Investigation of applicability of UV-light emitting diodes (UV-LEDs) as an alternative technology in pasteurization of cold-pressed and newly formulated mixed beverage

Abstract

The aims of this thesis were to evaluate the cold pressing technique for juice extraction and to evaluate whether the cold pressed mixed beverage can be pasteurized with ultraviolet light emitting diodes (UV-LEDs) using E. coli K12 as the target microorganism. Initially, the physical, chemical and optical properties of cold pressed juice (CPJ) were compared with juice extracted by centrifugal juicer (CDJ). The CPJ was then exposed to UV-LEDs simultaneously and sequentially and the microbial inactivation was evaluated. Besides, barrier technologies have been tried to increase the UV-LED inactivation effect. It has been found that the juice yield performance of the cold pressing technique is better than the centrifuge method. The total phenolic content of the CDJ and CPJ was 922 ± 0.01 mg GAE/L, and 867.25 ± 0.01 mg GAE/L, respectively. However, DPPH radical scavenging activity of both beverages were not significantly different. The use of UV-LEDs in simultaneous or sequential mode could not achieve a 5-log reduction in pertinent microorganism required as part of HACCP mandated by US Federal regulations for juice issued by the Food and Drug Administration (FDA). However, filtration and addition of ginger juice revealed that the inactivation efficiency of UV-LEDs increased in highly turbid juice reaching to 3.65 ± 0.218 log10 CFU/ml. In conclusion, this study showed that UV-LEDs used simultaneously at different wavelengths may have the potential to be used in turbid cold press juice pasteurization when combined with different barrier technologies.

Bu tezin amacı, meyve suyu eldesinde soğuk sıkım yöntemini değerlendirmek, bu yöntem ile hazırlanmış içeceğin hedef mikroorganizma olarak E. coli K12 kullanılarak ultraviyole ışın yayan diyotlar (UV-LED's) ile pastörizasyonunu değerlendirmektir. Soğuk sıkım yöntemi (CPJ) ile hazırlanmış meyve suyunun fiziksel, kimyasal ve optik özellikleri, santrifüjlü meyve sıkacağı (CDJ) ile elde edilen meyve suyu ile karşılaştırılmıştır. CPJ ile hazırlanmış içecek daha sonra 280/365 nm, 280 nm ve 365 nm'de eş zamanlı ve sıralı UV-LED uygulamasına maruz bırakılmış, E.coli K12 üzerindeki mikrobiyal inaktivasyon değerlendirilmiştir. Ayrıca UV-LED’lerin inaktivasyon etkisini artırmak için filtrasyon ve zencefil suyu eklemesi gibi farklı bariyer (hurdle) teknolojileri de denenmiştir. CPJ yönetminin meyve suyu veriminin CDJ yöntemine göre daha iyi olduğu tespit edilmiştir. CDJ ve CPJ ile elde edilen meyve suları ile hazırlanan içeceğin toplam fenolik bileşen miktarı sırasıyla 922 ± 0.01 mg GAE/L ve 867.25 ± 0.01 mg GAE/L'dir. Ayrıca, her iki yöntem ile hazırlanmış içeceğin DPPH radikal inhibisyon aktivitesi de ölçülmüş ve tespit edilen değerlerde önemli farklılık gözlemlenmemiştir. UV-LED uygulamaları ile HACCP’in bir parçası olarak gerekli olan ilgili mikroorganizmada 5 log'luk inaktivasyon sağlanamamıştır. Bu nedenle, UV-LED’ler ile bariyer teknolojisi kullanılmış, bulanıklık değeri yüksek olan meyve suyunda 3.65 ± 0.218 log10CFU/ml inaktivasyon gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, bu çalışma farklı dalga boylarında eş zamanlı uygulanan UV-LED’lerin farklı bariyer teknolojileri ile kullanılarak bulanık soğuk sıkım meyve sularının pastörizasyonunda kullanılma potansiyeline sahip olabileceğini ortaya koymuştur.