Lait 79 (1999) 229-244
DOI: 10.1051/lait:1999219

Effect of β-lactoglobulin phenotype on whey protein nitrogen index and sulphydryl content of skim milk powder

E. Antoinette O'Sullivan^{a, b}, Philip M. Kelly^a, Richard J. Fitzgerald^a, Kevin O'Farrell^a, Matthew F. Murphy^b and Dermot Harrington<sup>c

a</sup>  Teagasc, Dairy Products Research Centre, Moorepark, Fermoy Co., Cork, Ireland
^b  Food Technology Department, University College, Cork. Ireland
^c  Teagasc, Data Systems Department, 19 Sandymount Avenue, Dublin 4, Ireland

(Received 20 May 1998; accepted 14 September 1998)

Abstract - The heat labile nature of whey proteins suggests that compositional differences in these protein fractions may affect physicochemical characteristics and functional properties during the thermal processing of milk products. For this reason, a study was set out to determine the effect of β-lactoglobulin (β-lg) polymorphism on the protein content of skim milk, its denaturation during skim milk powder (SMP) manufacture and the consequential impact on the heat classification of the resultant powders. Furthermore, the effect of β-lg variant on sulphydryl (SH) group content of SMP and its potential to augment the whey protein nitrogen index (WPNI) method as a means of heat classification was explored. The study revealed that the β-lg AA phenotype was associated with higher levels of whey protein and its respective β-lg fraction in raw milk, as well as a higher total SH content in SMP irrespective of preheat temperature used during manufacture. This was reflected in the lower WPNI values for the AA phenotype measured at each processing step (preheated skim: P < 0.004, concentrate: P < 0.023 and powder: P < 0.001). A significantly lower α-lactalbumin (α-la) content was associated with the AA phenotype compared to the AB and BB phenotypes for preheated skim milk (P < 0.042), concentrate (P < 0.001 ) and powder (P < 0.046). Moreover, it was found that the β-lg AA phenotype SMP contained a higher percentage of slow-reacting SH groups (as a per-centage of total), which suggests greater resistance to heat denaturation. A potentially interesting relationship between slow-reacting SH groups and WPNI emerged in the course of data analysis, which may warrant further study. Manufacture of milk powders to meet low-heat classification is favoured by selective segregation of β-lg AA phenotype milks. © Inra / Elsevier, Paris

Résumé - Effet du phénotype de la β-lactoglobuline sur l'azote des protéines de lactosérum non dénaturées (VVPNI), et la teneur en sulphydryl de la poudre de lait écrémé
Les protéines de lactosérum étant sensibles au chauffage, des différences de composition des fractions protéiques peuvent affecter les caractéristiques physicochimiques et les propriétés fonctionnelles des produits laitiers selon les traitements thermiques. Des études ont donc été conduites pour déterminer l'effet du polymorphisme de la β-lactoglobuline (β-lg) sur la teneur en protéines du lait écrémé, sur leur dénaturation pendant la fabrication de poudre de lait écrémé et par conséquent sur la classification thermique des poudres résultantes. De plus, l'effet du polymorphisme de la β-lactoglobuline (β-lg) sur la teneur en sulphydryl (groupe SH) de la poudre du lait écrémé et sa capacité à augmenter l'azote des protéines du sérum non dénaturées comme méthode de classification thermique ont été étudiés. Les résultats obtenus montrent que le phénotype p-lg AA est associé à des niveaux plus élevés de protéines du lactosérum, et de P-lg dans le lait cru. ainsi qu'à une teneur plus élevée de sulphydryl dans la poudre du lait écrémé indépendamment de la température de préchauffage au cours de la fabrication. Les valeurs du WPNI pour le phénotype β-lg AA étaient réduites (lait écrémé préchauffé : p < 0,004 ; concentré : < 0,023, et poudre : p < 0,001 ). Une teneur en lactalbumine significativement plus basse était associée au variant β-lg AA par rapport aux variants AB et BB (lait écrémé préchauffé : p < 0,042 ; concentré : p < 0,001 et poudre : p < 0,046). De plus la poudre obtenue avec le variant β-lg AA contenait un pourcentage plus élevé de sulphydryl réagissant lentement, ce qui suggère une plus grande résistance à la dénaturation au chauffage. On a découvert un rapport intéressant entre le sulphydryl réagissant lentement et WPNI qui nécessite des études complémentaires. La fabrication des poudres du lait pour atteindre les normes " low heat " est favorisée par le choix de laits contenant de la β-lg AA. © Inra / Elsevier

Key words: β-lactoglobulin / skim milk powder / WPNI / sulphydryl

Mots clés : β-lactoglobuline / poudre de lait écrémé / WPNI / sulphydryl

Corresponding author: Philip M. Kelly pkelly@moorepark.teagasc.ie