• 제목/요약/키워드: Response Surface Optimization

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고기능성 들깻잎을 이용한 침출차의 품질 극대화를 위한 최적 볶음조건 연구 (Optimal Roasting Conditions for Maximizing the Quality of Tea Leached from High Functional Perilla frutescens Leaves)

  • 윤웅재;양성용;이현순;홍충의;이광원
    • 한국식품과학회지
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    • 제44권1호
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    • pp.34-40
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    • 2012
  • 본 연구는 고기능성 들깻잎을 사용한 침출차 제조의 품질 극대화를 위한 최적볶음조건을 설정하기 위하여 볶음조건을 볶음온도($120-200^{\circ}C$)와 볶음시간(15-35 min)을 달리하면서 들깻잎 차의 항산화력과 생리활성성분을 분석하여 들깻잎의 품질변화를 모니터링하고 실험구간 내 볶음조건 별 종합적인 품질비교를 통하여 최적 볶음조건을 선정하였다. 볶음조건에 따른 페놀성 화합물 함량은 대체적으로 $160^{\circ}C$ 이하에서는 시간이 증가할수록 함량이 증가하였고 $160^{\circ}C$ 이상에서는 온도가 상승할수록 함량이 증가하는 경향을 보였다. 페놀성 화합물 함량이 높은 볶음조건에서 자유라디칼 소거능 및 환원력 모두 우수한 항산화활성을 나타내었다. Caffeic acid 및 rosmarinic acid는 실험구간 내 낮은 온도에서는 시간이 증가할수록 함량이 증가하다가 대체적으로 온도가 상승할수록 감소하였다. 실험구간 내 볶음조건별 들깻잎의 품질 특성을 종합적으로 비교 분석한 결과, 고기능성 들깻잎을 이용한 침출차의 품질을 극대화하는 최적 볶음조건은 $180^{\circ}C$, 20 min로 선정되었다.

옥수수 대로부터 생리활성물질 생산 증대를 위한 마이크로파 추출 공정 최적화 (Optimization of Microwave-assisted Extraction Conditions for Production of Bioactive Material from Corn Stover)

  • 민보라;한여정;이도경;조재민;정현진;김진우
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제56권1호
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    • pp.66-72
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    • 2018
  • 옥수수 대는 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 이외에 높은 함량의 리그닌을 포함하고 있어 리그닌 분해를 통해 폴리페놀 생산이 가능하여 천연 항산화물 생산이 가능한 후보이다. 옥수수 대로부터 마이크로파 전처리를 이용해 폴리페놀과 플라보노이드 추출 증대를 위해 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 공정조건을 최적화하였다. 폴리페놀과 플라보노이드의 함량은 마이크로파 출력과 추출 시간 증가에 따라 유의하게 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 조건 최적화에 있어 698.6 W, 240 sec, 0 mol 조건에서 최대 TPC 82.4 mg GAE/g DM과 플라보노이드 18.1 mg QE/g DM이 예측되었다. 기존 추출법인 속실렛과 마이크로파 추출을 비교하였을 때, 마이크로파 추출이 폴리페놀과 플라보노이드 생산에 있어 13.5와 8.0배가 각각 높고 짧은 추출 시간과 낮은 에너지 소비로 기존 추출 대비 효과적인 공정임을 확인하였다. 본 연구는 옥수수 대로부터 유용물질 생산 가능성과 마이크로파 추출법이 상업화 공정 적용이 가능한 효과적인 추출법임을 확인하고 옥수수 대를 이용한 폴리페놀과 플라보노이드 생산을 통해 바이오당 생산과 더불어 부산물 크레딧을 확보하여 바이오 에탄올 가격 경쟁력을 높일 수 있는 추출공정을 제안하였다는 데 의의가 있다고 하겠다.

적양배추 새싹채소의 발아 및 저장 조건 최적화 (Optimization of Cultivation and Storage Conditions on Red Cabbage Seed Sprouts)

  • 백경환;조덕조;윤성란;김귀란;박주환;이기동;김정숙;김유리;한범수;권중호
    • 한국식품과학회지
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    • 제45권1호
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    • pp.13-19
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    • 2013
  • 반응표면분석법을 이용하여 적양배추 종자의 전자선 처리조건과 재배조건에 따른 새싹채소의 이화학적 및 관능적 품질특성을 분석하여 유통에 적합한 최적조건을 모색하였다. 수분함량의 경우 회귀식의 $R^2$가 0.9638이었고 조사선량 및 재배기간에 많은 영향을 받고 있었다. Total phenolics 함량은 회귀식의 $R^2$가 0.9117이었고 조사선량에 많은 영향을 받았으며, carotenoid 함량($R^2$=0.8338)의 경우 조사선량, 재배기간, 저장기간의 순으로 조건 변수의 영향력이 작용하였다. 관능적 품질 역시 전자선 조사선량에 가장 크게 영향을 받아 선량의 증가에 따라 관능평점이 감소하는 경향을 보여주었다. 재배 및 저장조건의 최적화를 위해 total phenolics 함량 및 전반적 기호도를 superimposing한 결과 최적조건은 조사선량 2.2-3.8 kGy, 재배기간 3.0-4.0일 및 저장기간 2.0-3.0일 범위로 예측되었다.

