본 연구에서는 항암효과가 뛰어난 차가버섯의 초음파 추출 공정 최적화를 위해 반응표면 분석법으로 모니터링하여 최적 추출 조건을 설정하였다. 중심합성계획법에 따라 추출 시간(), 에탄올 농도(), 추출 온도()을 요인변수로 하고 추출 수율(), 총 페놀함량(), 총 플라보노이드함량(), 갈색도()를 종속변수로 하여 시행 하였다. 실험 결과 추출 수율은 에탄올 농도와 추출 온도에 영향을 받음을 알 수 있었다. 안장점에서 추출 조건이 추출 시간 20.47min(), 에탄올 농도 42.85%(), 추출 온도 ()일 때, 최대값 18.02%로 나타났다. 총 페놀함량 또한 에탄올 농도와 추출 온도에 영향을 크게 받았다. 최대값은 71.57mg GAE/g으로 나타났으며 이때의 추출 조건은 추출시간 21.60min(), 에탄올 농도 45.19%(), 추출 온도 ()로 나타났다. 총 플라보노이드함량은 추출 온도의 영향을 받은 것으로 나타났고 안장점에서 추출 조건은 추출 시간 22.53min(), 에탄올 농도 46.37%(), 추출온도 ()였고 최대값은 35.98mg RE/g으로 예측되었다. 갈색도는 추출 시간, 에탄올 농도, 추출 온도 이 세가지 조건 모두에 영향을 크게 받았다. 안장점일 때의 추출시간 22.00min(), 에탄올 농도 46.89%(), 추출 온도 ()의 조건에서 최대값이 예측되었다. 앞에서 얻은 결과들을 바탕으로 contour map을 분석한 결과 추출시간 21.50min, 에탄올 농도 44.87%, 추출 온도 의 최적 추출 조건이 예측되었다.

흑마늘과 개똥쑥을 반응표면분석법에 따른 중심합성계획에 의하여 110∼130℃와 2∼4 시간 범위의 11가지 조건(A∼K)에서 각각 열수추출하여 총 페놀, 플라보노이드 함량 및 항산화 활성이 최대화되는 추출조건을 모니터링 하였다. 항산화 활성의 정도에 따라 흑마늘 추출조건 3종(130℃, 4 hr; 120℃, 3 hr; 130℃, 3 hr)과 개똥쑥의 최적 추출조건 1종(120℃, 3 hr)을 선정하였다. 흑마늘 추출물에 대한 개똥쑥 추출물의 혼합비율을 1:0.5, 1:1, 1:1.5 및 1:2(w/w)로 조절하여 총 페놀, 플라보노이드 함량 및 항산화 활성을 측정한 결과, 120℃, 3시간에서 추출된 흑마늘 추출물과 개똥쑥 추출물의 혼합시 활성이 우수하였으며 최적의 혼합비율은 흑마늘과 개똥쑥 추출물에서 1:1.5(w/w)인 것으로 판단된다.

이 연구는 블루베리 즙을 첨가하여 젤리의 제조조건을 최적화하고자 하였다. 16개의 블루베리 즙을 이용한 젤 시료는 Design Expert 프로그램을 이용하여 제조하였으며, 최적화를 위해 블루베리 즙(100～200 g), 설탕(40～160 g), 젤라틴(8～20 g)의 양을 독립변수로, 텍스처, pH, 관능평가 항목을 종속변수로 각각 선정하였다. 반응표면 분석법을 사용하기 위한 실험설계로 중심합성계획을 이용하였다. 각 항목별 최적조건은 Canonical 모형의 수치 최적화(numerical optimization)과 모형적 최적화(graphical optimization)를 통하여 선정하였으며, 그 중 가장 높은 desirability를 갖는 최적점을 선택하여 지점 예측(point prediction)을 통해 도출한 결과, 각 독립변수의 예측된 블루베리 즙을 첨가한 젤리의 최적값은 블루베리 주스 133.63 g, 설탕 160.0 g, 젤라틴은 12.78 g이었다.

