• Journal of Animal Science and Technology
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• 제46권5호
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• pp.871-878
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• 2004

PEF 기법은 안전하고 천연상태에 가까운 식품을 생산하기 위한 최신의 비열처리법이다. 이 기법은 영양가, 풍미, 물성 및 관능적 성질의 영향을 최소화 시키는 안전한 식품생산에 이용할 수 있다. 이 공정은 두 전극사이에 놓여지는 식품에 고압의 전기를(20 $\sim$ 80kv/cm) 작용시킴으로써 실시된다. PEF 처리에 의해 미생물의 세포막이 분해되거나 불한정하게되어 미생물은 활력을 상실하게된다. PEF 공정에 의한 미생물의 비활성화 정도는 주로 전기장에서의 펄스강도와 처리시간에 의존한다. 미생물의 종류에 따라 상응하는 전기장의 강도와 처리시간이 요구된다. 처리효과는 미생물의 특성과 존재했던 배지에서의 생육단계에 의존한다. 효과적인 가공을 위해 여러종류의 공정조건이 적절하게 사용되어야 한다. PEF기법의 잠재적효용은 생물공학에서 식품저장에 이르기까지 다양하다. 식품가공과 관련해서 이 기법은 특히 에너지효율에서 경제적이며 처리되는 식품이 가공공정의 영향을 적게 받는다는 것이 이미 입증되었다. 이 기법을 식품가공에 응용하기위해 본 논문에서 개괄적으로 고찰한다.

• 한국식품과학회지
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• 제31권6호
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• pp.1577-1582
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• 1999

자체 제작한 고전압 펄스 전기장 장치를 이용하여 당근주스의 주요 변패 미생물인 대장균(Escherichia coli)의 불활성에 미치는 전기장 세기, 처리시간, 온도 등을 관찰하고 품질변화에 관하여 연구하였다. E. coli의 불활성에 필요한 최소 전기장세기인 임계전기장 세기(Ec)는 11.74 kV/cm, 최소처리시간(tc)는 $3.6{\mu}s$이었다. 사멸효과는 전기장의 세기가 클수록, 처리시간이 길수록 그리고 처리온도가 높을수록 증가하였다. 당근주스의 pH, 가용성 고형분 $(^{\circ}Brix)$, 적정산도는 거의 변화가 없었다. 색도는 50^{\circ}$ 열병합 PEF처리 주스만이 약간 감소하는 경향을 보였지만 다른 처리구들은 변화가 거의 없었다. ${\alpha},\;{\beta}-carotene$의 함량도 거의 변화가 없었다.

• 한국식품과학회지
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• 제31권2호
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• pp.410-415
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• 1999

고전장 펄스를 사용하여 전통 약주의 살균에 미치는 영향을 조사하였다. 약주 미생물 살균에 필요한 최소 임계전기장의 세기(Ec)는 총균의 경우 16.0 kV/cm이었다. 임계전기장의 세기이상의 전기장의 세기에서 미생물은 세포막이 붕괴되어 사멸하였으며 전기장의 세기가 증가할수록 약주 미생물의 살균효과는 증가하는 것으로 나타났다. 처리시간이 증가함에 따라 살균효과가 증가하는 것으로 나타났으며 처리시간 $2000{\mu}s$이상에서 $6000{\mu}s$까지 더 많은 시간을 처리하였을 경우에는 살균효과가 증가하지 않았다. 저장 실험 기간동안 대조구의 pH는 저장기간에 따라 감소하였으며 산도는 증가하였다. 대조구의 산도가 $4^{\circ}C$에서 저장했을 때 보다 $30^{\circ}C$에서 저장하였을 경우 더욱 빠른 변화를 나타낸 반면 PEF 처리구는 산도의 감소가 없었다. 미생물의 경우 대조구에서는 저장기간에 따라 미생물수가 증가하였으나 PEF 처리한 시료는 저장 9주 동안 미생물의 생육을 전혀 보이지 않았다.