보리등겨로 제조한 간장의 최적 발효 조건 (Optimum Conditions for The Taste of Kanjang Fermented with Barley Bran)

  • 권오준;손동화;최웅규;이석일;임무혁;조영제;양성호;김성홍;정영건
    • 한국식품과학회지
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    • 제33권5호
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    • pp.596-602
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    • 2001
  • 본 연구는 보리등겨를 이용한 간장의 최적 발효조건을 찾기 위해서 수행되었다. 관능검사는 panel로, 그 외 통계적 처리의 방법 등을 이용하였다. 보리간장의 최적 발효조건은 반응표면분석을 통하여 조사한 결과, 보리간장 맛에 좋고 나쁨에 기여하는 성분으로 짠맛의 예측치는 메주량 15%, 소금량 7%, 초기온도 $24^{\circ}C$, 중기온도 $29^{\circ}C$, 말기온도 $14^{\circ}C$이며, 구수한 맛의 예측치는 메주량 24%, 소금량 13%, 초기온도 $26^{\circ}C$, 중기온도 $25^{\circ}C$, 말기온도 $20^{\circ}C$이며, 쓴맛의 예측치는 메주량 28%, 소금량 18%, 초기온도 $35^{\circ}C$, 중기온도 $10^{\circ}C$, 말기온도 $38^{\circ}C$이었다. 종합적기호도의 예측치는 메주량 15%, 소금량 19%, 초기온도 $30^{\circ}C$, 중기온도 $38^{\circ}C$, 말기온도 $23^{\circ}C$이었다.

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단호박된장소스 제조조건의 최적화 및 품질 특성 (Optimization of the Preparation Conditions and Quality Characteristics of Sweet Pumpkin-Doenjang Sauce)

  • 장경호;조경훈;강민경
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제19권4호
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    • pp.492-500
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    • 2012
  • 항산화능 등의 기능성이 우수한 단호박과 우리나라의 전통적인 조미료인 된장을 이용하여 생선요리나 야채샐러드에 활용할 수 있는 소스를 개발하는 연구의 일환으로, 소스 제조의 가장 기본적인 구성요소인 스톡, 농후제 및 된장의 첨가량을 독립변수로 하고 소스의 향미, 맛, 색상 및 종합적기호도의 관능적 특성을 종속변수로 하여 중심합성계획에 의한 실험설계 및 반응표면분석에 의한 통계적 분석을 실시함으로써 단호박된장소스 제조의 최적 제조조건을 구명하고, 최적조건에서 제조한 단호박된장소스의 품질 특성을 조사하였다. 그 결과 단호박된장소스의 최적 제조조건은 단호박스톡의 첨가량 448.5 g, 농후제의 첨가량 331.5 g 및 전통된장의 첨가량 20.0 g이었다. 최적 제조조건에서 제조한 단호박된장소스의 일반성분 함량은 수분 89.55%, 조단백질 0.70%, 조지방 0.10%, 조회분 0.71%이었다. 단호박된장소스의 pH는 5.96, 산도는 0.08%, 당도는 6.80 $^{\circ}Brix$이었으며, 색도 특성은 $L^*$값 50.02, $a^*$값 2.58 및 $b^*$값 29.74이었다. 또한 항산화능을 조사한 결과, 단호박된장소스의 총 폴리페놀 함량은 5.70 mg/L, 전자공여능은 14.24%, 환원력은 1.64이었다.

