Abstract
Response surface methodology (RSM) is frequently used for optimization studies. In the present work, RSM was used to determine the antimicrobial activitiesof grapefruit seed extract (GFSE) and a lactic acid mixture (LA) against Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Pseudomonas fluorescens, and Vibrio parahaemolyticus. A central composite design was used to investigate the effects of independent variables on dependent parameters. One set of antimicrobial preparations included mixtures of 1% (w/w) GFSE and 10% (w/w) LA, in which the relative proportions of component antimicrobials varied between 0 and 100%. In further experiments, the relative proportions were between 20% and 100%. Antimicrobial effects against various microorganisms were mathematically encoded for analysis. The codes are given in parentheses after the bacterial names, and were S. aureus ($Y_1$), B. cereus ($Y_2$), E. coli ($Y_3$), S. typhimurium ($Y_4$), P. fluorescens ($Y_5$), and V. parahaemolyticus ($Y_6$). The optimum antimicrobial activity of the 1% (w/w) GFSE:10% (w/w) LA mixture against each microorganism was obtained by superimposing contour plots ofantimicrobial activities on measures of response obtained under various conditions. The optimum rangesfor maximum antimicrobial activity of a mixture with a ratio of 1:10 (by weight) GFSE and LA were 35.73:64.27 and 56.58:43.42 (v/v), and the optimum mixture ratio was 51.70-100%. Under the tested conditions (a ratio of 1% [w/w] GFSE to 10% [w/w] LA of 40:60, and a concentration of 1% [w/w] GFSE and 10% [w/w] LA, 70% of the highest value tested), and within optimum antimicrobial activity ranges, the antimicrobial activities of the 1% (w/w) GFSE:10% (w/w) LA mixture against S. aureus ($Y_1$), B. cereus ($Y_2$), E. coli ($Y_3$), S. typhimurium ($Y_4$), P. fluorescens ($Y_5$), and V. parahaemolyticus ($Y_6$) were 24.55, 25.22, 20.20, 22.49, 23.89, and 28.04 mm, respectively. The predicted values at optimum conditions were similar to experimental values.
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.
