Mixture Design 분석을 이용한 여주음료 조성 최적화 연구

A Study on Optimization of Bitter Melon (Momordica charantia L.) Beverage Composition by Mixture Design Analysis

본 연구의 목적은 Mixture Design의 이론적 연구와 실험의 계획, 분석 및 결과를 도출하는 과정을 제시하는 연구로 여주를 사용한 음료 조성의 최적화로 실험을 진행하였다. Mixture Design의 실험 계획은 Simplex 공간에 설계한다. 본 연구에서는 여주, 옥수수, 보리를 요인으로 10개의 샘플과 중복된 4개의 샘플로 총 14개의 샘플을 만들어 관능 실험을 하였다. 추정을 위해 회귀식을 구하고, 회귀식의 적합성을 확인하기 위해 수치적인 방법과 모형적인 방법으로 검정을 하였다. 모든 회귀식에서 유의 수준, 정규성, 신뢰성을 확인 하고, 반응표면을 분석하였다. 맛의 만족도는 여주보다는 옥수수와 보리가 많은 경우 높게 나왔다. 향의 만족도는 여주는 적고, 보리는 많을수록 좋았고, 옥수수는 영향을 미치지 않았다. 색의 만족도는 보리가 많은 경우 좋았다. 전반적인 선호도는 여주와 옥수수는 적게, 보리는 많을수록 좋았다. 즉, 맛과 향을 위해서는 여주의 비율을 낮추고, 색과 전반적인 선호도를 높이기 위해 보리의 비율을 높여야 한다. 모든 반응 값을 최대로 하는 최적의 조성비는 여주: 옥수수: 보리 = 0.2: 0.1: 0.7로 반응 값은 맛 5.71, 향 5.12, 색 5.25, 전반적인 선호도 5.55이었고, Desirability는 맛 0.85, 향 0.97, 색 0.83, 전반적인 선호도 0.91로 최적 조성비의 전체 Desirability는 0.89로 높은 수렴성을 보였다.

This study was carried out for the purpose of optimizing the creation of a beverage using bitter melon, as a study presenting the process of deriving the planning, analysis, and results of the theoretical study and experiment of Mixture Design. The plan for the experiment of Mixture Design is made in a simplex space. In this study, a total of 14 samples were made from 10 with the main factors of bitter melon, corn, and barley, including 4 overlapping ones to carry out a sensory experiment. Regression equations were obtained for estimation, and the verification process was done in numerical and model ways to confirm the suitability of the regression equations. The significance level, normality, and reliability were checked in all regression equations, and the response-surface was analyzed. The optimum composition ratio to make all response values maximum was bitter melon: corn: barley = 0.2: 0.1: 0.7, in which the response values were 5.71 for taste, 5.12 for flavor, 5.25 for color, and 5.55 for overall preference, and the desirability was 0.85 for taste, 0.97 for flavor, 0.83 for color, and 0.91 for overall preference, in which the overall desirability of the optimum composition ratio was 0.89 to show a high astringency.