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Issue
Lait
Volume 78, Number 6, 1998
Page(s) 591 - 605
DOI https://doi.org/10.1051/lait:1998653
Lait 78 (1998) 591-605
DOI: 10.1051/lait:1998653

Casein micelle size in relation with casein composition and αs1, αs2, β and K casein contents in goat milk

Alice Pierre, Françoise Michel, Yvon Le Graët and Laurence Zahoute

Laboratoire de recherches de technologie laitière, Inra, 65, rue de Saint-Brieuc, 35042 Rennes cedex, France

(Received 4 July 1997; accepted 22 July 1998)

Abstract - The relationship between micelle size and casein micelle composition was studied on 21 individual goat milks from animals homozygous for αs1 casein variants A, B2, C, E, F and O. A large variation in milk composition was obtained, as αs1 secretion levels varied from 7.2 g.kg-1 in A milks to none in O milks. Mean micelle size (MMS), determined by photon correlation spectroscopy, varied between samples from 192 nm to 287 nm. This was explained by the different aspects of the histograms of casein distribution according to the size, determined from transmission electron microscopy data, which showed a maximum either in the low diameter range (20-130 nm) or in the large diameter region (130-260 nm), or even intermediary figures with a bimodal distribution. The caseins, αs1CN, αs2CN, βCN and KCN were determined in milks from nitrogen matter determinations (N x 6.38) and RP-HPLC analysis of casein. Polynomial relations were calculated between micelle size and milk compositional parameters. MMS was correlated on one side to the αs1 CN and KCN levels in milks (g.kg-1) and, on the other side, to the proportions of αs1CN %, αs2CN % and βCN % in total casein. These polynomial relations allowed the prediction of the mean micelle size in milks from the casein levels, with a 15 % accuracy. Monofactorial correlations also showed a significant effect of αs1CN (r = -0.77), but not any of KCN. Mineral composition of milks was determined, calcium by atomic absorption spectrophotometry and phosphorus, by a colorimetric method. Goat milks were characterized by a constant colloidal inorganic P level (12.4 (SD= 1.7) mmol.kg-1). In contrast, colloidal Ca (Cac), SerineP and total colloidal P (Pc) were correlated to the total casein content. The ratio Cac / Pc was the most constant parameter in goal milks, amounting 1.22 (SD = 0.05), presumably characterizing an unique mode of association of caseins in milk. No significant correlation was obtained between the colloidal Ca and P levels in milks and the size of micelles. © Inra / Elsevier, Paris.


Résumé - Taille des micelles du lait de chèvre en relation avec la composition de la caséine et les teneurs en caséines αs1, αs2, β et κ dans le lait
La relation entre la taille des micelles de caséine et la composition de la fraction caséine des laits a été étudiée sur 21 laits individuels provenant de chèvres homozygotes pour les variants de la caséine αs1, A. B2, C, E, F ou O, de manière à obtenir une grande variation de composition des laits. En effet, à ces variants correspondent des niveaux de sécrétion différents de la caséine αs1, de 7,2 g.kg-1 pour le variant A à une absence totale pour le variant O. La taille moyenne des micelles a été mesurée par spectrophotométrie de corrélation de pilotons ; la distribution de la caséine selon le diamètre micellaire a été déterminée par microscopie électronique à transmission. La teneur en caséine totale et la composition de la caséine ont été obtenues à partir du dosage de la matière azotée totale (N x 6,38) et de l'analyse de la caséine par chromatographie liquide à haute pression en phase inverse. Les minéraux colloïdaux, calcium et phosphore, ont été dosés respectivement par spectrophotométrie d'absorption atomique et par une méthode colorimétrique. La taille moyenne des micelles dans les laits variait de 192 à 287 nm. La variation a été expliquée par l'aspect des histogrammes de distribution de la caséine en fonction de la taille, qui montrait, selon le lait, soit un maximum pour des valeurs faibles (20-130 nm), soit un maximum pour des valeurs élevées ( 130-260 nm), soit encore une distribution bimodale. Une relation polynomiale a été calculée, reliant la taille moyenne des micelles (MMS) et les paramètres de composition des laits (αs1CN, αs2CN, βCN et KCN). MMS était significativement corrélée d'une part à la teneur en αs1CN et KCN des laits, d'autre part à la proportion de αs1CN %, αs2CN % et βCN % dans la caséine totale. Ces relations ont permis de déterminer la taille micellaire moyenne des laits de chèvre à partir de leurs teneurs en caséines αs1, αs2, β et K, avec une incertitude de 15 %. Les corrélations mono-factorielles ont aussi été calculées, montrant un effet significatif de la teneur en αs1CN (r = - 0,77), mais non de la KCN. La composition minérale des laits de chèvre était caractérisée par une teneur constante en phosphate inorganique colloïdal (12,4 [SD = 1,7] mmol.kg-1), quelle que soit la teneur en caséine totale, et par des teneurs variables en calcium colloïdal (Cac), en P lié aux sérines et en P colloïdal (Pc) qui étaient corrélées à la teneur en caséine totale du lait. Le rapport Cac / Pc est apparu comme un paramètre invariant, ayant une valeur de 1,22 (SD = 0,05) dans les laits de chèvre, identique à la valeur déjà déterminée dans le lait de vache. Ce rapport semble caractériser un mode d'association unique des caséines dans les micelles des laits. Aucune relation significative entre minéraux et taille micellaire n'a été mise en évidence. © Inra / Elsevier, Paris.


Key words: goat milk / casein / micelle size / αs1 casein / colloidal calcium and phosphorus

Mots clés : lait de chèvre / caséine / taille de micelle / caséine αs1 / calcium colloïdal / phosphore colloïdal

Corresponding author: Alice Pierre apierre@labtechno.roazhon.inra.fr