본 연구에서는 다양한 식품유해미생물에 대한 길항작용 및 항산화활성이 우수한 B. subtilis SRCM102046 균주를 식품보존 소재로서 이용하기 위해 반응표면분석법을 이용하여 균체 증량을 통한 항균활성 및 항산화활성 증대를 도모하고자 하였다. SRCM102046의 산업적 활용을 위한 성장조건을 최적화하기 위해 배양시간에 따른 균체 성장을 조사하였으며, 통계학적 기법인 반응표면분석법을 사용하였다. SRCM102046의 최적 성장을 위한 배지 성분을 선별하기 위해 Plackett-Burman design을 이용하였으며, PBD 결과 선별된 배지 성분으로 molasses, sucrose, peptone으로 예측되었다. 각 배지 성분의 최적농도를 결정하기 위한 방법으로 central composite design을 이용하였으며, 최종적으로 예측된 각 배지 성분의 농도는 molasses 7 g/L, sucrose 7 g/L, peptone 2 g/L로 예측되었다. 이때의 균체량은 22.03±1.30 g/L로 예측되었으며, 통계분석을 통해 실험모델의 적합성을 확인하였다. 또한, 실험 모델을 수행하여 건조균체량을 측정한 결과 22.02±0.35 g/L로 측정되어 실험모델에 의해 예측된 값이 오차범위 내에 존재하여 모델의 신뢰성이 매우 높음을 확인하였으며, 이는 실험모델에 의해 예측된 최적배지 사용시 최적화 이전의 LB 배지에서의 균체량(2.47±0.03 g/L)대비 약 9배의 균체량이 증가함을 확인하였다. 또한 최적배지에서 B. subtilis SRCM102046 배양 시 항균활성은 대조구로 사용된 LB 배지에서의 항균활성 대비 최대 140% 향상되었으며, 항산화활성은 약 100.41% 증가함을 확인하였다. 본 연구를 통하여 식품보존제로서B. subtilis SRCM102046의 산업화를 위한 배지최적화를 수행하였으며, 추후 박테리오신의 정제 및 특성 등에 대한 세부적인 연구가 필요하지만 본 연구를 통해 확립된 배양조건을 기반으로 식품보존 소재의 측면에서 매우 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 홍시라떼 분말화의 최적조건 설정을 위하여 반응표면분석법(RSM)을 이용하였으며, 독립변수는 inlet temperature(X1), air flow rate(X2), 시료의 공급속도인 feed flow rate(X3)로 설정하고 종속변수로는 회수량(Y1), 수분흡 수지수(Y2), total phenolic compounds(Y3)로 설정하였다. 각 종속변수에 따른 회귀식은 모두 p<0.001 수준에서 유의성이 인정되었다. 홍시라떼의 경우 과당이 풍부하여 분말의 부착성이 높기 때문에 유리전이 온도와 입자의 표면 온도 차이가 낮을수록 회수량은 높아졌으며, 분말의 결정성과 응집성은 증가하여 수분흡수지수는 낮아졌다. 또한 낮은 inlet temperature(X1)와 높은 feed flow rate(X3)는 입자의 표면 온도와 열의 접촉 시간을 모두 낮추어 total phenolic compounds의 손실을 최소화 하였다. 각 독립변수와 종속변수의 영향을 나타내는 반응표면그래프를 이용하여 최적 분말화 조건을 예측한 결과 inlet temperature(X1) 90℃, air flow rate(X2) 53 mL/min, feed flow rate(X3) 17.00 mL/min로 결정되었다.

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 설정 하여 새싹보리를 추출하였다. 이 후, 추출물의 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH 라디칼 소거능 활성을 측정하였다. 모든 회귀식의 R2는 0.9 이상으로 5% 수준 이내에서 유의성이 인정되었다. 총 폴리페놀의 최적 추출 조건은 에탄올 농도 58.94%, 마이크로웨이브 전력 209.04 W, 추출시간은 18.17분으로 나타났으며, 총 플라보노이드 의 최적 추출 조건은 에탄올 농도 52.7%, 마이크로웨이브 전력 73.03 W, 추출시간은 5분으로 나타났다. DPPH 라디칼 소거능 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 예측값 은 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.

