Điều kiện tối ưu để kiểm soát protein gây mờ trong rượu vang bằng phương pháp điều trị bằng bentonit: Nghiên cứu tác động và tương tác của ma trận bằng thiết kế yếu tố

Springer Science and Business Media LLC - Tập 9 - Trang 936-943 - 2016
Richard A. Muhlack1,2,3, Brian K. O’Neill1, Elizabeth J. Waters2,4, Christopher B. Colby1,5
1School of Chemical Engineering, University of Adelaide, Adelaide, Australia
2The Australian Wine Research Institute, Glen Osmond, Australia
3School of Agriculture, Food and Wine, University of Adelaide, Glen Osmond, Australia
4Australian Grape and Wine Authority, Kent Town, Australia
5Rawtec, Glenelg South, Australia

Tóm tắt

Sự không ổn định của protein trong rượu vang trắng có thể dẫn đến hiện tượng mờ xấu xí, do đó, việc ngăn chặn nó bằng cách hấp phụ protein gây mờ lên bentonit là một quá trình quan trọng trong sản xuất rượu vang thương mại. Tối ưu hóa quá trình này gặp khó khăn do ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và tác động của ma trận, rất khó để kiểm soát và nghiên cứu trong các hệ thống rượu. Các vấn đề này được giải quyết trong nghiên cứu hiện tại; hiệu ứng của các yếu tố khác nhau đối với hành vi hấp phụ của protein nho giống thaumatin tinh khiết (VVTL1) lên sodium bentonit trong một dung dịch rượu mô hình được xác định hóa học đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng thiết kế yếu tố với phân tích phản hồi bề mặt. Quá trình hấp phụ VVTL1 lên bentonit được đặc trưng tốt bởi mô hình hấp phụ Langmuir đa yếu tố. Các yếu tố chính như pH, nhiệt độ, nồng độ kali, cũng như tương tác ma trận pH*kali đều có tác động đáng kể (p < 0.05) đến khả năng hấp phụ, cũng như sự lão hóa của bùn bentonit trước khi sử dụng. Các quan sát hỗ trợ giả thuyết rằng việc hấp phụ VVTL1 lên sodium bentonit bị ảnh hưởng bởi tác động khối lượng steric và các tương tác cục bộ của điện tích protein lộ ra, với các tác động của pH và nhiệt độ liên quan đến sự thay đổi cấu hình của protein trong các điều kiện đó. Biến đổi nồng độ kali có thể gây ra các tác động tương tự và ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ bằng cách ảnh hưởng đến sự phình ra của bentonit và tiềm năng điện tích, cung cấp diện tích bề mặt lớn hơn cho hấp phụ. Từ góc độ chế biến, các kết quả cho thấy hiệu quả điều trị bằng bentonit sẽ được tối ưu hóa khi điều trị rượu ở nhiệt độ cao hơn thay vì trong kho lạnh, ở pH thấp hơn và trước khi ổn định lạnh (tartrate).

Từ khóa

#rượu vang trắng #protein #bentonit #hấp phụ #Langmuir #nhiệt độ #pH

Tài liệu tham khảo

Achaerandio, I., Pachova, V., Güell, C., & López, F. (2001). Protein adsorption by bentonite in a white wine model solution: effect of protein molecular weight and ethanol concentration. American Journal of Enology and Viticulture, 52, 122–126.

Bates, D. M., & Watts, D. G. (1988). Non linear regression analysis and its applications. New York: John Wiley and Sons, Inc.

Blade, W. H., & Boulton, R. (1988). Adsorption of protein by bentonite in a model wine solution. American Journal of Enology and Viticulture., 39, 193–199.

Bosma, J. C., & Wesselingh, J. A. (1998). pH dependence of ion-exchange equilibrium of proteins. AIChE Journal., 44, 2399–2409.

Bradley, W. F., & Grim, R. E. (1948). Colloid properties of layer silicates. Journal of Physical and Colloid Chemistry., 52, 1404–1413.

Chorom, M., & Rengasamy, P. (1996). Effect of heating on swelling and dispersion of different cationic forms of a smectite. Clays and Clay Minerals, 44, 783–790.

Dufrechou, M., Poncet Legrand, C., Sauvage, F. X., & Vernhet, A. (2012). Stability of white wine proteins: combined effect of pH, ionic strength and temperature on their aggregation. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60, 1308–1319.

Fargues, C., Bailly, M., & Grevillot, G. (1998). Adsorption of BSA and hemoglobin on hydroxyapatite suort: equilibria and multicomponent dynamic adsorption. Adsorption., 4, 5–16.

Gieseking, J. E. (1939). The mechanism of cation exchange in the montmorillonite-beidellite-nontronite type of clay minerals. Soil Science., 47, 1–14.

Godden, P., & Muhlack, R. (2010). Trends in the composition of Australian wine. Australian and New Zealand Grapegrower and Winemaker, 558(7), 47–61.

Gougeon, R. D., Reinholdt, M., Delmotte, L., Miehe-Brendle, J., Chézeau, J. M., Le Dred, R., Marchal, R., & Jeandet, P. (2002). Direct observation of polylysine side-chain interaction with smectites interlayer surfaces through 1H-27Al heteronuclear correlation NMR spectroscopy. Langmuir, the American Chemical Society Journal of Surfaces and Colloids, 18, 3396–3398.