• 대한화장품학회지
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• 제46권3호
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• pp.231-241
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• 2020

본 연구에서는 고전압 펄스 전기장 기술을 사용하여 식물 내 유효성분과 피부 효능을 증대시키고자 하였다. 고전압 펄스 전기장을 전처리한 차가 버섯(Inonotus obliquus) 추출물을 제조한 후, 성분 측정과 피부 효능 평가를 수행하였다. 총 당과 폴리페놀 함량은 0.5 kV/cm에서 50 Hz, 25 Hz 전처리 추출물 순으로, 총 단백질 함량은 0.5 kV/cm, 25 Hz 전처리 추출물에서 상온 물 추출물과 에탄올 추출물보다 높게 측정되었다. DPPH 소거능 효과는 폴리페놀 함량 결과와 유사하게 0.5 kV/cm에서 25 Hz, 50 Hz의 전처리 추출물에서 가장 우수하였다. 피부 효능에서는 단백질 함량이 가장 높은 0.5 kV/cm, 25 Hz 전처리 추출물에서 sodium dodecyl sulfate (SDS)와 UVB에 대한 세포 보호효과가 가장 우수하였으며, 0.5k V/cm에서 50 Hz, 100 Hz 전처리 추출물에서 히알루론산 생성 촉진이 가장 우수하였다. 따라서 고전압 펄스 전기장 전처리 차가 추출물의 유효성분, 피부 효능이 증대하는 것을 확인하여 세포 보호 및 보습 효과가 있는 기능성 소재로의 개발이 가능하며, 이러한 green technology가 화장품 분야와 소재개발에 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제6권4호
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• pp.521-529
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• 1999

새로운 가공품의 개발방향을 제시하고 또한 국내산 과일가공품의 가격경쟁력을 높일 수 있는 방안을 찾기 위하여 과일류의 생산현황과 가공량, 가공품목 및 신 가공기술 등에 대하여 알아보았다. 소득증가로 전체소비량은 증가하고 있으나 국내산 과일류의 가공량은 해마다 줄어들고 있어 새로운 가공기술과 다양한 가공품의 개발이 절실히 요구되고 있다. 외국산 과일류가 대량수입 되면서 국내산 과일류의 가격경쟁력은 점차 떨어지고 있다. 과일의 재배면적이나 생산량뿐만 아니라 가공율도 점차 줄어들고 있으며 가공품목 또한 몇 가지로 제한되어 있어 생산업체가 영세성을 벗어나지 못하고 있다. 또한 농산물의 신가공기술로 적용할 수 있는 고전압 펄스 전기장(high voltage pulsed electric fields, PEF), 초고압(high hydrostatic pressure), 통전가열(ohmic heating), 막분리(membrane seperation), 마이크로웨이브(microwave) 등에 대하여 알아보았다. 이러한 비열 처리 기술 즉, 최소 가공기술(minimal processing technology)들을 농산물 가공에 이용함으로서 다양한 농산가공품의 개발은 물론 품질을 높일 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국식품과학회지
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• 제35권4호
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• pp.635-641
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• 2003

감귤주스의 품질향상과 저장성을 증진시키기 위하여 비가열 살균기술로 개발되고 있는 고전압펄스전기장(PEF) 기술을 적용함으로써, $95^{\circ}C$ 가열처리(High Temperature Short Time, HTST) 감귤주스와의 이화학적 특성, 미생물 살균효과 및 관능특성을 비교 조사하였다. 적정 산도와 총당의 경우 신선 감귤주스와 PEF 및 HTST 처리 감귤주스 모두 $0.22{\pm}0.01%$, $8.8{\sim}9.2%$로 p<0.05 수준에서 유의적 차이를 보이지 않았다. 비타민 C의 경우 신선 감귤주스$(31.2{\pm}0.59\;mg%)$와 PEF 처리구$(29.4{\pm}0.75\;mg%)$는 유의차가 없었으나, HTST 처리구는 $27.4{\pm}0.75\;mg%$로 이들보다 유의적으로 낮은 값을 보였다. PEF 처리 감귤주스의 밝기(L), 적색도(a) 및 황색도(b)는 각각 $29.77{\pm}0.16,\;19.71{\pm}0.05,\;19.52{\pm}0.1$로 신선 감귤주스 보다는 유의적으로 낮았으나, HTST 처리구 보다는 유의적으로 높았다. 신선 감귤주스의 초기 총 세균수는 $6.65{\pm}0.08\;log_{10}(cfr/mL)$ PEF 처리에 의하여 $1.39{\pm}0.14\;log_{10}(cfu/mL)$로 감소하였고, HTST 처리구에서는 모두 사멸하였다. 효모의 경우에도 세균과 유사한 결과를 보였는데, $7.79{\pm}0.07\;log_{10}(cfu/mL)$에서 PEF 처리에 의하여 $2.42{\pm}0.1\;log_{10}(cfu/mL)$로, HTST 처리에 의해서는 모두 사멸하였다. 신선 감귤주스의 착즙액 중의 PE의 활성은 $1.3{\pm}0.12\;units/mL$이었으나, PEF 처리에 의해 $0.11{\pm}0.01\;units/mL$로 유의적인 차이를 보이며 낮아졌고, HTST 처리구의 경우 PE활성이 100% 사라졌다. 향기성분의 경우 HTST 처리구에서 61% 정도 소실된 것으로 조사되었으나, PEF 처리구는 약 16%만이 소실되었다. 관능검사중 색깔특성의 강도는 신선 감귤주스, PEF 처리구, HTST 처리구가 유의차를 보이지 않았으나, 향기와 맛의 강도, 종합적 기호도에 있어 신선 감귤주스와 PEF 처리구는 유의차가 없었으나, HTST 처리구는 이들에 비하여 낮게 나타났다. 결론적으로, PEF는 신선 감귤주스의 미생물 살균효과가 강하고, 영양소 파괴가 적으며, 관능적으로 신선 비가열처리와 차이가 없어 HTST의 단점을 크게 개선할 우수한 차세대 살균법으로 판단된다.

