• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권1호
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• pp.99-109
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• 2022

This study is the first report on production and characterization of the enzyme from an Ornithinibacillus species. A 4.2-fold increase in the extracellular protease (called L9^T) production from Ornithinibacillus caprae L9^T was achieved through the one-factor-at-a-time approach and response surface methodological optimization. L9^T protease exhibited a unique protein band with a mass of 25.9 kDa upon sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. This novel protease was active over a range of pH (4-13), temperatures (30-80℃) and salt concentrations (0-220 g/l), with the maximal activity observed at pH 7, 70℃ and 20 g/l NaCl. Proteolytic activity was upgraded in the presence of Ag⁺, Ca²⁺ and Sr²⁺, but was totally suppressed by 5 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, which suggests that this enzyme belongs to the serine protease family. L9^T protease was resistant to certain common organic solvents and surfactants; particularly, 5 mM Tween 20 and Tween 80 improved the activity by 63 and 15%, respectively. More importantly, L9^T protease was found to be effective in dehairing of goatskins, cowhides and rabbit-skins without damaging the collagen fibers. These properties confirm the feasibility of L9^T protease in industrial applications, especially in leather processing.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권7호
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• pp.892-901
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• 2022

The rising demand for carotenoids can be met by microbial biosynthesis as a promising alternative to chemical synthesis and plant extraction. Several species of lactic acid bacteria (LAB) specifically produce C₃₀ carotenoids and offer the added probiotic benefit of improved gut health and protection against chronic conditions. In this study, the recently characterized Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum KCCP11226^T produced the rare C₃₀ carotenoid, 4,4'-diaponeurosporene, and its yield was optimized for industrial production. The one-factor-at-a-time (OFAT) method was used to screen carbon and nitrogen sources, while the abiotic stresses of temperature, pH, and salinity, were evaluated for their effects on 4,4'-diaponeurosporene production. Lactose and beef extract were ideal for optimal carotenoid production at 25℃ incubation in pH 7.0 medium with no salt. The main factors influencing 4,4'-diaponeurosporene yields, namely lactose level, beef extract concentration and initial pH, were enhanced using the Box-Behnken design under response surface methodology (RSM). Compared to commercial MRS medium, there was a 3.3-fold increase in carotenoid production in the optimized conditions of 15% lactose, 8.3% beef extract and initial pH of 6.9, producing a 4,4'-diaponeurosporene concentration of 0.033 A₄₇₀/ml. To substantiate upscaling for industrial application, the optimal aeration rate in a 5 L fermentor was 0.3 vvm. This resulted in a further 3.8-fold increase in 4,4'-diaponeurosporene production, with a concentration of 0.042 A₄₇₀/ml, compared to the flask-scale cultivation in commercial MRS medium. The present work confirms the optimization and scale-up feasibility of enhanced 4,4'-diaponeurosporene production by L. plantarum subsp. plantarum KCCP11226^T.

• 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.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제16권4호
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• pp.472-481
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• 2009

반응표면분석법은 최적화 연구에 자주 사용되는 통계적 분석방법이다. 본 연구는 반응표면분석법에 의해 Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Pseudomonas fluorescens 및 Vibrio parahaemolyticus에 대한 자몽종자 추출물과 젖산 혼합물의 항균활성을 검토하여 최적화하였다. 중심합성계획에 따라 1% 자몽종자 추출물 (GFSE)과 10% 젖산 (LA)의 비율 ($X_1$, 0:100-100:0 v/v)과 1% GFSE와 10% LA 혼합물의 농도 ($X_2$, 20-100%)를 독립변수로 하고 S. aureus ($Y_1$), B. cereus ($Y_2$), E. coli ($Y_3$), S. typhimurium ($Y_4$), P. fluorescens ($Y_5$) 및 V. parahaemolyticus ($Y_6$)에 대한 항균활성을 종속변수로 하여 항균활성을 측정하였다. 미생물에 대한 1% GFSE와 10% LA의 항균활성 처리조건의 최적범위는 다양한 조건하에서 얻어진 반응변수의 항균활성에 관하여 중첩된 등고선도로 예측하였고, 항균활성을 최대화하기위한 최적범위는 1% GFSE와 10% LA의 비율 35.73:64.27-56.58:43.42 (v/v)이었고 혼합물의 농도는 $51.70{\sim}100%$였다. 최적 항균활성 범위내의 주어진 조건 (1% GFSE:10% LA 비율 40:60, 1% GFSE:10% LA 혼합물 70%)에서 S. aureus ($Y_1$), B. cereus ($Y_2$), E. coli ($Y_3$), S. typhimurium ($Y_4$), P. fluorescens ($Y_5$) 및 V. parahaemolyticus ($Y_6$)에 대한 1% GFSE:10% LA 혼합물의 비율 및 농도의 항균활성은 각각 24.55, 25.22, 20.20, 22.49, 23.89 및 28.04 mm로 예측되었다. 최적조건 범위내의 임의의 조건에서 실험한 결과 각 종속변수들의 예측값과 실제값이 유사한 항균활성을 보였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제18권2호
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• pp.29-43
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• 2019

