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Lait
Volume 82, Number 4, July-August 2002
First International Symposium on Spray Drying of Milk Products
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Page(s) | 465 - 473 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/lait:2002024 |
Lait 82 (2002) 465-473
DOI: 10.1051/lait:2002024
NMR relaxometry as a non-invasive tool to characterize milk powders
Armel Davenela, Pierre Schuckb, François Mariettea and Gérard Bruléba Unité de Recherche Technologie des Équipements Agro-Alimentaires, Cemagref, 17 avenue de Cucillé, 35044 Rennes Cedex, France
b Laboratoire de Recherches de Technologie Laitière, INRA, 65 rue de Saint Brieuc, 35042 Rennes Cedex, France
Abstract
The ability to quickly solubilize powders in aqueous medium without forming
insoluble material is of primary importance for the quality of many food powders.
The NMR method developed gives a complete picture of the reconstitution process of
milk powders in water. It allows the quantification of the water absorption by powder
particles, their reconstitution rate and the detection of the presence of insoluble
materials. Furthermore, the NMR transverse relaxation rate of the reconstituted product
is proved to be an excellent indicator of the structural state of milk proteins.
It is shown that the poor reconstitutability of native cow phosphocasein micelles
concentrated by tangential microfiltration and powdered by spray-drying can be
significantly improved by addition of whey proteins, suitable polydextroses or
NaCl before spray-drying powder, without significantly affecting their micellar
structure. On the other hand, the decrease of the relaxation rate showed an
important modification of the casein structure when a citrate solution or, to a
lesser extent, when a phosphate solution was added to the retentate. The addition
of CaCl
2 strongly disturbed the micellar organization and led to the formation of
insoluble structures during spray-drying.
Résumé
La relaxométrie RMN comme outil non invasif de caractérisation des poudres
laitières.
La capacité à se solubiliser rapidement en milieu aqueux est de
première importance pour la qualité de nombreuses poudres alimentaires. La méthode
RMN développée donne une description complète du processus de reconstitution des
poudres dans l'eau. Elle permet de quantifier le phénomène d'absorption d'eau par
les particules, la vitesse de reconstitution et de révéler la présence de matériaux
insolubles. D'autre part, la vitesse de relaxation RMN tranversale du produit
reconstitué s'avère être un excellent indicateur de l'état structural des protéines
laitières. Il est montré que la médiocre reconstituabilité des micelles de caséines
bovines natives concentrées par microfiltration tangentielle puis séchées par atomisation
peut être significativement améliorée par l'addition préalable au séchage de protéines
laitières solubles, de certaines maltodextrines ou de NaCl avant atomisation sans affecter
significativement la structure des micelles. D'autre part, la décroissance des vitesses
de relaxation de l'eau en interaction avec les macromolécules traduit d'importants
changements de la structure des protéines quand une solution citrate ou, dans une
moindre mesure, quand une solution phosphate est ajoutée. L'addition de CaCl
2 perturbe
fortement l'organisation micellaire et conduit à la formation de matériaux insolubles
en cours de séchage.
Key words: Milk powder / NMR relaxation / rehydration / solubilization / micellar casein
Mots clés : Poudre laitière / relaxation RMN / réhydratation / solubilisation / caséine micellaire
Correspondence and reprints: Armel Davenel Tel.: 33 2 23 48 21 60; fax: 33 2 23 48 21 15;
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