• 한국식품과학회지
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• 제31권6호
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• pp.1529-1535
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• 1999

고전압 PEF는 P. rhodozyma 세포막에 손상을 주어 투과성을 80% 이상 증진시키지만, carotenoid 색소가 P. rhodozyma 세포막의 지방체와 결합한 생태로 존재하기 때문에 고전압 PEF 처리에 의한 세포막 투과성 증진의 효과만으로는 색소 추출 효과가 거의 없다는 김$^({12})$ 등의 보고에 이어서, 본 실험에서는 투과성을 증진시키는 물리적, 화학적 또는 생물학적 방법을 전처리하고 고전압 PEF 처리를 하는 병합 처리가 색소 추출에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 유기 용매 처리 또는 냉동-해동의 반복 처리 후에 50 kV/cm, 300 Hz에서 $1000\;{\mu}s$ 동안 PEF처리하는 병합 처리의 경우에는 색소 추출에 synergy 효과가 없었다. 효모 세포벽 용균 효소 처리나 ultra turrexer를 이용하는 기계적 처리를 한 후에 PEF 처리를 하는 병합 처리의 경우에는 색소 추출이 PEF단독 처리보다 각각 13.7배 또는 3.3배 증가하였다. 위의 2가지 경우에는 PEF와 전처리에 따른 색소 추출량의 산술적 합계보다도 병합처리 하는 경우의 색소 추출량이 각각 52% 및 69.8% 증가하였다. 따라서 병합처리가 synergy 효과가 있다는 것을 알 수 있었지만 연속 공정으로 적합하지 못하였다. 한편 세포 투과성을 증진시키는 11가지의 permeabilizing agents를 $0.01{\sim}0.5%(v/v)$의 농도로 0.01% $CaCl_2$ 세포 현탁액에 첨가하여 상온에서 2시간 교반 후에 고전압 PEF 처리하는 병합 처리를 한 결과, 계면활성제인 Tween 20과 탄소수 10개의 포화지방산인 capric acid는 각각 0.01% 및 0.1% 첨가했을 때 색소 추출량이 60.7 및 $75.2\;{\mu}g$으로서 가장 효과적이었다. 이러한 병합 처리는 연속 공정으로서의 가능성도 충분하다. 뿐만 아니라 capric acid를 첨가하고 난 후에 PEF 처리하는 병합 처리 효과를 직접 확인 하고자 무처리, PEF 단독처리 및 병합처리 후의 세포 내 외부의 변화를 SEM과 TEM으로 관찰하였다. SEM으로 관찰한 결과 PEF 처리에 의해서 세포 표면이 거칠어지고 쭈글쭈글한 모양을 띠어 무처리 세포와는 다른 형태로 나타내었으며, 병합처리의 경우에는 정도가 심하였다. TEM으로 관찰한 결과 병합 처리에 의하여 세포벽은 유지되었으나 세포막은 그 구성물질이 많이 빠져나가 손상된 모습을 나타내었다. 이와 같은 결과들은 P. rhodozyma로부터 연속적으로 색소 추출 가능성을 제시하고 있다.