동충하초를 첨가한 기능성 죽을 제조하고자 4차원 반응표면 분석에 의하여 배합조건에 따른 관능적 품질에 대한 최적조건을 모니터링하였다. 동충하초를 이용한 즉석죽의 제조시 색상에 대한 최적조건은 수침미에 대한 찹쌀의 비율이 38.52% 주입액 함량이 321.46mL 동충하초의 함량이 1.30g 이었으며 맛에 대한 최적조건은 수침미에 대한 찹쌀의 비율이 64.86% 주입액 함량이 270.66mL 동충하초의 함량이 2.32g 이었다. 향에 대한 최적조건은 수침미에 대한 찹쌀의 비율이 36.75% 주입액 함량이 323.40mL 동충하초의 함량이 1.42 g 이었다. 조직감에 대한 최적조건은 수침미에 대한 찹쌀의 비율이 65.33% 주입액 함량이 275.37mL 동충하초의 함량이 2.41g 이었다. 즉석죽의 전반적인 기호도에 대한 최적조건은 수침미에 대한 찹쌀의 비율이 40.94% 주입액 함량이 342.79 mL 동충하초의 함량이 1.27g으로 나타났다.
본 연구에서는 식품 원료로 이용이 허가된 Acetobacter pasteurianus SRCM101388을 사용하여 바이오매스 고농도배양을 위한 최적화 연구를 실시하였다. SRCM101388의 최적 배양온도와 pH 조건은 각각 28℃와 pH 6.0으로 나타났다. 배지조건을 확립하기 위하여 Plackett-Burman design을 실시한 결과, glucose, sucrose, yeast extract가 biomass 증가에 가장 높은 효과를 보였다. Glucose, sucrose, yeast extract의 최적농도를 알아보기 위하여 central composite design을 실시하였으며, 최적농도는 glucose 10.73 g/L, sucrose 3.98 g/L, yeast extract 18.73 g/L로 나타났다. Plackett-Burman design에서 biomass 증가에 영향이 있는 기타 미량원소에 대한 최적농도를 조사한 결과, ammonium sulfate 1 g/L, magnesium sulfate 0.5 g/L, sodium phosphate monobasic 2 g/L, sodium phosphate dibasic 2 g/L로 나타났으며, 최종 최적화된 배지 제조 시 pH는 6.10으로 최적 pH 조건과도 일치하였다. 최적화된 배지 3.5 L를 함유한 5 L jar fermenter에서의 배양결과, SRCM101388은 DO가 낮은 rpm에서 DO 감소가 더 빠르게 나타났다. 최대 생균수는 150 rpm, 0.5 vvm, pH 6.0, 28℃ 조건에서 18시간 배양 시 2.53± 0.12×109 CFU/mL로 나타났다.
본 연구에서는 전통적 강정제조법의 표준화를 위해 부재료인 청주와 콩의 첨가 수준에 대한 최적 조건을 결정하였다. 청주의 수준이 낮을수록 콩의 수준은 높을수록 강정의 팽화도는 증가하는 경향을 보였으며 강정의 기름흡수율은 청주 30 ml, 콩 10 g 첨가 수준에서 가장 높게 나타났다. 반응 표면 방법을 이용한 관능검사 결과로부터 찹쌀가루 200 g 당 청주 35 ml와 콩 8.5 g 첨가 수준이 부재료의 최적 조건으로 결정되었다.
