Characterization of non-coagulating milk

Abstract

Cheese products are an essential part of the human diet, consequently making the ability of milk to coagulate a critical part for the dairy industry. However, milk that coagulates poorly or not at all after the addition of rennet has been found among several dairy cattle breeds, including Swedish Red cows. This master thesis was therefore aimed to evaluate and compare a number of compositional, physical, and structural properties of non-coagulating (NC) and coagulating milk. The aim was to find possible causes for the inability of the milk to coagulate and subsequently reducing the presence of NC milk. The experiments included determination of the buffering capacity of the milk through titration with acid and base, examination of the physicochemical properties of the casein micelles in the milk using Asymmetrical flow field-flow fractionation and analysis of the formation of the protein Casein glycomacropeptide in the milk by the action of chymosin using Reversed Phase-High Performance Liquid Chromatography.
The main conclusion from the obtained results showed no clear connection between the studied properties and the inability of the milk to coagulate. Coagulating milk and NC milk was found to have similar buffering capacity, meaning that no relation between the buffering capacity of the milk and its inability to coagulate could be stated. The results from the AsFlFFF showed that the micelles in the NC milk have similar structure and shape as the ones in the coagulating milk. Further, RP-HPLC seems to be a possible method to analyze the formation of CGMP in milk. However, analysis of more samples and an improvement of the method is needed before a conclusion can be made on how the CGMP content in NC milk increases by the action of chymosin, in comparison to coagulating milk. Further studies will hopefully find the causes of NC milk and thereby reduce the presence of it. This will provide a multifunctional milk suited for all dairy products, which consequently contribute to an increased growth and more profitable and sustainable dairy production.

Popular Abstract (Swedish)

På senare år har förekomsten av mjölk som koagulerar dåligt eller inte alls vid tillsats av löpe upptäckts. Denna, så kallade NC (icke-koagulerande), mjölk ger ett minskat ostutbyte vilket kan ge negativa följder både ur ett ekonomiskt och miljömässigt perspektiv.
Ost är ett uppskattat livsmedel i Sverige, som för många utgör en del av den dagliga kosten. Det är kanske inte så konstigt med tanke på att mjölk innehåller 18 av de 22 näringsämnen som finns med i de Svenska Näringsrekommendationerna och att ost dessutom både är naturligt proteinrikt och fritt från laktos. Bara i Sverige konsumeras nästan 21 kilo ost per person och år. Detta gör mejeribranschen till en av världens största industrier. Men för att göra 1 kilo ost krävs omkring 10 liter mjölk. Ökad förekomst av NC mjölk riskerar att minska detta utbyte ytterligare. Följderna kan då bli ekonomiska förluster för mejerierna samt ett minskat råvaruvärde för mjölken, vilket i sin tur påverkar de redan ekonomiskt pressade bönderna.
Mjölks förmåga att koagulera vid tillsats av löpe är en viktig del vid osttillverkning. Koagulering sker som en följd av att proteiner, kända som kaseiner, i mjölken binder till varandra och bildar en gel. Kaseinerna kan binda till varandra tack vare att löpet klyver proteiner, så kallade CGMP, på ytan av kaseinerna. Vatten och andra proteiner i mjölken stöts därefter ut ur gelen, och en fast massa bildas. Koaguleringsprocessen påverkas bland annat av mjölkens sammansättning och dess teknologiska egenskaper. Exempel på sådana faktorer kan vara halten av mineraler i mjölken, hur sur mjölken är samt hur mycket protein den innehåller.
Med hopp om att hitta möjliga orsaker till mjölkens oförmåga att koagulera, och således minska förekomsten av icke-koagulerande mjölk, har några av mjölkens teknologiska egenskaper studerats i detta projekt. Bufferförmågan har bestämts genom titrering med både syra och bas. Kaseinproteinernas storlek och struktur har undersökts med hjälp av analysmetoden AsFlFFF och koncentrationen av proteinet CGMP har analyserats i mjölken efter att löpe tillsatts. Bufferförmågan kan förhoppningsvis säga något om mjölkens protein- och mineralinnehåll. Kaseinproteinernas egenskaper har visat sig ha en effekt på mjölks koagulerande förmåga och genom att mäta förekomsten av proteinet CGMP i mjölk som preparerats med löpe, borde man kunna avgöra om koaguleringsprocessen i icke-koagulerande mjölk fortgår likadant som i vanlig mjölk.
De erhållna resultaten visade inte någon skillnad mellan koagulerande och icke-koagulerande mjölk, varken med avseende på bufferförmåga eller kaseinproteinernas storlek och struktur. