Lait 82 (2002) 193-208
DOI: 10.1051/lait:2002004

Appearance of submicronic particles in the milk fat globule size distribution upon mechanical treatments

Marie-Caroline Michalski, Françoise Michel and Christophe Geneste

Laboratoire de Recherches de Technologie Laitière, INRA 65 rue de Saint-Brieuc, 35042 Rennes Cedex, France

(Received 26 March 2001; accepted 20 July 2001)

Abstract
In this study, we show the appearance of particles with a diameter smaller than 400 nm in the fat globule size distribution of mechanically damaged raw milks, measured by Laser Light Scattering and Dynamic Light Scattering. These submicronic particles appeared upon homogenization above 3 MPa, upon ultrasonication, and upon pumping coupled with shear greater than 50 10 ³ s ^-1. They were sometimes observed in raw milk received from the dairy plant. This may indicate bad handling or pumping, and caused the milk fat globule specific surface area to increase dramatically. Ultracentrifugal fractionation of homogenized milks revealed the presence of particles of around 100 and 400 nm that floated and sinking particles of 200-300 nm. The thickness of their surrounding layer, affected by urea treatment, was different. Hypotheses about the nature of the particles are given. The knowledge of such submicronic particles in mechanically damaged milk can bring new insights in the understanding of interactions between fat and the protein network in dairy products such as gels.

Résumé
Apparition de particules submicroniques dans la distribution de taille de globules gras du lait soumis à des traitements mécaniques. Dans cette étude, nous montrons par granulométrie laser l'apparition de particules de diamètre inférieur à 400 nm dans la distribution de taille des globules gras de laits crus qui ont été endommagés mécaniquement. Ces particules submicroniques apparaissent lors d'une homogénéisation supérieure à 3 MPa, d'une exposition aux ultrasons et lors d'un pompage couplé à un cisaillement supérieur à 50 10 ³ s ^-1. Elles apparaissent aussi parfois dans du lait cru de grand mélange reçu d'une laiterie industrielle : cela peut indiquer que le lait a subi des pompages et un transport indadaptés et entraîne une augmentation importante de la surface spécifique des globules gras du lait. Un fractionnement par ultracentrifugations de laits homogénéisés montre l'existence de particules autour de 100 et 400 nm qui crèment et des particules de 200-300 nm qui sédimentent. L'épaisseur de la membrane qui les entoure, sensible à l'urée, est différente. Des hypothèses sur la nature de ces particules sont données. La connaissance de telles particules dans le lait endommagé mécaniquement peut apporter de nouveaux éléments de compréhension des interactions entre matière grasse et réseau protéique dans des produits laitiers tels que les gels.

Key words: milk fat globule / particle size distribution / laser light scattering / homogenization / shear stress / mechanical treatment / casein micelle

Mots clés : globule gras du lait / distribution de taille de particule / granulométrie laser / homogénéisation / contrainte de cisaillement / traitement mécanique / micelle de caséine

Correspondence and reprints: Marie-Caroline Michalski Tel.: (33) 2 23 48 53 22; fax: (33) 2 23 48 53 50;
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