The role of polysaccharides on the grape must ultrafiltration performance

A influência dos polissacáridos do mosto no desempenho da ultrafiltração

¹ ICEMS / Departamento de Engenharia Química, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa. Av. Rovisco Pais, 1. 1049-001 Lisboa. Portugal
² INIAV, I.P., – Unidade de Investigação de Tecnologia Alimentar. Quinta do Marquês, 2784-505 Oeiras. Portugal

^* corresponding author: Madalena Botelho de Sousa, Tel: +351 218419196, e-mail: madalena.botelho@tecnico.ulisboa.pt

Received: 27 September 2014
Accepted: 23 May 2014

Abstract

This work addresses ultrafiltration of grape must and the understanding of the membrane/polysaccharides interactions due to the chemical composition of the soluble grape must polysaccharides. The performance of two laboratory-made cellulose acetate membranes was investigated. The membranes have molecular weight cut-off of 96 kDa (CA-400-32) and 31 kDa (CA-400-28). To identify the different polysaccharides in the fractions obtained by ultrafiltration, these molecules were isolated by dialysis, then concentrated, freeze-dried and the polysaccharide composition analysed by Gas-Chromatography with flame ionization detector after acid hydrolysis, reduction and acetylation. Polysaccharides adsorbed on the membranes were also identified and quantified by Gas-Chromatography, after hydrolysis, reduction and acetylation of the known mass of dehydrated membrane. The analysis of the membrane matrix, give evidence that mannoproteins were adsorbed on the matrix of CA-400-32 membrane, which has originated, in some extension, the clogging of the pores. It was concluded that the ramnogalacturonan type II crossed the CA-400-32 membrane easily, however its depletion in the retentate and permeate streams over time may be due to its accumulation on the membrane surface, probably caused by adsorption. Arabinogalactan-proteins and mannoproteins were found in the permeate stream of the CA-400-32 membrane, whilst in the CA-400-28 membrane, ramnogalacturonan type II and the majority of arabinogalactan-proteins and mannoproteins remained in the retentate.

Resumo

Este trabalho visa a ultrafiltração do mosto e o estudo das interações membrana/polissacáridos devido à composição química dos polissacáridos do mosto. Foi investigado o desempenho de duas membranas de acetato de celulose feitas em laboratório. As membranas têm um limite de exclusão molecular de 96 kDa (CA-400-32) e 31 kDa (CA-400-28). Para identificar os diferentes polissacáridos nas frações obtidas por ultrafiltração, as moléculas foram isoladas por diálise, concentradas, liofilizadas e a composição em polissacáridos analisada por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama, após hidrólise ácida, redução e acetilação. Os polissacáridos adsorvidos nas membranas foram também identificados e quantificados por cromatografia gasosa, após hidrólise, redução e acetilação duma massa conhecida de membrana desidratada. A análise da matriz da membrana, mostrou que manoproteínas foram adsorvidas na matriz da membrana CA-400-32, o que originou, em alguma extensão, o entupimento dos poros. Concluiu-se que a ramnogalacturonana tipo II atravessou a membrana CA-400-32 facilmente, no entanto a sua diminuição ao longo do tempo no retentado e permeado pode ser devido à sua acumulação na superfície da membrana, provavelmente causada por adsorção. As arabinogalactanas-proteínas e as manoproteínas foram encontrados no fluxo do permeado da membrana CA-400-32, enquanto na membrana CA-400-28, a ramnogalacturonana tipo II e a maioria das arabinogalactanas-proteínas e manoproteínas permaneceram no retentado.