Κρυσταλλογραφική ανάλυση και μελέτη της θερμικής αποδιάταξης της θαυματίνης ως παράγοντα δημιουργίας θολώματος στο λευκό οίνο

Abstract

Η διαύγεια του οίνου, ιδιαίτερα του λευκού, είναι μείζονος σημασίας για τους περισσότερους καταναλωτές και αποτελεί ταυτόχρονα ένα από τα χαρακτηριστικά που επηρεάζονται ευκολότερα από τις ακατάλληλες συνθήκες αποθήκευσης. Η δημιουργία των συσσωματωμάτων, τα οποία είναι υπεύθυνα για το θόλωμα του λευκού οίνου, οφείλεται κατά κύριο λόγο στη θερμική αστάθεια των πρωτεϊνών. Οι πρωτεΐνες που εμπλέκονται στο φαινόμενο του θολώματος του λευκού οίνου ανήκουν στην οικογένεια των πρωτεϊνών που σχετίζονται με την παθογένεια των σταφυλιών (PRPs - Pathogenesis-related Proteins). Πρόκειται για τις TLPs (Thaumatin-like Proteins) και τις χιτινάσες, οι οποίες απαντώνται σε μεγάλα ποσοστά στο χυμό του σταφυλιού, καθώς και στο λευκό οίνο. Οι TLPs συνδέονται με τη θαυματίνη, μία πρωτεΐνη με πολύ έντονη γλυκαντική δράση που απομονώνεται από το τροπικό φυτό Thaumatococcus daniellii. Το γεγονός ότι οι αλληλουχίες τους παρουσιάζουν μεγάλη ομοιότητα, οδήγησε στην ονομασία των πρωτεϊνών αυτών ως Thaumatin-like, πρωτεΐνες δηλαδή που ομοιάζουν με τη θαυματίνη. Οι φυσικοχημικές ιδιότητες των θαυματινών έχουν μελετηθεί εκτενώς και ανήκουν στην κατηγορία των «πρωτεϊνών- μοντέλων». Για το λόγο αυτό στην παρούσα μελέτη, επιλέχθηκε η θαυματίνη για τη διερεύνηση του φαινομένου του θολώματος στο λευκό οίνο. Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, οι πρωτεΐνες του οίνου δημιουργούν συσσωματώματα, οδηγώντας στο θόλωμα του οίνου. Ο σχηματισμός των συσσωματωμάτων εξαρτάται από τη θερμική αστάθεια των πρωτεϊνών και την παρουσία κάποιων συστατικών του οίνου τα οποία αποκαλούνται παράγοντες Χ, καθώς δεν έχουν προσδιοριστεί έως σήμερα. Στην παρούσα εργασία μελετάται η θερμική σταθερότητα της θαυματίνης σε υδατικό διάλυμα και σε πρότυπο διάλυμα οίνου (model wine) υπό την παρουσία οξικού νατρίου, θειικού αμμωνίου και p-κουμαρικού οξέος. Επιπλέον, διεξήχθη κρυσταλλογραφική ανάλυση, ούτως ώστε να εξεταστεί η παρουσία πιθανών θέσεων πρόσδεσης των παραπάνω ουσιών στη θαυματίνη.

Wine clarity, especially that of white wines, is important to most consumers and is also one of the characteristics that are most easily affected by inappropriate storage conditions. Τhe presence of precipitates is most commonly caused by protein heat instability. The haze-forming proteins are grape pathogenesis-related proteins (PRPs) that are highly stable during winemaking, but some of them precipitate over time and with elevated temperatures. The most abundant classes of haze-forming proteins that occur in grape (Vitis vinifera) juice and white wines are chitinases and thaumatin-like proteins (TLPs). Different isoforms of TLPs have different hazing potential and aggregation behavior. Thaumatin-like proteins are related to the intensely sweet tasting protein, thaumatin, from the West African shrub, Thaumatococcus daniellii. Because of their sequence similarity to thaumatin, this group of proteins has been called thaumatin-like proteins (TLPs) even though none of them has been found to have a sweet taste. The thaumatins are among the sweetest compounds known, and their physical and chemical properties have been studied extensively, thus they are assumed as model proteins. In the current study we chose thaumatin as a model of TLPs to investigate the phenomenon of wine haze. According to literature, wine proteins form aggregates leading to wine haze. The aggregations’ formation is dependent on the thermal protein instability and other unknown wine components, termed as factor(s) X. In this work the thermal stability of thaumatin is studied in aqueous solution and in wine model in the presence of sodium acetate, ammonium sulfate and p- coumaric acid. Moreover, a crystallographic analysis is conducted in order to examine the existence of possible binding sites for these factors.