Lait 74 (1994) 307-312
DOI: 10.1051/lait:1994425

¹⁵N-Labelling and preparation of milk, casein and whey proteins

S. Mahé^a, J. Fauquant^b, C. Gaudichon^a, N. Roos^c, J.L. Maubois^b and D. Tome<sup>a

a</sup>  Laboratoire de Nutrition Humaine et de Physiologie Intestinale, INRA, Faculté des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques, 4, avenue de l'Observatoire, 75006 Paris
^b  Laboratoire de Recherches de Technologie Laitière, INRA, 65, rue de Saint-Brieuc, 35042 Rennes Cedex, France
^c  Institut für Physiologie und Biochemie der Ernährung, Bundesanstalt fur Milchforschung, PO Box 6069, D-24103 Kiel 14, Germany

(Received 14 February 1994; accepted 31 May 1994)

Abstract - One of the main problems of in vivo protein digestion studies is the contribution of endogenous protein secretion. Nutritional studies have shown that the use of stable isotopes in this context is an appropriate technique to perform certain metabolic experiments with proteins. Thus the purpose of this work was to determine the optimum conditions for the production of stable isotope ¹⁵N-labelled milk and for the subsequent partition of two crude fractions of milk proteins: casein and whey proteins. ¹⁵N-labelled milk was prepared with milk from two lactating cows: one received daily 25 g (¹⁵NH₄)₂SO₄ and the second received 50 g. Native phosphocaseinate (NPPC) and whey protein concentrate (WPC) were separated from raw pooled ¹⁵N-milk (RPM) by membrane microfiltration and then purified through water diafiltration. The ¹⁵N-enrichment of milk reached 0.4213 atom-% excess (APE) and 0.5177 APE for the cows receiving 25 g and 50 g (¹⁵NH₄)₂SO₄, respectively. The microfiltration technique used allowed to obtain from 47 kg RPM both WPC (1.3 kg) and NPPC (9.76 kg) with yields of 34.4% and 82.5%, respectively. NPPC was 0.5070 APE ¹⁵N-enriched and consisted of 99.9% proteic nitrogen. WPC was 0.4999 APE ¹⁵N-enriched and consisted of 96.8% proteic nitrogen. The ¹⁵N enrichments of skim milk, NPPC and WPC were not significantly different (P < 0.05) and were high enough to perform in vivo metabolic experiments.

Résumé - Enrichissement en 15N-azote et préparation de lait, caséine et protéines du lactosérum
Un problème majeur rencontré lors de l'étude de la digestion des protéines est la contribution des protéines endogènes. Des études nutritionnelles ont montré que l'utilisation des isotopes stables est une technique appropriée pour réaliser des études métaboliques avec des protéines. Le but de ce travail est de déterminer les conditions optimales d'une production de lait de vache marqué à l'azote-15 suivie d'une séparation des fractions caséine et protéines du lactosérum. Le ¹⁵N-lait est préparé à partir de 2 vaches en lactation : une vache reçoit chaque jour 25 g (¹⁵NH₄)₂SO₄ et la seconde reçoit 50 g. Le phosphocaséinate natif (NPPC) et les protéines du lactosérum concentrées (WPC) sont séparés par microfiltration et diafiltration à partir d'un mélange de ¹⁵N-lait (RPM). L'enrichissement en ¹⁵N du lait atteint 0,4213 atom-% excess (APE) pour la vache recevant 25 g (¹⁵NH₄)₂SO₄ et 0,5177 APE pour la vache en recevant 50 g. La technique de microfiltration utilisée permet d'obtenir, de 47 kg de RPM, 1,3 kg de WPC et 9,76 kg de NPPC avec un rendement respectif de 34,4% et 82,5%. Le NPPC est enrichi en ¹⁵N à 0,5070 APE et est constitué à 99,9% d'azote protéique. Le WPC est enrichi en ¹⁵N à 0,4999 APE et est constitué à 96,8% d'azote protéique. Les enrichissements en ¹⁵N du lait écrémé, du NPPC et de WPC ne diffèrent pas significativement (P < 0,05) et sont suffisamment élevés pour permettre des études métaboliques in vivo.

Key words: milk protein / ¹⁵N / stable isotope / microfiltration

Mots clés : protéine de lait / azote-15 / isotope stable / microfiltration