Chemical affinity and binding capacity between pre-purified Cabernet Sauvignon/merlot anthocyanins and salivary proteins monitored by UHPLC Q-TOF analysis

Abstract

Apart from pro(antho)cyanidins and tannins, other phenolic compounds in wine or grapes have been shown to interact with salivary proteins and may contribute to overall sensory in-mouth sensations [1, 2]. Anthocyanins are the dominant phenolics in red wine and grape skin [3] , so it is expected that they come into contact and interact with salivary proteins after ingestion. Moreover, recent studies have demonstrated the interactions between various anthocyanins and salivary proteins and their effect on mouthfeel properties [2, 4]. With regard to anthocyanin derivatives, acetylated, coumaroylated and cinnamoylated anthocyanins have been shown to have the strongest effect on increasing astringency[2], while soluble complexes of some anthocyanin glucosides activate receptors for bitterness[5]. However, the effect of anthocyanins on sensory in-mouth sensation has not yet been sufficiently investigated and further studies are needed. Previous study has shown that the skin of cabernet sauvignon and merlot grape varieties is a rich source of various anthocyanins [6], and their extracts can be a good model for analysing the interactions between anthocyanins and salivary proteins. Therefore, the aim of this study was to investigate the chemical affinity and binding capacity between between pre-purificated cabernet sauvignon/merlot anthocyanins and salivary protein by uhplc q-tof ms analysis. Prepared cabernet sauvignon and merlot skins were extracted with acidified methanol, evaporated, reconstituted in aqueous media, pre-purified with amberlite xad-16 resin and freeze-dried for further analysis. The binding assay of cabernet sauvignon/merlot anthocyanins and salivary proteins was performed according to the method previously described by paissoni, waffo-teguo [2], with a protocol modification. The filtrate and anthocyanin control samples were passed through spe cartridges, eluated with acidified methanol and analysed by uhplc q-tof ms. Uhplc q-tof ms identification of anthocyanins was based on their monoisotopic mass and typical ms fragmentation in positive ionisation mode (esi+). The most abundant classes of identified anthocyanins were malvidin derivatives (about 46%), followed by peonidin and petunidin derivatives. Among the individual anthocyanins, anthocyanidin glucosides as well as acetylated and coumaroylated forms of anthocyanins, were most often confirmed. The chemical affinity and binding capacity of anthocyanin glucosides ranged from 44% to 67%, that of acetylated anthocyanins from 35% to 68%, and that of coumaroylated anthocyanins from 47 to 64%. These results show that the strength and tendency of the interactions between anthocyanins and salivary proteins depend closely on the type, structure and amount of anthocyanins. Considering the results obtained, peonidin derivatives showed the weakest binding capacity, while peonidin derivatives have been shown an increased tendency to form complexes with salivary proteins. Finally, this study showed interactions between individual grape anthocyanins and salivary proteins, indirectly demonstating the influence of anthocyanins on sensory in-mouth perceptions. However, further research models are needed to confirm the current results.

Afinidad química y capacidad de unión entre las antocianinas prepurificadas de cabernet sauvignon/merlot y las proteínas salivales monitorizadas mediante análisis UHPLC Q-TOF MS

Además de las pro(anto)cianidinas y los taninos, se ha demostrado que otros compuestos fenólicos presentes en el vino o las uvas interactúan con las proteínas salivales y pueden contribuir a las sensaciones sensoriales generales en la boca [1, 2]. Las antocianinas son los compuestos fenólicos dominantes en el vino tinto y la piel de la uva [3], por lo que se espera que entren en contacto e interactúen con las proteínas salivales después de la ingestión. Además, estudios recientes han demostrado las interacciones entre diversas antocianinas y proteínas salivales y su efecto sobre las propiedades en la boca [2, 4]. En cuanto a los derivados de antocianinas, se ha demostrado que las antocianinas acetiladas, cumaroiladas y cinamoiladas tienen el mayor efecto en el aumento de la astringencia [2], mientras que los complejos solubles de ciertos glucósidos de antocianina activan los receptores de amargor [5]. Sin embargo, el efecto de las antocianinas sobre la sensación sensorial en la boca aún no se ha estudiado lo suficiente y se necesitan más estudios. Estudios anteriores han demostrado que la piel de las variedades de uva cabernet sauvignon y merlot es una rica fuente de diversas antocianinas [6], y sus extractos pueden ser un buen modelo para analizar las interacciones entre las antocianinas y las proteínas salivales. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue investigar la afinidad química y la capacidad de unión entre las antocianinas prepurificadas de cabernet sauvignon/merlot y las proteínas salivales mediante análisis uhplc q-tof ms. Las pieles de cabernet sauvignon y merlot preparadas se extrajeron con metanol acidificado, se evaporaron, se reconstituyeron en medio acuoso, se purificaron previamente con resina amberlite xad-16 y se liofilizaron para su posterior análisis. La prueba de unión de antocianinas de cabernet sauvignon/merlot y proteínas salivales se realizó según el método previamente descrito por paissoni, waffo-teguo [2] las muestras de control de filtrado y antocianinas se pasaron a través de cartuchos spe, se eluyeron con metanol acidificado y se analizaron mediante uhplc q-tof ms. La identificación de antocianinas por uhplc q-tof ms se basó en su masa monoisotópica y la fragmentación típica de ms en modo de ionización positiva (esi+). Las clases de antocianinas más abundantes identificadas fueron los derivados de malvidina (aproximadamente 46%), seguidos de los derivados de peonidina y petunidina. Entre las antocianinas individuales, las más comunes fueron los glucósidos de antocianidina, así como las formas acetiladas y cumaroiladas de antocianinas. La afinidad química y la capacidad de unión de los glucósidos de antocianina variaron del 44% al 67%, la de las antocianinas acetiladas del 35% al 68% y la de las antocianinas cumaroiladas del 47 al 64%. Estos resultados muestran que la fuerza y la tendencia de las interacciones entre las antocianinas y las proteínas salivales dependen estrechamente del tipo, la estructura y la cantidad de antocianinas. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, los derivados de peonidina mostraron la capacidad de unión más baja, mientras que los derivados de peonidina mostraron una mayor tendencia a formar complejos con proteínas salivales. Finalmente, este estudio mostró interacciones entre las antocianinas individuales de la uva y las proteínas salivales, demostrando indirectamente la influencia de las antocianinas en las percepciones sensoriales en la boca. Sin embargo, se necesitan más diseños de investigación para confirmar los hallazgos actuales.

