• 공업화학
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• 제32권2호
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• pp.168-173
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• 2021

본 연구에서는 마이크로웨이브 에너지를 이용하여 항산화성분을 다량 함유하고 있는 레몬그라스로부터 플라보노이드 성분을 추출하였다. 또한 반응표면분석법 중 중심합성계획모델을 이용하여 추출공정을 최적화하였다. 추출공정의 독립변수로는 주정/초순수의 부피비, 마이크로웨이브 조사시간, 마이크로웨이브 조사세기를 설정하였고, 반응치는 추출수율과 플라보노이드 함량을 확인하였다. CCD-RSM 분석 결과 최적조건인 주정/초순수 부피비(56.3 vol.%), 마이크로웨이브 조사시간(6.1 min), 마이크로웨이브 조사세기(574.6 W)에서 추출수율(17.2%)와 플라보노이드 함량(44.7 ㎍ QE/mL dw)의 결과를 얻는 것으로 나타났다. 이때 종합만족도는 D = 0.8562이고, P-value는 추출수율(0.037)과 플라보노이드 함량(0.002)으로 나타났다. 이 조건에서의 실제실험 결과 오차율은 5.0% 이하로 나타나 높은 유의수준의 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제46권11호
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• pp.1386-1396
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• 2017

도라지 추출농축액과 발효도라지 추출액을 이용하여 휴대가 편이하고 식용이 간편한 도라지 추출농축액 스틱제품을 제조하기 위하여 관능적 특성과 항산화 및 항균 활성을 최적화 목적으로 품질의 특성을 분석하였고 최적 배합 레시피를 산출하였다. 중심합성계획법(CCD)에 따라 도라지 추출농축액($X_1$), 발효도라지 추출액($X_2$), 천년초 추출액($X_3$)의 양을 독립변수로 하여 실험계획을 하고 데이터를 분석한 후 최적화하였다. 쓴맛과 아린맛, 흐름성 및 전반적인 기호도 등 관능적 특성과 항산화 및 항균 활성의 기능적 특성 모두 P-value가 5% 이내에서 유의성을 보여 모델의 적합성이 인정되었다. 관능적 특성에서는 쓴맛, 아린맛 및 흐름성에서는 도라지 추출농축액이 증가할수록 맛 및 흐름성에 강도가 높아졌고, 천년초 추출액이 증가할수록 점성이 높아져서 흐름성에 대한 기호도가 높아졌으며, 관능적인 특성에서 배합비의 최적치를 쓴맛과 아린맛은 최저치를, 흐름성과 기호도는 최대치를 목적으로 하였다. 이때 도라지 추출농축액, 발효도라지 추출액 및 천년초 추출액을 최적 배합치는 각각 8.00 g, 18.38 g 및 20.00 g이었으며, 쓴맛, 아린맛, 흐름성 및 전반적인 기호도에 대한 관능 결과값은 각각 3.259, 1.491, 5.218 및 6.037을 보였으며, 만족도는 쓴맛, 아린맛, 흐름성 및 전반적인 기호도 각각 0.9753, 1.0000, 0.6336 및 0.9093이었고 전체적으로 관능적인 면에서 만족도는 0.8658로 나타났다. 항산화 및 항균 활성은 도라지 추출농축액, 발효도라지 추출액 및 천년초 추출액 모두 첨가량이 증가할수록 높아지는 결과를 보였으며, 최대치를 목적으로 하였을 때 최적 배합치는 도라지 추출농축액, 발효도라지 추출액 및 천년초 추출액 각각 12.00 g, 20.00 g 및 18.38 g이었다. 이때 결과는 각각 93.405%의 항산화 효과와 45.306시간 동안 기관지질환 유발세균의 생육을 저지하였으며 만족도는 항산화 활성은 1.0000이었고 항균 활성에 대한 만족도는 0.9684였다. 관능적 특성과 기능적 특성을 동시에 반응표면분석한 결과 최적배합치는 도라지 추출농축액, 발효도라지 추출액 및 천년초 추출액 각각 8.456 g, 20.00 g 및 20.00 g이었으며, 이때 결과는 쓴맛, 아린맛, 흐름성 및 전반적인 기호도가 각각 3.424, 1.700, 5.105 및 6.033이었고, 85.53%의 항산화 활성과 34.27시간 동안 생육시간이 저지되었다. 최적 배합치에서 아린맛에 대한 만족도는 변함이 없었으나 기타 관능적인 면에서 만족도와 기능적인 만족도는 낮아졌으며 전체적인 만족도는 0.7596이었다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권1호
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• pp.33-46
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• 2010

