초록 ▼

I. 제 목 고전압 펄스 전기장을 이용한 비가열 살균 신선 감귤주스의 제조연구 II. 연구개발의 목적과 중요성 오늘날 식품공업에서 식품의 보전성을 향상시키기 위하여 대부분 가열조작 또는 건조, 냉동 등의 물리적 방법이나 식품보존제의 첨가에 의한 화학적 방법을 사용하고 있다. 그러나 식품의 보존성을 향상시키기 위하여 전통적으로 사용되어온 가열 처리법은 열에 의한 영양성분의 파괴, 텍스쳐 및 색깔의 변화, 향기성분의 손실 등 품질손실을 피할 수 없다. 이와함께 국내에서 생산되고 있는 감귤을 이용한 주스는 착즙액을 농축

I. 제 목 고전압 펄스 전기장을 이용한 비가열 살균 신선 감귤주스의 제조연구 II. 연구개발의 목적과 중요성 오늘날 식품공업에서 식품의 보전성을 향상시키기 위하여 대부분 가열조작 또는 건조, 냉동 등의 물리적 방법이나 식품보존제의 첨가에 의한 화학적 방법을 사용하고 있다. 그러나 식품의 보존성을 향상시키기 위하여 전통적으로 사용되어온 가열 처리법은 열에 의한 영양성분의 파괴, 텍스쳐 및 색깔의 변화, 향기성분의 손실 등 품질손실을 피할 수 없다. 이와함께 국내에서 생산되고 있는 감귤을 이용한 주스는 착즙액을 농축하였다가 다시 주스 상태로 환원한 경우가 대부분으로 감귤이 지니고 있는 천연의 맛과 영양을 그대로 보존하기 어려운 상태이다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 현재 여러가지 비가열 살균 기술이 개발되고 있는데 이중 고전압 펄스 전기장 처리 기술은 미생물을 저온에서 효과적으로 살균하여 기존의 식품에 비해 품질이 개선되고 영양소나 관능적 특성도 우수한 고품질의 식품을 제조하는 기술로서 기존의 살균 공정과 비교하여 품질과 저장 수명에 있어서 획기적 개선 효과를 가져오면서 살균효과도 겸할 수 있는 신살균 기술이라 할 수 있다. 따라서 제주산 감귤로 주스를 제조하고자 할 때 가열처리로 인한 이취 (off-flavor)의 발생때문에 주스의 신선도가 떨어졌던 점을 개선하기 위하여 고전압 펄스를 이용한 비가열 살균방법을 적용시켜 이취의 발생을 방지함으로서 고품질 신선 감귤주스를 개발하고자 하였다. III. 연구의 내용 및 범위 1. PEF 장치 2. 감귤의 착즙수율 3. 감귤의 이화학적 성분조사 4. PEF 처리에 의한 감귤주스의 온도 조사 5. PEF 처리 조건별 감귤주스 미생물 사멸율 조사 6. PEF 처리에 의한 효소의 불활성화 조사 7. PEF 처리에 의한 감귤주스의 저장중 품질변화 조사 IV. 연구개발 결과 1. 감귤의 착즙수율 박피된 감귤의 과육을 실험용 착즙기로 착즙하였을 경우 착즙 수율이 70.5%이었으나 착즙액과 잔사를 pectinase 처리와 cellulase 처리 및 pectinase, cellulase 혼합처리시 착즙수율이 각각 81.6%, 77.1%, 89.7%로 나타나 감귤의 착즙수율을 증가시키기 위해서는 pectinase와 cellulase의 혼합처리가 좋은 것으로 나타났다. 2. 감귤주스의 성분 특성조사 착즙 감귤주스의 pH는 3.4, 총당은 7.51%, 산도는 0.76%, 총 비타민 C 함량은 69.7㎎%를 나타내었다. 그리고 감귤 과육중의 중요 플라보노이드인 hesperidin과 naringin의 함량은 각각 15.16 ㎎/100㎖, 24.84 ㎎/100㎖ 이었다. 3. PEF 처리에 의한 감귤주스의 온도 조사 PEF 처리에 의한 시료용액의 온도 변화는 40kV/cm에서 75 펄스의 수, 150Hz, 5μs의 펄스 지속기로 PEF 처리시 50℃ 미만으로 비가열 살균효과를 나타내었다. 4. PEF 처리 조건별 감귤주스 미생물 사멸율 조사 감귤주스를 40kV/cm에서 75펄스의 수, 150Hz, 5μs의 펄스 지속기로 PEF 처리시 4～5 log cycle의 미생물 감소를 나타내었다. 5. PEF 처리에 의한 효소의 불활성화 조사 PEF 처리한 감귤주스의 PE(pectinesterase)의 활성 측정 결과 대조구 감귤주스의 PE 활성은 1.3 unit/㎖ 이었으나 40kV/cm에서 25, 50, 75 펄스의 수로 PEF 처리한 감귤주스의 PE 활성은 각각 0.54 unit/㎖, 0.17 unit/㎖, 0.11 unit/㎖으로 감소하였다. 즉 PEF 처리하지 않은 감귤주스의 활성에 비하여 각각 58.5%, 87.0%, 91.5%의 효소 불활성화를 나타내었다. 6. PEF 처리에 의한 감귤주스의 저장중 품질변화 조사 감귤주스의 저장중 품질변화는 pH, 산도, 당도, 비타민 C, 색깔, 유리당??여 PEF 처리한 감귤주스는 약 16%, 가열처리한 감귤주스는 약 61%의 소실을 나타내었다. 관능평가 결과 가열처리한 감귤주스가 신선 감귤주스와 PEF 처리한 감귤주스에 비하여 향기와 맛의 강도에 있어서 뚜렷한 관능적 특성 차이와 함께 기호도에 있어서도 기존의 가열처리로 인한 향기성분의 손실과 가열취를 지닌 감귤주스보다는 PEF에 의한 비가열 처리된 신선한 감귤주스를 선호하는 경향을 나타내었다. Ⅴ. 연구개발 결과의 활용 계획 본 연구를 토대로 하여 지속적인 연구를 하면서 산업화를 위한 기초 연구 자료와 기술을 축적해 간다면 향후 선진국에서 이러한 기술이 실용화 될 때 우리도 바로 현장에 적용할 수 있다고 본다. 본 연구를 통하여 고전압 펄스 전기장을 이용한 비가열 살균 기술이 냉장 유통형 신선 감귤 주스의 제조 가능성을 제시하였으며, 고품질 주스 제조를 위해서 주스 업계에서는 이러한 연구 결과를 이용하여 미래를 준비할 수 있을 것이다.