두릅을 반응표면 분석법을 이용하여 최적의 환류 추출 조건을 설정하였다. 중심합성계획법에 따라 추출 시간(X), 에탄올 농도(X), 추출 온도(X)를 요인변수로 설정하고 수율(Y), 페놀 함량(Y), 전자공여능(Y), 갈색도(Y), 환원당(Y)을 종속 변수로 하였다. 각 추출 조건에 따른 두릅의 수율의 예측된 정상점은 추출 온도 93.49oC, 에탄올 농도 15.68%, 추출 시간 316.58분에서 최대값 32.94%로 예측되었다. 총 페놀 함량은 모든 조건에 영향을 받았으나 특히 에탄올 농도에 큰 영향을 받았고 추출온도 97.41oC,에탄올 농도 28.4%, 추출시간 301.89분에서 1169.61 mg GAE/100 g으로 예측되었다. 각 추출조건에 따른 전자공여능을 측정한 결과 에탄올 농도에 큰 영향을 받았고 추출 온도는 94.78oC, 에탄올 농도 22.96%, 추출 시간은 323.05분에서 최대값 29.82%로 나타났다. 두릅의 추출조건에 따른 추출물의 갈색도도 모든 조건에 영향을 받았으나 특히 에탄올 농도에 큰 영향을 받았고 추출 온도 97.00oC, 에탄올 농도 38.35%, 추출 시간 321.82분에서 최대값인 0.30 O.D.를 나타냈다. 각각의 추출 조건에 따른 추출물들의 환원당을 측정한 결과 에탄올 농도에 가장 큰 영향을 받았고 추출 온도 87.62oC, 에탄올 농도 24.62%, 추출 시간 339.39분에서 최대값 1.04%로 나타났다. 실험 결과에 비추어 볼 때 두릅의 추출 공정에서 에탄올 농도가 가장 많은 영향을 미치는 것으로 사료된다. 두릅 추출물의 특성의 contour map을 superimposing하여 최적 추출조건의 범위를 예측한 결과 최적 추출 조건은 추출 시간 263.5분, 에탄올 농도 14%, 추출 온도 89.5oC로 예측되었다.

Response surface methodology (RSM) was performed in order to determine the optimal mixing conditions of different amounts of egg and sugar for the preparation of soybean pudding. The experiments were designed according to a central composite design by designating whole egg and sugar content as independent variables. Meanwhile, sweetness, Commission Internationale de I'Eclairage (CIE) color parameters (L*, a* and b* values), hardness, cohesiveness, springiness, and gumminess were response variables. Overall optimization, conducted by overlaying the contour plots under investigation, was able to determine the optimal range of dependent variables within which the 14 responses were simultaneously optimized. The point chosen as a representative of this optimal region corresponded to 50.00 g of whole egg and 31.66 g of sugar. Under these conditions, the model predicted L* value=80.03, a* value=-5.44, b* value=27.86, sweetness=21.23 (˚Brix), hardness=25.45×105 (dyne/cm2), cohesiveness=67.90 (%), springiness=46.20 (%), and gumminess=12.71 (g).

