영양학적, 기능적 특성으로 인해 과일 및 채소의 섭취가 꾸준히 증가하고 있으며, 더불어 편의성을 중요시하는 소비자의 요구에 따라 과일 및 채소 주스의 인기가 높아지고 있다(Benlloch-Tinoco 등, 2014; Callejón 등, 2015). 하지만 과일 및 채소 주스로부터 Listeria monocytogenes, Escherichia coli O157:H7, Salmonella Typhimurium과 같은 식중독균이 빈번하게 검출되고 있으며, 이에 의한 식중독 발생이 지속적으로 보고되고 있다(Allerberger, 2007; Mendes-Oliveira 등, 2020; Sung 등, 2014). 따라서 미국 FDA의 “Guidance for Industry: Juice Hazard Analysis Critical Control Point Hazards and Controls Guidance”에서는 주스류의 미생물적 안전성을 확보하기 위해 주스 생산 시 가장 저항성이 높은 미생물에 대해 5-log 저감화를 달성해야 한다고 권고하고 있다(U.S. FDA, 2004).

현재 주스류의 살균을 위해 가장 많이 활용되고 있는 방법은 고온단시간(high temperature short time; HTST) 처리 기술이다. 여러 연구를 통해 오렌지(Xu 등, 2015), 라즈베리(Zhang 등, 2021), 사과(Deng 등, 2022), 복숭아(Yildiz, 2019), 당근(Zhang 등, 2016), 오이(Liu 등, 2016) 등의 과일 및 채소 주스 가공에 HTST(72~110°C, 8.6~50초) 처리 기술을 적용한 결과가 보고된 바 있다. 하지만 HTST 살균의 경우 과일 및 채소 주스류에 존재하는 열에 민감한 영양성분의 손실 및 색 변화 등 관능적 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다(Keenan 등, 2010; Patras 등, 2009). 기존 주스류의 열처리 살균에 대한 대안으로 비가열 살균 기술의 활용이 늘어나고 있다. 그중 초고압 가공(high pressure processing)은 100~700 MPa의 고압을 적용하여 미생물의 세포막 및 세포벽의 손상, 효소 등 단백질의 변성을 유도하여 미생물을 제어하는 기술이다. 비가열 처리이기 때문에 식품의 영양성분 및 관능적 특성의 변화를 최소화함과 동시에 식중독균 및 부패 미생물을 효과적으로 제어할 수 있는 기술로 활용되고 있다. 이러한 장점으로 인해 현재까지 망고(Liu 등, 2014), 오렌지(Sourri 등, 2022), 사과(Deng 등, 2022), 딸기(Huang 등, 2016), 당근(Zhang 등, 2016) 등의 과일 및 채소 주스 가공 기술로의 적용 연구가 이루어진 바 있다.

레드비트(Beta vulgaris L.)는 명아주과(Chenopodiaceae) 식물로 뿌리에 폴리페놀, 비타민 C, B₁, B₂, B₃, B₆, B₁₂ 및 베타레인(betalains)으로 불리는 색소 성분이 풍부하게 존재하는 것으로 알려져 있다(Paciulli 등, 2016; Ramírez-Melo 등, 2022). 베타레인에 의해 레드비트의 전형적인 적자색 색상이 나타나며 이는 레드비트의 주요 품질 특성 중 하나로 여겨진다(Paciulli 등, 2016). 또한 베타레인에 대한 영양학적, 기능적 특성 연구를 통해 베타레인이 세포 내 활성산소종(reactive oxygen species)의 생성을 억제함으로써 산화 스트레스를 효과적으로 조절할 수 있는 것으로 알려져 있다(Wang 등, 2022). 이러한 특성으로 인해 레드비트는 주스, 절임, 통조림 등의 형태로 가공되어 널리 판매되고 있다(Paciulli 등, 2016).

하지만 레드비트와 같은 뿌리채소의 경우 호기성 및 혐기성 세균, 포자 생성 세균, 효모 및 곰팡이와 같은 다양한 토양 유래 미생물 오염도가 높다. 수확 후 세척을 거치지 않은 레드비트의 미생물 오염도를 조사한 결과 총균수의 경우 3.1×10⁶~4.7×10⁸ CFU/g 수준으로 검출되었으며, 효모 및 곰팡이의 경우 6.3×10⁵~3.4×10⁶ CFU/g 수준으로 검출되었다(Sokołowska와 Nasiłowska, 2020). 따라서 레드비트 주스의 미생물적 안전성 확보를 위한 살균 기술 적용 연구가 필요한 실정이다.

