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Issue
Lait
Volume 84, Number 3, May-June 2004
Page(s) 269 - 283
DOI http://dx.doi.org/10.1051/lait:2004004
Lait 84 (2004) 269-283
DOI: 10.1051/lait:2004004

Interactions of whey proteins with milk fat globule membrane proteins during heat treatment of whole milk

Aiqian Yea, Harjinder Singha, Michael W. Taylorb and Skelte Anemac

a  Riddet Centre, Massey University, Private Bag 11 222, Palmerston North, New Zealand
b  Institute of Food, Nutrition and Human Health, Massey University, Private Bag 11 222, Palmerston North, New Zealand
c  Fonterra Research Centre, Private Bag 11 029, Palmerston North, New Zealand

(Received 4 June 2003 - Accepted 4 September 2003 - Published online 26 March 2004)

Abstract - The association of $\beta$-lactoglobulin ( $\beta$-Lg) and $\alpha$-lactalbumin ( $\alpha$-La) with milk fat globule membrane (MFGM), when whole milk was heated in the temperature range 60-95 °C, was investigated using one- and two-dimensional sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) under reducing and non-reducing conditions. In SDS-PAGE under reducing conditions, $\beta$-Lg was observed in MFGM material isolated from milk heated at $\geq$60 °C for 10 min; small amounts of $\alpha$-La and $\kappa$-casein were also observed in the MFGM material of milk heated at $\geq$65 °C for 10 min and $\geq$75 °C for 10 min, respectively. However, these proteins were not observed in SDS-PAGE under non-reducing conditions. Two-dimensional SDS-PAGE of MFGM material isolated from heated milk showed that the protein complexes that remained at the top of the non-reducing gel (first dimension) were resolved into $\beta$-Lg, $\alpha$-La and the major original MFGM proteins in the reducing gel (second dimension). These results indicate that $\beta$-Lg and $\alpha$-La associated with MFGM proteins via disulfide bonds during the heat treatment of whole milk. The amounts of $\beta$-Lg and $\alpha$-La that associated increased with an increase in the temperature up to 80 °C, and then remained almost constant. These maximum values for $\beta$-Lg and $\alpha$-La were ~1.0 mg·g-1 fat and ~0.2 mg·g-1 fat, respectively. Of the major original MFGM proteins, xanthine oxidase and butyrophilin were not affected by the heat treatment of whole milk, whereas PAS 7 was heat labile and PAS 6 decreased to some extent during heating.

Résumé - Interactions des protéines sériques avec les protéines de la membrane des globules gras induites par le traitement thermique du lait entier. Les interactions de la $\beta$-lactoglobuline ( $\beta$-Lg) et de l' $\alpha$-lactalbumine ( $\alpha$-La) avec les composants de la membrane des globules gras (MFGM), contenues dans le lait entier, chauffé entre 60 et 95 °C, ont été étudiées par électrophorèse mono ou bi-dimensionnelle, en gel de polyacrylamide et dodécyl sulfate de sodium (SDS-PAGE) en conditions réductrices ou non. En conditions réductrices, les gels de SDS-PAGE indiquaient la présence de $\beta$-Lg dans les MFGM isolés du lait chauffé dans des conditions $\geq$ à 60 °C - 10 min ; de faibles quantités d' $\alpha$-La étaient également détectées dans les MFGM pour ce même traitement thermique. Un traitement thermique plus intense ( $\geq$ à 75 °C - 10 min) montrait la fixation de caséine $\kappa$. Aucune de ces interactions n'était observée en conditions SDS-PAGE non réductrices. La caractérisation en SDS-PAGE bi-dimensionnelle des MFGM isolés du lait chauffé montrait que les complexes protéiques qui restaient au sommet des gels non réducteurs (1e dimension) étaient résolus en $\beta$-Lg, $\alpha$-La et composants protéiques majeurs des MFGM en conditions réductrices (2e dimension). Ces résultats confirment l'association de la $\beta$-Lg et de l' $\alpha$-La avec les protéines des MFGM par des liaisons S-S lorsque le lait entier est soumis à un traitement thermique. Nos résultats montrent également que les quantités de $\beta$-Lg et d' $\alpha$-La ainsi fixées croissent avec l'intensité du traitement thermique jusqu'à 80 °C - 10 min puis restent constantes. Les quantités maximales fixées étaient de l'ordre de 1,0 mg·g-1 de matière grasse pour la $\beta$-Lg et de 0,2 mg-1 de matière grasse pour l' $\alpha$-La. Enfin, parmi les composants protéiques des MFGM, la xanthine oxydase et la butyrophiline n'étaient pas affectées par le traitement thermique imposé au lait entier tandis qu'au contraire, les bandes correspondant aux glycoprotéines PAS 7 et 6 (periodic acid-Schiff reagent) thermolabiles décroissaient avec l'intensité du chauffage du lait.


Key words: Milk fat globule membrane (MFGM) / $\beta$-lactoglobulin / $\alpha$-lactalbumin / SDS-PAGE / heat treatment

Mots clés : Membrane du globule gras (MFGM) / $\beta$-lactoglobuline / $\alpha$-lactalbumine / SDS-PAGE bi-dimensionnelle / traitement thermique

Corresponding author: Harjinder Singh H.Singh@massey.ac.nz

© INRA, EDP Sciences 2004

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