Acid gelation of colloidal calcium phosphate-depleted preheated milk

This study aimed at understanding the role of colloidal calcium phosphate (CCP) in acid gelation of milk. Milks were depleted in Calcium (Ca) by dialysis against milk permeate containing a cation-exchange resin. Dialysed milks were then heated (90 °C-10 min) and acid-gelled at 42 °C with a yoghurt culture. Minerals, total and soluble protein contents, pH and optical density were measured in unheated and heated dialysed milk, together with diameters and ζ-potentials of particles. Dialysis of milk led to a dissociation of 45% total Ca and 30% total phosphorus, to an increase in sodium content and pH of milk, to lower turbidity and ξ-potential, but did not change the casein particle size. Soluble Ca and casein-bound Ca were removed from milk, CCP being removed increasingly, while Ca removed from the phosphoserine residues increased very little during the dialysis experiments. Maximal dissociation of αs1- and αs2-casein was 20%, while that of β- and κ-casein was 35–40% of total at the end of dialysis, and it increased after heating, especially for κ-casein. The pH value at which the milk sample begins to gel increased for low mineral depletion rates but decreased for higher depletion levels. This was due to the increase in the pH value of milk and in the κ-casein dissociation. The elastic modulus decreased in samples at the lowest depletion and then levelled off, which suggested that the phosphoserine-bound Ca played a critical role in the formation of acid gels.Abstract90 °C 10 min pH, 45% 30% pH αs1- αs2-20%, β- κ- 35%–40%, κ-pH pH pH κ-RésuméCette étude a pour objectif de comprendre le rôle du phosphate de calcium colloïdal (CCP) dans la gélification acide du lait. Dans ce but, les micelles de caséines ont été déplétées en CCP par dialyse de lait contre un perméat de lait contenant une résine échangeuse de cations. Les laits dialysés étaient ensuite chauffés (90 °C-10 min) et gélifiés à 42 °C par acidification avec une culture bactérienne de yaourt. Les minéraux, les protéines totales et solubles, le pH et la blancheur ont été mesurés dans les laits dialysés chauffés et non chauffés, ainsi que le diamètre et le potentiel ζ des particules. La dialyse a entraîné une solubilisation maximale de 45 % du calcium total et de 30 % du phosphore total, une augmentation des teneurs en sodium et du pH, une densité optique réduite des laits et de plus faibles potentiels ζ, mais n’a pas eu d’effet sur la taille des particules. Le Ca soluble et le Ca lié à la caséine diminuaient dans le lait, le CCP diminuant régulièrement, tandis que le Ca lié aux phosphosérines diminuait peu, au fil de la dialyse. La dissociation de la caséine s’élevait à 20 % (caséines αs1 et αs1) et 35–40 % (caséines β et κ) dans le lait en fin de dialyse et augmentait après le traitement thermique, particulièrement pour la caséine κ. Le pH de gélification augmentait pour de faibles déplétions minérales et diminuait pour des plus fortes déplétions. Ceci s’expliquait par l’augmentation du pH du lait et de la dissociation de la caséine κ après le chauffage. Le module élastique diminuait pour les faibles déplétions en minéraux et n’évoluait plus pour des déplétions croissantes, ce qui suggère que le calcium lié aux phosphosérines est primordial dans la formation du gel acide.