• Title/Summary/Keyword: Response surface methodology (RSM)

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

  • Cao, Wa;Kim, Hung-Woo;Li, Jianhong;Lee, Jin-Woo
    • Journal of Life Science
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    • v.23 no.4
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    • pp.542-553
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    • 2013
  • The aim of this work was to establish the optimal conditions for the production of cellobiase by a marine bacterium, Cellulophaga lytica LBH-14, using response-surface methodology (RSM). The optimal conditions of rice bran, ammonium chloride, and the initial pH of the medium for cell growth were 100.0 g/l, 5.00 g/l, and 7.0, respectively, whereas those for the production of cellobiase were 91.1 g/l, 9.02 g/l, and 6.6, respectively. The optimal concentrations of $K_2HPO_4$, NaCl, $MgSO_4{\cdot}_{7H2}O$, and $(NH_4)_2SO_4$ for cell growth were 6.25, 0.62, 0.28, and 0.42 g/l, respectively, whereas those for the production of cellobiase were 4.46, 0.36, 0.27, and 0.73 g/l, respectively. The optimal temperatures for cell growth and for the production of cellobiase by C. lytica LBH-14 were 35 and $25^{\circ}C$, respectively. The maximal production of cellobiase in a 100 L bioreactor under optimized conditions in this study was 92.3 U/ml, which was 5.4 times higher than that before optimization. In this study, rice bran and ammonium chloride were developed as carbon and nitrogen sources for the production of cellobiase by C. lytica LBH-14. The time for the production of cellobiase by the marine bacterium with submerged fermentations was reduced from 7 to 3 days, which resulted in enhanced productivity of cellobiase and a decrease in its production cost. This study found that the optimal conditions for the production of cellobiase were different from those of CMCase by C. lytica LBH-14.

반응표면분석에 의한 쇠고기 야채 쌀죽의 이화학적 및 관능적 특성 변화

  • 이용욱;금준석;은종방
    • Proceedings of the Korean Society of Postharvest Science and Technology of Agricultural Products Conference
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    • 2003.10a
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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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Optimization of Extraction of Functional Components from Black Rice Bran (흑미 미강의 기능성 성분 추출 공정 최적화)

  • Jo, In-Hee;Choi, Yong-Hee
    • Food Engineering Progress
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    • v.15 no.4
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    • pp.388-397
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    • 2011
  • The purpose of this study was to determine the optimum ethanol extraction conditions for maximum extraction of functional components such as ferulic acid, oryzanol, and toopherol from black rice bran using Response Surface Methodology (RSM). A central composite design was applied to investigate the effects of the independent variables of solvent ratio ($X_{1}$), extraction temperature ($X_{2}$) and extraction time ($X_{3}$) on the dependent variables such as total phenol components ($Y_{1}$), total flavonoids compounds ($Y_{2}$), electron donating ability ($Y_{3}$), $\gamma$-oryzanol ($Y_{4}$), ferulic acid ($Y_{5}$) and $\alpha$-toopherol components ($Y_{6}$). ANOVA results showed that coefficients of determination (R-square) of estimated models for dependent variables ranged from 0.8939 to 0.9470. It was found that solvent ratio and extraction temperature were the main effective factors in this extraction proess. Particularly, the extraction efficiency of ferulic acid, $\gamma$-oryzanol and $\alpha$-toopherol components were significantly affected by extraction temperature. As a result, optimum extraction conditions were 20.35 mL/g of solvent ratio, 79.4$^{\circ}C$ of extraction temperature and 2.88 hr of extraction time. Predicted values at the optimized conditions were acceptable when compared with experimental values.