Production and characterisation of native whey and native whey products

Abstract

When microfiltration is applied in order to casein-standardise cheese milk, native whey (skimmed milk microfiltration permeate) is generated. Native whey consists of minor serum components that are allowed to be transmitted through the membrane, mainly native whey proteins, lactose, and minerals. Native whey, in contrast to regular sweet whey, is free of proteolytic products from rennet activity, starter culture bacteria, has a neutral pH and contains less fat and salts. This makes native whey an excellent starting material to produce a whey protein concentrate with unique functional properties. The focus of this PhD-thesis is the production and characterisation of native whey and native whey protein concentrate. The first study of this work focused on pre-treatment of milk prior to fractionation. The hypothesis was that the composition of microfiltration fractions is influenced by initial heat treatment of skimmed milks. To study whether native whey could be obtained from other sources than pasteurised and unpasteurised skimmed milk, two native whey protein concentrates were made from microfiltration permeate of buttermilk and pasteurised skimmed milk, respectively (paper II). These native whey ingredients were compared with respect to chemical composition and functional properties. Native whey, regular cheese whey, and whey obtained from cheese making of casein-standardised milk are three different raw materials for further processing to obtain concentrated whey protein products. In paper III, the hypothesis was that casein standardisation prior to cheese making changes the composition of whey. In paper IV, the functional properties of heatinduced gels made from whey protein concentrate with an elevated content of caseinomacropeptide was investigated, to study if the actual level of influence microstructure and rheological properties.

Ystemelk kan kaseinstandardiseres ved hjelp av mikrofiltrering: Kaseinet konsentreres i retentatet, mens native myseproteiner og mindre melkekomponenter som mineraler og laktose, trenger gjennom membranen. Permetatet fra mikrofiltrering av skummetmelk kalles derfor nativ myse. I motsetning til ostemyse har nativ myse en nøytral pH, ingen denaturerte proteiner, spaltningsprodukter fra løpe (kasein makropeptid) eller rester av syrekultur, og har et lavere mineral- og fettinnhold. Dette permeatet, nativ myse, er et godt utgangspunkt for produksjon av myseproteiningredienser med unike funksjonelle egenskaper. Formålet med dette doktorgradsarbeidet var å fremstille melkefraksjoner og nye ingredienser ved hjelp av filtreringsteknologi, og å karakterisere disse. I den første studien i doktorgradsarbeidet ble det fokusert på behandling av melk før fraksjonering. Hypotesen var at pasteurisering påvirket sammensetningen til melkefraksjonene. Videre ble det undersøkt om nativ myse kunne fremstilles fra kjernemelk, og hvorvidt kilden til den native mysen påvirket sammensetningen og de funksjonelle egenskaper til nativt myseproteinkonsentrat produsert fra hhv. pasteurisert skummetmelk og kjernemelk. Nativ myse, myse fra ordinær ystemelk og myse fra kaseinstandardisert melk er tre ulike råstoff for å produsere myseproteinkonsentrater. I doktorgradsarbeidets tredje del ble det vist at myse fra kaseinstandardisert ystemelk inneholdt mer kasein makropeptid, natrium og fett, og mindre αs1-kasein sammenlignet med myse fra en ysting av vanlig, ikke-standardisert melk. I artikkel IV ble funksjonelle egenskapene til myseproteinkonsentrat undersøkt i forhold en økning i kasein makropeptidinnholdet. Bakgrunnen til dette eksperimentet var at en økning i kasein makropeptid i myseproteinkonsentrat forventes å påvirker gelegenskapene.