Optimization of Isothiocyanates Production from Glucosinolates in Radish Roots

Abstract

무의 기능성 성분인 raphasatin과 sulforaphene은 무 중의 glucoraphasatin과 glucoraphenin이 내생효소(myrosinase)에 의해 가수분해되어 생성된다. Raphasatin은 지용성 성분으로 수용액상에서 매우 불안정하여 가수분해반응 동안 생성 및 파괴되지만 sulforaphene은 수용액상에서 비교적 안정하다. 따라서 본 연구에서는 무의 가수분해반응에 의해 raphasatin과 sulforaphene의 생성을 최대화하면서 파괴를 최소화하기 위한 최적의 가수분해 조건을 찾고자 하였다. 가수분해 반응조건으로 반응용매, 반응시간, 혼합방법, 반응온도를 최적화하였으며 가수분해반응 후 생성된 raphasatin과 sulforaphene을 25°C에서 10일간 저장하면서 안정성 실험을 수행하였다. Raphasatin과 sulforaphene의 생성과 파괴는 반응용매, 반응시간, 혼합방법에 의해 큰 영향을 받았다. Raphasatin은 물과 dichloromethane의 존재 하에 25°C에서 15분 동안 교반하였을 때 최대로 생성되었다. Sulforaphene은 반응용매로 물에서 25°C, 10분간 정치 하에 가수분해하였을 때 최대로 생성되었다. Raphasatin과 sulforaphene의 최대생성 가수분해반응 조건은 반응온도 25°C에서 물을 첨가하여 10분간 정치한 후 dicholoromethane을 가하여 15분간 교반하는 조건이었다. 이 조건에서 raphasatin과 sulforaphene의 최대 수율은 각각 12.89 μmol/g와 1.93 μmol/g이었다. Raphasatin과 sulforaphene의 25°C 저장 중 안정성은 물과 dichlorometane의 존재 하에 10일 후 각각 56.4%와 86.5%가 잔존하였다.

The biologically active compounds, raphasatin and sulforaphene, are formed by the hydrolysis by an endogenous myrosinase in radishes. Raphasatin is very unstable during hydrolysis in aqueous media. This study determined the optimum hydrolysis conditions for maximizing the formation of raphasatin and sulforaphene by an endogenous myrosinase and for minimizing their degradations by the hydrolysis in radish roots. The reaction parameters, such as the reaction medium, reaction time, the type of mixing, and reaction temperature, were optimized. A stability test for raphasatin and sulforaphene was performed during storage of the hydrolyzed products at 25°C for 10 days. The formation and breakdown of raphasatin and sulforaphene in radish roots by endogenous enzyme was strongly influenced by the reaction medium, reaction time, and type of mixing. The production and stabilization of raphasatin in radishes was efficient in water and dichloromethane with shaking for 15 min at 25°C. For sulforaphene, water as a reaction medium without shaking for 10 min at 25°C was favorable condition. The maximum yields of raphasatin and sulforaphene were achieved in a concurrent hydrolysis reaction without shaking in water for 10 min and with shaking in dichloromethane for 15 min at 25°C. Under these conditions, the yields of raphasatin and sulforaphene were maximized at 12.89 and 1.93 μmol/g of dry radish, respectively. The stabilities of raphasatin and sulforaphene in the hydrolyzed products were 56.4 and 86.5% after 10 days of storage in water and dichloromethane at 25°C.