쇠비름내의 여러 가지 기능성 유용성분을 효율적으로 추출하기 위해서, 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 유용 성분 용매 추출 조건을 최적화하였다. 쇠비름을 에탄올에 추출하여 반응표면 분석법으로 모니터링하여 최적 용매 조건을 설정하였다. 중심합성계획법에 따라 에탄올 농도 (), 추출 온도 (), 추출 시간 ()를 요인변수로 설정하고 총 페놀 함량(), 총 플라보노이드 함량(), 전자공여능(), 갈색도()을 종속 변수로 하였다. 쇠비름의 추출 조건에 따라 총 페놀 함량 측정결과, 총 페놀함량은 추출온도와 추출시간에 영향을 덜 받았고 에탄올 농도에는 영향을 받았고, 에탄올 농도는 46.23%, 추출온도는 , 추출시간은 2.49hr에서 최대값인 32.17mg/mL로 나타났다. 각각의 추출조건에 따른 추출물들의 총 플라 보노이드 함량 변화는 추출시간에 따라 영향을 받았으며, 에탄올 농도는 96.62%, 추출온도 , 추출시간 3.70hr에서 최대값이 58.28mg/mL로 나타났다. 쇠비름 추출물의 최적 추출조건을 contour map을 superimposing하여 예측한 결과, 최적 추출조건은 에탄올농도 70.3%, 추출온도 , 추출시간 3.3hr로 예측되었다. 각 추출조건에 따른 전자공여능(EDA)을 측정한 결과 에탄올 농도에 가장 영향을 많이 받았고, 에탄올 농도 52.95%, 추출온도 , 추출시간 4.64hr에서 최대값 74.67mg/mL로 나타났다. 각 추출조건에 따라 갈색도(browning color)를 측정한 결과, 갈색도는 추출시간에는 거의 영향을 받지 않았고, 에탄올 농도와 추출온도에 영향을 받았다. 에탄올 농도 97.75%, 추출온도는 , 추출시간은 2.93hr에서 최대값이 0.80 OD로 나타났다.

이 총설에서는 반응표면분석법을 이용하여 식품제조프로세스를 최적화하는 방법에 대하여 검토하였다. 반응표면분석을 수행하기 위한 절차와 반응표면분석의 필수적인 기본 이론을 설명하였고, 반응표면분석법 중에서도 대부분 사용되는 2차 실험계획법(3인자 완전요인, 중심합성, Box-Behnken, 및 Doehlert 계획법)들에 대한 장단점 및 효율성을 비교하였다. 식품제조프로세스를 최적화하는데 반응표면분석법을 적용하기 위해서는 우선 실험계획을 선택하고, 적절한 모델함수를 적합화한 다음, 적합화된 모델의 질 및 실험데이터와의 예측의 정확성을 평가할 필요가 있다. 식품제조프로세스를 최적화할 때 일부요인계획, 완전요인계획 및 Plackett-Burman 계획 등과 같은 실험계획법을 사용하여 중요한 실험인자를 일차적으로 스크린한 다음, 2차 실험계획법을 선택하는 것이 바람직하다. 실제적으로 최적실험조건을 찾기 위해서는 F-test, 수정 R2 등과 같은 분산분석을 사용하여 모델을 적합화하는 것이 바람직하다. Doehlert 계획과 Box-Behnken 계획은 중심합성계획법보다 좀 더 효율적이며, 최근에는 이 계획들을 적용한 문헌의 수가 증가하고 있는 추세이다. 더욱이 이 계획들은 3수준 완전요인계획법보다는 비교할 필요도 없이 훨씬 더 효율적이다. Box-Behnken설계는 식품분야에서와 같이 극한조건(즉, 인자들이 동시에 가장 높거나 혹은 가장 낮은 수준의 실험 조건)하에서 실험을 하는 것을 피하고자 할 때 유용하다. Doehlert 계획에서는 각 인자들의 수준(level)이 다르기 때문에, 몇몇 인자들이 가격적인 면에서 그리고(혹은) 장비사용에 제약을 받는 제한이 있다든지 혹은 인자의 중요도에 따라 수준의 수를 조절해야 할 필요가 있을 때에는 Doehlert 계획이 아주 유용하다. 종래에는 반응표면분석법의 2차 회귀모델 실험계획법 중에서 다른 계획법(Box-Behnken 계획 및 Doehlert 계획)에 비해 중심합성계획법을 압도적으로 많이 적용해 왔다. 그러나 Box-Behnken 계획 및 Doehlert 계획은 중심합성계획법보다 장점이 많기 때문에, 향후에는 Doehlert 계획과 Box-Behnken 계획을 사용하여 식품제조프로세스를 최적화하는 쪽으로 초점이 맞추어 지리라고 전망한다.