D-optimal mixture design 이용 복분자-오디 환 제조 배합비 최적화 (Optimization of the formulation for manufacturing of Bokbunja (Rubus coreanus Miquel)-black mulberry (Morus alba) herbal pill by D-optimal mixture design approach)

  • 문진영;황수정;은종방
    • 한국식품과학회지
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    • 제53권2호
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    • pp.174-180
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    • 2021
  • 본 연구는 국내산 복분자와 오디의 활용도를 높이고 고품질의 환을 개발하기 위해 복분자 가루, 오디 가루, 비타민 C 세 가지 재료가 복분자-오디 환의 항산화 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 혼합물 설계법 중 D-optimal mixture design을 이용하였다. 독립변수인 복분자 가루, 오디 가루 및 비타민 C 함량에 따라 복분자-오디 환의 총 페놀 및 플라보노이드 함량, FRAP이 linear 모델, DPPH 라디컬 소거활성은 quadratic 모델로 결정되었으며 회귀식은 p-value의 값이 각각 0.0481, <0.0001, <0.0001 및 0.0387로 유의성이 인정되었다. 총 페놀 함량은 비타민 C 첨가량에 영향을 크게 받았지만 복분자 가루 및 오디 가루 첨가량이 부정적인 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 총 플라보노이드 함량은 복분자 가루의 함량이 증가할수록 크게 높아지는 것으로 나타났다. DPPH 라디컬 소거활성은 비타민 C 첨가량이 높을수록 증가하였으며, 복분자 가루의 첨가량이 너무 낮아지면 감소하는 것으로 나타났다. FRAP 활성은 비타민 C와 오디가루 첨가량이 긍정적인 영향을 주는 것으로 드러났다. 이러한 결과와 desirability를 바탕으로 두 개의 복분자-오디 환 배합비가 가능할 것으로 도출되었지만 이 둘 중에서 Formulation 1 (복분자 가루 35%, 오디가루 10%, 비타민 C 10%)이 desirability가 0.8 이상으로 제품 품질이 적합하고 우수하여 최적 배합 비율로 설정하였다.

상업용 β-glucanase를 이용한 홍삼유래 사포닌으로부터 Ginsnoside Rd 의 생물 전환 (Biotransformation of Ginsenoside Rd from Red Ginseng Saponin using Commercial β-glucanase)

  • 강혜정;이종우;박태우;박혜윤;박준성
    • 대한화장품학회지
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    • 제46권4호
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    • pp.349-360
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    • 2020
  • 최근 피부 기능 개선과 관련한 다양한 가능성으로 인해 화장품 소재로서 수요가 높아지고 있는 인삼 유래 사포닌의 한 종류인 ginsenoside Rd를 위한 생물 전환 제조 기술을 확립하였다. 홍삼 사포닌(RGS)에 포함된 ginsenoside Rb1을 Rd로 전환하기 위하여 상업용 효소를 탐색하였고 그 중 Viscoflow MG가 가장 효율적인 것을 확인하였다. Ginsenoside Rd로의 전환에 영향을 주는 요인을 최적화하기 위하여 반응표면분석법(RSM)을 통하여 실험 조건을 설계하였다. 주요 독립변수는 RGS 농도, 효소 농도와 반응 시간이었고 Box-Behnken design (BBD) 모델설계법에 따라 선정된 17 가지 조건으로 ginsenoside Rd로 전환을 수행하고 최적화 조건을 분석하였다. 전환된 Ginsenoside Rd의 농도는 0.3113 g/L에서 최대 0.5277 g/L까지였고 RGS 2%, 효소 1.25%를 13.5 h 반응시킨 조건에서 가장 높은 생성량을 보였다. 결론적으로, ginsenoside Rd 생물전환의 독립변수인 RGS 농도, 효소 농도는 p-value가 0.05보다 작은 값으로 유의미한 값을 나타내었고 각 독립변수 사이의 교호작용 중에서는 효소 농도와 반응 시간 사이의 교호 작용이 가장 큰 영향력을 갖고 있음을 확인하였다.

비열처리 조미수산가공품용 냉동 자숙 새고막(Scapharca subcrenata)의 품질안정성을 위한 블랜칭 및 탈수공정 최적화 (Optimization of the Blanching and Dewatering Processes to Stabilize Quality of Boiled Frozen Ark Shell Scapharca subcrenata for Use as a Non-thermally Prepared Seasoned Seafood Products)

  • 김예진;박시형;박지훈;조혜정;황지영;송호수;최정미;김진수;이정석
    • 한국수산과학회지
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    • 제55권6호
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    • pp.827-835
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    • 2022
  • Commercial boiled frozen ark shell Scapharca subcrenata (BFAS) is generally used as a seasoned seafood products. One problem facing the industry is that quality decreases during thawing. This study investigated ways to improve quality and shelf-stability of BFAS for use as a non-thermally prepared seasoned seafood products. The Viable bacteria were detected in BFAS after thawing under running water, but were not detected after blanching for over 2 min at 95±5℃. Blanching and dewatering times were optimized by response surface methodology (RSM) to reduce the initial number of bacteria and improve BFAS texture. Experimental design was deemed appropriate because no significant difference (P>0.05) was observed between predicted and actual moisture content, hardness, and overall acceptance values. Optimal blanching and dewatering times were 210 s and 80 s, respectively. Optimized blanching and dewatering processes can significantly improve safety and BAFS qualities including texture. These results indicate that BFAS demand as a staple for home meal replacements can be increased by application of optimized blanching and dewatering processes, especially in Korean seafood processing companies where running water thawing is common.

