Structure and surface properties of soluble protein aggregates isolated from heated skim milk

Structure and surface properties of soluble protein aggregates isolated from heated skim milk . Conference on Food structure and food qualit

The surface properties of milk fat globules govern their interactions with the caseins: Role of homogenization and pH probed by AFM force spectroscopy

The surface of milk fat globules consists of a biological membrane rich in polar lipids and glycoproteins. However, high shear stress applied upon homogenization disrupts the membrane and leads to the adsorption of casein micelles, as the major protein fraction of milk. These changes in the interface properties could affect the interactions between native or homogenized milk fat globules and the surrounding protein matrix, at neutral pH and upon acidification. In this study, macroscale rheometry, microscopic observations, nanoscale AFM-based force spectroscopy and physico-chemical analysis were combined to examine the interfacial composition and structure of milk fat globules and to evaluate their interactions with casein micelles. We showed that the surface properties of milk fat globules (biological membrane vs. caseins) and pH govern their interactions with casein micelles. The adhesion between individual fat globules and casein micelles was higher upon homogenization, especially at acid pH where the work of adhesion increased from 3.3 x 10-18 to 14 x 10-18 J for native and homogenized fat globules, respectively. Consequently, casein-coated homogenized fat globules yield stiffer milk acid gels. These findings cast light on the importance of colloidal particle’s surface properties and pH on their connectivity with the surrounding matrix, which modulates the bulk microstructure and rheological properties with potential functional consequences, such as milk lipid digestion

Formation of heat-induced protein aggregates in milk as a means to recover the whey protein fraction in cheese manufacture, and potential of heat-treating milk at alkaline pH values in order to keep its rennet coagulation properties. A review

International audienceThe heat-treatment of cheese milk, or whey, to denature the whey proteins has long been the most applied means of recovering these proteins, either directly in the cheese curd, or as added to the cheese milk prior to renneting. In heat-treated milk, the interaction of the denatured whey proteins with the casein micelles, however, limits the primary phase of the enzymatic reaction, and prevents fusion of the casein micelles. Cheeses containing heat-denatured whey proteins also exhibit excessive moisture, a crumbly and soft texture, and poor meltability. Various technological means to reduce these drawbacks are reviewed. Especially, it is generally accepted that the heat-treatment of skim milk at alkaline pH generates aggregates of denatured whey proteins and k-casein in the serum phase of milk, rather than on the surface of the casein micelles. As a consequence, the casein micelles are depleted in k-casein, and free of denatured whey proteins. However, the attempts made to exploit this interesting protein distribution in cheese-making remain scarce, despite their promising results.Récupération des protéines sériques du lait dans le caillé fromager au moyen de la formation d'agrégats thermo-induits, et intérêt de chauffer le lait à pH alcalin dans le but de conserver son aptitude à la coagulation présure. Revue. Le traitement thermique du lait ou de lactosérum est un des moyens les plus utilisés pour incorporer les protéines sériques ainsi dénaturées, soit directement dans le caillé, soit sous forme d'ingrédient ajouté au lait fromager. Cependant, l'interaction entre les protéines sériques dénaturées et les micelles de caséines, due au chauffage du lait, a pour effet de limiter la phase primaire de la coagulation par la présure, ainsi que la fusion des micelles déstabilisées. Les fromages obtenus à partir de lait chauffé sont aussi plus humides, plus mous, plus granuleux et moins aptes à la fonte que les fromages standards. Les moyens technologiques de pallier ces inconvénients sont rappelés. En particulier, il est connu que le traitement thermique du lait à pH alcalin favorise la formation d'agrégats de protéines sériques dénaturées et de caséine k dans la phase soluble du lait, plutôt qu'en surface des micelles de caséines. En conséquence, la teneur en caséine k des micelles est réduite et celles-ci ne sont pas recouvertes de protéines sériques dénaturées. Cependant, peu d'études ont tenté d'exploiter ces caractéristiques du lait chauffé à pH alcalin en technologie fromagère, malgré des résultats prometteurs

Formation of heat-induced protein aggregates in milk as a means to recover the whey protein fraction in cheese manufacture, and potential of heat-treating milk at alkaline pH values in order to keep its rennet coagulation properties. A review

