• 한국식품저장유통학회지
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• 제24권7호
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• pp.949-956
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• 2017

본 연구는 새싹보리를 이용하여 제품 개발에 적용할 수 있도록, 생리활성물질의 최적 추출구간을 설정하는 데에 목적이 있다. 에탄올 농도(0-100%), 마이크로웨이브 전력(60-300 W), 추출시간(4-20분)을 종속 변수로 설정한 후, 빠르고 추출 수율이 좋은 마이크로웨이브추출법을 이용하여 16구의 다른 추출 조건을 중심합성계획법에 따라 설정하여 새싹보리를 추출하였다. 이 후, 추출물의 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH 라디칼 소거능 활성을 측정하였다. 모든 회귀식의 $R^2$는 0.9 이상으로 5% 수준 이내에서 유의성이 인정되었다. 총 폴리페놀의 최적 추출조건은 에탄올 농도 58.94%, 마이크로웨이브 전력 209.04 W, 추출시간은 18.17분으로 나타났으며, 총 플라보노이드의 최적 추출 조건은 에탄올 농도 52.7%, 마이크로웨이브 전력 73.03 W, 추출시간은 5분으로 나타났다. DPPH 라디칼소거능 활성의 경우, 에탄올 농도 75.84%, 마이크로웨이브 전력 210.79 W, 추출시간 은 6.5분으로 나타났다. 조건에 따른 TPC, TFC 그리고 DPPH 라디칼 소거능 활성의 예측값은 각각 3.84 mg GAE/g, 3.00 mg RE/g 그리고 35.43%의 수치를 나타냈다. 최적 범위 내 임의의 점, 즉 에탄올 농도 40%, 마이크로웨이브 전력 120 W, 추출시간은 18분에서 실험값은 3.38 mg GAE/g, 2.64 mg RE/g, 그리고 37.94%를 나타냈으며 예측값과 실제 실험값은 유사한 값을 보였다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제40권3호
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• pp.458-465
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• 2011

본 연구는 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)을 적용하여 소맥 글루텐 산 가수분해물의 염 농도와 기질인 ribose와 소맥 글루텐 산 가수분해물의 농도가 MRP의 갈변도와 항산화 활성, 기호도에 미치는 영향을 분석하여 기질조건을 최적화 하고자 하였다. 종속변수 회귀식의 결정 계수($R^2$)는 각각 0.975, 0.960, 0.854로 나타났으며 반응모형에서 갈변도와 항산화 활성은 모두 ribose와 소맥 글루텐산 가수분해물의 농도가 증가함에 따라 증가하여 두 기질 농도에 영향을 크게 받았다. 그러나 갈변도는 소맥 글루텐산 가수분해물의 염 농도가 높아짐에 따라 감소하는 경향을 보였고 DPPH radical 소거활성은 염 농도의 영향을 받지 않았다. 관능적 기호도로 평가된 고기향미에 대한 향 특성은 소맥 글루텐의 염 농도가 낮으며 ribose의 농도에 비해 소맥글루텐 산 가수분해물의 농도가 높을 때 발현되었다. 본 실험에서 ribose와 소맥 글루텐 산 가수분해물을 이용한 MRP의 높은 DPPH radical 소거활성과 관능적으로 고기향미에 근접한 향 특성을 나타내는 최적조건으로서, 소맥 글루텐산 가수분해물의 염 농도가 3%, ribose 농도 6.2%와 소맥글루텐 산 가수분해물의 농도 13.27%로 나타났다. 이때 DPPH radical 소거활성은 700(DF)과 관능점수 8.42점을 만족시킬 수 있는 MRP를 얻을 수 있었다. 따라서 ribose와 소맥 글루텐 산 가수분해물로 제조된 MRP의 저염화에 따른 갈변도와 항산화 효과 및 관능적 기호도에 대하여 두 기질의 농도를 조절하여 최적화함으로써 이를 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제23권5호
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• pp.696-703
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• 2016

녹차 추출물의 에탄올을 이용한 카테킨 성분의 고순도 및 고효율 추출을 위한 추출조건을 반응표면분석법을 사용하여 최적화하였다. 고형분 수율은 에탄올 사용 비율 및 온도 조건 모두 유의적으로 영향을 받았다(p<0.001). 녹차의 카테킨 성분 함량 및 총 카테킨 함량 모두 1%이내의 유의성이 인정되었고 온도보다 에탄올 사용 비율 조건이 추출결과에 더 영향을 미친다. 카페인 함량은 에탄올 사용비율에 유의적으로 영향을 받았다. 반응표면 분석 결과 카페인을 제외한 종속변수의 $R^2$값은 0.90 이상으로 1% 이내의 유의성이 인정되었다. 예측된 조건은 에탄올 사용 비율이 6 mL/g, 온도가 $0^{\circ}C$에서 고형분 수율 33.01%, EGC 12.56%, EC 3.78%, EGCG 22.43%, ECG 5.39%로 총 카테킨 함량은 40.17%이며 카페인 함량은 5.87%로 예측되었다. 예측된 조건에서 실제 추출시 고형분 수율은 35.02%, EGC 13.31%, EC 3.97%, EGCG 19.11%, ECG 4.29%로 총 카테킨 함량은 40.68%이며 카페인 함량은 5.30%로 분석되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권2호
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• pp.229-239
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• 2018