이에 본 연구는 HTST 및 초고압 살균 기술 적용에 따른 레드비트 주스에 접종된 L. monocytogenes, E. coli O157:H7, S. Typhimurium, Bacillus cereus 포자의 제어 효과, 레드비트 주스 원물 내에 존재하는 일반세균, 대장균 및 대장균군, 효모 및 곰팡이 제어 효과를 확인하기 위해 수행되었다. 또한 HTST 및 초고압 살균 기술 적용에 따른 레드비트 주스의 품질 변화 특성을 확인하였다.

레드비트 주스 시료

레드비트 주스 시료는 충청남도 천안에 위치한 농업회사법인 푸르미농산 주식회사에서 착즙 된 원액을 공급받아 사용하였다. 레드비트 주스 시료는 실험에 사용되기 전까지 4°C에서 냉장 보관하였다.

미생물 균주 및 접종액 준비

본 연구에서는 L. monocytogenes(ATCC 19111, ATCC 15313, ATCC 19115), E. coli O157:H7(ATCC 35150, ATCC 43889, ATCC 43890), S. Typhimurium(ATCC 19585, ATCC 43971, DT 104), Bacillus cereus(ATCC 19111, ATCC 15313, ATCC 19115) 균주를 사용하였다. L. monocytogenes, E. coli O157:H7, S. Typhimurium의 경우 실험 전 5 mL의 tryptic soy broth(TSB; MB cell)에 접종한 후 37°C에서 24시간 배양했으며, 배양액을 4,000×g, 4°C 조건에서 15분간 원심분리한 후 상층액을 제거하여 균체를 분리하였다. 분리된 균체를 peptone water(PW; MB cell)에 재현탁하여 약 10⁷~10⁸ CFU/mL 농도의 접종액을 준비하였다.

B. cereus 포자 접종액 준비를 위해 B. cereus 균주를 5 mL의 TSB에 접종하고 30°C에서 24시간 배양한 후, tryptic soy agar(TSA; MB cell)에 도말 평판하고 30°C에서 72시간 배양하였다. 배양 후 10 mL의 PW를 가한 후 멸균 도말봉(SPL Life Sciences)을 사용하여 lawn을 걷어 내어 50-mL centrifuge tube(SPL Life Sciences)에 수거하였다. 이후 4,000×g, 4°C의 조건에서 10분간 원심분리를 진행하고 상층액을 제거한 후 포자를 10 mL의 PW에 재현탁하였다. 준비된 포자 접종액은 실험에 사용되기 전까지 -20°C에서 냉동 보관하였다. 포자 계수를 위해 포자 접종액을 항온수조(WB-11, DAIHAN Scientific Co., Ltd.) 내에서 80°C로 20분간 처리한 후, 9 mL의 PW를 사용하여 10배 단계 희석하여 TSA에 도말 평판하였다. TSA 배지를 30°C에서 24시간 배양한 후 형성된 집락을 계수하였다.

B. cereus 포자 발아 조건 확립

레드비트 주스 30 mL를 멸균된 파우치(Jusung Packaging System)에 담은 후 준비된 B. cereus 포자 접종액 100 μL를 접종하였다. 이후 접종된 레드비트 주스 파우치를 항온 수조에 옮긴 후 60°C 및 70°C 조건에서 15분 및 30분간 처리했으며, 처리 후 30°C에서 1시간 동안 발아를 유도하였다. 포자의 발아율을 확인하기 위해 B. cereus의 발아한 세포를 80°C에서 20분간 처리하여 제거한 후 남아 있는 포자를 TSA에 도말 평판하였다. 도말한 TSA 배지를 30°C에서 24시간 배양한 후 형성된 집락을 계수하였다. 포자의 발아율은 아래의 식을 통해 계산하였다.

Germination rate (%)＝{Initial number of cells (CFU/mL)－survivors after heat treatment (CFU/mL)} ×100/ Initial number of cells (CFU/mL)

HTST 및 초고압 처리

HTST 및 초고압 처리에 따른 레드비트 주스 내 식중독균, 일반세균, 대장균 및 대장균군, 효모 및 곰팡이 제어 정도를 확인하기 위해 레드비트 주스 30 mL를 멸균된 파우치에 담았다. 식중독균 제어 확인을 위해서는 준비된 L. monocytogenes, E. coli O157:H7, S. Typhimurium 접종액 100 μL를 추가로 접종하였다. HTST 처리를 위해 레드비트 주스 파우치를 항온 수조를 활용하여 100°C 조건에서 최대 3분간 처리하였다. 열처리 직후 레드비트 주스 파우치를 아이스로 옮겨 냉각을 진행하였다. 초고압 처리는 초고압 살균 장비(ISA-W50-6000, Ilshin Autoclave)를 활용하여 500~600 MPa의 압력으로 최대 3분간 진행하였다. 압력 상승 속도는 약 22 MPa/s였으며 압력 감압의 속도는 10초 미만이었다. 본 연구에서는 초고압 처리 시간에 압력 상승 또는 감압 시간을 포함하지 않았다.