본 연구는 광분해 산화공정으로 난분해성 물질인 N-Nitrosodimethylamine (NDMA)인 제거 및 부산물 생성 특성을 파악하기 위한 3개의 독립변수 (자외선 강도($X_1:\;1.5{\sim}4.5\;mW/cm^2$, 초기 NDMA 농도($X_2:\;100{\sim}300\;uM$), pH(X3:3~9))와 4개의 종속변수(NDMA 제거율($Y_1$), dimethylamine (DMA) 생성농도($Y_2$), dimethylformamide (DMF) 생성농도($Y_3$) 및 $NO_2$-N 생성농도($Y_4$))로 구성된 박스-벤켄 설계를 이용한 실험계획을 적용시켜 예측 모델과 광분해 산화 최적조건을 수립하였다. 실험결과 2시간 광분해 후 NDMA는 거의 완전히 제거되었으며 DMA, DMF와 $NO_2$-N은 NDMA 광분해와 동시에 부산물로 생성되었다. 광분해 최적의 조건을 얻기 위해 정준분석을 수행하여 최적 점 (반응값, 독립변수 조건)과 예측반응모델을 수립한 결과, 다음과 같은 결과를 얻었다 ($Y_1=117+21X_1-0.3X_2-17.2X_3+{2.43X_1}^2+{0.001X_2}^2+{3.2X_3}^2-0.08X_1X_2-1.6X_1X_3-0.05X_2X_3$ ($R^2$ = 96%, Adjusted $R^2$ = 88%)와 99.3% ($X_1:\;4.5\;mW/cm^2$, $X_2:\;190\;uM$, $X_3:\;3.2$), $Y_2=-101+18.5X_1+0.4X_2+21X_3-{3.3X_1}^2-{0.01X_2}^2-{1.5X_3}^2-0.01X_1X_2-0.07X_1X_3-0.01X_2X_3$ ($R^2$= 99.4%, 수정 $R^2$ = 95.7%)와 35.2 uM ($X_1:\;3\;mW/cm^2$, $X_2:\;220\;uM$, $X_3:\;6.3$), $Y_3=-6.2+0.2X_1+0.02X_2+2X_3-{0.26X_1}^2-{0.01X_2}^2-{0.2X_3}^2-0.004X_1X_2+0.1X_1X_3-0.02X_2X_3$ ($R^2$= 98%, 수정 $R^2$ = 94.4%)와 3.7 uM ($X_1:\;4.5\;mW/cm^2$, $X_2:\;290\;uM$, $X_3:\;6.2$), $Y_4=-25+12.2X_1+0.15X_2+7.8X_3+{1.1X_1}^2+{0.001X_2}^2-{0.34X_3}^2+0.01X_1X_2+0.08X_1X_3-3.4X_2X_3$ ($R^2$= 98.5%, 수정 $R^2$ = 95.7%)와 74.5 uM ($X_1:\;4.5\;mW/cm^2$, $X_2:\;220\;uM$, $X_3:\;3.1$). 반응표면분석법 중 하나인 박스-벤켄법은 UV 광분해에 의한 NDMA 분해 및 부산물 생성에 대한 통계학적 및 수학적인 결과 및 최적의 운전조건을 제시하였다. 예측모델의 검정을 통하여 박스-벤켄법은 매우 높은 신뢰성을 보였다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제33권10호
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• pp.1735-1741
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• 2004

발아현미를 이용한 죽의 관능적 특성을 바탕으로 최적 제조조건을 구하고자 중심합성 계획 법을 이용하여 실험을 하였으며, 반응표면분석 과 능선분석을 행하였다. 4요인중 발아현미죽의 관능특성에 가장 영향을 미치는 요인은 발아현미에 대한 물의 비율이었으며(p<0.01),다음은 우유의 비율로써 죽의 색상, 풍미 및 전체적인 기호도가 향상되었다(p<0.05). 실험결과 색상에 대한 최적조건은 발아현미에 대한 물의 비율이 7.76배, 조리시간이 56.53분, 조리온도가 96.87$^{\circ}C$,그리고 첨가되는 우유량의 비율이 0.50배이었다. 점성에 대한 최적조건은 발아현미에 대한 물의 비율이 8.62배, 조리시간이 39.07분, 조리온도가 95.93$^{\circ}C$, 그리고 첨가되는 우유량의 비율이 0.54배이었다. 풍미에 대한 최적조건은 발아현미에 대한 물의 비율이 8.49배, 조리시간이 35.55분, 조리온도가 95.81$^{\circ}C$, 그리고 첨가되는 우유량의 비율이 0.54배 이었다. 또한 입안에서의 질감에 대한 최적조건은 발아현미에 대한 물의 비율이 8.58배, 조리시간이 37.98분, 조리온도가 93.95$^{\circ}C$, 그리고 첨가되는 우유량의 비율이 0.55배이었고, 전반적 기호도에 대한 최적조건은 발아현미에 대한 물의 비율이 8.26배, 조리시간이 31.98분, 조리 온도가 95.71$^{\circ}C$, 그리고 첨가되는 우유량의 비율이 0.54배 등으로 각각 나타났다. 발아현미죽의 관능검사에서 전반적인 기호도는 점성, 향미, 입안에서의 질감 등이 기여도가 높고 색상의 영향은 적었다.

