DOI: 10.1051/lait:2001103

Lait 81 (2001) 637-650

A rheological study of acid-set "simulated yogurt milk" gels prepared from heat- or pressure-treated milk proteins

C. Deirdre Walsh-O'Grady^a, Brendan T. O'Kennedy^a, Richard J. Fitzgerald^b and Cáit N. Lane<sup>a

a</sup>  Dairy Products Research Centre, Teagasc, Moorepark, Fermoy, Co. Cork, Ireland
^b  Department of Life Sciences, University of Limerick, Ireland

(Received 2 November 2000; accepted 26 February 2001)

Abstract
The application of high pressure as an alternative to heat treatment in the acid-set gelling of milk proteins was studied using a "simulated yogurt milk" (SYM) system, containing phosphocasein and whey protein isolate (WPI) in a ratio of 4:1. Gels were made by acidification of SYM with glucono--lactone (GDL) at 40 °C to pH 4.6 and their properties measured by dynamic rheology using a Bohlin CVO rheometer. Gelation was studied in heat - (90 °C 10 min) or pressure - (700 MPa 20 min) treated SYM or SYM containing heat - (78 °C 30 min) or pressure - (0-700 MPa 20 min) treated WPI. For a constant time (20 min) and temperature (25 °C), the extent of whey protein denaturation was dependent on the applied pressure. Although pressures of 400 MPa caused as much as 57% denaturation, they did not support acid-set gelation when pressure-treated WPI was incorporated into SYM. Pressurisation of WPI at 600 and 700 MPa, which resulted in 86.5 and 91.4% denaturation, respectively, resulted in the formation of cohesive gels when SYM was acidified with GDL. The acid-induced gelation profiles of SYM pressurised at 700 MPa 20 min and SYM containing WPI pressurised under the same conditions were different, suggesting that the kinetics of aggregation were different, presumably due to the disruption of casein micelles in the SYM system during the pressurisation step. Gels prepared from SYM containing pressure-treated WPI were weaker, i.e., they had lower values for G' throughout acidification, than those prepared from SYM containing heat-treated WPI. The gelation properties of heated SYM containing native or pressurised WPI were similar, indicating that the combination of pressurisation of WPI followed by heating SYM does not have an additive effect in relation to acid-induced gelation. Heating was more efficient at producing casein/whey protein interaction products that were suitable for the formation of gels on acidification.

Résumé
Étude rhéologique de gels acides simulant le yaourt préparés à partir de protéines laitières traitées thermiquement ou par hautes pressions. L'application de hautes pressions comme alternative au traitement thermique pour la gélification acide de protéines laitières a été étudiée sur un système à l'aide d'un lait simulant le yaourt (SYM), contenant de la phosphocaséine et un isolat de protéines de lactosérum (WPI) dans un rapport 4:1. Les gels ont été obtenus par acidification du SYM par la glucono-delta-lactone (GDL) à 40 °C, à pH 4,6, et leurs propriétés mesurées par rhéologie dynamique à l'aide d'un rhéomètre Bohlin CVO. La gélification a été étudiée sur le SYM traité thermiquement (90 °C - 10 min) ou par hautes pressions (700 MPa - 20 min) ou sur le SYM contenant le WPI traité thermiquement (78 °C - 30 min) ou par hautes pressions (0-700 MPa - 20 min). Pour un temps de pressurisation constant (20 min) et une température constante (25 °C), l'étendue de la dénaturation des protéines de lactosérum était dépendante de la pression appliquée. Bien que les pressions 400 MPa provoquaient jusqu'à 57 % de dénaturation du WPI, elles ne conduisaient pas à la gélification acide quand ce WPI était incorporé au SYM. La pressurisation du WPI à 600 et 700 MPa, provoquant respectivement 86,5 et 91,4 % de dénaturation, entraînait la formation de gels cohésifs quand le SYM était acidifié avec la GDL. Les profils de gélification acide du SYM pressurisé à 700 MPa - 20 min et du SYM contenant le WPI pressurisé dans les mêmes conditions, étaient différents, suggérant que des interactions différentes avaient lieu, probablement dues à la dissociation des micelles de caséine dans le SYM au cours de la pressurisation. Les gels préparés à partir de SYM contenant le WPI traité par hautes pressions étaient plus mous, i.e. avaient des valeurs de G' plus basses tout au long de l'acidification, que ceux préparés à partir de SYM contenant le WPI traité thermiquement. Les propriétés de gélification du SYM chauffé contenant le WPI natif ou pressurisé étaient similaires, indiquant que la combinaison de la pressurisation du WPI suivie du chauffage du SYM n'a pas d'effet supplémentaire sur la gélification acide. Le chauffage était plus efficace que les hautes pressions sur l'obtention de produits d'interaction caséine/protéine de lactosérum favorables à la formation de gels acides.

Key words: high pressure / heat treatment / whey protein isolate / phosphocasein / acid gel

Mots clés : haute pression / traitement thermique / isolat de protéines de lactosérum / phosphocaséine / gel acide

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