HTST 및 초고압 처리에 따른 레드비트 주스 내 B. cereus 포자 제어 정도를 확인하기 위해 레드비트 주스 30 mL를 멸균된 파우치에 담은 후 B. cereus 포자 접종액 100 μL를 접종하였다. 레드비트 주스 파우치를 항온 수조에 옮긴 후 70°C 조건에서 30분간 처리했으며, 처리 후 30°C에서 1시간 동안 발아를 유도하였다. 이후 HTST 및 초고압 처리는 상기와 동일한 방법으로 HTST 처리의 경우 최대 3분간, 초고압 처리의 경우 최대 10분간 진행하였다. 비교를 위해 B. cereus 포자의 발아를 유도하지 않은 레드비트 주스 샘플을 준비하여 동일하게 처리하였다.

미생물 계수

HTST 및 초고압 처리된 레드비트 주스 파우치를 열어 25 mL의 샘플을 225 mL의 PW가 담긴 sample bag(Nasco Whirl-Pak)으로 옮긴 후, 균질기(BKST-04C, Bio Konvision)를 이용하여 2분간 균질화하였다. 식중독균 계수를 위해 균질화된 현탁액을 PW로 10배 단계 희석한 후 원액 또는 희석된 현탁액 100 μL를 항생제(MB cell)를 사용한 Oxford agar base(MB cell), sorbitol MacConkey agar(MB cell), xylose lysine desoxycholate agar(Difco), mannitol egg yolk polymyxin agar(MB cell)에 각각 L. monocytogenes, E. coli O157:H7, S. Typhimurium, B. cereus의 계수를 위해 도말 평판하였다. 검출한계를 낮추기 위해 원액 250 μL를 각각의 선택분별배지에 4개씩 분주 도말하였다. 배지를 37°C에서 24~48시간 동안 배양했으며, 배양 후 집락을 계수하여 log CFU/mL로 표현하였다. 일반세균, 대장균 및 대장균군, 효모 및 곰팡이 계수를 위해 균질화된 현탁액을 PW로 10배 단계 희석한 후 원액 또는 희석된 현탁액 1 mL를 각각 일반세균(3M Petrifilm aerobic count, 3M), 대장균 및 대장균군(3M Petrifilm E. coli/coliform count plate, 3M), 효모 및 곰팡이(3M Petrifilm yeast and mold count plate, 3M) 분석용 건조필름에 분주한 후 30~37°C에서 24~48시간 동안 배양하였다. 배양 후 집락을 각각의 건조필름상에서 계수한 후 log CFU/mL로 표현하였다.

레드비트 주스 품질 측정

HTST 및 초고압 처리에 따른 레드비트 주스의 색도, pH, 수용성 고형분 함량(soluble solid content) 변화를 분석하였다. 레드비트 주스 30 mL를 멸균된 파우치에 담은 후 상기에서 서술된 방식으로 HTST 및 초고압 처리를 진행했으며 처리 후 5°C에서 최대 28일간 보관하며 품질 변화를 측정하였다. 레드비트 주스의 색상은 Minolta 색도계(CR-300, Minolta Co.)로 측정했으며 색상 매개변수는 Hunter의 L^*, a^*, b^* 값으로 정량화되었다. L^*, a^*, b^* 값은 각각 샘플의 밝기, 적색도, 황색도를 나타낸다. 레드비트 주스의 pH는 pH 미터(Orion Star™ A111 pH Benchtop Meter, Thermo Fisher Scientific Inc.)를 사용하여 측정했으며 수용성 고형분 함량의 경우 굴절계(SCM-1000, HM)를 통해 측정하였다. 각각의 품질 지표 분석은 개별로 준비된 샘플을 사용하여 각 샘플당 세 번의 측정을 통해 진행되었다.

