• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권11호
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• pp.1531-1541
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• 2023

Lipase is a well-known and highly in-demand enzyme. During the last decade, several lipase optimization studies have been reported. However, production costs have always been a bottleneck for commercial-scale microbial enzyme production. This research aimed to optimize the conditions for lipase production by Limtongozyma siamensis DMKU-WBL1-3 via a One-Factor-At-a-Time (OFAT) approach combined with statistical methods while using a low-cost substrate. Results suggest that low-cost substrates can be substituted for all media components. An optimal medium was found, using response surface methodology (RSM) and central composite design (CCD), to consist of 0.50% (w/v) sweet whey, 0.40% (w/v) yeast extract (food grade), and 2.50% (v/v) palm oil with the medium pH adjusted to 4 under shaking flask cultivation. From an economic point of view, this work was successful in reducing production costs while increasing lipase productivity. The medium costs were reduced by 87.5% of the original cost while lipase activity was increased by nearly 6-fold. Moreover, lipase production was further studied in a 2-L stirred-tank fermentor. Its activity was 1,055.6 ± 0.0 U/ml when aeration and agitation rates were adjusted to 1 vvm and 170 rpm, respectively. Interestingly, under this optimal lipase production, the yeast showed accumulated lipids inside the cells. The primary fatty acid is a monounsaturated fatty acid (MUFA) that is typically linked to health benefits. This study hence reveals promising lipase production and lipid accumulation by L. siamensis DMKU-WBL1-3 that are worthy of further study.

• 한국식품과학회지
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• 제41권6호
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• pp.622-627
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• 2009

홍게 가공부산물을 고부가가치 식품소재로 이용하기 위하여 단백질 분해효소를 이용하여 가수분해하고 반응표면분석법으로 가수분해 조건을 최적화 하였다. 홍게 가공부산물을 단백질 분해 효소인 Flavourzyme으로 가수분해한 결과 효소반응곡선은 반응 초기 빠른 반응속도를 나타내다가 이 후에 느려지는 전형적인 형태를 나타내었다. 반응초기 90분까지 가수분해도는 30%까지 증가하다가, 이후 최종적으로 32-36%를 나타내었다. 최적화를 하기 위한 가수분해 요인변수로는 반응온도, 반응시간 및 홍게 가공부산물에 대한 Flavourzyme의 양을 선정하였고, 5개의 수준에서 부호화하여 이들을 중심합성설계법을 이용하여 반응표면분석을 실시하였다. 홍게 가공부산물을 Flavourzyme을 이용하여 반응표면 분석법으로 가수분해 조건을 최적화한 결과, 온도 $51.8^{\circ}C$, 반응시간 4시간 45분, 홍게 가공부산물에 대한 Flavourzyme의 양 3.8%로 나타났다. 홍게 가공부산물 효소분해물은 향미소재 및 반응향 제조의 전구물질로서 이용할 수 있을 것이다.

• 한국식품과학회지
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• 제36권4호
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• pp.531-536
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• 2004

Omega-3 지방산인 DHA가 풍부하고 이취가 적은 조류(microalgae, Schizochytrum sp.)로부터 지질을 획득하여 이를 옥수수유와 기질로 이용, 고정화효소인 RM IM(from Rhizomucormiehei)을 촉매로 하여 interesterification 반응에 의해 고기능성 유지를 효과적으로 생성하기 위하여 합성조건을 반응표면분석에 의해 최적화하였다. 항온교반수조에서 소량 합성된 재구성 지질의 TG 지방산 조성 분석 결과, 재구성지질에 함유된 DHA의 함량은 15.06mol%를 나타내었고, DHA-enriched algae oil에 과량 함유된 palmitic acid(30.67mo1%), myristic acid(11.64mol%)의 함량은 각각 30, 60% 감소하여 21.70, 4.96 mol%를 보였으며, oleic과 linoleic acid의 함량은 급격히 증가하여 각각 20.20, 27.34 mo1%를 나타내었다. RP HPLC-ELSD system을 이용하여 재구성지질의 TG 형태를 분리한 결과, 두 기질에 존재하지 않은 다수의 새로운 TG peak를 확인한 수 있었으며, 이중 쉽게 식별이 가능한 3개의 peak를 선택, 이들 peak area% 총합을 반응변수로 하고 온도$(35-75^{\circ}C,\;X_1)$, 시간(2-42시간, $X_2$) 및 효소농도(2-14%, $X_3$)를 요인변수로 하여 중심합성계획에 의해 반응조건을 최적화하였다. 그 결과, 온도$(70.28^{\circ}C)$, 시간(28.74시간), 효소농도(11.30%)의 최적합성조건에서 최대값 6.97 area%로 예측되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권5호
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• pp.681-698
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• 2020

