Lait 83 (2003) 223-235
DOI: 10.1051/lait:2003012

Partition of five aroma compounds between air and skim milk, anhydrous milk fat or full-fat cream

Anne Meynier, Aurélie Garillon, Laurent Lethuaut and Claude Genot

INRA, LEIMA, BP 71627, 44316 Nantes Cedex 3, France
(Received 17 September 2002; accepted 11 December 2002)

Abstract
The present study deals with the physicochemical interactions between aroma compounds and various dairy media used as models of complex food matrices, as well as the consequences of the interactions on aroma partitioning between the air and matrix. Five aroma compounds were investigated: amyl and isoamyl acetate, ethyl pentanoate, hexanal and t-2-hexenal. Skim milk, anhydrous milk fat and full-fat cream were chosen as dairy media, while water was used as a reference medium. Apparent partition coefficients of the five aromas were determined between the air and media between 30 and 80 °C by static headspace-gas chromatography. Partition coefficients over full-fat cream were also calculated from partition coefficients over skim milk and anhydrous milk fat. Compared with water, a significant retention of t-2-hexenal was observed in skim milk (nearly 90% whatever the temperature), whereas the retention of the other aromas varied from 6% for isoamyl acetate to 40% for hexanal in skim milk. Hydrophobic interactions were responsible for the retention of esters, whereas covalent binding of t-2-hexenal by dairy proteins was probably involved. The volatility of the 5 aromas was drastically reduced over anhydrous milk fat, because of their hydrophobic nature (log P > 1). There were discrepancies between calculated and measured partition coefficients over full-fat cream, which depended on aroma compounds and temperature. Measured and calculated ethyl pentanoate retentions were similar whatever the temperature. For isoamyl acetate, hexanal and, to a lesser extent, t-2-hexenal, aroma retention was greater than expected. The reverse phenomenon was observed with amyl acetate. The so-called "enthalpy of affinity" was calculated from the variation of the partition coefficient with temperature. This parameter allowed an overview of the relative importance of aroma compounds-matrices interactions.

Résumé
Partage de cinq composés d'arôme entre l'air et différentes matrices laitières : lait écrémé, matière grasse laitière anhydre, et crème liquide entière. Les coefficients de partage de composés d'arôme entre l'air et différents milieux laitiers ont été mesurés pour évaluer les interactions entre les constituants de matrices alimentaires complexes et les arômes. Cinq composés d'arôme ont été considérés : les acétates d'amyle et d'isoamyle, le pentanoate d'éthyle, l'hexanal et le t-2-hexénal. Le lait écrémé, la crème liquide entière et la matière grasse laitière anhydre ont été aromatisés avec chacun de ces arômes. Des mesures ont été effectuées au-dessus de l'eau, prise comme milieu de référence. Les coefficients de partage ont été déterminés entre 30 et 80 °C par analyse de l'espace de tête en mode statique. Les résultats indiquent une forte rétention du t-2-hexénal dans le lait écrémé (env. 90 %). La rétention des autres arômes varie de 6 % pour l'acétate d'isoamyle à 40 % pour l'hexanal. Cette rétention est sans doute liée à des interactions hydrophobes entre les arômes et les protéines du lait. Cependant dans le cas du t-2-hexénal, des liaisons covalentes avec les protéines interviennent probablement. Au-dessus de la matière grasse laitière, la volatilité des cinq arômes est très fortement réduite. Ce résultat est à relier au caractère hydrophobe des composés (log P > 1). À l'exception du pentanoate d'éthyle, les coefficients de partage mesurés et calculés divergent avec une amplitude variable selon la température. L'acétate d'isoamyle, l'hexanal et dans une moindre mesure le t-2-hexénal sont plus retenus par la crème liquide que prévu par le calcul. Le phénomène inverse est observé pour l'acétate d'amyle. Les enthalpies de vaporisation des cinq arômes au-dessus des différents milieux ont été calculées à partir de l'étude de la variation des coefficients de partage en fonction de la température. Cette grandeur renseigne sur l'importance relative des interactions arôme-matrice.

Key words: Anhydrous milk fat / aroma compounds / cream / skim milk / partition coefficient

Mots clés : Matière grasse laitière / arôme / crème / lait écrémé / coefficient de partage

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