HTST 및 초고압 처리 후 잔류 미생물의 동정

HTST 및 초고압 처리 후 잔류하는 미생물을 동정하기 위해 레드비트 주스 30 mL를 멸균된 파우치에 담은 후 상기에서 서술된 방식으로 HTST 및 초고압 처리를 진행하였다. 처리된 레드비트 주스 파우치를 열어 25 mL의 주스 샘플을 225 mL의 PW가 담긴 sample bag으로 옮긴 후, 균질기를 이용하여 2분간 균질화하였다. 균질화된 현탁액을 PW로 10배 단계 희석한 후 원액 또는 희석된 현탁액(100 μL)을 TSA 배지에 도말평판 한 후 37°C에서 24~48시간 동안 배양하였다. 형상이 다른 집락을 새로운 TSA 배지에 획선평판 한 후 37°C에서 24~48시간 동안 배양하였다. 준비된 미생물 시료의 genomic DNA를 추출한 후 27F와 1492R primer(sense: 5′ AGAGTTTGATCCTGGCTCAG 3′; antisense: 5′ GGTTACCTGTTACGACTT 3′)를 이용하여 polymerase chain reaction으로 증폭한 후 염기서열을 분석하였다. 16S rRNA 염기서열 분석은 바이오닉스에 의뢰하였다.

통계분석

모든 실험은 독립적으로 세 번 수행되었고, 얻은 데이터는 평균±표준 편차로 표기하였다. 분산 분석(ANOVA)은 SAS software(ver.9.4, SAS Institute)에서 Duncan의 다중범위 테스트를 사용하여 수행되었으며, P<0.05의 차이는 유의적인 것으로 간주하였다.

B. cereus 포자 발아 조건 확립

레드비트 주스 내 B. cereus 포자의 제어를 위한 발아 조건 실험 결과는 Table 1과 같다. 60°C 및 70°C에서 모두 처리 시간이 15분에서 30분으로 증가함에 따라 발아율이 유의적으로(P<0.05) 증가하는 것을 확인했으며 60°C보다 70°C에서 처리 시 발아율이 유의적으로(P<0.05) 높은 것을 확인하였다. 결과적으로 70°C에서 30분 처리 시 B. cereus 포자가 92.2%의 가장 높은 발아율을 보인 것을 확인하였다. 열처리를 통한 포자의 최적 발아를 위해서는 미생물종과 균주에 따라 다르지만 일반적으로 60~80°C의

Table 1 . Germination rate of Bacillus cereus spores in red beet juice subjected to heat activation (%).

Temperature (°C)	Time (min)	Germination rate
60	15	46.3±1.3a1)
	30	54.9±1.8b
70	15	86.6±0.8c
	30	92.2±0.4d

¹⁾Means with different lowercase letters within a column are significantly different (P<0.05)..

온도에서 15~30분간 처리가 적당한 것으로 보고되고 있다(Soni 등, 2019). Soni 등(2018)은 50 mM phosphate buffer(pH 7.4)에 접종된 B. cereus 포자에 열처리하여 발아율을 비교하였다. 그 결과 60°C와 65°C에 비해 70°C에서 처리 시 가장 높은 발아가 일어났으며 70°C에서 30분 열처리 후 30°C에서 30분간 발아 유도를 통해 2.1 log CFU/mL의 포자 발아가 나타났다고 보고하였다. Ghosh 등(2009)은 25 mM KPO₄ buffer(pH 7.4) 용액에서 B. cereus 포자의 최적 발아 유도 조건이 65°C, 20분 처리라고 보고하였다. 본 연구에서도 이러한 선행연구 결과와 유사한 결과가 나타났으며, 이후 B. cereus 포자 살균 처리 실험은 레드비트 주스를 70°C에서 30분 처리하고 30°C에서 60분 동안 발아 유도한 후 진행하였다.

HTST 및 초고압 처리에 따른 레드비트 주스 내 식중독균 제어

Table 2와 3은 100°C HTST 및 초고압 처리에 따른 레드비트 주스 내 L. monocytogenes, E. coli O157:H7, S. Typhimurium의 저감화 결과를 나타낸다. L. monocytogenes, E. coli O157:H7, S. Typhimurium 모두 100°C에서 90초 처리를 통해 검출한계(1 log CFU/mL) 이하로 저감화되는 것을 확인하였다(Table 2). 초고압 처리의 경우 500 MPa 조건에서 30초 처리를 통해 L. monocytogenes 및 S. Typhimurium을 검출한계 이하로 제어하는 것을 확인했으며, E. coli O157:H7의 경우 초고압 처리에 대해 가장 저항성을 나타내어 검출한계 이하로 제어하기 위해 180초 처리가 필요한 것으로 나타났다(Table 3). 600 MPa 조건에서는 모든 식중독균을 30초 처리를 통해 검출한계 이하로 제어할 수 있는 것을 확인하였다.