미시적 교통류 모형의 정산은 시뮬레이션 분석에 있어 매우 중요한 요소이다. 유전자 알고리즘은 교통류 모형의 정산에 널리 활용되어 왔으며, 일반적으로 이러한 최적화 문제에 있어 높은 효율성을 보이는 것으로 알려져 있다. 하지만 제한된 시간내에 신속한 의사결정을 위한 시뮬레이션 분석에 있어 유전자알고리즘의 모형 정산속도는 여전히 느리다. 이에 본 연구에서는 정산 효율 향상을 위해 중심합성계획법 기반의 이중유전자알고리즘을 활용한 차량추종모형 정산방법론을 개발하였다. 개발된 정산 방법론에서는 실험계획법 중 하나인 중심합성계획법과 유전자알고리즘을 결합하여 준최적해를 찾고, 이를 다시 유전자알고리즘의 초기 값으로 하여 모형 파라미터의 최적해를 찾는다. 개발된 방법을 활용하여 Gipps의 차량추종모형을 정산하였다. 선행연구에서 사용된 단일 유전자알고리즘을 활용한 방법과 비교한 결과, 본 연구에서 개발한 방법이 더 짧은 시간내에 최적해를 찾는 것으로 확인되었다. 개발된 방법론은 유전자알고리즘을 사용하는 다양한 교통분석에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제34권2호
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• pp.137-143
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• 2023

본 연구에서는 알팔파로부터 추출한 천연계면활성제를 사용하여 중심합성설계모델(CCD-RSM)을 이용한 O/W 유화제조 공정의 최적화를 수행하였다. 그 결과 95% 신뢰구간에서 최적화 결과의 통계학적 합리성을 확인하였다. CCD-RSM을 통하여 독립변수인 알팔파 추출물:Sugar ester S-370의 혼합비율(P), 계면활성제의 첨가량(W) 및 유화속도(R)가 반응치인 유화안정도지수(ESI), 평균입자크기(MDS) 및 점도(V)에 끼치는 영향을 조사하여 O/W 유화제조공정의 최적조건을 산출하였다. 유화안정도지수, 평균입자크기 및 점도에 관한 회귀방정식으로부터 다중반응을 수행하여 3가지 반응치를 동시에 만족하는 최적 유화조건으로 알팔파 추출물:Sugar ester S-370의 혼합비율은 49.5 wt%, 계면활성제의 첨가량 9.1 wt%, 유화속도 6559.5 rpm으로 나타났으며 산출된 반응치의 응답값은 ESI는 89.9%, MDS는 1058.4 nm, V는 1522.5 cP로 산출되었다. 이를 실험으로 확인한 결과 ESI는 88.7%, MDS는 1026.4 nm, V는 1486.5 cP이었으며 평균 오차율은 2.3 (± 0.4)%이었다. 따라서 CCD-RSM을 실제 유화 제조에 적용하여 만족스러운 O/W 유화제조 공정조건을 얻을 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제53권3호
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• pp.334-341
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• 2020

This study was conducted to optimize the processing conditions of seasoned broughton's ribbed ark Scapharca broughtonii products (S-BRA-P) using response surface methodology (RSM). The concentrated oyster extract content (X₁, w/w), amino-based seasoning powder content (X₂, w/w), and enzyme-treated stevia content (X₃, w/w) were selected as independent variables, and amino nitrogen (Y₁) and overall acceptance in a sensory evaluation (Y₂) were selected as dependent variables. The optimal conditions of X₁, X₂, and X₃ were 97.5%, 20.0%, and 0.9%, respectively, and the predicted values of the multiple response optimal conditions were Y₁ (1,030 mg/100 g) and Y₂ (8.3). Under the optimum conditions, the experimental values of Y₁ and Y₂ were 1,034 ± 6.0 mg/100 g and 8.5 ± 0.4, respectively, which was no significant difference from the predicted values (P<0.05). In conclusion, the optimized models of X₁, X₂, and X₃ for the preparation of soy sauce-based sauce were suitably fitted. The optimum amount of seasoning sauce was 13% for the preparation of S-BRA-P. The S-BRA-P, which was prepared by adding the seasoning sauce and the other subsidiary material [finely chopped spring onion (3.8%) and cheongyang hot pepper (4.6%)], had a superior taste, color, and odor.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제20권2호
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• pp.257-264
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• 2013