• 대한화장품학회지
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• 제37권1호
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• pp.43-53
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• 2011

여드름 나노화장품(nanocosmetics) 개발을 위하여 azelaic acid-milk nano powder의 nanoencapsulation을 fluid-bed processor로 중심합성계획에 따라 유입공기온도($60{\sim}80^{\circ}C$) 분무속도(0.5 ~ 0.9 mL/min) 및 분무압력(1.2 ~ 2.0 kg/$cm^2$)을 달리하여 나노캡슐(nanoencapsule)을 제조하고, 나노캡슐의 품질특성을 조사하여 회귀분석을 실시하였다. 나노캡슐의 예측된 수율의 최대값은 70.97 %로 수율은 유입공기온도, 분무속도 및 분무압력 에 의해 크게 영향을 받고 있었다. 시료의 입자크기는 유입공기온도가 높고 분무속도가 빠르며, 분무압력이 낮을수록 커지는 것으로 나타났고, 생리식염수에서 나노캡슐의 용출율은 모두 유입공기온도 및 분무속도에 의해서 가장 많은 영향을 받고 있었다. 수분함량은 분무 속도가 증가하고 분무압력이 높아질수록 증가하였고, 수분활성도는 수분함량과 유사한 경향을 나타내었다. 기계적 색도인 L값과 b값은 유입공기온도가 높아질수록 증가하였다. 수율이 높고 입자크기가 작으며, 피부적합성 나노캡슐 제조의 최적조건은 유입공기온도 $67{\sim}73^{\circ}C$, 분무속도 0.6 ~ 0.8 mL/min 및 분무압력 1.8 ~ 2.0 kg/$cm^2$ 범위로 예측되었다. 이상의 예측범위 내의 임의의 점에서실제 실험한 실험치는 반응표면분석법에 의해 예측된 값과 유사한 경향을 보여 도출된 회귀식의 신뢰성을 검증할 수 있었다.

• 한국축산식품학회지
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• 제32권5호
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• pp.678-684
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• 2012

본 연구는 tyrosinase 활성 저해효과가 있는 젖산균인 L plantarum M23 균주를 이용하여 멜라닌 형성을 억제하기 위한 최적 발효유 제조조건을 설정하는데 그 목적이 있다. 3수준 4인자 중심합성 계획법을 통해 실험설계하여 반응표면분석법을 사용하였다. 독립변수로는 yeast extract 농도(%, $X_1$), 포도첨가량(%, $X_2$), 배양온도($^{\circ}C$, $X_3$), 배양시간(h, $X_4$)을 설정하였고, 종속변수로는 pH(pH, $Y_1$), 종합적 기호도(score, $Y_2$)와 tyrosinase inhibitory activity(%, $Y_3$)를 설정하였으며, tyrosinase inhibitory activity가 가장 높고 pH는 4.4를 동시에 만족하는 최적화를 실시한 결과 yeast extract 농도는 0.13%, 포도 첨가량은 2.95%, 배양 온도는 $37.1^{\circ}C$, 배양 시간은 14.8 h일 때 예상되는 pH는 4.42, 기호도는 7.06, tyrosinase inhibitory activity은 86.65%이었으며, 실제 실험 결과 pH는 4.35, 기호도는 6.86, tyrosinase inhibitory activity은 84.05%로서 큰 차이를 나타내지 않았다. 이러한 결과를 토대로 melanin 생합성과정의 key enzyme인 tyrosinase을 활성억제하는 L. plantarum M23을 이용한 발효유는 피부의 미백 작용과 노화 억제 작용에 기여할 것으로 사료되었다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제20권4호
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• pp.502-509
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• 2013