The paper addresses contribution to the modeling and optimization of major machinability parameters (cutting force, surface roughness, and tool wear) in finish dry hard turning (FDHT) for machinability evaluation of hardened AISI grade die steel D₃ with PVD-TiN coated (Al₂O₃-TiCN) mixed ceramic tool insert. The turning trials are performed based on Taguchi's L₁₈ orthogonal array design of experiments for the development of regression model as well as adequate model prediction by considering tool approach angle, nose radius, cutting speed, feed rate, and depth of cut as major machining parameters. The models or correlations are developed by employing multiple regression analysis (MRA). In addition, statistical technique (response surface methodology) followed by computational approaches (genetic algorithm and particle swarm optimization) have been employed for multiple response optimization. Thereafter, the effectiveness of proposed three (RSM, GA, PSO) optimization techniques are evaluated by confirmation test and subsequently the best optimization results have been used for estimation of energy consumption which includes savings of carbon footprint towards green machining and for tool life estimation followed by cost analysis to justify the economic feasibility of PVD-TiN coated Al₂O₃+TiCN mixed ceramic tool in FDHT operation. Finally, estimation of energy savings, economic analysis, and sustainability assessment are performed by employing carbon footprint analysis, Gilbert approach, and Pugh matrix, respectively. Novelty aspects, the present work: (i) contributes to practical industrial application of finish hard turning for the shaft and die makers to select the optimum cutting conditions in a range of hardness of 45-60 HRC, (ii) demonstrates the replacement of expensive, time-consuming conventional cylindrical grinding process and proposes the alternative of costlier CBN tool by utilizing ceramic tool in hard turning processes considering technological, economical and ecological aspects, which are helpful and efficient from industrial point of view, (iii) provides environment friendliness, cleaner production for machining of hardened steels, (iv) helps to improve the desirable machinability characteristics, and (v) serves as a knowledge for the development of a common language for sustainable manufacturing in both research field and industrial practice.

• 한국식품영양학회지
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• 제26권2호
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• pp.226-233
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• 2013

비파엽을 첨가한 쌀음료의 개발에 있어서 과당, 크림, 그리고 비파엽 물 추출물의 농도는 최종 관능적인 맛과 기호도 모두에 유의적인 효과를 주고 있었으며, 비파엽 물 추출물 자체의 쓴맛과 이미를 감소시키는 주요한 첨가물은 과당이라고 결론지을 수 있었다. 그러나 비파엽을 첨가한 쌀음료는 대조구로 사용된 상용 쌀음료를 5점으로 하였을 때 반응 표면 분석의 결과로 예측된 최고 점수가 5점이 약간 못 미치는 수준인 것을 보인다. 통계적 분석 방법의 결과인 Table 2의 전체 기호도 5의 수준에 도달하기 위한 비파엽 추출물의 첨가량에 대한 과당의 첨가량의 상관 관계를 유의성이 떨어지는 항목을 배제하여 회귀식을 단순화하여 과당과 비파엽 추출물만의 식으로 나타내고, 이를 근거로 하여 과당과 비파엽이 기준시료 총 기호도의 5점에 해당하는 수준을 도달하기 위한 상호간의 관계식을 구하였다. 그 결과 과당 첨가량 = 0.618 ${\times}$(비파엽 추출물 Brix 18 고형분량)$^2$ + 0.406 ${\times}$ (비파엽 추출물 Brix 18 고형분량)으로 계산되었다. 결론적으로 비파엽 추출물의 쓴맛을 감소하는 효과는 크림이 있으나 선호도는 과당의 첨가량이 비파엽 추출물을 포함하는 쌀음료의 기호도에 더 큰 효과가 있음을 알 수 있었다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제35권4호
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• pp.499-506
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• 2006

흑미 첨가량($0{\sim}20%$), 굽기시간($10{\sim}14분$) 및 당의 종류(설탕, 올리고당, 합성 감미료)를 달리 하여 쿠키를 제조하고 공정조건이 흑미쿠키의 이화학적 및 관능적 품질특성에 미치는 영향을 반응표면 분석법에 의해 살펴보았다. 흑미 첨 가랑이 증가함에 따라 pH는 반죽 또는 쿠키와 상관없이 증가하는 경향을 나타내었고 반죽의 경우 그 증가폭이 큰 것으로 나타났으며. 반죽의 pH는 굽기시간에 따라 거의 영향을 받지 않았으나 쿠키의 경우 굽기시간이 증가함에 따라 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 반죽의 수분함량은 흑미 첨가량이 증가할수록 다소 증가하는 경향을 나타내었고 굽기 시간에 따른 영향은 거의 없는 것으로 나타났다. 쿠키의 퍼짐성은 흑미 첨가량이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었고 그 증가폭은 설탕이 첨가된 쿠키에서 보다 뚜렷하게 나타났다. 또한 흑미 첨가량이 증가함에 따라 L*값은 감소한 반면 a*값은 현저하게 증가하였다. 일반적으로 흑미 첨가량의 변화는 제조에 사용된 당의 종류에 상관없이 쿠키의 경도나 fracture force에 큰 영향을 미치지 않는 깃으로 나타났다. 쿠키의 향과 단맛은 흑미 첨가량이 증가할수록 강하고 나타났고 색은 흑미 첨가량이 증가할수록 어둡다고 평가되었다. 본 연구에서 제시된 반응표면 모델식은 흑미쿠키 품질특성을 적합하게 예측할 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제18권5호
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• pp.755-763
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• 2011