Affinité chimique et capacité de liaison entre les anthocyanes de cabernet sauvignon/merlot pré-purifiées et les protéines salivaires contrôlées par analyse UHPLC Q-TOF MS

Outre les pro(antho)cyanidines et les tanins, il a été démontré que d’autres composés phénoliques présents dans le vin ou le raisin interagissent avec les protéines salivaires et peuvent contribuer aux sensations sensorielles globales en bouche [1, 2]. Les anthocyanes sont les composés phénoliques dominants dans le vin rouge et la peau du raisin [3] , on s’attend donc à ce qu’ils entrent en contact et interagissent avec les protéines salivaires après ingestion. De plus, des études récentes ont démontré les interactions entre diverses anthocyanes et protéines salivaires et leur effet sur les propriétés en bouche [2, 4]. En ce qui concerne les dérivés anthocyaniques, il a été démontré que les anthocyanes acétylées, coumaroylées et cinnamoylées ont l’effet le plus important sur l’augmentation de l’astringence [2], tandis que les complexes solubles de certains glucosides d’anthocyane activent les récepteurs de l’amertume[5]. Cependant, l’effet des anthocyanes sur la sensation sensorielle en bouche n’a pas encore été suffisamment étudié et des études supplémentaires sont nécessaires. Des études antérieures ont montré que la peau des cépages cabernet sauvignon et merlot est une riche source de diverses anthocyanes [6], et que leurs extraits peuvent constituer un bon modèle pour analyser les interactions entre les anthocyanes et les protéines salivaires. Par conséquent, le but de cette étude était d’étudier l’affinité chimique et la capacité de liaison entre les anthocyanes de cabernet sauvignon/merlot pré-purifiées et les protéines salivaires par analyse uhplc q-tof ms. Les peaux de cabernet sauvignon et de merlot préparées ont été extraites avec du méthanol acidifié, évaporées, reconstituées dans un milieu aqueux, pré-purifiées avec de la résine amberlite xad-16 et lyophilisées pour une analyse plus approfondie. Le test de liaison des anthocyanes du cabernet sauvignon/merlot et des protéines salivaires a été réalisé selon la méthode décrite précédemment par paissoni, waffo-teguo [2] les échantillons de filtrat et de contrôle d’anthocyanine ont été passés à travers des cartouches spe, élués avec du méthanol acidifié et analysés par uhplc q-tof ms. L’identification uhplc q-tof ms des anthocyanes était basée sur leur masse monoisotopique et leur fragmentation typique ms en mode d’ionisation positive (esi+). Les classes d’anthocyanes identifiées les plus abondantes étaient les dérivés de la malvidine (environ 46 %), suivis des dérivés de la péonidine et de la pétunidine. Parmi les anthocyanes individuelles, les glucosides d’anthocyanidine ainsi que les formes acétylées et coumaroylées d’anthocyanines ont été le plus souvent confirmées. L’affinité chimique et la capacité de liaison des glucosides d’anthocyane variaient de 44 % à 67 %, celle des anthocyanes acétylées de 35 % à 68 % et celle des anthocyanes coumaroylées de 47 à 64 %. Ces résultats montrent que la force et la tendance des interactions entre les anthocyanes et les protéines salivaires dépendent étroitement du type, de la structure et de la quantité d’anthocyanes. Compte tenu des résultats obtenus, les dérivés de péonidine ont montré la capacité de liaison la plus faible, tandis que les dérivés de péonidine ont montré une tendance accrue à former des complexes avec les protéines salivaires. Enfin, cette étude a montré des interactions entre les anthocyanes individuelles du raisin et les protéines salivaires, démontrant indirectement l’influence des anthocyanes sur les perceptions sensorielles en bouche. Cependant, d’autres modèles de recherche sont nécessaires pour confirmer les résultats actuels.