• 제목/요약/키워드: response surface methodology(RSM)

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발효온도 및 소금농도에 따른 배추김치의 발효 특성 (Fermentation Property of Chinese Cabbage Kimchi by Fermentation Temperature and Salt Concentration)

  • 장문정;김명환
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제43권1호
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    • pp.7-11
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    • 2000
  • 배추김치의 실제 유통온도조건$(0{\sim}l5^{\circ}C)$과 국제식품규격위원회(CODEX)에 제출된 염농도조건$(1.5{\sim}4.0%)$의 변화에 따른 김치의 발효특성을 반응표면분석법으로 조사하였다. 발효기간이 길어짐에 따라서 김치의 pH는 감소한 반면 산도는 증가하였다. 발효온도가 높아짐에 따라서 pH및 산도의 감소 및 증가 속도가 높아졌으며, $0{\sim}5^{\circ}C$구간에서는 24일이 지난 후에도 최적 pH인 4.2에 도달하지 못한 반면 $5{\sim}15^{\circ}C$구간에서는 $14{\sim}24$일만에 도달하였다. 소금농도가 증가할수록 pH 감소속도는 낮았으며 발효초기보다 발효말기에 효과가 컸다. $0^{\circ}C$에서 24일이 지난 후에도 산도는 $0.35{\sim}0.43%$ 수준이었지만, $15^{\circ}C$에서는 8일만에 적정산도인 0.75%를 넘어섰다. 소금농도 증가에 따른 산도증가의 억제효과는 $15^{\circ}C$보다는 $0^{\circ}C$에서 뚜렷하게 나타났다. 김치의 pH와 산도에 미치는 영향 정도는 발효기간, 발효온도, 소금농도 순서로 나타났다. 이차다항회귀곡선식에서 pH와 산도 모두 높은 적합도$(r^{2}>0.9276)$를 나타내었으며 일차다항회귀가 결정계수를 주도하였다. 적정 가식기간인 산도 $0.40{\sim}0.75%$를 기준으로 2.75%의 소금농도 배추김치의 경우 $15^{\circ}C$, $10^{\circ}C$$5^{\circ}C$에서 각각 4일, 10일 및 18일로 나타났으며, $5^{\circ}C$의 발효 온도에서는 소금농도가 1.50%에서 4.00%로 증가함에 따라 14일에서 19일로 적정 가식기간이 길어졌다.

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파이롯트 규모에서 미강을 이용한 해양미생물 Cellulophaga lytica LBH-14 유래의 cellobiase 생산 (Enhanced Production of Cellobiase by a Marine Bacterium, Cellulophaga lytica LBH-14, in Pilot-Scaled Bioreactor Using Rice Bran)

  • 고와;김형우;이잔홍;이진우
    • 생명과학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.542-553
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    • 2013
  • 본 연구의 목적은 통계학적 방법을 사용하여 해양미생물 Cellulophaga lytica LBH-14가 생산하는 cellobiase의 생산조건을 확립하는 것이었다. 이 균주의 생육에 최적인 미강, ammonium chloride 및 배지의 초기 pH는 100.0 g/l, 5.00 g/l 및 7.0이었으나, 이 균주가 생산하는 cellobiase의 생산에 최적인 조건은 각각 91.1 g/l, 9.02 g/l 및 6.6이었다. 이 균주의 생육에 최적인 $K_2HPO_4$, NaCl, $MgSO_4{\cdot}7H_2O$$(NH_4)_2SO_4$ 등과 같은 배지의 염농도는 각각 6.25, 0.62, 0.28 및 0.73 g/l이었으나, cellobiase 생산에 최적인 염들의 농도는 각각 4.46, 0.36, 0.27 및 0.73 g/l이었다. 또한, 균체의 생육 및 cellobiase의 생산에 최적인 온도는 각각 35 및 $25^{\circ}C$이었다. 플라스크 규모에서 최적화한 조건으로 파이롯트 규모의 생물배양기에서 cellobiase를 생산한 결과, 이 균주가 생산하는 cellobiase의 생산성은 92.3 U/ml이었으며, 이는 최적화하기 전에 비하여 5.4배 향상된 것 이었다. 본 연구를 통하여 쌀 도정공정의 부산물인 미강 및 ammonium chloride를 cellobiase를 생산하는 기질로 개발하였으며 해양 미생물을 사용하여 cellobiase의 생산기간을 7일에서 3일로 단축시켰다. 또한, 본 연구를 통하여 C. lytica LBH-14가 생산하는 cellobiase의 최적 생산조건은 이 균주가 생산하는 CMCase의 최적 생산조건과 다르다는 사실을 확인하였다.

