Pasteurization of Carrot Juice by High Voltage Pulsed Electric Fields with Square Wave Pulse and Quality Change during Storage

In this study, carrot juice was treated with high voltage pulsed electric fields (PEF) and the changes in its physical and chemical properties during storage at $4^{\circ}C$ and $25^{\circ}C$ were investigated. The sterility fur bacteria, yeast and mold in carrot juice increased with increasing electric field strength and treatment temperature. While yeast and mold were completely inactivated at 65kV/cm with a treatment time of $200{\mu}s$ in a continuous PEF treatment system, bacteria were reduced by four log cycles. The results also showed that square wave pulse treatment was more effective for inactivating microorganisms than exponential decay pulse, and this effect was more apparent for carrot juice of lower pH. Although we observed significant changes in physical and chemical properties such as soluble solid content, pH, acidity, color, and carotene retention when the PEF treated samples were stored at the ambient temperature $(20^{\circ}C)$, no significant physical and chemical changes were found at the cold storage temperature $(4^{\circ}C)$ during 28 days of storage. The results indicate that the PEF treated carrot juice is appropriate for commercial refrigerated storage.

고전압 square wave pulse를 이용한 당근 주스의 살균 및 저장 중 품질 변화

비열 살균 기술인 high voltage PEF를 이용하여 당근 주스를 처리하였을 때 당근주스의 살균력과 저장 중 품질 변화를 관찰하였다. 전기장의 세기를 50, 60, 70kV/cm에서 처리 시간을 달리하여 당근주스를 처리한 결과 전기장의 세기가 증가함에 따라 일반 세균과 효모 및 곰팡이 모두 감소하였다. 효모 및 곰팡이는 65 kV/cm, $200{\mu}s$ 처리시 모든 균이 사멸되었고 일반세균은 멸균에까지 이르지는 못하였으나 70 kV/cm $200{\mu}s$ 처리 후 4 log cycle 정도 감소되었다. 고전압 펄스 전기장 처리에 사용되는 펄스 파형인 square wave pulse와 exponential decay pulse가 살균효과에 미치는 차이를 비교하기 위하여 각각 4.25와 6.25의 pH에서 PEF 처리를 하여 실험하였다. 그 결과 square wave pulse를 이용한 PEF의 살균효과가 exponential decay pulse를 이용하였을 때보다 우수하였으며 처리 시간이 길어질수록, 당근주스의 pH가 낮을수록 두 파형 사이의 살균효과는 더 큰 차이를 나타내었다. 온도 및 pH의 병합처리가 PEF의 살균효과에 미치는 영향을 알아보기 위하여 온도 및 pH를 달리하여 55kV/cm, $132{\mu}s$의 조건에서 PEF 처리한 결과 병합 처리시 살균효과가 눈에 띄게 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. PEF 처리한 당근주스의 저장 시 품질변화를 관찰한 결과 pH 와 열처리를 PEF와 병합하여 처리한 후 $4^{\circ}C$ 저장한 당근 주스에서만 pH, $^{\circ}Brix$, 산도, 색도 그리고 ${\alpha}-,\;{\beta}-carotenes$함량에 눈에 띄는 차이를 나타나지 않았으며, 28일 동안 균의 생육을 관찰할 수 없었다.