The objective of this study was to produce muffins with added dukeum ramie leaf powder and to compare them to a control. We used two different optimal composition ratios to produce muffins. The physical and sensory characters were varied by changing the ratio of dukeum ramie leaf powder, butter, and sugar to identify a critical value using response surface regression analysis. The ranges for the added dukeum ramie leaf powder, sugar, and butter were 15-35, 60-100, and 60-100 g, respectively. Muffins with added dukeum ramie leaves had comparable mineral and antioxidant vitamin compositions to those of dried ramie leaves. Muffins with added dukeum ramie leaf powder satisfied the suitability of the model, showing a p-value within 5% of significance level (p<0.05) for every aspect Volume and height differed without any association to ingredients. Lightness increased when less dukeum ramie leaf powder was added with more butter and sugar, redness increased when more dukeum ramie leaf powder and sugar were added with 70-80 g of butter, whereas yellowness increased when less dukeum ramie powder was added. Texture and toughness increased when less dukeum ramie leaf powder was added. The degree of gumminess and chewiness depended hugely on the amount of sugar. Cohesiveness, decreased with more dukeum ramie leaf powder and butter, whereas hardness increased with a medium range of ingredients. Sensory character increased with less dukeum ramie powder, and overall quality increased with more butter and sugar, but depended on the amount of added dukeum ramie power. The critical values from the sensory characteristics showed that 27 g of dukeum ramie powder, 72 g of sugar, and 86 g of butter was optimum.

The study was conducted to explore whether environmental differences, in this case the physical characteristics of abaxial leaf surfaces of strawberry cultivars ('Maehyang' and 'Sulhyang' cultivars), affect the functional response of adult female N. californicus preying on immature stages (egg, larva and nymph) of T. urticae. We also evaluated the functional response of N. californicus to eggs of T. urticae at different temperatures (15, 20, 25, 30 and 35℃). We conducted a logistic regression of the proportion of prey consumed as a function of initial prey density to identify functional response types, and used nonlinear squares regression and the random predator equation to estimate attack rates and handling times. The functional response of adult female N. californicus to T. urticae was not influenced by non-glandular trichomes and epicuticular waxes on the abaxial leaf but was affected by temperature. Overall, the functional response of adult female N. californicus exhibited a type 2 functional response to T.urticae. The handling time of N. californicus was highest (1.9970) against T. urticae nymphs. The attack rate did not change much at 15-30℃, but the handling time decreased linearly with increasing temperature. At 35℃, the attack rate was highest (0.1876) and the handling time was lowest (0.9296). The results of this study may be used to evaluate the potential of N. californicus to suppress T. urticae and to estimate parameters for relevant prey-predator models.

Subterranean termites construct underground tunnels, tens to hundreds of meters in length, in order to search for and transport resources. Diverse soil conditions surrounding the tunnels, such as soil pores and differing moisture concentrations, may cause different sized- and shaped-irregularities in the tunnels. To understand how individual termites respond to the irregularities, the present study monitored the movement of termites, Coptotermes formosanus Shiraki, in artificially excavated tunnels with rectangular irregularities of varying sizes in twodimensional sand substrates. Termites tunneled at some of the irregularities and not at the others. The tunneling or non-tunneling behavior resulted from four different responses. The non-tunneling response may result from a behavioral adaptation that allows termites to avoid wasting energy that may be used in foraging.