Table 2 . Population of Listeria monocytogenes, Escherichia coli O157:H7, and Salmonella Typhimurium in red beet juice subjected to heat (100°C) treatment (log CFU/mL).

Pathogenic bacteria	Treatment time (s)
	0	90	180
L. monocytogenes	5.74±0.10a1)	<1.00b	<1.00b
E. coli O157:H7	5.75±0.18a	<1.00b	<1.00b
S. Typhimurium	5.68±0.12a	<1.00b	<1.00b

¹⁾Means with different lowercase letters within a row are significantly different (P<0.05)..

Table 3 . Population of L. monocytogenes, E. coli O157:H7, and S. Typhimurium in red beet juice subjected to high hydrostatic pressure treatment (log CFU/mL).

Pathogenic bacteria	Treatment	Treatment time (s)
		0	30	60	180
L. monocytogenes	500 MPa	6.04±0.31a1)	<1.00b	<1.00b	<1.00b
	600 MPa	6.27±0.39a	<1.00b	<1.00b	<1.00b
E. coli O157:H7	500 MPa	6.32±0.10a	2.88±0.52b	1.64±0.41c	<1.00d
	600 MPa	6.19±0.27a	<1.00b	<1.00b	<1.00b
S. Typhimurium	500 MPa	5.97±0.33a	<1.00b	<1.00b	<1.00b
	600 MPa	5.96±0.53a	<1.00b	<1.00b	<1.00b

¹⁾Means with different lowercase letters within a row are significantly different (P<0.05)..

레드비트 주스에서 열처리를 통해 식중독균을 제어한 논문은 보고된 바 없으나 레드비트 주스와 유사한 약산성 pH를 나타내는 당근 주스에 존재하는 Salmonella sp.의 경우 90°C에서 15초 처리를 통해 검출한계 이하로 제어된다고 보고된 바 있다(Sinchaipanit 등, 2013). Monu 등(2015)은 70°C에서 1분 처리를 통해 시금치 블렌드에 존재하는 L. monocytogenes, S. enterica 및 E. coli O157:H7의 6 log 저감화를 달성할 수 있다고 보고하였다. 이러한 결과는 본 연구에서 수행한 100°C, 90초 처리 조건에서 모든 식중독균을 검출한계 이하로 제어한 것과 유사한 경향성을 나타낸다고 할 수 있다. 또한 레드비트 주스에서 초고압 처리를 통해 식중독균을 제어한 논문은 보고된 바 없으나 당근 주스에서 615 MPa, 2분 처리를 통해 E. coli O157:H7을 6 log 이상 저감화한 결과가 보고된 바 있으며(Teo 등, 2001), 코코넛 주스에서 593 MPa, 3분 처리를 통해 Salmonella spp.를 6 log 이상 저감화한 결과가 보고된 바 있다(Raghubeer 등, 2020). 이러한 결과는 본 연구의 초고압 처리 결과보다 적은 저감화 효과이지만 이는 주스의 종류와 연구에 사용된 균주의 차이 때문으로 생각된다.

HTST 및 초고압 처리에 따른 레드비트 주스 내 B. cereus 포자 제어

Table 4와 5는 100°C HTST 및 초고압 처리에 따른 레드비트 주스 내 B. cereus 포자 제어 결과를 나타낸다. 발아 단계를 거치지 않은 레드비트 주스 내 B. cereus 포자의 경우 100°C에서 180초간 처리하여도 유의적인 수준의 저감화가 나타나지 않았다(Table 4). 이에 비해 레드비트 주스 원액 내 B. cereus 포자를 상기에서 확립된 조건으로 발아 유도한 후 100°C에서 90초 처리 시 0.94 log, 180초 처리 시 1.51 log의 유의적인(P<0.05) 저감화가 나타나는 것을 확인하였다. 초고압 처리 역시 발아 단계를 거치지 않은 레드비트 주스 내 B. cereus 포자의 경우 600 MPa의 압력으로 10분간 처리하여도 유의적인 저감화가 나타나지 않았다(Table 5). 이에 비해 B. cereus 포자 발아 유도 후 600 MPa에서 1분, 5분, 10분간 처리 시 0.51 log, 1.19 log, 1.29 log 수준의 유의적인(P<0.05) 저감화가 나타나는 것을 확인하였다. El-Nour와 Hammad(2013)는 당근 주스에 존재하는 B. cereus 포자가 95°C에서 5분간 처리를 통해 약 1 log 저감화된다고 보고한 바 있으며, Oh와 Moon(2003)은 McIlvaine buffer에 존재하는

Table 4 . Population of B. cereus spore in red beet juice subjected to germination step and heat (100°C) treatment (log CFU/mL).