International audienceThe heat-treatment of cheese milk, or whey, to denature the whey proteins has long been the most applied means of recovering these proteins, either directly in the cheese curd, or as added to the cheese milk prior to renneting. In heat-treated milk, the interaction of the denatured whey proteins with the casein micelles, however, limits the primary phase of the enzymatic reaction, and prevents fusion of the casein micelles. Cheeses containing heat-denatured whey proteins also exhibit excessive moisture, a crumbly and soft texture, and poor meltability. Various technological means to reduce these drawbacks are reviewed. Especially, it is generally accepted that the heat-treatment of skim milk at alkaline pH generates aggregates of denatured whey proteins and k-casein in the serum phase of milk, rather than on the surface of the casein micelles. As a consequence, the casein micelles are depleted in k-casein, and free of denatured whey proteins. However, the attempts made to exploit this interesting protein distribution in cheese-making remain scarce, despite their promising results.Récupération des protéines sériques du lait dans le caillé fromager au moyen de la formation d'agrégats thermo-induits, et intérêt de chauffer le lait à pH alcalin dans le but de conserver son aptitude à la coagulation présure. Revue. Le traitement thermique du lait ou de lactosérum est un des moyens les plus utilisés pour incorporer les protéines sériques ainsi dénaturées, soit directement dans le caillé, soit sous forme d'ingrédient ajouté au lait fromager. Cependant, l'interaction entre les protéines sériques dénaturées et les micelles de caséines, due au chauffage du lait, a pour effet de limiter la phase primaire de la coagulation par la présure, ainsi que la fusion des micelles déstabilisées. Les fromages obtenus à partir de lait chauffé sont aussi plus humides, plus mous, plus granuleux et moins aptes à la fonte que les fromages standards. Les moyens technologiques de pallier ces inconvénients sont rappelés. En particulier, il est connu que le traitement thermique du lait à pH alcalin favorise la formation d'agrégats de protéines sériques dénaturées et de caséine k dans la phase soluble du lait, plutôt qu'en surface des micelles de caséines. En conséquence, la teneur en caséine k des micelles est réduite et celles-ci ne sont pas recouvertes de protéines sériques dénaturées. Cependant, peu d'études ont tenté d'exploiter ces caractéristiques du lait chauffé à pH alcalin en technologie fromagère, malgré des résultats prometteurs

Formation of heat-induced protein aggregates in milk as a means to recover the whey protein fraction in cheese manufacture, and potential of heat-treating milk at alkaline pH values in order to keep its rennet coagulation properties. A review

The heat-treatment of cheese milk, or whey, to denature the whey proteins has long been the most applied means of recovering these proteins, either directly in the cheese curd, or as added to the cheese milk prior to renneting. In heat-treated milk, the interaction of the denatured whey proteins with the casein micelles, however, limits the primary phase of the enzymatic reaction, and prevents fusion of the casein micelles. Cheeses containing heat-denatured whey proteins also exhibit excessive moisture, a crumbly and soft texture, and poor meltability. Various technological means to reduce these drawbacks are reviewed. Especially, it is generally accepted that the heat-treatment of skim milk at alkaline pH generates aggregates of denatured whey proteins and k-casein in the serum phase of milk, rather than on the surface of the casein micelles. As a consequence, the casein micelles are depleted in k-casein, and free of denatured whey proteins. However, the attempts made to exploit this interesting protein distribution in cheese-making remain scarce, despite their promising results.Récupération des protéines sériques du lait dans le caillé fromager au moyen de la formation d'agrégats thermo-induits, et intérêt de chauffer le lait à pH alcalin dans le but de conserver son aptitude à la coagulation présure. Revue. Le traitement thermique du lait ou de lactosérum est un des moyens les plus utilisés pour incorporer les protéines sériques ainsi dénaturées, soit directement dans le caillé, soit sous forme d'ingrédient ajouté au lait fromager. Cependant, l'interaction entre les protéines sériques dénaturées et les micelles de caséines, due au chauffage du lait, a pour effet de limiter la phase primaire de la coagulation par la présure, ainsi que la fusion des micelles déstabilisées. Les fromages obtenus à partir de lait chauffé sont aussi plus humides, plus mous, plus granuleux et moins aptes à la fonte que les fromages standards. Les moyens technologiques de pallier ces inconvénients sont rappelés. En particulier, il est connu que le traitement thermique du lait à pH alcalin favorise la formation d'agrégats de protéines sériques dénaturées et de caséine k dans la phase soluble du lait, plutôt qu'en surface des micelles de caséines. En conséquence, la teneur en caséine k des micelles est réduite et celles-ci ne sont pas recouvertes de protéines sériques dénaturées. Cependant, peu d'études ont tenté d'exploiter ces caractéristiques du lait chauffé à pH alcalin en technologie fromagère, malgré des résultats prometteurs

