Lait 86 (2006) 303-315
DOI: 10.1051/lait:2006012

Effects of high pressure on functionality of whey protein concentrate and whey protein isolate

Greta Kresic¹, Vesna Lelas², Zoran Herceg² and Anet Rezek<sup>2

1</sup>  Faculty of Tourism and Hospitality Management, University of Rijeka, Primorska 42, PO Box 97, 51410 Opatija, Croatia
²  Faculty of Food Technology and Biotechnology, University of Zagreb, Pierrottijeva 6, 10000 Zagreb, Croatia

(Received 22 July 2005 - Accepted 29 May 2006 - Published online 25 July 2006)

Abstract
The objective of this study was to evaluate the influence of high-pressure treatments on the solubility, surface hydrophobicity, foaming and emulsifying ability of whey protein concentrate (WPC) and whey protein isolate (WPI). Dispersions of WPC and WPI powders (10% (w/w)) were processed at 300 MPa and 600 MPa, for 5 and 10 min at 40 ± 2 °C. Changes in protein solubility were determined as solubility at pH 7.0 and at pH 4.6. Assessment of foaming properties was based on the foam expansion during prolonged whipping, and foam stability. Emulsifying properties were characterised by emulsion stability and emulsifying activity indices. The results show significant (P < 0.05) modification of solubility and surface hydrophobicity with increasing intensity and duration of applied pressure, indicating partial denaturation and aggregation of proteins. It was found that high-pressure treatments significantly (P < 0.05) improved the foaming behaviour of WPI, while the foaming ability of WPC was diminished. However, foams formed with high-pressure-treated WPC and WPI exhibited significantly prolonged stability (P < 0.05) compared with control samples. There was a significant trend of decreasing emulsifying efficiency and emulsifying stability related to the intensity of applied pressure and treatment time for both WPC and WPI.

Résumé
Effets des hautes pressions sur la fonctionnalité d'un concentré et d'un isolat de protéines de lactosérum. L'objectif de cette étude était d'évaluer l'influence des traitements haute pression sur la solubilité, l'hydrophobicité de surface, le pouvoir moussant et émulsifiant d'un concentré (WPC) et d'un isolat (WPI) de protéines de lactosérum. Les dispersions de poudres WPC ET WPI (10 % w/w) étaient traitées à 300 MPa et 600 MPa pendant 5 et 10 min, à 40 ± 2 °C. Les changements de solubilité des protéines étaient déterminés à pH 7.0 et à pH 4.6. L'évaluation des propriétés moussantes était basée sur l'expansion de la mousse au cours d'un fouettage prolongé et sur la stabilité de mousse. Les propriétés émulsifiantes étaient caractérisées par la stabilité de l'émulsion et les indices d'activité émulsifiante. Les résultats ont montré une modification significative (P < 0,05) de la solubilité et de l'hydrophobicité de surface avec l'application d'une pression de durée et d'intensité croissantes, indiquant une dénaturation partielle et l'agrégation des protéines. Il a été démontré que les traitements haute pression amélioraient de façon significative (P < 0,05) le comportement moussant de l'isolat de protéines de lactosérum, tandis que la capacité moussante du concentré de protéines était diminuée. Cependant, les mousses formées avec le WPC et le WPI traités par haute pression montraient une stabilité significativement prolongée (P < 0,05) par rapport au témoin. Une tendance significative à la diminution de l'efficacité émulsifiante et de la stabilité de l'émulsion, liée à l'intensité de la pression appliquée et de la durée de traitement, était observée aussi bien pour le WPC que le WPI.

Key words: emulsifying properties -- foaming properties -- high pressure -- whey protein concentrate -- whey protein isolate -- solubility -- surface hydrophobicity

Mots clés : propriété émulsifiante -- propriété moussante -- haute pression -- concentré de protéines de lactosérum -- isolat de protéines de lactosérum -- solubilité -- hydrophobicité de surface

Correspondence: Greta Kresic Greta.Kresic@fthm.hr


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