본 연구는 손바닥 선인장의 줄기를 이용한 겔상의 음료를 개발하고자 선인장 줄기의 추출특성을 모니터링 하였으며, 그 줄기 추출물을 이용하여 음료를 제조하고 그 음료의 관능적 품질을 반응표면분석에 의해 비교 조사하였다. 손바닥 선인장 추출조건을 설정하기 위한 실험에서 수율에 대한 회귀식의 $R^2$(결정계수)는 0.95로서 유의수준 1%이내에서 유의성이 인정되었으며, 추출온도 $93.02^{\circ}C$, 추출시간 123 min 및 시료에 대한 물의 비율 22.57 mL/g에서 최대의 수율을 타내었다. 최적 조건으로 추출한 선인장 추출물과 xanthan gum, 당 및 감식초를 혼합하여 중심합성 실험계획에 따라 음료를 제조해 본 결과, 관능적 색상은 xanthan gum 함량이 0.38%, 당 함량이 7.91% 및 감식초 함량이 0.76%일 때, 관능적 향은 xanthan gum 함량이 0.30%, 당 함량이 7.06% 및 감식초 함량이 1.26%일 때, 관능적 맛은 xanthan gum 함량이 0.22%, 당 함량이 10.36% 및 감식초 함량이 0.90%일 때 각각 가장 높은 관능평점을 나타내었다. 그리고 전반적인 기호도는 xanthan gum 함량이 0.35%, 당함량이 10.83% 및 감식초 함량이 1.21%일 때 가장 높은 관능평점 3.92를 나타내었다. 손바닥 선인장 음료는 당산미가 조화를 이루는 겔상이 선호되었다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제24권5호
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• pp.623-630
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• 2017

본 실험은 댕댕이의 마이크로웨이브 추출장치를 활용한 플라보노이드, 안토시아닌, 폴리페놀, 항산화능 등을 반응표면분석법을 통하여 최적추출조건의 예측과 추출조건에 따른 추출물의 기능성 성분 함량을 모니터링 하였다. 중심합성계획법을 통해 추출공정에 중요한 독립변수인 용액농도($X_1$: 0, 25, 50, 75, 100%), 추출시간($X_2$: 1, 4, 7, 10, 13 min), microwave power($X_3$: 180, 210, 240, 270, 300 W)를 각각 독립변수로 설정하였고, 총 플라보노이드 함량($Y_1$), 총 안토시아닌 함량($Y_2$), 총 폴리페놀 함량($Y_3$) 그리고 DPPH 라디칼 소거능($Y_4$) 등을 종속변수로 하여 회귀분석을 실시하였다. 예측된 최적조건 범위는 에탄올 농도 53-64%, 추출시간 7.4-7.9 min, microwave power 242-250 W로 나타났다. 플라보노이드 함량의 최대점은 에탄올의 농도 52.9%, 추출시간 7.5분, microwave power 244 W일 때 최대값은 65.74 mg RE/g으로 예측되었다. 안토시아닌 함량의 최대점은 에탄올의 농도 54.8%, 추출시간 7.4분, microwave power 248 W일 때 최대값은 0.45 mg CGE/g으로 예측되었다. 폴리페놀 함량의 최대점은 에탄올의 농도 56.9%, 추출시간 7.7분 및 microwave power 250 W 일 때 최대값은 14.71 mg GAE/g로 예측되었다. 항산화능의 최대점은 에탄올의 농도 64.10%, 추출시간 7.9분 및 microwave power 242 W일 때 최대값은 92.54%로 예측되었다. 예측값과 실험값의 차이가 거의 없는 것으로 보아 본 실험은 정확도가 높고 신뢰성이 높음을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 댕댕이 마이크로웨이브 추출방법에 있어서 최적의 추출조건에 대한 정보를 주는 것이며, 더 나아가 고농도 댕댕이 기능성 성분이 함유된 제품 개발에 기초정보를 제공하는 결과라 사료된다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제34권8호
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• pp.1274-1283
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• 2005