본 연구의 목적은 탈지미세조류(LEA) 세포벽 분해를 통한 바이오당 생산에 있어 당화효소 사용없이 마이크로파 전처리만을 이용하여 글루코오스와 자일로오스를 생산하는 것이다. LEA의 주성분인 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스의 무효소 당화를 위해 산 가수분해 기반의 마이크로파 전처리 조건을 반응표면분석법을 이용하여 최적화하였다. 마이크로파를 이용한 무효소 당화 공정의 주요 변수는 마이크로파 출력(198~702 W), 전처리 시간(39~241 sec)와 황산 농도(0~0.1 mol)로 최적 조건 예측을 위해 중심합성계획법을 이용하여 2차 회귀함수를 도출하였다. 마이크로파 출력과 전처리 시간이 LEA로부터 육탄당(C6)과 오탄당(C5) 생산에 유의한 영향을 주는 변수이며 증가에 따라 육탄당과 오탄당 당화율이 증가하는 경향을 확인하였다. 육탄당과 오탄당 당화율 최대화를 위한 산 가수분해를 적용한 마이크로파 전처리 최적 조건은 마이크로파 출력 700 W, 전처리 시간 185.7 sec와 황산 0.48 mol으로 육탄당 당화율 92.7%와 오탄당 당화율 74.5%가 예측되었으며 확인 실험을 통해 육탄당 당화율 94.2%와 오탄당 당화율 70.8%가 확인되어 예측의 유효성을 확인할 수 있었다. 이는 LEA의 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 당화를 위해 산 가수분해 적용 마이크로파 전처리만을 이용한 무효소 당화 공정 적용과 $100^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도와 짧은 전처리 시간 적용을 가능하여 기존 전처리 대비 효과적인 공정 임을 입증했다.

• KSBB Journal
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• 제24권1호
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• pp.30-40
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• 2009

Aspergillus terreus에 의한 이타콘산 생산 발효공정에서 생산균주의 성장을 어느 정도 제한시킴으로써 배양생리적 특성이 이타콘산 생합성 쪽으로 치우치도록 통계적 방법을 적용하여 itaconic acid의 생산배지 조성을 최적화하는 연구를 수행하였다. 이타콘산은 TCA회로를 거쳐 합성된 cis-aconitic acid의 디카르복실화 반응에 의해 생합성되는 고부가 화학원료물질이다. 우선 One factor at a time (OFAT) 방법을 이용하여 이타콘산의 생산성 증가에 크게 영향을 미치는 중요한 탄소원들로 sucrose, glucose, fructose와 soluble starch를 확인할 수 있었고, 질소원들로는 cottonseed flour와 soybean meal을 찾을 수 있었다. Fractional factorial design을 통하여 이들 6가지 요인들 간의 상호작용의 정도를 확인한 결과 sucrose와 cottonseed flour간의 상호작용의 정도가 가장 컸고, 나머지 요인들 간의 상호작용의 정도는 작거나 혹은 이타콘산 생산에 오히려 부정적인 결과를 나타냈다. 또한 full factorial design (FFD) 실험을 통해 생산배지에 $KH_2PO_4$와 $MgSO_4$가 과량 첨가되면 이타콘산의 생산성이 심각하게 저해됨을 알 수 있었다. FFD의 1차모델식을 근간으로 하여 최급상승법 (steepest ascent method, SAM)을 적용하여 sucrose, cottonseed flour, $KH_2PO_4$ 및 $MgSO_4$의 최적 농도로 향하는 가장 가파른 기울기를 구함으로써, 신속하고 효율적으로 최적 농도지점에 대한 정보를 얻을 수 있었다. SAM이 제시해주는 농도 부근에서 반응표면분석 (response surface method, RSM)을 적용하여 각 배지성분의 농도를 최적화시키기 위해, 2개의 중요한 요인인 sucrose와 cottonseed flour를 이용하여 중심합성계획 (central composite design, CCD) 실험을 수행하였다. 그 결과 이타콘산의 최적 배지 조건은 sucrose 90.4 g/L, cottonseed flour 53.8 g/L인 것으로 관찰되었고, 이 농도에서 이타콘산의 생산성은 초기 사용된 배지에서의 생산성에 비해 약 7배 증가한 4360 mg/l로 나타났다. 이로부터 탄소원 (C)으로 사용한 sucrose와 질소원 (N)으로 사용한 cottonseed flour 간의 C/N 비율이 이타콘산의 생산성에 큰 영향을 미친다는 것을 확인할수 있었다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제32권6호
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• pp.507-512
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• 2017

