Lait 87 (2007) 287-300
DOI: 10.1051/lait:2007021

The stabilization mechanism of acidified milk drinks induced by carboxymethylcellulose

Baiqiao Du^a, Jing Li^a, Hongbin Zhang^a, Ping Chen^b, Long Huang^b and Jianjun Zhou<sup>b

a</sup>  Department of Polymer Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200240, China
^b  Danisco (China) Co., Ltd., Kunshan, 215300, China

(Published online: 26 October 2007)

Abstract - In the present work carboxymethylcellulose (CMC) was used as a stabilizer to avoid the flocculation of milk proteins in acidified milk drinks. The particle diameter and -potential evolution during acidification of casein micelles in CMC were studied. The experimental results indicate that the adsorption of CMC takes place at and below pH 5.2 and that electrosorption may be the driving force for the adsorption of CMC onto the casein micelles. The stability of acidified milk drinks induced by CMC could be explained presumably by steric stabilization caused by the anchor of CMC onto the casein micelles' surface rather than electrostatic repulsion. Above pH 5.2 phase separation of the casein/CMC mixture corresponding to thermodynamic incompatibility was found at high CMC concentration, while below pH 5.2 the adsorption of CMC led to either stabilization or bridging among casein micelles depending on the CMC concentration. In addition, the non-adsorbed CMC (serum CMC) increased the viscosity of the serum and thus contributed to preventing casein micelles from precipitating.

Résumé - Mécanisme de stabilisation de boissons laitières acidifiées induite par la carboxyméthylcellulose
Dans le présent travail, la carboxyméthylcellulose (CMC) a été utilisée comme stabilisant pour éviter la floculation des protéines laitières dans des boissons laitières acidifiées. Le diamètre des particules et l'évolution du potentiel zeta au cours de l'acidification des micelles de caséine dans la CMC ont été étudiés. Les résultats expérimentaux indiquent que l'adsorption de CMC a lieu au pH inférieur ou égal à 5,2 et que l'électrosorption est la force motrice de l'adsorption de CMC sur les micelles de caséine. La stabilité des boissons laitières acidifiées induite par la CMC pourrait s'expliquer probablement par la stabilisation stérique provoquée par l'ancrage de CMC sur la surface des micelles de caséine plutôt que par répulsion électrostatique et le comportement de phase du mélange caséine/CMC correspondait à l'incompatibilité thermodynamique au dessus de pH 5,2 et à l'adsorption, conduisant soit à la stabilisation, soit à la liaison entre les micelles de caséine, à pH inférieur à 5,2. La CMC non adsorbée (CMC du sérum) augmente la viscosité du sérum et contribue ainsi à prévenir la précipitation des micelles de caséine.

Key words: acidified milk drink / carboxymethylcellulose (CMC) / casein micelle / electrosorption / stability

Mots clés : lait acidifié / carboxyméthylcellulose / micelle de caséine / électrosorption / stabilité

Corresponding author: hbzhang@sjtu.edu.cn

© INRA, EDP Sciences 2007