본 논문에서는 초고층 전단벽-아웃리거 시스템에 대해, 기존의 근사해석법과 유전알고리즘을 이용하여, 물량최적설계 기반의 구성요소 단면 및 아웃리거 최적위치 결정에 관해 연구를 진행하였다. 아웃리거 시스템의 최적성은 아웃리거의 위치와 아웃리거 시스템을 구성하는 전단벽-아웃리거, 외곽기둥의 단면 성능의 복잡한 관계에 의해 역학적으로 결정된다. 하지만 기존의 아웃리거 시스템의 최적화 연구는 대부분 전단벽과 아웃리거, 외곽기둥의 단면은 고정된 상태에서, 아웃리거의 위치만 설계변수로 하여 아웃리거의 최적위치를 찾는 연구에 국한되어 있다. 이에 본 연구에서는 G.A.를 이용하여, 아웃리거 설치위치뿐만 아니라 전단벽과 아웃리거, 외곽기둥의 단면까지 설계변수로 하여 물량최적설계 조건을 만족시키는 아웃리거시스템의 최적설계 연구를 진행하였다. 또한 반복 계산의 시간을 줄이기 위해 기존의 근사해석법을 사용하였다. 본 연구의 결과는 초고층 구조물의 초기 설계 시에 구성요소의 단면 및 아웃리거 설치 층의 선정에 적극 활용될 수 있을 것이다.
아웃리거 시스템은 고층건물의 구조설계 시에 횡변위를 제어하기 위해 사용되는 가장 효율적이고 널리 사용되는 구조시스템 중 하나이다. 아웃리거는 설치 위치의 최적성에 따라 횡변위 제어효과에 상당한 차이가 있으며, 1970년대 이후부터 아웃리거의 최적위치에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 아웃리거의 최적위치는 구조물의 전단벽, 아웃리거, 외각기둥의 요소간 강성비에 따라 변하는 값이므로, 아웃리거 시스템의 횡변위는 요소간 강성비와 아웃리거 위치 모두에 의해 영향을 받는다. 따라서 초기구조설계 단계에서 아웃리거의 위치에 대한 결정과, 각 요소간 강성비의 선택은, 전체 구조 시스템의 효율성에 상당한 영향을 미치게 된다. 하지만 아웃리거 시스템의 최적 효율을 보장하면서, 구조물의 초기 설계 시에 참고할 수 있는, 아웃리거의 최적위치와 요소간 강성비에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 GA(genetic algorithm)을 이용하여 초기 설계 시에 참고할 수 있는 고층건물의 횡변위를 최소로 하는, 아웃리거의 최적 위치 및 요소간 강성비에 대한 연구를 진행하고자 한다. 이를 위해 시공된 예제 건물에 적용을 통해 그 효과를 검증해 본다.
본 연구에서는 식물생장억제미생물 B. subtilis IJ-31이 생산하는 HCA의 최적생산조건을 검토하였다. HCA생산 최적조건으로 탄소원은 1%의 미강, 질소원은 0.5% tryptone, 무기염은 0.1% $ZnCl_2$, 배양 온도는 $37^{\circ}C$, 배양시간은 60시간, pH는 7.0에서 $90.5\;{\mu}g/ml$의 HCA를 생산하였으므로 이를 최적생산조건으로 확립하였다. 이를 바탕으로 통계프로그램(SAS) 중 반응표면 분석법(RSM)을 이용한 jar fermentor 배양에서의 HCA 최적생산 조건을 확립하였다. 즉 토양추출물 2.24% 첨가, 교반속도 290 ppm, tryptone 0.83% 첨가, 배양온도 $37^{\circ}C$, 배양시간 60시간, pH 7.0에서 $102.99\;{\mu}g/ml$의 HCA를 생산하는 최적생산 조건으로 예측되었다. 따라서 실제 상기 RSM 최적 조건에서 실험한 결과 HCA는 $102.5\;{\mu}g/ml$를 생산하였다. 이러한 결과는 플라스크에서 HCA는 $90.5\;{\mu}g/ml$로 생산되었으나 jar fermenter 배양에서는 플라스크 배양에 비하여 12%가량 HCA 생산량이 증가된 결과를 보여주는 것이다.