영양성과 경제성 및 내외국인에게 선호도가 높은 빈대떡에 대한 40대이상의 소비자들의 기호도와 물성으로 재료혼합비율을 반응표면 분석법으로 최적화하였다. 먼저 전통적 방법으로 조리된 빈대떡의 재료 혼합비율을 최적화 한 뒤, 오징어와 대두를 단백질 대체재료로 사용한 개량빈대떡의 흔합비율을 최적화하였으며, 또한 이들의 영양적인 품질을 평가하여 단백질 재료의 대체에 따른 개량빈대떡의 품질의 변화를 알아본 결과는 다음과 같다. 빈대떡 재료의 3가지 요인변수(전통빈대떡, $X_{1}$ : 녹두, $X_{2}$ : 돼지고기, $X_{3}$ : 혼합채소 ; 개량빈대떡, $X'_{1}$ : 돼지고기, $X'_{2}$ : 오징어, $X'_{3}$ : 대두)의 변화에 따른 기호도의 관능적 특성($Y_{1}$ : overall acceptability, $Y_{2}$ appearance, $Y_{3}$ : color, $Y_{4}$ : flavor, $Y_{5}$ : hardness)인 반응변수의 변화를 분석한 결과, 전통빈대떡의 경우 녹두 : 돼지고기 : 채소의 비율이 0.55 : 0.13 : 0.32로 돼지고기 비율이 현저히 낮고 녹두 비율이 높은 것이 선호되었으며, 이때 예상되는 관능치는 6.7로서 양호하였다. 이를 돼지고기 대신 오징어와 대두로 부분 대체한 개량빈대떡의 경우는 돼지고기 : 오징어 : 대두의 비율이 0.03 : 0.42 : 0.55로 대두의 비율이 높은 것이 선호되었으며, 예상점수는 6.5로 전통빈대떡과 같은 정도로 양호하였다. 구성 식재료가 물성적 특성에 미치는 영향은 전통빈대떡의 경우, 녹두와 돼지고기양이 증가할수록 탄력성, 응집성을 비롯한 모든 물성 특성치가 증가한 반면, 채소양이 증가에 따라서는 경도와 부착성을 비롯한 대부분의 물성치가 감소하다가 최소점에 도달하였다. 개량빈대떡에서는 오징어 대체량이 많아짐에 따라 대부분의 물성치가 높아진 반면, 대두양이 많아질수록 대부분의 물성치는 낮아졌다. 최적비율 빈대떡의 영양학적인 평가는 개량빈대떡이 전통빈대떡보다 조단백, 조지방, 총열량이 낮았고 회분양은 높았으며, TBA value와 갈변도는 높았지만, 단백질 효율도 유의적으로 높게 나타나 단백질급원을 대두와 오징어로 대체하여 기대했던 긍정적 효과를 얻을 수 있었다. 이와 같이 혼합물 실험계획법에 의한 반응표면분석으로 목표세대의 기호도에 맞춘 다양한 맛의 전통식품을 상품화 한다면,우수한 전통 식생활문화를 계승 발전시키는 동시에, 전통음식의 세계화가 촉진될 것으로 생각된다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제16권4호
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• pp.472-481
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• 2009

반응표면분석법은 최적화 연구에 자주 사용되는 통계적 분석방법이다. 본 연구는 반응표면분석법에 의해 Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Pseudomonas fluorescens 및 Vibrio parahaemolyticus에 대한 자몽종자 추출물과 젖산 혼합물의 항균활성을 검토하여 최적화하였다. 중심합성계획에 따라 1% 자몽종자 추출물 (GFSE)과 10% 젖산 (LA)의 비율 ($X_1$, 0:100-100:0 v/v)과 1% GFSE와 10% LA 혼합물의 농도 ($X_2$, 20-100%)를 독립변수로 하고 S. aureus ($Y_1$), B. cereus ($Y_2$), E. coli ($Y_3$), S. typhimurium ($Y_4$), P. fluorescens ($Y_5$) 및 V. parahaemolyticus ($Y_6$)에 대한 항균활성을 종속변수로 하여 항균활성을 측정하였다. 미생물에 대한 1% GFSE와 10% LA의 항균활성 처리조건의 최적범위는 다양한 조건하에서 얻어진 반응변수의 항균활성에 관하여 중첩된 등고선도로 예측하였고, 항균활성을 최대화하기위한 최적범위는 1% GFSE와 10% LA의 비율 35.73:64.27-56.58:43.42 (v/v)이었고 혼합물의 농도는 $51.70{\sim}100%$였다. 최적 항균활성 범위내의 주어진 조건 (1% GFSE:10% LA 비율 40:60, 1% GFSE:10% LA 혼합물 70%)에서 S. aureus ($Y_1$), B. cereus ($Y_2$), E. coli ($Y_3$), S. typhimurium ($Y_4$), P. fluorescens ($Y_5$) 및 V. parahaemolyticus ($Y_6$)에 대한 1% GFSE:10% LA 혼합물의 비율 및 농도의 항균활성은 각각 24.55, 25.22, 20.20, 22.49, 23.89 및 28.04 mm로 예측되었다. 최적조건 범위내의 임의의 조건에서 실험한 결과 각 종속변수들의 예측값과 실제값이 유사한 항균활성을 보였다.