Atomic force microscopy of food assembly: Structural and mechanical insights at the nanoscale and potential opportunities from other fields

The atomic force microscope (AFM) has opened access to the nanoscale observation of molecular and colloidal structures in aqueous media, and of their dynamics upon environmental changes. As a miniature force scanner, it furthermore allows the correlative mapping of mechanical properties at the nanoscale or precise indentation of individual structures. Soon after its invention in 1986, the AFM rapidly found increasing applications in soft matter physics, cellular biology, polymer science and microbiology. In spite of significant successes as early as the 90s, the growth of AFM application in the field of food science has been comparatively slower. This review points to the realizations and opportunities of AFM in showing the connections between the structural and mechanical properties of food's building blocks and of their assemblies. Possible transfers from other disciplines to food science are presented as suggestions for future applications

Towards more biomimetic infant formula

Towards more biomimetic infant formula. STLOpenday

Milk, egg and vegetable combinations for a smart food design to promote environmental sensorial health and safety benefits

Milk, egg and vegetable combinations for a smart food design to promote environmental sensorial health and safety benefits. STLOpenday

Milk, egg and vegetable combinations for a smart food design to promote environmental sensorial health and safety benefits

Milk, egg and vegetable combinations for a smart food design to promote environmental sensorial health and safety benefits. STLOpenday

La température et le cholestérol façonnent la membrane des globules gras du lait

il s'agit d'un type de produit dont les métadonnées ne correspondent pas aux métadonnées attendues dans les autres types de produit : ACTIVITY_REPORTThe biological membrane enveloping the milk fat globule is a complex assembly of lipids and proteins, barely known in spite of its impacts in the techno-functional properties of dairy foodstuff or in the digestion mechanisms of milk lipids. We have revealed the presence of lipid domains, rich in sphingomyelin as a lipid with high transition temperature and generally ordered, dispersed in a fluid and disordered phase. Thanks to the nanoscale resolution of atomic force microscopy, we have shown that this lateral heterogeneity of the milk fat globule membrane is coupled with heterogeneous mechanical resistance of the membranes and depends on temperature or the presence of cholesterol. For temperatures higher than 35°C, the bilayers of milk polar lipids are uniform. Below that temperature, we have observed the formation of μm2-scale domains that protrude above the fluid phase by about 0.9 nm. These domains exhibit a higher resistance to rupture than that of the fluid phase and thereby account for the mechanical heterogeneity of the membrane. Through its fluidizing and condensing effects, the cholesterol disperses the domains, making them smaller and more numerous, and gradually abolishes the structural and mechanical heterogeneity of the membranes. This research supported the proposition of an updated model for the organization of the milk fat globule membrane and opens perspectives for the design of biomimetic fat globules.La membrane biologique qui entoure les globules gras du lait est un assemblage complexe de lipides et de protéines peu connu malgré son implication dans des propriétés techno-fonctionnelles et dans les mécanismes de digestion des lipides. Nous y avons révélé la présence de domaines lipidiques riches en sphingomyéline, lipide saturé généralement ordonné, dispersés dans une phase fluide désordonnée. Grâce à la haute résolution de la microscopie à force atomique, nous avons montré que cette hétérogénéité structurale s’accompagne d’une hétérogénéité mécanique des membranes, qui est modulée par la température et la présence de cholestérol. Pour les températures supérieures à 35°C, les bicouches de lipides polaires laitiers sont uniformes. En dessous de 35°C, nous avons observé la formation de domaines de plusieurs μm2 qui dépassent d’environ 0,9 nm au-dessus de la phase fluide. Ces domaines présentent une résistance à la rupture élevée par rapport à la phase fluide et induisent donc une hétérogénéité mécanique dans la membrane. Nous avons également montré que le cholestérol, par son effet condensateur et son rôle fluidifiant, disperse ces domaines, diminue leur taille et augmente leur nombre, abolissant ainsi progressivement l’hétérogénéité structurale et mécanique des membranes. L’ensemble de ces travaux nous a permis de proposer un nouveau modèle d’organisation de la membrane des globules gras, et ouvre la voie à la fabrication de globules gras biomimétiques