버섯 갈변병 유발세균인 P. tolaasii에 길항성을 나타내는 P. fluorescens를 분리하였으며, 대량배양을 위하여 최적 배지조성 및 배양의 최적조건을 확립하였다. 세포성장에 있어서 carbon및 energy source인 glucose의 경우 30g/L일 때 세포농도가 가장 높았으며, yeast extract의 농도가 10g/L까지 증가함에 따라 세포농도도 증가하였다. 질소원인 $NH_4Cl$과 $(NH_4)_2SO_4$는 각각 1.0g/L와 0.1g/L일 때 세포성장이 가장 좋게 나타났고, sulfur source인 $MgSO_4{\cdot}7H_2O$의 최적농도는 1.0g/L였다. 그리고 $KH_2PO_4$와 $CaCl_2$는 각각 1.0g/L와 0.1g/L일 때 세포농도가 가장 좋았고 온도 $30^{\circ}C$, pH6.0그리고 초기 D.O를 68로 유지시켰을 때 세포성장이 가장 높았으며, 균체 비증식속도($\mu$)와 생산성도 높았다.
본 연구에서는 진생베리로부터 활성 성분인 ginsenoside Re와 Rb1의 함량과 항산화 활성이 높은 추출물을 얻기 위한 최적의 추출조건을 확인하였다. 70% 에탄올과 증류수를 추출 용매로 하여 교반, 초음파 및 마이크로파를 이용하여 추출한 후 ginsenoside Re와 Rb1 의 함량, 총 폴리페놀 함량, 항산화 활성 및 친환경적 제조 방법 여부를 고려한 결과 증류수 용매의 마이크로파 추출법이 가장 적합한 추출방법인 것을 확인하였다. 마이크로파 추출법의 최적 추출조건을 설정하기 위해 반응표면분석법(RSM)을 사용하여 마이크로파 출력량(50 ~ 200 W, X1), 용매와 진생베리의 비율(5 ~ 20 times, X2), 추출시간(30 ~ 120 s, X3)을 독립변수로 최적화 실험을 진행한 결과 도출된 회귀방정식의 결정계수는 0.9보다 높으며 p-value값은 0.05보다 작아 모델의 적합성이 확인되었다. Ginsenoside와 총 폴리페놀 함량을 위한 최적 추출조건은 마이크로파 출력량(200 W), 진생베리와 추출 용매 비율(20 times), 추출시간(90 s)로 확인되었다. 최적 추출조건에서 총 폴리페놀 함량이 6.23 mg GAE/g, ginsenoside Re 17.69 mg/g, Rb1 16.01 mg/g으로 예측되었고, 실제 실측검증에서 각각 6.33 mg GAE/g, 17.79 mg/g, 15.59 mg/g으로 예측된 값에 대하여 유사한 결과를 확인할 수 있었다.
농촌진흥청, 사천성, 산동성의 곰보버섯 균주의 최적 배양조건을 찾기 위해 배지, 탄소원, 질소원을 변화시켜 살펴본 결과는 다음과 같다. 배지에서 RDA와 SCP는 YSB 배지에서 각각 0.250 및 0.350 g을 보였으며, SDP는 Czpek 배지 0.294 g의 최대 생산량을 보였으며, 탄소원에서 RDA은 최대 균사체 성장이 maltose에 의해 0.272 g, SCP의 경우는 fluctose에 의해 0.420 g, SDP는 mannitol에 의해 0.385 g의 생산량을 보였다. 질소원에서 RDA은 최대 균사체 성장이 Yeast extract와 $NH_4Cl$에 의해 0.325 g, SCP의 경우에는 Yeast extract에 의해 0.412 g, SDP의 경우에는 Asparagine, $NH_4Cl$에 의해 0.435 g의 생산량을 보였다. 또한 최적 온도는 $25^{\circ}C$였으며, PH는 5.5 - 6.5 사이로 나타났다. 버섯 및 질소원에 따라 $NH_4Cl$을 추가했을 때 성장된 균사체의 양은 다르게 나타나 이에 대한 연구는 추가적으로 진행되어야 할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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