りんごの乾燥過程におけるカルボスルファンの変態機構の解明

Mechanism insights into the transformation of carbosulfan during apple drying processes.

• Changjian Li
• Yahan Zhang
• Wen Cai
• Xuejing Zhang
• Yunfei Xie
• Yahui Guo
• Hang Yu
• Weirong Yao
• He Qian

抄録

りんごのオーブン乾燥，マイクロ波乾燥，天日乾燥の各過程で，りんご中のカルボスルファン(CSN)の変態を調べた。CSNはこれらの乾燥過程で主にカルボフラン(COA)に変換された。CSNとCOAの変換速度を曲線回帰法で求めたところ，主に二次モデルに準拠していた（R=0.70-0.97）．オーブン乾燥はCSNのCOAへの変換を促進した。マイクロ波乾燥はCSNとCOAに対して最も高い消去能を示した(41%-100%)。さらに、密度汎関数理論(DFT)計算に基づいて変換メカニズムを提案した。また、COAは水酸基置換,開裂,酸化の一連の化学反応に起因しており、この結果は分子静電ポテンシャル(MEP)及び分子軌道理論に基づいて確認された。さらに、CSNとCOAの毒性と安定性をT.E.S.T.プログラムを用いて評価した。その結果、ＣＯＡは水生生物に対する毒性はＣＳＮよりも低かったが、ラットに対する毒性はＣＳＮよりも高かった。したがって、乾燥中はCOAの生成を避けるべきである。マイクロ波乾燥は、リンゴの乾燥に最適な選択であることがわかった。

The transformation of carbosulfan (CSN) in apples was investigated during oven-drying, microwave drying, and sun-drying. CSN transformed primarily into carbofuran (COA) during these drying processes. The conversion kinetics of CSN and COA was fitted by curve regression and mainly conformed to quadratic models (R = 0.70-0.97). Oven-drying promoted the transformation of CSN into COA. Microwave drying resulted in the highest scavenging capacity against CSN and COA (41%-100%). Moreover, a transformation mechanism was proposed on the basis of density functional theory (DFT) calculation. The COA originated from a series of chemical reactions involving hydroxyl substitution, cleavage, and oxidation; this result was further confirmed on the basis of molecular electrostatic potential (MEP) and molecular orbital theory. Furthermore, the toxicity and stability of CSN and COA were evaluated with the T.E.S.T. program. COA was less toxic than CSN to aquatic organisms but more toxic than CSN to rats. Therefore, COA production should be avoided during drying. Microwave drying was found to be the optimum choice for drying apples.

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