Functional compounds including flavonoids, anthocyanins, polyphneols and antioxidants were extracted from blue honeysuckle (Lonicera caerulea L.) using highly efficient microwave-assisted extraction. And extraction process was modeled and optimized according to response surface methodology (RSM). The independent variables (Xn) were ethanol concentration (X1: 0, 25, 50, 75, 100%), irradiation time (X2: 1, 3, 5, 7, 9 min), and microwave power (X3: 60, 120, 180, 240, 300 W). Dependent variables (Yn) were total flavonoid contents (Y1), total anthocyanin contents (Y2), total polyphenol contents (Y3) and antioxidant activity (Y4). Four-dimensional response surface plots were generated based on the fitted second-order polynomial models to get optimal conditions. Estimated optimal conditions for 4 responses were ethanol concentration of 54-72%, irradiation time of 7.1-7.6 min, and microwave power of 243-251 W. Ridge analysis predicted the maximal responses of total flavonoid content, total anthocyanin content, total polyphenol content and antioxidant activity were 38.00 mg RE/g, 6.80 mg CGE/g, 14.90 mg GAE/g, 89.10%, respectively. Verification experiment was carried out at predicted optimal conditions and experimental values for total flavonoid content, total anthocyanin content, total polyphenol content and antioxidant activity were 38.10 mg RE/g, 6.72 mg CGE/g, 14.91 mg GAE/g and 89.13%, respectively. No significant difference was observed between predicted and experimental values, indicating good fitness of fitted model and successful application of RSM.

In order to investigate the adsorption characteristics for Sr ion using the Na-X zeolite synthesized from coal fly ash, batch tests and response surface analyses were carried out. The adsorption kinetic data for Sr ions, using Na-X zeolite, fitted well with the pseudo-second-order model. The uptake of Sr ions followed the Langmuir isotherm model, with a maximum adsorption capacity of 196.46 mg/g. Thermodynamic studies were conducted at different reaction temperatures, with the results indicating that Sr ion adsorption by Na-X zeolite was an endothermic (ΔHo>0) and spontaneous (ΔGo<0) process. Using the response surface methodology of the Box-Behnken method, initial Sr ion concentration (X1), initial temperature (X2), and initial pH (X3) were selected as the independent variables, while the adsorption of Sr ions by Na-X zeolite was selected as the dependent variable. The experimental data fitted well with a second-order polynomial equation by multiple regression analysis. The value of the determination coefficient (R2=0.9937) and the adjusted determination coefficient (adjusted R2=0.9823) was close to 1, indicating high significance of the model. Statistical results showed the order of Sr removal based on experimental factors to be initial pH > initial concentration > temperature.

본 연구를 통해 논, 시설재배 밭 토양, 쓰레기장, 하천 및 호수의 퇴적 토양 등 22개소에 서 분리한 총 6종의 광합성세균 중 호기 ․암 배양이 가능한 Rhodobacter sphaeroides PS-24 를 분리하였다. 형태학적 특징으로는 그람음성의 막대모양으로, 운동성이 있었다. 분리균주 의 16S rRNA 염기서열을 분석한 결과 Rhodobacter sphaeroides ATH2.4.1과 99%의 상동성을 나타내었으며, 본 연구에서 Rhodobacter spharoides PS-24로 명명하여 연구를 수행하였다. 선별균주를 modifed Van niel's yeast 배지에서 배양 후 생성된 carotenoid를 추출한 결과 12.03±0.15 mg/L의 함량이 측정되었으며, 반응표면분석법 중 Plackett burman 분석방법과 Box-Behnken 분석방법을 통해 carotenoid 생산에 영향을 미치는 요인을 분석하고 농도를 최 적화하였다. 분석결과 각각의 독립변수 yeast extract –0.4144 (1.23 g/L), Na2CO3 0.8541 (3.71 g/L)와 MgSO4 1.00 (1.00 g/L)의 농도를 선정하였으며, 이를 바탕으로 배지 조성을 최적화 한 결과 yeast extract 1.23 g, sodium acetate 1 g, NH4Cl 1.75 g, NaCl 2.5 g, K2HPO4 2 g, MgSO4 1.0 g, mono-sodium glutamate 7.5 g, Na2CO3 3.71 g, NH4Cl 3.5 g, CaCl2 0.01 g/ liter로 선정하였다. 최적배지를 대상으로 5 L, 50 L, 500 L scale-up을 진행한 결과 최종 carotenoid 는 각각 17.98 mg/L, 18.03 mg/L, 18.11 mg/L로 조사되었다. 최적배지의 경우 modified Van niel's yeast 배지보다 약 1.5배 많은 carotenoid를 생산하였으며, 대량배양을 통한 scale-up 과 정 시 carotenoid의 생산량은 크게 변화하지 않는 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구를 바 탕으로 산업적으로 다양하게 사용되고 있는 carotenoid를 생산하는 광합성세균 Rhodobacter spharoides PS-24를 개발하였으며, 본 연구를 바탕으로 유기농축산에 사용이 가능한 기능성 미생물제제를 개발하고자 한다.

