Lait 83 (2003) 181-192
DOI: 10.1051/lait:2003008

Fermentation by lactic acid bacteria at two temperatures of pre-heated reconstituted milk. I - Behaviour of proteins and minerals

Anne Laligant^a, Marie-Hélène Famelart^a, Gérard Brulé^b, Michel Piot^a and Denis Paquet<sup>c

a</sup>  Laboratoire de Recherches de Technologie Laitière, INRA, 65 rue de Saint-Brieuc, 35042 Rennes Cedex, France
^b  ENSAR, 65 rue de Saint-Brieuc, 35042 Rennes Cedex, France
^c  Danone Vitapole Recherche, RD 128, 91767 Palaiseau Cedex, France

(Received 24 January 2002; accepted 20 November 2002)

Abstract
The pH-induced physico chemical changes in a reconstituted heated (90 °C - 10 min) skim milk were studied during fermentation by lactic acid bacteria at two temperatures (30 °C and 42 °C). Different variables were examined during acidification: the water content of ultracentrifugation pellets (150 000 g for 70 min at 30 or 42 °C), the partition of proteins into pelleted and unpelleted fractions (analysed by RP-HPLC on supernatants) and the dissociation of colloidal salts (determined by atomic absorption spectrophotometry on the ultrafiltrates). The proportion of unpelleted protein was found to be pH-dependent with a gradual linear decrease during acidification. All the caseins pelleted below pH 5.5. As the pH was reduced, calcium was progressively released from the micelles. In contradiction with a number of previous findings, fermentation induced a shift toward acid pH values of the salt dissociation compared with a glucono-delta-lactone acidification. The partition of casein between the pellet and the supernatant due to acidification by fermentation was temperature-dependent, as was the solvation of the pellet. Both were greater at 30 °C compared with 42 °C. The temperature had no effect on the salt distribution. The results are discussed in terms of transfer phenomena between the colloidal and the solvent fractions and diffusion-limited processes.

Résumé
Fermentation du lait reconstitué traité thermiquement par des bactéries lactiques à deux températures. I - Protéines et minéraux. L'effet du pH sur les évolutions physico-chimiques de lait écrémé reconstitué et traité thermiquement à 90 °C, 10 min a été étudié au cours d'une acidification par fermentation lactique à deux températures (30 °C et 42 °C). La quantité d'eau a été évaluée par séchage des culots d'ultracentrifugation (150 000 g pendant 70 min à 30 ou 42 °C). La distribution des protéines entre le culot et le surnageant a été analysée par chromatographie RP-HPLC sur les surnageants avec ou sans dithiothreitol. La dissociation des sels colloïdaux a été déterminée par spectrométrie d'absorption atomique dans les ultrafiltrats de lait. La proportion de protéines dans le surnageant était dépendante du pH avec une diminution graduelle au cours de l'acidification. La majorité des caséines était culottée vers pH 5,5. Au cours de l'acidification, il y a une dissociation progressive du calcium colloïdal. La température est sans effet sur les équilibres minéraux. Comparée à l'acidification par la glucono-delta-lactone, la fermentation induit un décalage vers des pH plus acides de la dissociation des sels colloïdaux. La répartition de la caséine entre le culot et le surnageant, tout comme la teneur en eau des culots, est fonction de la température de fermentation et augmente à 30 °C par rapport à 42 °C. La baisse de la température accroît les concentrations de caséines non centrifugées, particulièrement autour de pH 6,0. Ces résultats sont discutés en terme de phénomènes de transfert entre le solvant et la fraction colloïdale et de limitation par la diffusion.

Key words: Milk / yoghurt / pH / mineral / micellar solvation / casein

Mots clés : Lait / yaourt / pH / minéraux / hydratation / caséine

Correspondence and reprints: Marie-Hélène Famelart Tel.: (33) 02-23-48-53-22; fax: (33) 02-23-48-53-50;
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