본 연구는 신경망 알고리즘 및 반응표면법을 이용하여 부품의 최적화 설계 치수를 예측하고, 예측된 데이터의 신뢰성을 상호 검증하는 하는 데 있다. 부하가 변할 때, 부품의 치수를 변화시켜 가며 응력 및 변형량의 변화를 해석 데이터로 수집하여 반응표면법 및 신경망학습에 이용하였다. 이를 위해 임의의 조건에서 반응표면법으로 최적화 설계를 수행하고, 동일한 조건에서 신경망 알고리즘의 예측결과와 비교하였다. 그 결과 최대 3.0%의 치수 오차를 보이는 것으로 나타났다. 또한 검증을 위해 반대로 동일한 하중 및 치수 조건에서 유한요소해석을 통해 응력 및 처짐량을 구해 반응표면법 및 신경망학습의 결과를 비교하였으며, 이때 4.2%의 오차를 보였다. 이는 부품의 사양 변경 시 최적화 설계를 위해 반응표면법 및 신경망을 이용할 수 있으며 신뢰성이 있음을 알 수 있었다. 특히 신경망 학습을 통해 보다 효과적으로 최적화 설계가 가능함을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 미강과 배아로부터의 β-glucan 추출 공정 최적화를 위해 반응표면 분석법으로 모니터링하였다. 중심합성계획법에 따라 추출 온도(X1), 추출 시간(X2), 추출 온도(X3)를 요인변수(Xn)로 하고 미강 추출물의 전자공여능(Y1), 배아 추출물의 전자공여능(Y2), 미강 추출물의 total phenolics(Y3), 배아 추출물의 total phenolics(Y4), 미강 추출물의 β-glucan 함량(Y5), 배아 추출물의 β-glucan 함량(Y6)을 종속변수로 하여 시행하였다. 실험 결과 미강 추출물의 전자공여능도는 추출 온도에 영향을 받음을 알 수 있었다. 안장점에서 추출 조건은 추출 온도는 60.41oC, 추출 시간은 2.75 min, 에탄올 농도 92.60%로 예측되었으며 이 때 84.02%로 비교적 높은 항산화 활성을 보여주었다. 배아 추출물의 전자공여능도의 안장점에서 추출 조건은 추출 온도 54.40oC, 추출 시간 2.23 min, 에탄올 농도 87.52%였다. 미강 추출물의 total phenolics는 추출 온도와 에탄올 농도에 영향을 크게 받은 것으로 나타났고 안장점에서 추출 조건은 추출 온도 40.26oC, 추출 시간 6.69 min, 에탄올 농도 98.56%로 예측되었고 배아 추출물의 total phenolics는 최소점에서 추출 온도 53.67oC, 추출 시간 9.19 min, 에탄올 농도 95.73%에서 최대값을 나타내었다. 미강 추출물의 β-glucan 함량은 안장점일 때 추출 조건이 추출 온도 64.69oC, 추출 시간 7.70 min, 에탄올 농도 96.23%로 나타났다. 배아 추출물의 β-glucan 함량은 추출 시간에 영향을 크게 받았으며 최소점에서 추출 온도 50.03oC, 추출 시간 2.10 min, 에탄올 농도 87.82%에서 미강 추출물에서보다 더 높은 최대값을 나타내었다.

The purpose of this study was to determine the optimum amount of four ingredients (spirulina, sugar, lemon and orange) for the preparation of spirulina madeleine using response surface methodology. Spirulina was added at a level of 3.5-6.0 g, sugar powder, at 40-60 g, while lemon and orange peel were included at a level of 0-8 g. The optimum mixing rates of spirulina powder, sugar powder, lemon and orange were 3.5, 40, 0, and 8 g for overall quality and 3.52, 54.42, 0, and 8 g for maximum score of overall organoleptic quality, respectively.

Recently, though mulberry’s superiority as a functional food has been proven, its use as a food material is limited. Therefore, in this study, to develop jelly using mulberry that is compatible with Korean tastes as health functional food by grafting the method to manufacture jelly consumed as a dessert or a snack in the west, according to the central composit design, mulberry jelly was produced by varying the content of citric acid (X1), sucrose (X2), and gelatin (X3) at 5 levels. And by applying the response surface methodology, rheology and sensory preference experiment results were analyzed, the optimization of mulberry jelly manufacturing condition was carried out, and studies on the analysis of composition were performed. As the sensory preference of mulberry jelly, except the flavor, the remaining hardness, elasticity, sweetness, color, and the overall quality were found to be significant. And similarly, it was found to be influenced greatly by gelatin content generally. Based on the overlapped part of categories, in the range of factors that satisfy all the sensory categories, the value located in the middle was calculated, the optimization point was obtained, and it was found to be 6.2 g citric acid, 141.0 g sugar, and 13.5 g gelatin.