꾸지뽕 열매는 미생물에 의한 오염과 물러짐으로 저장기간이 짧고 유통이 어렵다는 단점이 있다. 농산물에 적용할 수 있는 선도 유지 및 가공법은 여러 방법이 있지만 본 연구에서는 실질적으로 농민들이 적용할 수 있는 블랜칭 처리방법과 열풍 건조법에 대해 연구하였다. 먼저 블랜칭 처리 시간별로 꾸지뽕의 생균수를 측정하여 블랜칭 처리 시간이 증가할수록 미생물이 점차적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 블랜칭 처리 시간 및 건조 조건에 따른 건조 추세를 비교한 결과, 40℃에서 건조 시 무처리구 보다 블랜칭 처리구가 더 빠른 수분 감소 효과를 나타내었다. 하지만 건조 온도가 증가할수록 무처리구와 블랜칭 처리구 간의 건조 추세 차이는 점점 줄어드는 것을 확인하였다. 최종적으로 블랜칭 및 열풍건조의 최적 조건을 도출하기 위해 반응표면 분석법을 이용하였다. 조건에 따른 total polyphenol content, total flavonoid content, DPPH radical scavenging activity, 색차(ΔE)의 예측값은 각각 8.62 mg GAE/g, 56.65 mg RE/g, 40.26%, 11.69의 수치를 나타냈다. 최적 범위 내 임의의 조건 즉, 240 sec 블랜칭 처리 시간, 60℃ 건조 온도, 24 h 건조 시간에서 실험값은 10.06 mg GAE/g, 49 mg RE/g. 44.99%, 10.53을 나타냈으며 예측값과 실험값은 유사한 값을 보였다.

Background: In this study, microwave extraction was used, which is an effective method to extract useful bioactive substances as it requires low quantities of solvent and short time periods. The aim of this study was to determine the optimal extraction conditions for Agrimonia pilosa Ledeb. Methods and Results: The independent variables were ethanol concentration, microwave power, and extraction time, each of which had five levels. The dependent variables were total polyphenol and total flavonoid content, and DPPH radical scavenging activity. To determine the optimal extraction conditions for bioactive compounds, a response surface methodology was employed. Contour maps were generated from polynomial equations. The optimal conditions were then assumed by superimposing these contour maps. Based on the resulting graph, the optimal microwave extraction conditions for Agrimonia pilosa Ledeb were determined as 42 - 48% ethanol concentration, 240 - 280W microwave power, and 13 - 20 min of extraction time. Conclusions: Ethanol concentration had a significant effect on microwave extraction, in terms of total polyphenol and total flavonoid content, as well as DPPH radical scavenging activity. Microwave power and extraction time influenced the total polyphenol content, but not the total flavonoid content or the DPPH radical scavenging activity.

본 연구는 식혜의 편이성, 유통성, 저장성을 향상시키기 위하여 피막물질을 첨가하고 분무건조를 통하여 분말화를 하고자 하였다. 최적조건 설정을 위하여 반응표면분석법을 이용하였으며 독립변수는 피막물질 maltodextrin의 첨가량 (%), 분무건조기의 inlet 온도(℃) 그리고 분무건조기내 시 료의 공급속도(mL/min)로 설정하였으며 이에 따라 영향을 받는 반응변수는 분말의 흡습량(g), 용해도(%), 입자크기(μ m)로 설정하였다. 각 반응변수에 따른 회귀식은 흡습량은 p<0.001, 용해도는 p<0.05, 입자크기는 P<0.001 수준에서 유의성이 인정되었다. 그리고 각 독립변수와 종속변수의 영향을 나타내는 반응표면그래프를 이용하여 최적 분말화 조건을 예측한 결과 각 종속변수 최적점인 MD 22%, 분무건 조기의 inlet 온도 140℃ 그리고 분무건조기 내로 유입되는 시료의 공급속도는 51 mL/min로 예측되었다.

