Évaluation du rôle des facteurs physicochimiques dans la clarification du lactosérum

Abstract - Optimization of physico-chemical factors for whey clarification
Computer analysis of a surface experimental design evaluated the role of 5 factors, eg total protein content (8-50 g.kg^-1), calcium level (0.4-4.2 g.kg^-1), initial temperature (2-30 °C), pH (6.9-7.9) and final temperature (45-75 °C) in clarification of Emmental whey. Response surface plots were generated for turbidity (OD; optical density), Ca, P, Mg, K, MAT, pH as functions of protein content versus calcium level, or final temperature versus calcium level, or final temperature alone. Ranking of the estimated linear and quadratic effects indicated that the order of decreasing importance of the different factors upon optical density in Emmental clarified whey was initial calcium level followed by final temperature; initial temperature and pH had no significant effects; total protein content had a depressive effect on clarification. Clarification of whey was performed for all the protein contents investigated. A graphic representation of the optimal values of factors is presented for whey at 5 protein contents. Particle size of whey colloïdal material responsible for light diffusion and opacity was measured by light scattering. Particles of 105-512 nm in diameter were predominant. In clarified whey, they disappeared and only small particles of 8 nm diameter were detected. The nature and composition of the different particles were not elucidated. Chemical analysis of treated whey and electrophoresis of proteins provided data for estimating the components in the precipitated material. Precipitation involved Ca, P including mineral PO₄ and organic P. The precipitation of p-casein phosphopeptides of whey (PP5 and PP8) was demonstrated. The demonstration of milk fat globule membrane precipitation was not carried out; it was, however, observed that phospholipids were still present in clarified whey (qualitative analysis).

Résumé - L'influence des différents facteurs intervenant lors de la clarification d'un lactosérum d'emmental a été étudiée à l'aide d'un plan d'expérience. Les facteurs étaient : la teneur en protéines totales (8-50 g.kg^-1), la teneur en calcium (0,4-4,2 g.kg^-1), la température initiale (2-30 °C), le pH (6,9-7,9) et la température finale (45-75 °C). Les réponses étudiées ont concerné la turbidité (DO), les teneurs résiduelles en Ca, P, Mg, K, la matière azotée totale (MAT), et le pH, en fonction des facteurs décrits ci-dessus pris individuellement ou en interaction par paires. Les effets linéaires et quadratiques calculés indiquent que les facteurs intervenant sur la DO sont, par ordre d'importance décroissante, la teneur en calcium et la température finale; la température initiale et le pH n'ont pas d'influence significative; la teneur en protéines totales a un effet dépressif sur la clarification. La clarification a été possible pour les lactosérums à toutes les teneurs en protéines étudiées; une représentation graphique des conditions de clarification est donnée pour 5 concentrations. La taille des particules du lactosérum responsables de l'opalescence a été estimée par diffusion quasi élastique de la lumière. Des particules de 105-512 nm de diamètre ont été déterminées dans le lactosérum brut. Dans le lactosérum clarifié, seules des petites particules de 8 nm ont été détectées. La nature et la composition de ces différentes particules n'a pu être élucidée. La clarification entraîne la précipitation du Ca et du P minéral et organique; la précipitation des peptides phosphorylés de la caséine p constituant les protéoses peptones du lactosérum a été démontrée. La mise en évidence de la précipitation des membranes de globules gras n'a pas été réalisée, mais de nombreux phospholipides solubles sont encore présents dans le lactosérum après clarification.