่ที่ร้อยละ 6-8 มีปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมดเฉลี่ยเท่ากับ 10 องศาบริกซ์ มีค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH) เฉลี่ยอยู่ที่ 3.47 นอกจากนี้ยังมีปริมาณสารประกอบฟีนอลิกรวมเฉลี่ยอยู่ที่ 571.92 มิลลิกรัมแกลลิก/250 มิลลิลิตร ซึ่งมีความสอดคล้องกับฤทธิ์การต้านอนุมูลอิสระ (ค่าร้อยละของการยับยั้งอนุมูลอิสระ DPPH) เฉลี่ยอยู่ที่ร้อยละ 49.69 ผลิตภัณฑ์น้ำส้มสายชูบัลซามิกจากเนื้อผลกาแฟที่ได้ทำการประเมินอายุการเก็บรักษาในสภาวะเร่งโดยใช้ปฏิกิริยาทางจลนพลศาสตร์ที่เก็บรักษาที่อุณหภูมิ 25, 35 และ 45 องศาเซลเซียส ปริมาณสารประกอบฟีนอลิกทั้งหมดมีค่าครึ่งชีวิต (Half-life) อยู่ที่ 129.51, 117.20 และ 84.62 สัปดาห์ ตามลำดับ และฤทธิ์การต้านอนุมูลอิสระของผลิตภัณฑ์ มีค่าครึ่งชีวิต (Half-life) อยู่ที่ 124.54, 83.24 และ 69.99 สัปดาห์ ตามลำดับ โดยผลิตภัณฑ์บัลซามิกจากเนื้อผลกาแฟมีอายุการเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่างๆ ได้ประมาณ 1-2 ปี โดยไม่ทำให้ปริมาณฟีนอลิกสลายไป และมีค่าความความคงตัวมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์