CO₂는 온실효과에 주된 원인으로 기후 변화에 대한 기여율이 약 65%이다. 이 중 시멘트 산업에서의 CO₂ 배출이 전체 CO₂의 6%를 차지하는 것으로 알려져 있어 시멘트 생산과정에서의 CO₂ 배출량을 획기적으로 줄일 수 있는 대책들이 필요하다. 그 대책 중 하나로서 산업부산물을 이용한 지오폴리머가 각광받고 있다. 지오폴리머는 산업부산물들을 이용하기 때문에 CO₂ 발생량이 낮아 친환경 대체자원으로 국내‧외에서 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 메타카올린(MK)과 플래이애쉬(FA)를 이용한 고강도 지오폴리머를 제조하기 위해 반응표면분석법으로 최적 배합비를 산출하였다. 중심합성계획법을 이용하여 실험조건을 결정하였으며, 적용한 독립변수와 그 범위는 각각 플라이애쉬(FA) 첨가율(FA혼합율, 전체 무기성재료에 대한 FA의 질량 백분율, %) 0 ~ 50%, 알칼리활성화제 비(AE%, 전체 무기성재료에 대한 Na₂O 질량 백분율, %) 10 ~ 25, Silicate modulus (Ms., SiO₂/Na₂O 질량 비) 0.5 ~ 1.5이다. 시편은 고온･상온양생 후 7일, 28일 압축강도를 측정하였다. 7일 및 28일 압축강도는 FA혼합율 25.0%, AE% 17.50, Ms.1.0 일 때 각각 94.2 MPa, 98.8 MPa로 가장 높게 나타났으며, 7일 이후 압축강도 증가는 크지 않았다. 압축강도 결과를 이용하여 2차 모형 회귀분석, 분산분석, 정준분석을 실시하여 최적 배합조건을 도출하였다. 7일 압축강도 결과 값을 이용한 2차 모형으로 회귀 분석한결과 아래와 같은 식을 얻을 수 있었다. y=84.809-8.933x₁+3.882x₂+17.092x₃-1.086x₁²-18.288x₂² -12.614x₃²-4.828x₁x₂-1.027x₁x₃-2.552x₂x₃ x₁,x₂,x₃는 각각 FA혼합율, AE%, Ms.이며, 분산분석 결과 2차 모형 회귀식 및 1차항, 2차항의 회귀계수 모두 유의수준 0.05 수준에서 유효한 것으로 나타났으며, 적합성 결여 검정에서도 모델식이 유효한 것으로 판정되었다. 실험범위 내에서의 최적 배합비는 FA혼합율 0.0%, AE% 18.79, Ms. 1.2이며, 105.2 MPa의 압축강도를 얻을 수 있었다. 정준분석 결과 정상점은 최대점이며, (-6.538, 0.910, 0.852)로 파악되었다. 이로부터 정상점은 실험범위를 벗어난 영역에 존재함을 알 수 있다. 28일 압축강도 결과 값을 이용한 2차 모형 회귀분석 결과 아래와 같은 식을 얻을 수 있었다. y=90.6873-11.0202x₁+1.9121x₂+16.57243x₃-2.6492x₁²-22.3598x₂² -12.7944x₃²-4.7325x₁x₂-0.3950x₁x₃-4.1575x₂x₃ 분산분석 결과 2차 모형 회귀식 및 1차항, 2차항의 회귀계수 모두 유의수준 0.05 수준에서 유효한 것으로 나타났으며, 적합성 결여 검정에서도 모델식이 유효한 것으로 판정되었다. 실험범위 내에서의 최대 28일 압축강도는 배합비 FA혼합율 0.0%, AE% 18.18, Ms. 1.2의 조건에서 108.1 MPa을 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 정준분석 결과 정상점은 최대점이며, (-2.333, 0.230, 0.655)로 나타났다. 이로부터 정상점이 실험범위를 벗어난 영역에 존재함을 알 수 있다.

Acid hydrolysis of cellulose using hydrothermal reaction was conducted to maximize reducing sugar concentration and the response surface methodology (RSM) was applied to study the effects of independent variables, such as reaction temperature (116 ~ 184oC), reaction time (12 ~ 28 min) and hydrochloric acid concentration (HCl, 0.0159 ~ 0.1841 N) on reducing sugar concentration and production yield from the cellulose. With the optimum conditions of the acid-catalyzed hydrothermal hydrolysis, the reducing sugar (RS) was obtained as 369.14 mg-RS/g-cellulose in 172.77oC of the reaction temperature, 28.41 min of the reaction time and 0.067 N of the hydrochloric acid concentration. The glucose (Glu) was obtained as 281.94 mg-Glu/g-cellulose in 154.70oC of the reaction temperature, 11.59 min of the reaction time and 0.184 N of the hydrochloric acid concentration.

