Lait 82 (2002) 423-439
DOI: 10.1051/lait:2002021

The use of carbonyl analysis to follow the main reactions involved in the process of deterioration of dehydrated dairy products: prediction of most favourable degree of dehydration

Théo Efstathiou^a, Claude Feuardent^a, Serge Méjean^b and Pierre Schuck<sup>b

a</sup>  Analyses et Recherche, NUTRINOV, Z.A.C. des Trois Marches, 3 impasse de La Jonchée, 35132 Vezin-Le-Coquet, France
^b  Laboratoire de Recherches de Technologie Laitière, INRA, 65 rue de Saint-Brieuc, 35042 Rennes Cedex, France

Abstract
Carbonyl analysis was used in order to follow the main reactions involved in the process of deterioration of milk powders. This method was applied after the milk had been processed using microfiltration and ultrafiltration, freeze-drying or spray-drying. The milk powders were then stored at a temperature of 45 °C and aw ranging from 0.7, 0.11, 0.23 and 0.33 to 0.5 for a period of twenty days. Water adsorption was influenced by powder composition on one hand, with a maximum water adsorption of whey proteins at 0.20 aw, and by the physical state of molecules on the other hand. At certain conditions such as 45 °C and 0.33 aw, amorphous lactose released the water molecules and turned into crystallised lactose. All powders studied exhibited a minimum deterioration, except those rich in lactose, at 0.20 0.5 aw. For the products rich in lactose this minimal deterioration was observed at two aw values: 0.10 and 0.30. The determination of the monolayer moisture was carried out either theoretically with the BET model or experimentally so as to predict the most favourable degree of dehydration of dehydrated products.

Résumé
L'utilisation du dosage des carbonyles pour suivre les principales réactions intervenant dans la détérioration des produits laitiers déshydratés : prédiction du degré de déshydratation le plus favorable. Un dosage des carbonyles a été utilisé afin de suivre les principales réactions intervenant dans la détérioration des poudres de lait. Cette méthode a été appliquée à des produits laitiers issus des procédés de microfiltration et ultrafiltration, lyophilisés ou séchés par atomisation. Les poudres étaient stockées pendant 20 jours à 45 °C à des aw de 0,07, 0,11, 0,23, 0,33 et 0,5. La fixation de l'eau est influencée d'une part par la composition des poudres, avec un maximum de fixation d'eau par les protéines sériques à 0,20 d'aw et d'autre part par l'état physique des molécules. À 0,33 d'aw et à 45 °C, le lactose amorphe libère les molécules d'eau et se transforme en lactose cristallisé tandis que les protéines se polymérisent. Toutes les poudres que nous avons étudiées, excepté les poudres riches en lactose, présentaient un minimum de détérioration à 0,20 0,5 d'aw. Quant aux produits riches en lactose, ils présentaient deux minima (à 0,10 et à 0,30 d'aw). La détermination de la couche monomoléculaire d'eau a été effectuée soit avec le modèle théorique (BET) soit expérimentalement, afin de prévoir le degré de déshydratation le plus favorable des produits laitiers déshydratés.

Key words: Carbonyl / powder stability / sorption isotherm / water activity / monolayer value

Mots clés : Carbonyle / stabilité des poudres / isotherme de sorption / activité de l'eau / couche monomoléculaire d'eau

Correspondence and reprints: Théo Efstathiou Tel.: (33) 02 99 14 70 50; fax: (33) 02 99 14 70 51;
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