Tanniinien ja proteiinien väliseen vuorovaikutuksen tutkimiseen käytettävät kemialliset menetelmät

Abstract

Tanniinit ovat kasvien tuottamiin sekundaarimetaboliitteihin kuuluva polyfenolinen yhdisteryhmä. Maakasvit tuottavat aineenvaihdunnaassaan kahdenlaisia tanniineja: hydrolysoituvia tanniineja sekä kondensoituneita tanniineja eli proantosyanidiineja. Tanniinien on jo satojen vuosien ajan tiedetty saostavan proteiineja, mutta vasta nykyaikaisilla analyysitekniikoilla on onnistuttu tutkimaan saostureaktion aikana vallitsevia vuorovaikutuksia ja sidoksen muodostusta. Merkittävimpiä analyysitekniikoita tanniini‒proteiini -kompleksien tutkimuksessa ovat isoterminen titrauskalorimetria, massaspektrometria, turbidimetriset menetelmät sekä elektroforeettiset menetelmät.

Tanniini‒proteiini -kompleksit muodostuvat olosuhteista riippuen joko kovalenttisesti tai ei-kovalenttisesti. Kovalenttiset kompleksit muodostuvat alkaalisissa ja hapettavissa olosuhteissa ja ne pysyvät todennäköisesti liukoisessa muodossa. Neutraaleissa tai heikosti happamissa olosuhteissa syntyy ei-kovalenttisia tanniini‒proteiini -komplekseja, jotka ovat herkästi saostuvia. Merkittävimipiä ei-kovalenttisia vuorovaikutuksia kompleksinmuodostuksessa ovat vetysitoutuminen ja hydrofobiset vuorovaikutukset. Liukoisten ja liukenemattomien kompleksien tutkimuksessa on usein turvauduttava eri analyysimenetelmiin, koska vain harva kokeellinen menetelmä soveltuu sekä liukoisille että saostuville analyyteille.

Tämän tutkielman kirjallisessa osassa käsitellään lyhyesti tämänhetkinen käsitys ei-kovalenttisesta ja kovalenttisesta tanniini‒proteiini -kompleksinmuodostuksesta. Kirjallisessa osassa keskitytään niiden analyysimenetelmien käsittelyyn, joita on käytetty tanniini‒proteiini -vuorovaikutusten tutkimuksessa. Kokeellisessa osassa kehitettiin uusia menetelmiä tanniini‒proteiini -kompleksien tutkimiseen sekä yksi menetelmä proteiiniaffiniteettisten yhdisteiden tunnistamiseen kasviuutteesta.

Ensimmäisessä kehitetyssä menetelmässä tanniini‒proteiini -komplekseja sekä reagoimatonta proteiinia analysoitiin UHPLC- ja HPLC-DAD-MS/MS-laitteistojen avulla, jolloin voitiin tarkkailla proteiinin massaspektrin muutoksia sekä eluutiokäyttäytymistä käänteisfaasiolosuhteissa ennen ja jälkeen kompleksin muodostuksen. Toisessa uudessa menetelmässä proteiiniin sitoutuneiden tanniinien osuus määritettiin käänteisesti kokonaisfenolipitoisuuden mittaukseen tarkoitetulla spektrofotometrisella menetelmällä. Lopuksi määritettiin kasviuutteen proteiiniin sitoutuvat yhdisteet vertaamalla alkuperäisen uutteen yhdistekoostumusta sellaisen uutteen yhdistekoostumukseen, josta proteiineihin sitoutuvat yhdisteet oli poistettu. Yhdisteiden määritykseen käytettiin UHPLC-DAD-MS/MS-laitteistoa.