Pathogenic bacteria	Treatment time (s)
	0	90	180
B. cereus spore	5.59±0.23a1)	5.33±0.28a	5.14±0.22a
B. cereus spore (germinated)	5.67±0.19a	4.73±0.22b	4.16±0.15c

¹⁾Means with different lowercase letters within a row are significantly different (P<0.05)..

Table 5 . Population of B. cereus spore in red beet juice subjected to germination step and high hydrostatic pressure treatment (600 MPa) (log CFU/mL).

Pathogenic bacteria	Treatment time (min)
	0	1	5	10
B. cereus spore	5.76±0.07a1)	5.70±0.09a	5.61±0.13a	5.51±0.22a
B. cereus spore (germinated)	5.69±0.09a	5.18±0.26b	4.50±0.28c	4.40±0.37c

¹⁾Means with different lowercase letters within a row are significantly different (P<0.05)..

B. cereus 포자가 95°C에서 5분간 처리를 통해 약 1 log 저감화된다고 보고한 바 있다. 또한 Luu-Thi 등(2015)은 증류수에 존재하는 B. cereus 포자가 50°C에서 600 MPa로 5분간 처리를 통해 1 log 저감화된다고 보고한 바 있다. 이를 통해 B. cereus 포자의 효과적인 제어는 본 연구에서 확인한 100°C, 180초 처리 또는 600 MPa, 10분 처리로는 달성할 수 없을 것으로 생각되며 발아된 B. cereus 세포만 이러한 처리를 통해 저감화된 것으로 생각된다.

HTST 및 초고압 처리에 따른 레드비트 주스 내 일반세균, 대장균 및 대장균군, 효모 및 곰팡이의 제어

Table 6과 7은 100°C HTST 및 초고압 처리에 따른 레드비트 주스 내 일반세균, 대장균 및 대장균군, 효모 및 곰팡이의 제어 결과를 나타낸다. 일반세균의 경우 100°C에서 90초 처리 시 4.89 log 수준의 유의적인(P<0.05) 저감화가 나타났으나 처리 시간을 180초까지 증가시켰을 경우 유의적인 수준의 추가적인 저감화는 나타나지 않았다(Table 6). 레드비트 주스에서 대장균은 검출되지 않았으며 대장균군, 효모 및 곰팡이의 경우 모두 100°C에서 90초 처리를 통해 검출한계 이하로 저감화되는 것을 확인하였다. 초고압 처리의 경우 일반세균은 500 및 600 MPa에서 60초 처리를 통해 4.11 log 및 4.22 log 수준의 유의적인(P<0.05) 저감화가 나타났으나 처리 시간을 180초까지 증가시켰을 경우 유의적인 수준의 추가적인 저감화는 나타나지 않았다(Table 7). 대장균군과 효모 및 곰팡이의 경우 500 및 600 MPa에서 30초 처리를 통해 검출한계 이하로 저감화되는 것을 확인하였다.

Table 6 . Population of mesophilic aerobic bacteria, total coliform, E. coli, yeast and mold in red beet juice subjected to heat (100°C) treatment (log CFU/mL).

Microorganisms	Treatment time (s)
	0	90	180
Mesophilic aerobic bacteria	6.73±0.24a1)	1.84±0.31b	1.52±0.25b
Total coliform	4.36±0.05a	<1.00b	<1.00b
E. coli	<1.00a	<1.00a	<1.00a
Yeast/mold	3.37±0.23a	<1.00b	<1.00b

¹⁾Means with different lowercase letters within a row are significantly different (P<0.05)..

Table 7 . Population of mesophilic aerobic bacteria, total coliform, E. coli, yeast and mold in red beet juice subjected to high hydrostatic pressure (500, 600 MPa) treatment (log CFU/mL).

Microorganisms	Treatment	Treatment time (s)
		0	30	60	180
Mesophilic aerobic bacteria	500 MPa	6.13±0.03a1)	3.26±0.08b	2.02±0.03c	1.89±0.27c
	600 MPa	6.13±0.03a	1.94±0.14b	1.91±0.29b	1.89±0.16b
Total coliform	500 MPa	2.79±0.20a	<1.00b	<1.00b	<1.00b
	600 MPa	2.79±0.20a	<1.00b	<1.00b	<1.00b
E. coli	500 MPa	<1.00a	<1.00a	<1.00a	<1.00a
	600 MPa	<1.00a	<1.00a	<1.00a	<1.00a
Yeast/mold	500 MPa	3.92±0.38a	<1.00b	<1.00b	<1.00b
	600 MPa	3.92±0.38a	<1.00b	<1.00b	<1.00b

¹⁾Means with different lowercase letters within a row are significantly different (P<0.05)..