Gougeon, R. D., Soulard, M., Reinholdt, M., Miehe-Brendle, J., Chézeau, J. M., Le Dred, R., Marchal, R., & Jeandet, P. (2003). Polypeptide adsorption onto a synthetic montmorillonite: a combined solid-state NMR, X-ray diffraction, thermal analysis and N2 adsorption study. European Journal of Inorganic Chemistry, 2003, 1366–1372.

Graham, E. E., Pucciani, A., & Pinto, N. G. (1987). A comparative study of models to predict protein adsorption. Biotechnology Progress, 3, 141–145.

Grim, R. E. (1968). Clay mineralogy (2nd ed.). New York: McGraw Hill Book Company.

Hsu, J.-C., & Heatherbell, D. A. (1987). Heat-unstable proteins in wine. I. Characterization and removal by bentonite fining and heat treatment. American Journal of Enology and Viticulture, 38, 11–16.

Lambri, M., Dordoni, R., Silva, A., & Marco De Faveri, D. (2010). Effect of bentonite fining on odor-active compounds in two differrent white wine styles. American Journal of Enology and Viticulture, 61, 225–233.

Le Bourse, D., Conreux, A., Villaume, S., Lameiras, P., Nuzillard, J.-M., & Jeandet, P. (2011). Quantification of chitinase and thaumatin-like proteins in grape juices and wines. Analytical and Bioanalytical Chemistry., 401, 1541–1549.

Luckham, P. F., & Rossi, S. T. (1999). he colloidal and rheological properties of bentonite suspensions. Advances in Colloid and Interface Science, 82, 43–92.

Montgomery, D. C. (2001). Design and analysis of experiments. New York: John Wiley and Sons, Inc.

Muhlack, R. A., Waters, E. J., Lim, A., O’Neill, B. K., & Colby, C. B. (2007). An alternative method for purification of a major thaumatin-like grape protein (VVTL1) responsible for haze formation in white wine. Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering, 2, 70–74.

Muhlack, R., Nordestgaard, S., Waters, E. J., O’Neill, B. K., Lim, A., & Colby, C. B. (2006). In-line dosing for bentonite fining of wine or juice: contact time, clarification, product recovery & sensory effects. Australian Journal of Grape and Wine Research, 12, 221–234.

Norde, W. (1986). Adsorption of proteins from solution at liquid-solid interface. Advances in Colloid and Interface Science, 25, 267–340.

Norde, W., & Lyklema, J. (1978). The adsorption of human plasma albumin and bovine pancreas ribonuclease at negatively charged polystyrene surfaces I: adsorption isotherms, effects of charge, ionic strength and temperature. Journal of Colloid and Interface Science, 66, 257–265.

Nordestgaard, S., Chuan, Y. P., O’Neill, B., Waters, E., Deans, L., Policki, P., & Colby, C. (2007). In-line dosing of white wine for bentonite fining with centrifugal clarification. American Journal of Enology and Viticulture, 58, 283–285.

Pocock, K. F., Hayasaka, Y., McCarthy, M. G., & Waters, E. J. (2000). Thaumatin-like proteins and chitinases, the haze-forming proteins of wine, accumulate during ripening of grape (Vitis vinifera) berries and drought stress does not affect the final levels per berry at maturity. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48, 1637–1643.

Pocock, K. F., & Waters, E. J. (2006). Protein haze in bottled white wines: how well do stability tests and bentonite fining trials predict haze formation during storage and transport? Australian Journal of Grape and Wine Research, 12, 212–220.

Pocock, K. F., Waters, E. J., Herderich, M. J., & Pretorius, I. S. (2008). Protein stability tests and their effectiveness in predicting protein stability during storage and transport. Australian & New Zealand Wine Industry Journal, 23, 40–44.

Skidmore, G. L., Morstmann, B. J., & Chase, H. A. (1990). Modelling single-component protein adsorption to the cation exchanger S sepharose FF. Journal of Chromatography, 498, 113–128.

Suen, S. A. (1996). A comparison of isotherm and kinetic models for binary-solute adsorption to affinity membranes. Journal of Chemical Technology and Biotechnology., 65, 249–257.

Tattersall, D. B., Pocock, K. F., Hayasaka, Y., Adams, K., Van Heeswijck, R., Waters, E. J., & Høj, P. B. (2001). Pathogenesis related proteins—their accumulation in grapes during berry growth and their involvement in white wine heat instability. Current knowledge and future perspectives in relation to winemaking practices. In K. A. Roubelakis Angelakis (Ed.), Molecular biology & biotechnology of the grapevine (pp. 183–201). Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic Publishers.

Van Sluyter, S. C.; McRae, J. M.; Falconer, R. J.; Smith, P. A.; Bacic, A.; Waters, E. J.; Marangon, M. (2015) Wine protein haze: mechanisms of formation and advances in prevention, Journal of Agricultural and Food Chemistry, doi: 10.1021/acs.jafc.5b00047

Waters, E. J., Alexander, G., Muhlack, R., Pocock, K. F., Colby, C., O’Neill, B. N., Høj, P. B., & Jones, P. R. (2005). Preventing protein haze in bottled wine. Australian Journal of Grape and Wine Research, 11, 215–225.

Whitley, R. D., Wachter, R., Liu, F., & Wang, N. H. L. (1989). Ion-exchange equilibria of lysozyme, myoglobin and bovine serum albumin. Journal of Chromatography, 465, 137–156.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Springer Science and Business Media LLC

Tập 9

936-943

Thông tin tác giả