본 연구는 기구등에 오염된 E. coli와 S. aureus를 제어하기 위해 이산화염소의 농도별 접촉시간에 따른 살균소독력을 평가하여 살균예측모델을 개발하였다. E. coli의 경우 초기균수가 9.13 log CFU/mL이었고, 청정조건에서 5ppm으로 1분, 3분, 5분 처리한 결과 각각 0.04, 0.07, 0.10 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 20 ppm을 처리한 결과 각각 0.74, 0.79, 0.84 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 또한 CCD에 의한 최대농도 35 ppm으로 처리한 결과 각각 2.49, 2.70, 3.65 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. S. aureus의 경우 초기균수가 8.70 log CFU/mL이었고, 청정조건에서 5 ppm으로 1분, 3분, 5분 처리한 결과 각각 0.14, 0.28, 0.36 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 20 ppm을 처리한 결과 각각 0.66, 0.79, 0.90 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 또한 CCD에 의한 최대농도 35 ppm으로 처리한 결과 각각 4.59, 5.25, 5.81 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 따라서 이산화염소의 살균소독력 평가결과는 E. coli와 S. aureus에 대하여 식품의약품안전처 살균소독력 기준에 모두 만족하는 것으로 나타났다. 살균예측모델의 경우, $R^2$값이 모두 0.98 이상으로 두 균주에 대해 모두 높은 적합성을 보였다. 본 연구에서 개발된 이산화염소의 살균예측모델을 식품산업 적용을 위한 기초자료로 활용함으로써 E. coli와 S. aureus를 적절한 농도와 접촉시간으로 제어할 수 있을 것으로 사료된다.

• KSBB Journal
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• 제22권5호
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• pp.297-304
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• 2007

Lovastatin은 근사형성 균류인 Aspergillus terreus가 생합성하는 이차대사산물로 강력한 고지혈증 치료제로 널리 이용되는 물질이다. 본 연구에서는 lovastatin 고생산변이주를 이용하여 포자배지 최적화를 통한 miniature 배양 방법을 확립하고자 하였다. 우선 miniature 배양에 필수적인 효과적인 포자 형성 방법을 개발하고자 포자 형성 배지의 통계학적 배지 최적화를 수행하였다. Miniature 배양의 inoculum으로 이용되는 대량의 포자를 획득하기 위해 Plackett-Burman 실험법을 이용하여 포자 형성을 향상시키는 성분을 조사한 결과, glucose, sucrose, yeast extract 그리고 $KH_2PO_4$가 주목할 만한 효과를 보였다. 상기 성분의 최적 농도를 확인하기 위해 반응표면분석법 (RSM)을 이용한 결과, PDA 포자 형성 배지와 비교하여 볼 때, 최적 성분 농도에서 포자 형성이 약 190배 증가하였다. 최적화된 포자형성 배지를 이용하여 lovastatin 고생산성 변이주의 대량 선별을 위한 miniature 배양 방법을 확립하기 위해 기존의 실험 과정에 'PaB (adaptation)'라는 한 번의 계대배양을 더 추가한 결과 생산균주의 안정성과 재현성이 큰 폭으로 증가하는 주목할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 단기간에 가능한 한 다량의 균주를 스크리닝하기 위해 성장배양과 생산배양 모두 조업부피가 7 ml인 tube를 이용해 miniature 배양을 반복 수행하여, lovastatin 생산성과 배양형태가 훌륭한 변이주를 선별할 수 있었는데, 이 균주는 7 ml tube배양과 250 ml flask배양 (조업부피 50 ml) 모두에서 생산성이 높은 것으로 보아 산소 의존도가 비교적 낮고 생산 안정성이 높은 균주인 것으로 판단되었다. 한편 miniature 배양을 이용해서 lovastatin 고생산성을 보이는 균주를 신속 선별하기 위해서는 균주의 적절한 배양형태 유도가 매우 중요한 것으로 관찰되었다. 즉 생산배양으로의 고활성 균주의 접종을 위해서, 또한 생산배양에서 pellet의 배양형태 유도를 위해서 성장배양 시에는 반드시 고농도의 균사모양을, 생산배양 시에는 직경 1 mm 이하의 pellet모양의 배양 형태를 유지해야만, 생산균주가 lovastatin을 안정적으로 고생산할 수 있는 것으로 관찰되었다. 초기에 선별된 균주를 이용하여 miniature 배양에 의해 고속 균주선별 실험을 반복함으로써 고생산성 균주들을 다량 선별할 수 있었는데, 이들의 lovastatin 생산성을 조사한 결과, 기존의 flask 배양대비 오차범위가 $\pm$20% 이내의 생산성을 보이는 균주가 초기 선별시의 32%에 비해 81%로 크게 증가함을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 lovastatin 고생산성, 고안정성 균주의 고속 스크리닝을 위해서 본 연구에서 개발한 tube를 이용한 miniature 배양이 기존의 flask 배양을 대체할 수 있는 훌륭한 배양방법임을 제시해 준다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제45권2호
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• pp.261-268
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• 2016

