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펄스전기장(Pulsed Electric Fields, PEF)은 고전압의 전기를 이용하여 초단시간(<5 microsecond)의 펄스를 식품에 처리함으로써 미생물을 사멸시키는데, 식품의 온도상승이 적으므로 고온가열시 생기는 식품의 품질저하없이 부패미생물을 살균하는 비가열적인 식품보존방법이다. PEF에 의한 미생물의 살균은 고전압의 외부 전기장 아래에서 미생물의 ...

펄스전기장(Pulsed Electric Fields, PEF)은 고전압의 전기를 이용하여 초단시간(<5 microsecond)의 펄스를 식품에 처리함으로써 미생물을 사멸시키는데, 식품의 온도상승이 적으므로 고온가열시 생기는 식품의 품질저하없이 부패미생물을 살균하는 비가열적인 식품보존방법이다. PEF에 의한 미생물의 살균은 고전압의 외부 전기장 아래에서 미생물의 세포막에 구멍이 뚫림으로서 물리적으로 파괴된다고하는 "Dielectric Rupture Theory"가 제안되었고 많은 연구결과가 이를 뒷받침하고 있다. 60년대 후반부터 시작된 PEF연구는 미국과 독일의 연구자들을 중심으로 미생물 살균효과에 초점이 맞추어져 왔으나, PEF기술의 상업화를 위해서는 효소를 포함한 식품의 품질에 미치는 영향에 대한 연구가 요구된다. 따라서 식품관련효소중 비교적 구조가 단순하고 많이 연구되어 온 papain효소를 모델로 하여 PEF가 효소에 끼치는 영향을 조사하였다. PEF처리후 papain효소가 비가역적으로 불활성화되었는데, 이는 papain효소의 active site에 있는 cysteine 잔기의 산화에 의한 것이 아니라, 단백질 2차구조의 하나인 알파 helix 구조의 파괴가 주원인으로 관찰되었다. PEF처리중의 온도는 35℃를 넘지 않았으며 papain은 80℃까지의 온도에서도 활성을 잃지 않는 내열성효소이므로, PEF에 의한 papain의 불활성화는 비가열적인 효과임이 증명되었다. 또한 PEF가 식품의 품질에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 시험공장 규모의 PEF 처리시스템과 무균포장시설을 이용하여 오렌지주소를 고전압펄스로 단시간 처리하였다. 전압 및 총처리시간이 증가할수록 미생물 사멸 및 효소 비활성화 효과가 증대하였으며 35kV/cm, 59 microsecond의 처리조건에서 7 log 의 미생물이 감소하였고 약 90%의 pectin methyl esterase가 비가역적으로 불활성화되었다. 또한 PEF 처리한 오렌지주소는 4, 22, 37℃ 의 저장온도에서 112일 이상 미생물의 성장이 관찰되지 않았다. 오렌지주스의 품질 면에 있어서 PEF처리한 오렌지주스는 94.6℃에서 30초간 고온 살균한 오렌지주스에 비하여 4℃ 저장보존기간중 비타민C와 향미성분의 함량 및 색상의 밝기가 월등히 높았고, 갈변도, 색상의 적색도 및 오렌지주스의 입자크기는 작았다. 따라서 PEF가 기존의 가열살균 공정보다 훨씬 낮은 온도에서 처리함에도 식품보존기간을 증가시키면서 우수한 품질을 유지할 수 있음이 입증되었다.