본 연구는 저장성이 낮은 양파를 이용하여 양파의 발효특성을 조사하였다. 양파 발효의 화학적 특성(잔류 당 함량, pH, 산도 및 알콜 함량)과 관능적 특성(색상, 향, 맛 및 전반적인 기호도)은 반응표면분석을 통해 모니터링 되었다. 알콜 함량에 대한 반응표면분석 결과, 회귀식의 $R^2$가 0.9620으로 1% 이내에서 유의성이 인정되었으며, 예측된 정상점은 최대점으로 발효온도 $29.27^{\circ}C$, 발효시간 103.43 hr 및 초기 당도 $27.52^{\circ}Brix$였으며, 최대점까지는 초기 당 함량과 발효시간이 경과할수록 증가하였다. 전반적인 기호도에 대한 회귀식의 $R^2$는 0.9060으로 5% 이내에서 유의성이 인정되었으며, 예측된 정상점은 안장점으로, $39.27^{\circ}C$, 57.28 hr 및 $22.14^{\circ}Brix$의 조건에서 최대값 6.64점으로 예측되었다. 알콜 함량과 전반적인 기호도 모두를 만족시켜 주는 조건을 구하기 위해 반응표면 중 최적 반응표면만을 superimposing 하여 양파 발효주의 최적 발효조건을 설정한 결과, 발효온도 $28{\sim}32^{\circ}C$, 발효시간 80~90 hr 및 초기 당도 $20{\sim}25^{\circ}Brix$로 예측되었다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제23권7호
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• pp.913-922
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• 2016

본 연구는 절단 절임배추의 미생물학적 안전성과 품질확보를 위해 maltodextrin(MD)과 grape seed extract(GSE)를 첨가한 새로운 절임 조건을 개발하고자 수행되었다. 반응 표면분석법을 이용하여 분석한 결과, 10.09~10.32% NaCl, 9.45~10.00% MD와 234~300 ppm GSE를 병합한 절임염수와 5.68~5.94 hr의 절임시간이 절단 배추의 최적 절임 조건으로 나타났다. 이 절임 조건하에서 절단 배추의 총호기성 세균과 효모 및 곰팡이 수는 3.33과 1.45 log CFU/g까지 각각 감소한 반면 관능적 품질인 맛, 조직감과 종합적 기호도는 6점 이상의 높은 점수를 유지하였다. 또한 이 절임조건은 절임 중 적절한 배추의 중량감소율인 15~23%와 절임배추의 최적 염도인 1.5~2.0%를 만족하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구결과, MD와 GSE가 첨가된 절임염수는 배추의 위해미생물 감소뿐만 아니라 품질유지에 효과를 보여줌으로써 김치 제조를 위한 배추의 절임공정에 활용할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제46권5호
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• pp.588-592
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• 2014

본 연구는 다진 생강에 다량 함유된 6-gingerol을 뇌질환 개선 등의 기능성이 보고된 6-shogaol로 변환시키기 위하여 $CO_2$를 이용한 6.4MPa의 가압조건에서 가열 온도와 시간을 변수로 두고 중심합성설계법을 이용한 최적반응표면분석법을 적용하였다. 적용 온도 $70-130^{\circ}C$ ($X_1$)와 적용 시간 95-265분($X_2$)을 독립변수로, 6-gingerol함량($Y_1$, mg/g dried ginger)와 6-shogaol함량($Y_2$, mg/g dried ginger)을 종속변수로 설정하였다. 그 결과 온도와 시간이 대체적으로 증가할수록 6-gingerol은 감소하였으며 반대로 6-shogaol은 증가하였다. 도출된 반응표면 설계를 분석한 결과 압력이 6.4 MPa일 경우 적용 온도($X_1$)는 $130^{\circ}C$, 적용 시간($X_2$)는 204분이었다. 최적반응표면분석 결과 예측된 6-gingerol과 6-shogaol 함량은 각각 건조시킨 생강을 기준으로 0.13, 3.85 mg/g이며, 이때 만족도는 0.991이었다. 본 실험 결과를 통하여 도출된 가압조건에서의 열처리 방법은 스팀 등을 이용한 물리적 열처리 기술에 비해 소요 시간과 소모되는 에너지를 줄일 수 있었고, 6-gingerol에서 6-shogaol로의 변환율이 탁월하기 때문에 친환경적이고 효율적인 6-shogaol을 얻을 수 있는 기술임을 확인할 수 있었다.