본 연구는 진피의 항산화 성분 및 항산화 활성에 대한 최적 로스팅 조건을 설정하기 위하여 로스팅 온도($40{\sim}100^{\circ}C$, $X_1$)와 로스팅 시간($5{\sim}15min$, $X_2$)을 독립변수로 하고, 중심 합성계획(CCD) 실험 범위 설정에 따른 13가지 조건으로 로스팅 된 진피의 열수 추출물에 대한 전자공여능, 총페놀 함량, 총플라보노이드 함량 및 hydroxyl radical 소거능을 측정하였다. 전자공여능은 $71.12^{\circ}C$에서 9.39분 로스팅 하였을 때 최적점이 72.38%로 예측되었으며, 총페놀 함량은 $69.71^{\circ}C$에서 8.39분 로스팅 하였을 때 최대 10.76 mg TA/g, 총플라보노이드 함량은 $72.54^{\circ}C$에서 8.64분 로스팅하였을 때 최대 105.99 mg QE/100 g, hydroxyl radical 소거능은 $68.97^{\circ}C$에서 9.84분 로스팅 하였을 때 최대 60.33%로 예측되었다. 이상의 결과를 바탕으로 진피의 항산화 활성 및 유효성분 증가를 위한 최적 로스팅 조건은 $70.90^{\circ}C$, 9.03분으로 분석되었으며, 이 조건에서 예측된 각각의 값과 실제 측정값을 비교하였을 때 95% 신뢰구간 내에서 재연성이 확인되었다. 이상의 결과로 로스팅 된 진피의 열수 추출물의 천연물 유래 기능성 식품소재 및 식품으로서 활용 가능성을 확인하였으며, 추후 연구를 통해 유효 물질의 분리 정제 및 구조분석이 필요하다고 사료된다.

• 한국식품조리과학회지
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• 제29권6호
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• pp.661-669
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• 2013

마늘을 이용한 청국장의 제조조건을 최적화 하고자 중심합성계획에 따라 마늘의 첨가량($X_1$), 마늘 열처리시간($X_2$) 및 청국장 발효시간($X_3$)을 독립변수로 하고, 점질물 생성량($Y_1$), 산도($Y_2$), 아미노태 질소량($Y_3$), ${\gamma}$-GTP($Y_4$) 및 ABTS 라디칼 소거능($Y_5$)을 종속변수로 하여 반응표면분석을 실시하였다. 점질물 생성량의 정상점은 최대점으로 실제변수인 마늘의 첨가량이 6.53%, 열처리 시간 6.81분, 청국장 발효시간 55.18시간에서 13.02%의 최적 값을 보였다. 산도는 청국장의 발효시간이 길어질수록 증가하였으며, 최소값인 0.50%를 나타내는 마늘 첨가량의 실제변수는 7.75%, 열처리 시간은 3.42분, 청국장 발효는 58.60시간이었다. 아미노태 질소 함량은 80.58~158.82 mg% 범위였는데 정상점은 안장점으로 능선분석을 통해 얻어진 아미노태 질소의 최고값은 156.97 mg%였다. 이 때 마늘 첨가량 및 열처리 시간은 각각 6.21% 및 14.85분, 청국장 발효시간은 58.04시간이었다. ${\gamma}$-GTP 활성은 353.66 mU/mL의 최대값을 가질 때, 마늘 첨가량, 마늘 열처리 시간 및 청국장 발효시간이 각각 5.73%, 6.99분, 57.96시간 이었다. ABTS 라디칼 소거능은 마늘 첨가량과 청국장 발효시간을 낮추고 마늘의 열처리 시간을 높이는 경우 76.43%의 최고값 얻을 수 있었는데, 이에 따른 실제변수의 마늘의 첨가량과 열처리시간은 각각 3.78% 및 14.28분과 청국장 발효시간은 57.99시간이었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 마늘이 첨가된 청국장 제조를 위해 마늘은 불린 콩 무게 대비 3.78~7.75%로 첨가하되 3.42~14.85분의 범위에서 스팀가열한 후 사용하며, 55~59시간 정도 발효시키는 것이 적합하였다.

• 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.