Response surface methodology was applied to the processing conditions to investigate the physicochemical properties of ramie porridge. In the processing conditions based on the central composite design with the addition of ramie leaf powder (0-4 g) and water (700-1100 g), the coefficients of determination (R2) of the models were above 0.9141 for the physicochemical properties, above 0.7627 for the Hunter color parameters, and above 0.8975 for the rheological properties. The soluble solid content, viscosity, and gumminess of the sample decreased significantly with an increase in the water added, whereas the spreadability and adhesiveness increased significantly. The Hunter color L value of the sample decreased significantly with an increase in the amount of ramie leaf powder added, whereas the Hunter b value increased significantly. The estimated maximum viscosity of the ramie porridge was shown to be 24,643 cp when 1.90 g ramie leaf powder and 700.24 g water were added; the estimated maximum lightness of the ramie porridge was shown to be 59.11 when 0.02 g ramie leaf powder and 869.30 g water were added; and the estimated maximum gumminess of the ramie porridge was shown to be 21.46 g when 2.12 g ramie leaf powder and 700.35 g water were added.

Enzymatic action and microbial growth degrade the quality of fresh-cut lettuce. Browning, a bad smell, and softening during storage are the major forms of quality deterioration. Health-oriented consumers tend to avoid foods treated with chemicals to maintain their freshness. This study was conducted to evaluate the change in the quality of fresh-cut lettuce with combined low-temperature blanching (LB) and ultrasonication (US). The optimum condition was selected using the response surface methodology (RSM), through a regression analysis with the following independent variables; the ultrasonication time (X1), blanching temperature (X2), blanching time (X3), and dependent variable; ΔE value (y). It was found that the condition with the lowest ΔE value occurred with combined 90s US and 45℃ 90s LB (US+LB). The combined treatment group (US+LB) was stored at 10℃ for 9 days with the control group and each single-treatment group, with low-temperature blanching and ultrasonication. Overall, the US+LB group had a significantly high L* value, which indicates significantly low a*, b*, ΔE, browning index, PPO, and POD activity values, and a low total bacteria count (p < 0.05). The US+LB group also had the highest sensory score (except for aroma and texture; p > 0.05).

This study investigated the application of experimental design methodology to optimization of conditions of air-plasma and oxygen-plasma oxidation of N, N-Dimethyl-4-nitrosoaniline (RNO). The reactions of RNO degradation were described as a function of the parameters of voltage (X1), gas flow rate (X2) and initial RNO concentration (X3) and modeled by the use of the central composite design. In pre-test, RNO degradation of the oxygen-plasma was higher than that of the air-plasma though low voltage and gas flow rate. The application of response surface methodology (RSM) yielded the following regression equation, which is an empirical relationship between the RNO removal efficiency and test variables in a coded unit: RNO removal efficiency (%) = 86.06 + 5.00X1 + 14.19X2 - 8.08X3 + 3.63X1X2 - 7.66X2 2 (air-plasma); RNO removal efficiency (%) = 88.06 + 4.18X1 + 2.25X2 - 4.91X3 + 2.35X1X3 + 2.66X1 2 + 1.72X3 2 (oxygen-plasma). In analysis of the main effect, air flow rate and initial RNO concentration were most important factor on RNO degradation in air-plasma and oxygen-plasma, respectively. Optimized conditions under specified range were obtained for the highest desirability at voltage 152.37 V, 135.49 V voltage and 5.79 L/min, 2.82 L/min gas flow rate and 25.65 mg/L, 34.94 mg/L initial RNO concentration for air-plasma and oxygen-plasma, respectively.

반응표면분석법에 의해 생두를 실험 조건인 의 온도 범위에서 7.93~22.07분의 조건으로 커피원두를 배전하여 이화학적 분석, 물리적 특성, 관능검사 등을 실시하여 최적 조건을 설정하였다. 배전 정도가 커짐에 따라 직경, 길이, 두께 모두가 증가하여 전체적인 팽창률은 증가했지만, 겉보기 밀도의 변화는 그 차이가 적은 것으로 나타났다. pH는 증가하는 반면 총산도와 총페놀함량은 감소하는 경향을 나타내었으며, 고형분함량은 증가하는 유의성을 가지고 있

본 연구는 세이지의 다양한 생리적 기능성과 우리 전통된장을 접목하여 허브를 첨가한 된장을 개발하고자 된장의 염도와 세이지분말 첨가량을 달리한 후 반응표면분석법으로 최적조건을 얻고자 관능특성을 조사하였다. 그 결과, 색은 1.20~2.70, 냄새는 1.60~3.20, 맛은 1.40~3.50, 조직감은 1.60~3.50, 전반적인 기호도는 1.60~3.05의 값을 나타내어 실험구의 조건에 따라 차이를 보였다. 이차회귀식에 의하여 형성된 반응표면 분석