흑토란의 식품재료화를 위한 숙성 조건에 따른 토란의 특성 및 관능 최적화 (Characteristics and Sensory Optimization of Taro (Colocasia esculenta) under Different Aging Conditions for Food Application of Black Taro)

  • 전유호;이지원;손양주;황인경
    • 한국식품과학회지
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    • 제48권2호
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    • pp.133-141
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    • 2016
  • 토란은 풍부한 영양 성분과 다양한 효능을 가지고 있으나 활용도가 높지 않고, 옥살산 등의 독성 성분과 높은 수분 함량을 가지며 갈변 현상이 쉽게 일어나기 때문에 상품화를 위해서는 새로운 가공 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 토란을 증자, 숙성, 건조하는 과정을 통해 차로 음용할 뿐만 아니라 다양한 식품 재료로 활용할 수 있는 새로운 가공 방법을 개발하고자 하였으며, 이를 흑토란이라 명명하였다. 흑토란을 제조하기 위하여 증자($95{\pm}3^{\circ}C-1\;h$) 후 다양한 조건(85, 90, $95^{\circ}C-20$, 40, 60 h)에서 숙성시켰으며, 이를 건조($60^{\circ}C-24h$)하여 분말화하였다. 그 후, 이화학적 특성, 산화방지 활성을 분석하였으며, 반응표면분석을 이용하여 관능적 최적점을 탐색하였다. 토란의 일반성분 분석 결과, 생토란은 87.69%의 수분 함량을 보였고 증자 시 90.70%으로 증가하였다가 흑토란에서 4.87-8.56%로 감소하였다. 흑토란은 생토란과 증자 토란에 비해 탄수화물, 조단백, 조지방, 조회분 함량이 모두 증가하였으며, 조섬유는 생토란에서 0.45%, 흑토란에서 5.23-7.86%의 함량을 나타내었다. 무기질 성분 분석 결과, 모든 시료에서 포타슘 함량이 가장 높았다. 토란의 총당과 함량 결과, 생토란은 112.53 mg/g, 증자 토란은 70.51 mg/g을 나타냈으며, 흑토란은 숙성 시간에 따라 유의적으로 증가하였고 54.94-120.03 mg/g의 함량을 보였다. 환원당은 42.48 mg/g에서 증자 후 12.29 mg/g로 감소하였으며, 흑토란에서 12.73-24.14 mg/g의 함량을 나타내었다. 분말색도는 생토란을 열처리함에 따라 L값이 84.57에서 증자 토란의 71.05, 그리고 흑토란에서 47.91-55.28으로 감소하였으며, a값은 증가하고 b값은 감소하는 경향을 나타내었다. 갈색도는 생토란에서 0.08의 값을 나타냈고, 증자 후 0.02로 감소하였다가 흑토란에서 급격하게 증가하였으며 $90^{\circ}C$에서 40시간 숙성한 토란에서 0.88의 가장 높은 값을 보였다. 옥살산칼슘 함량 측정 결과, 생토란에서 59.07 mg/100 g의 함량을 보였으며, 증자 후 37.20 mg/100 g으로 감소하였고, 숙성 과정을 거치며 시간에 따라 유의적으로 감소하여 $90^{\circ}C$에서 60시간 숙성시킨 토란에서 11.46mg/100 g의 가장 낮은 값을 보였다. 흑토란의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과, 20.61-28.30 mg GAE/g의 값을 나타냈으며, 숙성 온도에 따라서 폴리페놀 함량이 유의적으로 증가함을 확인하였다. 흑토란의 산화방지 활성을 DPPH, ABTS 자유라디칼 소거능 및 FRAP 활성으로 측정하였다. DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 모두 숙성 온도가 높아짐에 따라 증가하는 경향을 보였다. DPPH 라디칼 소거능은 3.67-7.52 mg VCE/g의 값을, ABTS 라디칼 소거능은 9.63-20.32 VCE/g의 값을 나타냈으며, 두 소거능 모두 $95^{\circ}C$에서 60시간 숙성시킨 시료에서 가장 높았다. FRAP 활성 또한 유사한 경향을 보였고, 3.43-6.79 mg VCE/g의 값을 나타내었다. 흑토란의 관능 최적 숙성 조건을 탐색하기 위하여 색, 맛, 향, 전체적인 기호도에 대하여 반응표면분석을 실시하였다. 색($R^2=0.8471$), 맛($R^2=0.8244$), 전반적인 기호도($R^2=0.7480$)에 대하여 유의한 반응 표면을 이끌어낼 수 있었으며, 맛과 전반적인 기호도 항목에서 실험 범위 내의 최적점을 이끌어낼 수 있었다(맛: $88.73^{\circ}C$, 39.50시간, 전반적인 기호도: $88.82^{\circ}C$, 42.60시간). 관능 특성간의 상관 분석 결과, 전반적인 기호도에는 색, 맛, 향 모두 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 맛(r=0.884)의 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 토란의 숙성 조건에 따른 이화학적 특성 및 산화방지 활성의 차이를 확인하였으며, 관능적으로 최적이 되는 토란의 숙성 조건을 확인하였다. 실험 결과를 종합해 보았을 때, 생토란에 비해 흑토란에서 섬유소 함량의 증가, 옥살산칼슘의 유의적인 감소, 그리고 갈변 반응으로 인한 생리활성 성분의 증가 효과를 기대할 수 있다. 높은 산화방지 효과를 위해서는 높은 온도에서 오랜 시간 숙성이 필요하며, $88.73-88.82^{\circ}C$의 온도에서 39.50-42.60시간 동안 숙성시켰을 시 관능적으로 우수한 흑토란을 생산할 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구는 토란의 이용성을 증대시키며 흑토란 분말의 다양한 식품재료로서의 활용 가능성을 탐색하기 위한 기초 자료가 될 것으로 기대된다.