반응표면분석에 의한 쇠고기 야채 쌀죽의 이화학적 및 관능적 특성 변화

  • 이용욱;금준석;은종방
    • 한국식품저장유통학회:학술대회논문집
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    • 한국식품저장유통학회 2003년도 제23차 추계총회 및 국제학술심포지움
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    • pp.167.2-168
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    • 2003
  • 현대 사회는 서구적인 식생활의 변화로 인해 조리가 간편하고 조리 시간이 짧은 즉석식품과 영양 기호식품을 동시에 충족시켜주는 음식에 대한 소비가 늘고 있는 실정이다. 또한 최근 미곡의 공급량에 비해서 소비량이 해마다 감소하여 재고미의 증가를 볼 때, 쌀의 새로운 이용방법 모색이 절실히 요망된다. 따라서 쌀의 소비촉진과 현대사회의 소비형태를 접목시켜서 쇠고기와 야채를 이용한 즉석쌀죽을 개발하고자 하였다. 쇠고기, 야채 및 쌀가루를 이용한 soup mix의 최적 배합비를 설정하기 위하여 제조조건에 따라 다르게 제조한 쇠고기 야채 쌀죽의 이화학적 및 관능적 특성에 미치는 변화를 조사하였다. 이때 야채의 배합비에 따른 이화학적 및 관능적 특성을 모니터링 하고자 반응표면분석법 (response surface methodology, RSM)을 이용하였다. 요인변수(Xn)를 쌀의 양에 대한 버섯의 비율 (X$_1$), 당근의 비율 (X$_2$), 대파의 비율 (X$_3$)로 하여 중심합성계획에 따라 17실험구로 구분하여 조리실험을 실시하였고, 반응변수(Yn)는 soup mix를 이용하여 제조한 쇠고기 야채 쌀죽의 이화학적 특성인 색도의 L*값 (Y$_1$), a*값 (Y$_2$), b*값 (Y$_3$), 점도(Y$_4$), 퍼짐성 (Y$_{5}$), 고형분 함량(Y$_{6}$), PH (Y$_{7}$)으로 하였으며 관능적 특성인 색 (Y$_{8}$), 향 (Y$_{9}$), 점성 (Y$_{10}$), 맛 (Y$_{11}$), 전체적인 기호도 (Y$_{12}$)를 종속변수로 하여 회귀분석에 이용하였다. 회귀분석에 의한 모델식의 예측에는 SAS (statistical analysis system)program을 사용하였으며, 3차원 반응표면 분석법으로 해석하였다. 야채의 배합비에 따라 제조한 쇠고기 야채 쌀죽의 물리적 특성인 색도의 L*, a*, b* 값에 대한 반응표면 회귀식의 $R^2$은 각각 0.6098(p> 0.05), 0.8803 (p <0.05), 0.6781(p> 0.05)로서 b값에 있어서 그 유의성이 5%수준에서 인정되어 b값에 미치는 영향이 크다는 것을 알 수 있었다. L*값은 63-68사이로, a*값은 0.13에서 -0.89사이를 b*값은 2-5값 사이에서 변화하여 제조한 죽의 색이 옅은 황색임을 알 수 있었다. 고형분 함량, 퍼짐성과 pH에 대한 $R^2$은 각각 0.4280, 0.5433과 0.2406임을 볼 때 버섯, 당근, 대파의 비율에 따라 제조한 쇠고기 야채 쌀죽의 고형분 함량, 퍼짐성과 pH는 설정된 범위내에서 그 유의성이 인정되지 않아 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 관능검사 결과, 색과 향에 대한 반응표면 회귀식의 $R^2$은 각각0.6000과 0.7825이고 P-value는 각각 0.4290과 0.0942로서 5% 수준에서 유의한 상관성이 없음을 확인할 수 있었다. 맛과 점성에 대한 $R^2$은 0.8717과 0.8068이고 P-value는 각각 0.0195 (p <0.05)와 0.0612로서 야채의 배합비에 따라 맛에 있어서 유의확률 5%수준에서 그 유의성이 인정되었으며, 전체적인 기호도에 대한 유의성은 $R^2$이 0.8463이고 P-value는 0.0344 (p <0.05)임을 볼 때, 설정된 범위내에서 야채의 배합비에 따라 제조한 쇠고기 야채 쌀죽의 맛과 기호도에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 그리고 최대 임계점이 버섯의 첨가량은 0.99%, 당근의 첨가량은 0.97%, 대파의 첨가량은 0.59%에서 최적 반응표면을 나타내었다. 이상의 결과로 볼 때, 야채의 배합비에 따른 맛과 전체적인 기호도에 있어서 그 유의성이 5%수준에서 모두 유의한 상관관계를 보였으며, soup mix 제조시 쌀가루 양에 대한 야채의 최적 배합비는 버섯, 당근, 대파에 있어서 각각 0.99, 0.97과 0.59%임을 알 수 있었다.

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흑미 미강의 기능성 성분 추출 공정 최적화 (Optimization of Extraction of Functional Components from Black Rice Bran)

  • 조인희;최용희
    • 산업식품공학
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    • 제15권4호
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    • pp.388-397
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    • 2011
  • 본 연구에서는 추출시간을 단축시키고자 Ultrasound-Assisted Extraction(UAE)를 이용한 전처리 추출공정을 수행 후 기능성 성분 추출 시 시료에 대한 용매비와 추출 온도, 추출 시간의 영향을 알아보기 위하여 용매비는 10-30 mL/g, 추출온도 60-100$^{\circ}C$, 추출시간 2-6시간으로 하여 각 조건에서 추출함량을 측정하였으며 최적 추출 조건을 구하기 위해 반응표면 분석을 실시하였다. 그 결과, 미강의 기능성 성분의 추출 시 추출온도에 가장 영향을 많이 받았으며 추출시간은 크게 영향을 받지 않았다. 시료에 대한 용매비는 추출온도 다음으로 종속변수에 비교적 유의하게 영향을 주었다. 총페놀함량의 추출조건은 시료에 대한 용매비 17.43, 추출온도 82.13$^{\circ}C$, 추출시간 3.76시간일 때 최대값 176.57 mg GAE/100g을 나타내었고, 총플라보노이드 함량은 18.32 mL/g, 77.51$^{\circ}C$, 2.04시간일 때 291.09 mg/ 100 g으로 최대값을 나타내었다. 전자공여능은 14.37 mL/g, 78.46$^{\circ}C$, 2.87시간일 때 94.34%로 최대값을 나타내었다. Ferulic acid의 추출조건은 시료에 대한 용매비 17.71 mL/g, 추출 온도 80.58$^{\circ}C$, 추출시간 3.62시간일 때 최대값 265.18 mg/100 g으로 예측되었고, $\gamma$-oryzanol은 시료에 대한 용매비 16.39 mL/g, 추출온도 76.45$^{\circ}C$, 추출시간 3.41시간 에서 최대값 226.46 mg/100 g을 나타났다. $\alpha$-toopherol은 시료에 대한 용매비 25 mL/g, 추출온도 79.18$^{\circ}C$, 추출 시간 5.73시간일 때 최대값 9.71 mg/100 g을 나타내었다. 흑미 미강의 기능성 성분의 최적 추출 조건을 예측하기 위하여 각 종속변수에 대한 각각의 contour map을 superimposing을 한 결과 시료에 대한 용매비 20.35mL/g, 추출 온도 79.4$^{\circ}C$, 추출 시간 2.88시간으로 나타났다. 이 조건에서 실험한 결과 각각 종속변수들의 예측값과 실제값이 유사하게 나타났다.