Influence of preliminary treatments on structural properties of casein micelles affecting the rennetability

Abstract - Different reconstituted skimmed milk powders, as well as defatted pasteurized and raw milk, were used to probe the effects of preheating conditions on rennetability and molecular avail-ability of casein to coagulate and to form a curd. The experiments for following coagulation and gel formation were carried out using the formagraph at pH 6.4, 35 °C, and 3.8% total protein. Two new approaches to estimate the surface protein hydrophobicity (SPH) and to quantify the glycosylated and non-glycosylated caseinomacropeptide (CMP) were used to study the molecular state of casein micelles during the primary and secondary phases of renneting. The latter method was supported by ion-exchange fast-protein liquid chromatography (FPLC) using Mono-Q and Mono-S columns. Results with raw milk showed that the SPH of native micellar casein is about eight times higher than that of the individual casein components. In processed milks, the range of maximum SPH decreased as the severity of preheating increased. It was found that a high SPH is correlated with an optimum micellar structure. The latter is progressively lost by association of denatured β-lactoglobulin (β-Lg) on the micellar surface, especially with the outer part of non-glycosylated κ-casein (κ-Cn). The extent of association is related to the severity of preliminary milk treatment, which may be measured by a reduced liberation of non-glycosylated CMP.

Résumé - Influence de prétraitements sur la structure des micelles de caséine et son aptitude à la coagulation
Différentes poudres de lait écrémé reconstitué, ainsi que des laits dégraissé pasteurisé et cru, ont été utilisés pour tester l'effet des conditions de préchauffage sur l'aptitude à la coagulation et sur la disponibilité moléculaire de la caséine pour coaguler et pour former un caillé. Les essais pour suivre la coagulation et la formation du gel ont été réalisés à l'aide du Formagraph à pH 6,3, 35 °C et 3,8 % de protéines totales. Deux nouvelles approches, l'une pour estimer l'hydrophobicité de surface protéique et l'autre pour quantifier le caséinomacropeptide glycosylé et non glycosylé, ont été utilisées pour étudier la forme moléculaire des micelles de caséine au cours des phases primaire et secondaire de la coagulation. La seconde méthode reposait sur l'emploi de la chromatographie d'échange d'ions FPLC utilisant des colonnes Mono-Q et Mono-S. Les résultats obtenus sur lait cru montrent que l'hydrophobicité de surface de la caséine micellaire native est environ huit fois plus élevée que celle des caséines individuelles. Dans les laits traités, le niveau maximal d'hydrophobicité de surface diminuait lorsque la sévérité du préchauffage augmentait. Il a été montré qu'une hydrophobicité de surface élevée est corrélée avec une structure micellaire optimale. Celle-ci est progressivement perdue par association de β-lactoglobuline dénaturée sur la surface micellaire, spécialement avec la partie externe de la caséine κ non glycosylée. L'étendue de l'association est fonction de la sévérité du traitement préliminaire du lait, ce qui peut être mesuré par une libération réduite du caséinomacropeptide non glycosylé.