미강의 $\gamma$-oryzanol 및 생리활성물질의 에탄올 추출공정 최적화 (Optimization of Ethanol Extraction of $\gamma$-oryzanol and Other Functional Components from Rice Bran)

  • 조인희;최용희
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제17권2호
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    • pp.281-289
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    • 2010
  • 본 연구에서는 미강의 지용성 생리활성 물질인 $\gamma$-oryzanol과 그 모핵인 ferulic acid를 ethanol을 용매로 효율적으로 추출하고자 반응표면분석법을 이용하여 최적 추출 조건을 설정하였다. 중심합성계획법에 따라 추출조건의 독립변수를 시료에 대한 용매비($X_1$), 추출 온도($X_2$), 추출 시간($X_3$)으로 하고 이에 따라 영향을 받는 종속변수로 추출 수율($Y_1$), 총페놀 함량($Y_2$), 전자공여능($Y_3$), 미강의 지용성 생리활성물질인 ferulic acid 함량($Y_4$)과 $\gamma$-oryzanol 함량($Y_5$)을 설정하였다. 추출 수율은 추출조건이 시료에 대한 용매비 22.56 mL/g ($X_1$), 추출 온도 $78.19^{\circ}C$ ($X_2$), 추출 시간 522.15 min ($X_3$)일 때 최대값 42.03%를 나타내었다. 총페놀 함량의 최대값은 90.78 mg GAE/100 g이었으며, 이때의 추출 조건은 시료에 대한 용매비 21.26 mL/g, 추출온도 $94.65^{\circ}C$, 추출시간 567.97 min이었고, 전자공여능은 시료에 대한 용매비 20.20 mL/g, 추출온도 $81.89^{\circ}C$, 추출 시간 701.87 min일 때 최대값 54.72%를 나타내었다. 그리고 ferulic acid 함량의 최대값은 시료에 대한 용매비 5.22 mL/g, 추출 온도 $79.66^{\circ}C$, 추출 시간 575.24 min일 때 210.47 mg/100g이었고 $\gamma$-oryzanol 함량은 시료에 대한 용매비 5.10 mL/g, 추출온도 $81.83^{\circ}C$, 추출시간 587.39 min에서 최대값 660.39 mg/100g를 나타내었다. 실험결과 모든 종속변수들은 시간보다는 시료에 대한 용매비와 추출온도에 영향을 많이 받았다. 특히 미강의 지용성 생리활성물질인 ferulic acid와 $\gamma$-oryzanol은 온도가 약 $80^{\circ}C$보다 높아지면 추출함량이 감소하는데 이는 온도가 높아짐에 따라 추출용매의 증발과 같은 손실때문인 것으로 사료된다. 이들 특성을 모두 만족시키는 최적 추출조건은 시료에 대한 용매비 10.45 mL/g, 추출온도 $80^{\circ}C$, 추출시간 535 min으로 예측되었다. Ethanol 역시 isopropanol 과 같이 hexane의 대체용매로서 미강의 추출 용매로 적합하다고 사료된다.