레드비트 주스와 유사한 약산성

pH를 나타내는 망고 주스를 90°C에서 60초 처리했을 때 일반세균, 대장균군, 효모 및 곰팡이가 검출한계 이하로 제어된다고 보고된 바 있다(Santhirasegaram 등, 2013). Huang 등(2018)은 110°C에서 8.6초 처리를 통해 카람볼라 주스에 존재하는 일반세균, 대장균 및 대장균군, 효모 및 곰팡이를 검출한계 이하로 제어할 수 있다고 보고하였다. 또한 카람볼라 주스에서 600 MPa, 150초 처리를 통해 일반세균, 대장균 및 대장균군, 효모 및 곰팡이를 검출한계 이하로 저감화한 결과가 보고된 바 있으며(Teo 등, 2001), 석류 주스에서 450 MPa, 30초 또는 550 MPa, 30초 처리를 통해 일반세균, 효모 및 곰팡이를 검출한계 이하로 저감화한 결과가 보고된 바 있다(Raghubeer 등, 2020). 본 연구의 경우 HTST 및 초고압 처리를 통해 레드비트 주스 내에 존재하는 일반세균을 검출한계 이하까지 저감화하지 못했으며, 잔존하는 일반세균의 종류를 확인하기 위한 동정을 진행하였다.

HTST 및 초고압 처리에 후 잔류 미생물의 동정

HTST 및 초고압 처리 후 잔류하는 형태적 특성이 다른 2개의 colony를 분리했으며, 16S rRNA 염기서열 분석을 진행했을 때 1종의 미생물은 중온성, 포자형성, 그람양성세균인 Priestia aryabhattai와 100% 상동성을 나타내었고 다른 1종은 중온성, 포자형성, 그람양성세균인 Paenibacillus taichungensis와 100% 상동성을 나타내었다. 따라서 상기 실험에서 HTST 및 초고압 처리에 의해서 일반세균이 검출한계 이하로 저감화되지 않는 이유는 레드비트 주스 원물에 존재하는 포자 생성 세균이 완전히 제어되지 않고 잔류하기 때문으로 생각된다.

HTST 및 초고압 처리에 따른 레드비트 주스 품질 측정

HTST 및 초고압 처리하지 않은 레드비트 주스(대조군)와 처리한 레드비트 주스를 28일간 5°C에서 냉장 보관을 하며 점도, 수용성 고형분 함량, pH 및 색도를 측정하였다(Table 8, 9). 점도 및 색도의 경우 대조군, HTST, 초고압 처리한 레드비트 주스 샘플 모두에서 28일의 저장 기간에 따른 유의적인 변화가 관찰되지 않았다. 레드비트 주스의 수용성 고형분 함량은 대조군과 HTST, 초고압 처리군 모두에서 저장 기간 14일 차까지는 유의적인 변화가 나타나지 않았으나 저장 기간 28일 차에는 유의적인 감소가 나타난 것을 확인하였다. pH 역시 대조군과 HTST, 초고압 처리군 모두에서 저장 기간 14일 차까지는 유의적인 변화가 나타나지 않았으나 저장 기간 28일 차에는 유의적인 감소가 나타난 것을 확인하였다. 하지만 대조군과 HTST 처리군, 대조군과 초고압 처리군 샘플 간의 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 주스류에서 저장 기간에 따른 수용성 고형분 함량 및 pH 감소 현상은 다른 연구에서도 보고된 바 있으며(Huang 등, 2018; Nabi 등, 2021), pH 감소 현상의 경우 레드비트 주스 원물 내에 잔존하는 미생물에 의한 자연적인 발효 현상에 기인한 것으로 생각된다. 따라서 약산성 pH를 나타내는 레드비트 주스는 살균 처리 후 포자 생성 미생물이 잔존할 경우 냉장 저장 기간에 재증식 및 이에 따른 품질 변화가 예상되며 포자 생성 미생물을 완전히 제거하기 위한 병행처리 등의 연구가 추후 필요할 것으로 생각된다.

Table 8 . Quality changes of the control and heat (100°C) treated red beet juice during 28 days at 5°C.