본 실험은 반응표면분석법을 이용하여 진피 에탄올 추출물의 이화학적 특성을 모니터링 하였다. 진피의 에탄올 추출조건의 최적화를 위하여 예비실험 결과에 따라 요인변수들 중 시료대 용매비를 20 mL/g로 고정하여 반응표면을 나타내었다. 추출조건에 따른 수율 및 총 폴리페놀함량의 최대값은 예측된 정상점에서 능선분석을 실시하여 본 결과, 36.31%와 13.86 mg/mL이었다. 추출조건별 총 플라보노이드함량은 3.19~6.67 mg/mL의 범위였으며, 결과에 대한 반응표면 회귀식의 R2는 0.8986로 5%이내의 유의수준에서 인정되었는데 에탄올농도보다 추출온도에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 전자공여능에 대한 회귀식의 R2는 0.8646로 10%이내의 유의수준에서 유의성이 인정되었으며, 추출조건에 따른 hesperidin함량은 0.4282~3.823 mg/mL의 범위였으며, 추출온도보다는 에탄올농도에 많은 영향을 받음을 알 수 있었다. 진피 추출물의 특성인 수율, 총 폴리페놀함량, 총 플라보노이드함량, 전자공여능, hesperidin함량에 대해 contour map을 superimposing하여 얻은 최적 추출조건의 범위는 시료대 용매비 20 mL/g, 에탄올 농도 55~73%, 추출온도 $89\sim95^{\circ}C$로 예측되었다.

• 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.

• 한국식품과학회지
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• 제41권1호
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• pp.37-41
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• 2009

포도가공 시 발생되는 부산물인 포도씨로부터 유용성분인 vitamin E 및 tocotrienol을 초임계 유체추출방법으로 최적화 하였다. 추출 온도(30-$50^{\circ}C$, $X_1$), 추출압력(17-25MPa, $X_2$) 및 추출시간(1-5 hr, $X_3$)을 변수로 반응표면 분석법으로 vitamin E 및 tocotrienol 함량을 측정하였다. 초임계 이산화탄소상에서 vitamin E 및 tocotrienol 함량은 추출온도, 압력 및 시간이 증가함에 따라 증가하였다 (plt;0.001). 각각의 추출조건 가운데 $40^{\circ}C$, 20 MPa 및 5 hr에서 vitamin E는 8.65 mg/100 g 그리고 tocotrienol은 7.88 mg/100 g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 반응표면분석에 의한 최적추출조건은 $40^{\circ}C$, 20.7MPa 및 3.8 hr으로 나타났으며, 이 때의 vitamin E 및 tocotrienol 함량은 각각 8.20 mg/100 g 및 7.42 mg/100 g으로 나타났다. Vitamin E 및 tocotrienol 함량에 대한 실측값은 통계적 예측값의 각각 99.27-106.10% 및 96.09-106.60%로 나타나 추출조건의 유효성이 인정되었다. 또한 유기용매 추출시 vitamin E 및 tocotrienol 함량은 각각 8.18 mg/100 g 및 7.24 mg/100 g이었다. 따라서 용매추출법과 초임계 이산화탄소 추출법을 비교했을 때 초임계 이산화탄소 추출법을 이용하는 것이 더 효과적으로 vitamin E 및 tocotrienol을 추출할 수 있을 것으로 판단되었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제51권1호
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• pp.24-37
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• 2008

산머루 발효주 제조를 위하여 산머루에 자생하고 있는 발효력이 우수한 효모를 분리 선별하였다. 최종 선별된 균주는 산머루에서 분리한 SMR-3이 알코올 발효력이 우수하고 산도, 잔당, 유기산 함량 및 fusel oil 등의 함량이 낮아 품질면에서 다른 균주로 발효한 산머루주보다 우수하였다. SMR-3을 이용하여 산머루주 제조 최적화를 위한 반응표면 분석결과 알코올 함량이 가장 높은 배양조건으로 온도 $21.91^{\circ}C$, 당함량 $21.48^{\circ}brix$, 발효시간 14.65일의 조건에서 알코올 함량 10.61%가 예상되었고, 잔당함량은 $24.48^{\circ}C$, $12.78^{\circ}brix$, 발효시간 9.02일의 조건에서 최소값을 나타내었다. 관능평가의 결과 발효온도 $20.23^{\circ}C$, 초기당도 $25.30^{\circ}brix$, 발효시간 5.94일에서 최대값을 나타내었다. 알코올 중 ethyl alcohol이 대부분이었고, fusel oil은 거의 검출되지 않아서 산머루주의 품질이 우수한 것으로 판단된다. 각 변수에 대한 회귀식을 도출하여 인자별 산머루주의 알코올 함량, fusel oil, ethyl alcohol 함량 및 전반적인 기호도에 대한 최적 발효조건을 superimposing한 결과 발효온도 $24{\sim}28^{\circ}C$, 초기당도 $20{\sim}24^{\circ}brix$ 및 발효시간 $12{\sim}14$일의 범위로 각각 예측되었다.