Whey protein aerated gels as a new product obtained using ambient temperature magnesium and iron(II) induced gelation

The objective of the research was to obtain aerated gels by magnesium and iron(II) ion induced gelation of preheated whey protein isolate dispersions. Preliminary research allowed finding conditions of the pH, protein, and ion concentrations to produce aerated gels capable of holding air bubbles. A novel method applying gelation and aeration process simultaneously was used. Aeration using a laboratory mixer at 2000 r.p.m. produced stronger aerated gels than using a homogenizer at 8000 r.p.m. The gelation process was monitored using an ultrasound viscometer and a constant increase of dynamic viscosity was noted. A different aerated gel microstructure was observed for magnesium and iron(II) induced gels, which probably resulted in differences in the texture and viscosity, as well. The aeration process decreased hardness. In some cases texture parameters correlated with the viscosity measured using an ultrasound viscometer. Aerated whey protein gels could be applied as matrices for food applications or to controlled release of active ingredients

Wyznaczanie temperatury zelowania bialek serwatkowych przy uzyciu reometrii rotacyjnej i oscylacyjnej

Określono temperatury żelowania roztworów koncentratu białek serwatkowych w różnych wartościach pH i stężenia białka. Stwierdzono, iż wartości temperatur punktu żelowania wyznaczone metodą reologii oscylacyjnej były mniejsze niż otrzymane metodą reologii rotacyjnej. Wynikało to z faktu, iż za początek żelowania uznawano w pierwszej metodzie moment, w którym wartości modułów były zbliżone, a w drugiej początek wzrostu lepkości roztworu białek. Temperatura punktu żelowania białek WPC zależała od stężenia białka w roztworze poddawanym żelowaniu, co prawdopodobnie wynika z zachodzących interakcji pomiędzy grupami dwusiarczkowymi β-laktoalbuminy i reaktywnymi grupami sulfhydrylowymi β-laktoglobuliny. Zaobserwowano zmiany punktu żelowania wraz ze zmianą pH, co wyjaśniono różnicami w ładunku oraz reaktywności grup tiolowych cząsteczek białek.The gel points of whey protein concentrate solutions at different pH and protein concentration was determined. Values obtained by oscillatory rheometry were 0.5 - 2.5°C lower that corresponding values obtained by rotational rheometry. Moduli crossover point is at lower temperature than the point at which there is increase of viscosity. The gel point depended on protein concentration what probably was caused by interactions between whey proteins. Gelation temperature changed with pH. At different pH protein particles have different net charge and reactivity of thiol groups

Zelowanie modelowych ukladow k-karagenian-skrobia w mleku oraz roztworze koncentratu bialek serwatkowych

Celem pracy było zbadanie lepkości modelowych układów ĸ-karagenianu i skrobi w wodzie, mleku oraz roztworze koncentratu białek serwatkowych. Prześledzono zmiany lepkości pozornej podczas ogrzewania i chłodzenia powyższych układów. Stwierdzono istnienie efektu synergicznego pomiędzy skrobią a ĸ-karagenem, wyrażającego się wzrostem lepkości w zakresie temperatur charakterystycznym dla żelowania jednej z tych substancji, przy jej stałym stężeniu, a wzrastającym stężeniu drugiego składnika. Mieszanina ĸ-karagen/skrobia żelowała lepiej w mleku niż roztworze koncentratu białek serwatkowych, co mogło być spowodowane dużą zawartością soli mineralnych w koncentracie. Układy ĸ-karagen/skrobia charakteryzowały się wyższą lepkością w mleku i roztworze koncentratu białek serwatkowych niż w wodzie, co może świadczyć o zachodzeniu oddziaływań pomiędzy tymi substancjami a białkami mleka.The objective of this study was to investigate changes in apparent viscosity of model ĸ- carrageenan/starch systems in milk or whey protein concentrate (WPC) solution. A synergistic effect was found for starch and ĸ-carrageenan, as viscosity at the temperature characteristic for one gelling agent increased, when concentration of this agent was constant and concentration of another agent increased. Mixture of ĸ-carrageenan/starch yields better gels in milk than whey protein concentrate, which could be caused by high mineral content in investigated WPC. ĸ-carrageenan/starch systems had higher viscosity in milk or WPC, which could indicate milk proteins - ĸ-carrageenan - starch interactions