Treatment	Day	Viscosity (cP)	SSC1) (°brix)	pH	Color
					L*	a*	b*
Control	0	34.67±1.53a2)	13.63±0.06a	5.06±0.04a	15.66±2.60a	15.15±2.11a	5.28±1.16a
	14	35.00±1.00a	13.60±0.10a	5.05±0.02a	16.04±1.00a	14.65±3.13a	6.80±1.56a
	28	35.33±0.58a	13.00±0.17b	4.94±0.02b	18.61±0.73a	15.66±1.13a	6.86±0.44a
100°C (90 s)	0	34.67±1.15a	13.57±0.06a	5.10±0.01a	16.36±1.38a	14.67±0.77a	5.10±0.79a
	14	35.00±2.65a	13.73±0.06a	5.09±0.02a	16.94±0.58a	14.56±1.08a	5.62±0.83a
	28	35.33±1.15a	12.97±0.29b	4.93±0.05b	17.30±1.72a	15.80±1.23a	5.64±0.58a

¹⁾SSC: soluble solid content..

²⁾Means with different lowercase letters within a column are significantly different (P<0.05)..

Table 9 . Quality changes of the control and high hydrostatic pressure treated red beet juice during 28 days at 5°C.

Treatment	Day	Viscosity (cP)	SSC1) (°brix)	pH	Color
					L*	a*	b*
Control	0	35.67±1.15a2)	13.67±0.06a	5.05±0.04a	16.44±1.89a	15.76±1.33a	5.73±0.75a
	14	34.46±1.53a	13.63±0.15a	5.04±0.03a	16.13±1.11a	15.46±2.37a	6.53±1.72a
	28	35.33±0.58a	13.13±0.21b	4.95±0.04b	16.57±0.54a	15.38±1.40a	6.57±0.72a
600 MPa (180 s)	0	34.67±0.58a	13.60±0.17a	5.09±0.03a	17.33±0.84a	14.70±1.39a	5.19±1.13a
	14	35.67±1.53a	13.67±0.15a	5.07±0.03a	16.78±1.30a	14.81±1.48a	5.46±0.88a
	28	35.00±1.00a	13.03±0.25b	4.94±0.05b	17.06±1.32a	15.10±1.65a	6.18±0.57a

¹⁾SSC: soluble solid content..

²⁾Means with different lowercase letters within a column are significantly different (P<0.05)..

본 연구는 고온단시간(HTST) 및 초고압 처리에 따른 레드비트 주스 내 L. monocytogenes, E. coli O157:H7, S. Typhimurium, B. cereus 포자의 제어 효과, 레드비트 주스 원물 내에 존재하는 일반세균, 대장균 및 대장균군, 효모 및 곰팡이 제어 효과 확인을 위해 수행되었다. 레드비트 주스 내 L. monocytogenes, E. coli O157:H7, S. Typhimurium 모두 100°C에서 90초 처리를 통해 검출한계(1 log CFU/mL) 이하로 저감화되는 것을 확인했으며, 초고압 처리의 경우 600 MPa 조건에서 모든 식중독균을 30초 처리를 통해 검출한계 이하로 제어할 수 있는 것을 확인하였다. 레드비트 주스 내 B. cereus 포자의 경우 70°C에서 30분 처리 시 가장 높은 발아율을 나타냈으며, HTST 및 초고압 처리를 통해서는 발아된 B. cereus 세포만 제어할 수 있는 것을 확인하였다. HTST 및 초고압 처리를 통해 레드비트 주스 내 일반세균을 제어할 수 있으나 처리 강도 또는 처리 시간을 증가시켜도 일정 수준의 잔류 미생물이 남아 있는 것을 확인했으며, 이러한 잔류 미생물은 Priestia aryabhattai, Paenibacillus taichungensis와 같은 포자를 생성하는 그람양성세균인 것을 확인하였다. 레드비트 주스 내 대장균군, 효모 및 곰팡이의 경우 100°C에서 90초 처리, 500 및 600 MPa에서 30초 처리를 통해 모두 검출한계 이하로 저감화되는 것을 확인하였다. 저장 품질 특성에 있어서는 점도 및 색도의 경우 대조군, HTST, 초고압 처리한 레드비트 주스 샘플 모두에서 28일의 저장 기간에 따른 유의적인 변화가 관찰되지 않았으며, 수용성 고형분 함량 및 pH는 대조군과 HTST, 초고압 처리군 모두에서 저장 기간 14일 차까지는 유의적인 변화가 나타나지 않았으나 저장 기간 28일 차에는 유의적인 감소가 나타난 것을 확인하였다. 본 연구는 레드비트 주스 살균에 적용 가능한 HTST 및 초고압 처리의 효율성을 비교 검증했으며, 이는 추후 레드비트 주스 생산에 있어 중요한 기초데이터로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

이 논문은 2023년 공주대학교 학술연구지원사업의 연구지원에 의하여 연구되었음.