Abstract ▼

I. Title : Studies on the Production of Fresh Citrus Juice by the Nonthermal Pasteurization Techniques Using Pulsed Electric Fields (PEF) II. Objectives and significance of the research A traditional High Temperature Short Time (HTST) method has been widely used for pasteurizing fruit j

I. Title : Studies on the Production of Fresh Citrus Juice by the Nonthermal Pasteurization Techniques Using Pulsed Electric Fields (PEF) II. Objectives and significance of the research A traditional High Temperature Short Time (HTST) method has been widely used for pasteurizing fruit juices, especially apple and orange. In case of HTST, high temperature over 90℃ is needed to be applied for pasteurization and many cases of quality losses such as off-flavor, discoloration, losses of flavor, texture and useful nutrients are found. With these, most of all domestic orange juices are produced by their concentrated extracts and are difficult to preserve their original tastes and nutrients. At this point, a nonthermal pasteurization technique, PEF is thought to be a new processing technique which is able to produce a good quality foods nutritional as well as sensuous. These kinds of nonthermal electric pasteurization for production of fruit juices can be used to increase an international competitivness through quality improvement. Therefore, we tried to develop high-quality fresh citrus juice by application of PEF treatment to solve the problem of heat-treatment such as off-flavor production. III. Contents and scope of the research 1. PEF devices 2. Extraction yield of citrus fruit 3. Determination of physiological properties of citrus juice 4. Measurement of temperature in citrus juice at various PEF treatment 5. Determination of death rate of microorganisms in citrus juice at .various PEF treatments 6. Examination of Pectinesterase(PE) activity in citrus juice at various .PEF treatments 7. Determination of physico-chemical properties during storage of citrus .juices at various PEF treatments IV. Major results and Conclusion 1. When citrus fruits were crushed, yield of extraction was 70.5%. But yield of citrus fruit by enzyme treatment was 81.6%, 77.1%, 89.7% respectively. Extraction yield of citrus fruit treated by mixing of pectinase and cellulase were higher than pectinase treated citrus fruit and cellulase treated citrus fruit 2. pH, total sugar, titratable acidity and vitamin C of citrus fruit were .3.4, 7.51%, 0.76 and 69.7㎎%. And hesperidin and naringin contents of .citrus fruit were 15.16%, 24.84% respectively. 3. Teamperature of citrus juice at PEF treatment of 40kV/cm, 75 pulses .for 5μs was less than 50℃ and PEF treatment is thought to be a .non-thermal sterilization. 4. PEF treatment of 40kV/cm, 75 pulses and 5μs pulse width reduced 4～ .5 log cell number of microorganisms in citrus juice 5. PE activity of fresh citrus juice was 1.3unit/ml and those of PEF .treated juices at 25, 50, 75 pulses were 0.54, 0.17, 0.11unit/ml .respectively. These showed that PEF treatment inactivated 58.5%, .87.0% and 91.5% of enzymes in fresh citrus juice. 6. pH, titratable acidity, sweetness, vitamin C contents, colors, free sugars, organic acids, minerals of PEF treated citrus juices were not significantly changed during 10 days of storage. Changes in flavor components of PEF treated and heat treated citrus juices showed 16% and 61% higher losses to fresh juice, respectively. And sensory scores of PEF treated citrus juice were higher than heat treated citrus juice Ⅴ. Application of the Results Futher experiment and technological accumulation based on the present report can be useful for commercialization and be applied to site directly. Through the present study the nonthermal sterilization technology by using PEF(Pulse Electric Field) is though to be a good alternative high quality citrus juice manufacturing technique for cold-storage and gives juice industry a sweet dream for bright future.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...17
• 제 2 장 국내외 기술 개발 현황...20
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...27
• 제 1 절 연구내용...27
• 1. 재료...27
• 2. 시험방법...27
• 가. 감귤의 효소처리에 의한 착즙 수율...27
• 나. 착즙 감귤주스의 이화학적 성분 조사...27
• (1) pH...27
• (2) 총당...27
• (3) 적정산도...28
• (4) 비타민 C...28
• (5) Hesperidin and naringin...29
• 다. PEF 처리에 의한 감귤주스의 온도 변화...31
• 라. PEF 처리에 의한 감귤주스의 미생물 사멸율 조사...31
• (1) 신선 감귤주스의 제조...31
• (2) 세균 및 효모의 사멸율 측정...31
• 마. PEF 처리에 의한 세포의 염색 관찰...32
• 바. PEF 처리에 의한 감귤주스중의 PE 활성 조사...32
• 사. PEF 처리에 의한 감귤주스의 저장중 이화학적 성분 조사...33
• (1) 미생물...33
• (2) pH 및 적정산도...33
• (3) 당도...33
• (4) 색깔...33
• (5) 비타민 C...34
• (6) 유리당...34
• (7) 무기질...35
• (8) 향기성분...37
• (9) 관능평가...39
• 제 2 절 연구결과...42
• 1. PEF 장치의 특징...42
• 2. 감귤의 효소처리에 의한 착즙 수율...44
• 3. 착즙 감귤주스의 이화학적 성분 조사...44
• 4. PEF 처리에 의한 감귤주스의 온도 변화...46
• 5. PEF 처리에 의한 감귤주스의 미생물 사멸율 조사...49
• 6. PEF 처리에 의한 세포의 염색 관찰...51
• 7. PEF 처리에 의한 감귤주스중의 PE 활성 조사...53
• 8. PEF 처리에 의한 감귤주스의 저장중 이화학적 성분 조사...55
• 가. 미생물 변화...55
• 나. 이화학적 특성변화...57
• (1) pH 및 적정산도...57
• (2) 당도의 변화...59
• (3) 색깔의 변화...59
• (4) 비타민 C의 변화...60
• (5) 유리당의 변화...62
• (6) 무기질의 변화...64
• (7) 향기성분...65
• (8) 관능평가...71
• 제 4 장연구 개발 목표 달성도 및 대외 기여도...73
• 제 5 장연구 개발 결과의 활용계획...75
• 제 6 장참고문헌...76