Influence of chelating agent EDTA on the fracture properties of whey protein gels

Chelation by EDTA caused an increase in shear stress at fracture of whey protein concentrate (WPC) gels up to 50 mmol/L EDTA and decreased shear stress at fracture of whey protein isolate (WPI) gels. Because of different calcium contents, each prepared WPC/WPI suspension had different initial concentration of calcium ions. This suggests that a minimum amount of this mineral is required for optimum stress of whey protein gels. The relationship between the protein concentration and stress for non-chelated and for chelated gels fits a power law equation. Chelation by up to 50 mmol/L EDTA caused an increase in the scaling constant and a decrease in the curve constant of the power law equation applied to the WPC gels. Chelation of WPI suspensions caused a decrease in the scaling constant and increase in the curve constant up to 100 mmol/L EDTA.Celem pracy było przebadanie wpływu EDTA na teksturę żeli koncentratów i izolatu białek serwatkowych. Zmierzono wartości naprężenia niszczącego otrzymane w wyniku przeprowadzenia testu ściskania. Dodatek EDTA do stężenia 50 mmol/L spowodował wzrost naprężenia w przypadku żeli badanych koncentratów oraz spadek tej wielkości w przypadku żeli otrzymywanych z izolatu (Rysunki 1 i 2). Różne zachowanie się żeli pod wpływem czynnika chelatującego wynikało z różnej zawartości jonów wapniowych w zawiesinach koncentratów i izolatu (Tabela 1). Z przeprowadzonych badań wynika, iż istnieje pewne stężenie jonów wapniowych, które optymalizuje twardość otrzymywanych żeli. Stwierdzono, iż związek pomiędzy stężeniem białka a wartościami naprężenia niszczącego podczas ściskania można przedstawić w postaci równań wykładniczych (Tabela 2). W przypadku żeli otrzymywanych z koncentratów, dodatek EDTA do stężenia 50 mmol/L powodował wzrost stałej równania wykładniczego i spadek wykładnika potęgi. Dodatek EDTA do stężenia 100 mol/L powodował natomiast spadek wartości stałej równania wykładniczego i wzrost wykładnika potęgi dla żeli otrzymywanych z izolatu białek serwatkowych

Badania nad zelami izolatu bialek serwatkowych przy uzyciu reometru oscylacyjnego

The rheological properties of whey protein isolate WPI gels were investigated by oscillatory shear method. Effect of sodium chloride on the WPI gelation was studied. The optimal level of sodium ions, which produced WPI gels with the highest complex shear modulus was 200 mmol/L. At the optimum level of sodium ions gelation and the phase-angle stabilization were more rapid. Low value of the loss tangent indicated high proportion of energy recovered by elastic deformation, compared with energy dissipated and the gel behaviour was typical of a solid, crosslinked polymer. No irreversible changes in structure of gels (which were heated after cooling) were observed.Celem pracy było zbadanie właściwości Teologicznych żeli izolatu białek serwatkowych przy pomocy reometru oscylacyjnego. Zbadano wpływ jonów sodowych na żelowanie izolatu. Stwierdzono, że optymalne stężenie jonów sodowych przy którym zaobserwowano powstawanie żeli o najwyższej wartości modułu zespolonego G* wynosiło 200 mmol/L (rys. 5). Przy optymalnym dodatku jonów sodowych żelowanie zachodziło szybciej, o czym świadczyła szybciej stabilizująca się wartość kąta przesunięcia fazowego (rys. 1). Niska wartość tangensa kąta stratności (rys. 2) świadczyła o wysokiej proporcji energii odzyskanej przez odkształcenie elastyczne w stosunku do energii rozproszonej. Zachowanie się żelu izolatu białek serwatkowych pod wpływem zmian częstotliwości drgań oscylacyjnych było charakterystyczne dla stałego, usieciowanego polimeru (rys. 3). Nie zaobserwowano żadnych nieodwracalnych zmian w strukturze żelu ogrzewanego po ochłodzeniu, o czym świadczyła nie zmieniona wartość energii aktywacji płynięcia (rys 4)