Lait 76 (1996) 255-265
DOI: 10.1051/lait:1996321

Characterization of whey protein isolate obtained from milk microfiltration permeate

M. Britten^a and Y. Pouliot<sup>b

a</sup>  Agriculture and Agri-Food Canada, Food Research and Development Centre, 3600, Casavant Blvd West, St Hyacinthe, Quebec, Canada, J2S 8E3
^b  Centre de recherche en sciences et technologie du lait (STELA) Université Laval, Sainte-Foy, Quebec, Canada, G1K 7P4

(Received 5 April 1995; accepted 20 July 1995)

Abstract - Whey protein was concentrated from milk microfiltration permeate or Cheddar cheese whey using batch ultrafiltration and diafiltration. Permeate flux declined more rapidly for milk microfiltrate during concentration, but similar flux profiles were observed on both wheys during diafiltration. Protein contents in concentrates from milk microfiltrate and cheese wheys were respectively 95 and 74% on a dry matter basis, while their fat contents were respectively 0.2 and 15%. Protein solubility of the milk microfiltrate isolate was over 95% between pH 3 and 8, while protein solubility of cheese whey concentrate varied between 75 and 90% over the same pH range. β-Lactoglobulin in cheese whey concentrate showed extensive structural alteration as evidenced by the low proportion of SH groups in native position. β-Lactoglobulin structural alteration was less severe in protein isolated from milk microfiltrate, but still significant. Milk microfiltrate protein isolate showed better gelling properties than cheese whey protein concentrate. Cheese whey protein concentrate did not foam at all, while stiff and stable foams were produced from milk microfiltrate protein isolate. Gelation and foaming were very sensitive to the ionic environment and were controlled by a balance between the pH and the calcium concentration. Reduction of calcium content in milk microfiltrate protein isolate, using saline solution during diafiltration, had only slight effects of protein functional properties.

Résumé - Caractérisation d'un isolat protéique de lactosérum obtenu à partir d'un perméat de microfiltration de lait
Les protéines d'un perméat de microfiltration de lait et d'un lactosérum de fromage Cheddar ont été concentrées par ultrafiltration en batch suivie d'une diafiltration. La comparaison des flux de microfiltration indique un colmatage plus rapide pendant la concentration du microfiltrat de lait. Les flux de perméation en fin de concentration et pendant la diafiltration étaient toutefois similaires. Les teneurs en protéines des concentrés protéiques de microfiltrat de lait et de lactosérum fromager étaient respectivement de 95 et 74%, alors que les concentrations lipidiques atteignaient respectivement 0,2 et 15,5 %. La solubilité des isolats de microfiltrat de lait était supérieure à 95 % entre pH 3 et 8, alors que la solubilité des concentrés de lactosérum fromager variait de 75 à 90 % sur la même fourchette de pH. La structure native de la β-lactoglobuline, évaluée par la position du groupement SH libre, était fortement altérée dans le concentré de lactosérum fromager. L'altération structurale de la β-lactoglobuline était moins importante dans l'isolat de microfiltrat de lait, mais toutefois significative. Les propriétés thermogélifiantes de l'isolat de microfiltrat de lait étaient supérieures à celles du concentré de lactosérum fromager. L'isolat de microfiltrat de lait formait des mousses fermes et stables alors que le concentré de lactosérum fromager refusait de mousser. Les propriétés gélifiantes et moussantes étaient sensibles à l'environnement ionique et modulées par la combinaison du pH et de la disponibilité du calcium dans le milieu. La réduction de la teneur en calcium de l'isolat protéique, par l'utilisation d'une solution saline comme solvant de diafiltration, n 'a cependant eu qu'une influence mineure sur ses propriétés fonctionnelles.

Key words: milk microfiltration / whey protein / ultrafiltration / heat set gelation / foaming property

Mots clés : microfiltration / protéine du lactosérum / ultraflltration / gélitication thermique / propriété moussante