Caking characteristics of ramen soup powder measured by nuclear magnetic resonance (NMR) technique

Abstract

라면 스프의 caking 현상은 라면 스프의 shelf life에 영향을 미치고 관능적 품질을 저하시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 NMR을 이용하여 anticaking agent로서 modified starch (tapioca starch, corn starch) 첨가 효과를 살펴보고 저장 중 라면 스프의 caking 특성 변화와 관능 품질 변화를 알아보기 위해 수행되었다. 각기 다른 함량의 modified starch를 넣은 라면 스프 (상대습도 20-40%)의 온도에 따른 T₂값을 측정하였다. 연구 결과, T₂-온도 곡선에서 corn starch는 단지 0.5% 첨가로도 caking 시작 온도 (glass transition 온도)를 5oC 증가시켜 anticaking agent로서 효과가 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 저장 중 라면 스프의 caking 특성 변화를 측정하였다. 라면 스프는 5개월(20주) 동안 각기 다른 저장 온도 (30, 37, 45, 55oC)에 저장되었고 일정 기간의 간격으로 라면 스프의 caking 정도를 20 MHz low field proton NMR을 통해 측정하였다. 라면 스프의 molecular mobility 특성은 T₂-CPMG (Carr-Purcell-Meiboom-Gill) 측정법을 통해 알아보았고 이를 통해, 라면 스프의 caking 현상을 관찰하였다. 더 나아가, 라면 스프의 caking 정도에 따른 관능적 특성 변화를 알아보고자 하였다. 연구 결과, 저장 온도가 높아질수록, 저장 기간이 길어질수록 molecular mobility에 대한 측정값인 T_(21), T_(22)값은 증가하는 경향을 보였다. 또한, T_(21) (less mobile fraction) 상태의 물의 양(A₁)이 저장온도, 저장기간에 따라 증가하였다. 이는 less mobile fraction에서 more mobile fraction으로 물 분자가 redistribution 되면서 caking이 진행된 것으로 해석할 수 있다. 또한, 저장 기간 동안의 수분활성도 증가도 물 분자의 redistribution과 관계 있다. 저장기간, 저장온도가 다른 라면 스프의 관능 평가에서는 저장 기간이 길어지고 저장 온도가 높아질수록 라면 스프의 갈색 정도, 딱딱한 정도, 이취가 강해지는 등 관능 품질이 저하되었다. 이번 연구를 통해, 라면 스프의 caking 현상에 대한 이해를 높일 수 있었고 caking 현상은 관능 품질에 까지 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한, NMR 방법을 통해 측정되는 A₁과 T_(21)는 caking 특성 변화와 관능 품질을 예측하는데 좋은 척도임을 알 수 있었다.;Using low-resolution proton-pulsed nuclear magnetic resonance (NMR) techniques, changes in caking characteristics of ramen soup powder with addition of anticaking agents were investigated and a useful method for identifying the quality of ramen soup powder during storage was developed. The effect of the addition of two kinds of modified starches (the anticaking agents, tapioca starch and modified corn starch) on caking of ramen soup was observed using an NMR technique. After storing ramen soup samples with diverse compositions of modified starch at 20-40% relative humidity for 4 weeks, changes in the spin-spin relaxation time constant (T₂) using a single, 90o one-pulse sequence were measured as a function of temperature. T₂-temperature curves for ramen soup containing modified starches showed that the caking initiation temperature (glass transition temperature) increased by 5oC following the addition of only 0.5% modified corn starch. The results indicate that the modified corn starch used in this study would be an effective anticaking agent for ramen soup, thus prolonging the shelf life of the product. Another study was conducted for identifying changes of caking characteristics of ramen soup powder during storage using an NMR technique. Caking behavior of ramen soup powders was observed during 5 months of storage at different temperatures (30oC, 37oC, 45oC and 55oC) by monitoring changes in spin-spin relaxation times (T₂) using a CPMG (Carr-Purcell-Meiboom-Gill) pulse sequence. Water in ramen soup powder was classified into two fractions by spin-spin relaxation times, T^(21) and T^(22), and corresponding proton intensities, A₁ and A₂, respectively. Increases in T_(21) and T_(22) were observed and those indicated that molecular mobility of water in ramen soup powder (stored at 37oC, 45oC and 55oC) increased. Changes in A₁ and A₂ suggested that, there was a redistribution of water from lesser "bound" water state to more mobile state during the storage. This was apparent for ramen soup powder stored at higher temperature. T_(21) and A₁ were critical factors to explain caking characteristic of ramen soup powder during storage. Changes in water activity during storage would be closely related with the redistribution of water state. The results also showed that sensory attributes of ramen soup powder were deteriorated during storage, and these indicate that caking could accompany changes in organoleptic qualities and these changes could be detected by monitoring changes in NMR parameters.