Physicochemical analysis of casein solubility in water-ethanol solutions

Samir Mezdour; Gérard Brulé; Józef Korolczuk

doi:doi:10.1051/lait:2006022

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Volume 86 / No 6 (November-december 2006)

Lait, 86 6 (2006) 435-452

Abstract

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Issue		Lait Volume 86, Number 6, November-december 2006


Page(s)		435 - 452
DOI		https://doi.org/10.1051/lait:2006022
Published online		31 January 2007

Lait 86 (2006) 435-452
DOI: 10.1051/lait:2006022

Physicochemical analysis of casein solubility in water-ethanol solutions

Samir Mezdour^a, Gérard Brulé^b and Józef Korolczuk^b

^a École Nationale Supérieure des Industries Agricoles et Alimentaires, 1 avenue des Olympiades, F-91744 Massy cedex, France
^b INRA-Agrocampus Rennes, UMR1253 Science et Technologie du Lait et de l'OEuf, 65 rue de Saint-Brieuc, F-35042 Rennes cedex, France

(Received 16 July 2006 - Accepted 24 November 2006 - Published online 31 January 2007)

Abstract - Due to the change in the apparent acid dissociation constant, when ethanol was added to water solutions of an industrially produced spray-dried sodium caseinate, the solution's pH increased proportionally to the reciprocal relative dielectric constant (1/ $\epsilon$ ). The pH increased by 1 unit when the ethanol volume fraction reached about 0.60. The casein solubility profile at 20 °C as a function of pH (3-8) and the ethanol volume fraction (0-0.75) was quite well represented by the equation describing the ionisation process. The pH inflection point and the slope coefficient were approximately linearly related to 1/ $\epsilon$ . The evolution of the electrostatic surface potential ( $\psi$ ₀) and the zeta potential ( $\zeta$ ) explained the changes in casein solubility as a function of pH and the dielectric constant of the solvent. The increase in $\psi$ ₀ by 37 ± 5.2 mV or in $\zeta$ by 8.6 ± 1.4 mV raised casein solubility from 10 to 90%.

Résumé - Analyse physicochimique de la solubilité de la caséine dans des solutions d'éthanol- eau. En raison du changement de la constante apparente de la dissociation acide, l'ajout d'éthanol aux solutions aqueuses d'un caséinate de sodium industriel séché par pulvérisation, provoque une augmentation du pH des solutions inversement proportionnelle à la constante diélectrique (1/ $\epsilon$ ). Le pH augmente d'une unité quand la fraction volumique d'éthanol atteint environ 0.6. Le profil de la solubilité de la caséine à 20 °C, pour des pH de 3 à 8 et pour la fraction volumique d'éthanol entre 0 et 0.75, est assez bien représenté par une équation qui décrit le processus d'ionisation. Le point d'inflexion et la pente sont approximativement linéairement liés à 1/ $\epsilon$ . L'évolution du potentiel électrostatique de surface ( $\psi$ ₀) et du potentiel zeta ( $\zeta$ ) explique les changements de la solubilité de la caséine en fonction du pH et de la constante diélectrique du solvant. L'augmentation du $\psi$ ₀ de 37 ± 5.2 mV ou du $\zeta$ de 8.6 ± 1.4 mV élève la solubilité de la caséine de 10 à 90 %.

Key words: casein / solubility / ethanol / dielectric constant / electrostatic potential

Mots clés : caséine / solubilité / éthanol / constante diélectrique / potentiel électrostatique

Corresponding author: Józef Korolczuk jozef.korolczuk@gmail.com

© INRA, EDP Sciences 2006