This purpose of this study was to develop a functional muffin by adding yam powder in the shape of a muffin as a partial surrogate for wheat flour. The yam has been found to be effective for liver and kidney function, as well as the digestion of protein, since it produces glucuronic acid in the body. Therefore, the purpose of this study was to determine the optimal mixing conditions of yam muffins by adjusting the amounts yam powder, butter, and sugar. The mixing conditions for the yam muffins included 3 categories: yam powder (X1), sugar (X2), and butter (X3) by Central Composite Design (CCD) which was optimized by Response Surface Methodology (RSM). The effects of the three variable additions on muffin quality were examined via physical and chemical experiments, such as the analysis of texture (hardness, cohesiveness, springiness, gumminess), coloration (lightness, redness, yellowness), and height. Lastly, we performed a sensory test, which revealed significant findings for gumminess, color, appearance, flavor, softness (p〈0.05), redness, and overall quality (p〈0.01). Consequently, the optimal mixing rate which best satisfied the sensory items were 34.35g of yam powder, 80.15 g of sugar, and 80.55 g of butter.

소화시스템에 사용되는 고압의 소화가스 저장용기에는 저장용기의 파손을 막아주는 안전밸브가 있다. 이러한 안전밸브의 내부에는 원형 박판의 파열 판이 들어 있는데, 저장용기의 내압이 위험수준에 도달하면 파열 판이 파손하여 내압을 배출하는 역할을 한다. 안전밸브의 설계인자는 파열 판의 두께, 안전밸브의 유로 직경, 플라스틱 패킹 링의 내부 직경 그리고 파열 판을 고정하는 볼트 안쪽의 필렛 반경이 있다. 이중에서 파열 판의 두께는 0.2mm로 고정을 하였다. 요인배치법을 사용하여 주효과를 결정하였고 회귀방정식을 유도하였다. 이러한 회귀방정식은 추후 안전밸브의 설계에 있어서 기초 설계 자료로서 활용할 수 있도록 실험 결과와 비교하여 검증하였다. 검증실험 및 회귀방정식에 의한 결과의 오차는 약 정도인 것을 확인하였다. 그리고 반응표면법을 사용하여 기밀테스트 압력인 25MPa에서 파열할 수 있는 안전밸브의 최적 모델을 결정하였다.

복잡한 구조물의 유한요소해석 응답값으로부터 계산된 요소신뢰성 지수와 파괴확률은 음함수의 미분 및 극히 작은 파괴확률의 계산상 1계2차 모멘트법 (FOSM)과 몬테카를로 시뮬레이션(Monte-Carlo Simulation)의 적용이 어려우므로, 선택된 확률변수만의 함수인 한계상태방정식을 음함수로 구성하는 응답면기법을 적용하여, 기본설계단계의 아치교량의 설계값으로 구성된 확률변수를 고려하여 교량시스템의 완성단계에 대한 위험성을 해석하였다. 체계신뢰성 해석에서는 모든 붕괴모드의 발생경로와 단면에 대한 해석에 많은 시간이 소요되어 유한요소 구조해석 결과와 기존의 아치교 사고사례 등을 통해서 밝혀진 중요한 위험경로 및 위험단면의 파괴를 일으키는 사건에 대하여만 고려하였다. 교량시스템의 체계신뢰성을 평가하여 상관관계의 변동에 따른 시스템붕괴에 대한 발생확률의 상하한계를 결정하였다. 시스템의 요소간 저항연결구조는 요소파괴의 순서와 전체강성의 감소정도에 따라서 결정하였다. 체계신뢰성에서 검토되지 않는 다른 요소간의 상관관계를 검토하기 위해서 가정된 붕괴순서와 다른 거동을 보일 경우에 대해서는 통계적으로 독립된 요소들의 파괴와 그 모든 붕괴모드 조합경우에 대해서 검토하였다. 붕괴모드조합의 검토 결과 거더와의 파괴조합과 아치리브와의 파괴조합에서 체계신뢰성보다 위험한 상한계 시스템 파괴확률과 안전한 하한계 파괴확률이 발견되었다.