Lait 84 (2004) 399-416
DOI: 10.1051/lait:2004014

Dromedary milk fat: thermal and structural properties 1. Crystalline forms obtained by slow cooling

Nadia Karray^a, Christelle Lopez^b, Pierre Lesieur^{c, d} and Michel Ollivon<sup>e

a</sup>  Unité d'analyse alimentaire, ENIS, BPW 3038 Sfax, Tunisie
^b  UMR Science et Technologie du Lait et de l'Oeuf, INRA-Agrocampus, 65 rue de Saint-Brieuc, 35042 Rennes Cedex, France
^c  LURE, Université Paris-Sud, Bâtiment 209D, 91405 Orsay Cedex, France
^d  UMR Physico-Chimie des Colloïdes, Université Henri Poincaré, BP 239, 54506 Vandoeuvre-lès-Nancy, France
^e  UMR 8612 du CNRS, Équipe Physico-Chimie des Systèmes Polyphasés, 5 rue J.B. Clément, 92296 Châtenay-Malabry, France

(Received 12 February 2004 - Accepted 2 April 2004 - Published online 7 June 2004)

Abstract - The thermal and structural behavior of anhydrous dromedary milk fat (ADMF) was studied by a technique that allowed simultaneous time-resolved synchrotron X-ray diffraction as a function of temperature (XRDT) and high sensitivity differential scanning calorimetry (DSC). As the camel probably represents the mammalian species best adapted to the hottest temperatures on earth as well as to harsh climatic conditions, the fatty acid composition of ADMF and its thermal properties are of special interest. In this paper, the first of a series, the crystalline organizations made by the triacylglycerols (TG) of ADMF during a slow cooling rate at |dT/dt| = 0.1 °C·min^-1 are addressed. The crystalline form obtained from about 29.5 °C corresponds to a lamellar structure with a double-chain length longitudinal organization of the TG molecules (2L = 42.3 Å) associated with a ' lateral packing of the chains. The crystallization range which spreads over about 75-80 °C, is similar to that observed for bovine milk fat, although the final melting temperature is higher by about 5-8 °C. DSC scans revealed the existence of up to 6 exotherms on slow cooling. A similar complex behavior was also observed on heating. PEAKFIT analysis of the XRDT individual patterns and their evolutions observed at small angles also showed the existence of additional molecular packings. However, XRDT analysis was unable to resolve individual structures. A possible epitaxy phenomenon during crystallization is discussed.

Résumé - Propriétés thermiques et structurales de la matière grasse de lait de dromadaire. 1. Formes cristallines obtenues lors d'un refroidissement lent. Les propriétés thermiques et structurales de la matière grasse anhydre extraite du lait de dromadaire (ADMF) ont été étudiées par une nouvelle technique qui permet des mesures simultanées, sur un même échantillon, des signaux de microcalorimétrie différentielle à balayage (DSC) et de diffraction des rayons X en fonction du temps et de la température. L'étude des propriétés thermiques de la matière grasse du lait de chamelle, en relation avec sa composition, revêt un intérêt particulier si l'on considère les conditions extrêmes de température auxquelles ce mammifère est adapté. Cet article, qui est le premier d'une série, est consacré à l'étude des organisations cristallines formées par les triacylglycérols (TG) de l'ADMF lors d'un refroidissement à 0,1 °C·min^-1. Les formes cristallines obtenues à partir de 29,5 °C correspondent à une structure lamellaire à deux longueurs de chaînes (2L = 42,3 Å) et à un empilement latéral des chaînes d'acides gras de type '. La plage de cristallisation couvre un domaine d'environ 75-80 °C, similaire à celui observé pour la matière grasse laitière bovine, bien que la température finale de fusion soit plus élevée pour le dromadaire d'environ 5 à 8 °C. Les enregistrements de DSC observés à la cristallisation comme à la fusion révèlent l'existence d'environ 6 évènements thermiques qui contrastent avec l'apparente simplicité du comportement structural. Une analyse fine des pics de diffraction des rayons X et de leurs évolutions a aussi montré l'existence d'autres empilements longitudinaux mais sans pouvoir différencier ces structures de manière univoque. Une croissance cristalline de type épitaxie est proposée pour expliquer ce comportement structural.

Key words: Polymorphism / X-ray diffraction / differential scanning calorimetry / solid fat content / epitaxy

Mots clés : Polymorphisme / diffraction des rayons X / microcalorimétrie différentielle à balayage / teneur en solide / épitaxie

Corresponding author: Michel Ollivon michel.ollivon@cep.u-psud.fr

© INRA, EDP Sciences 2004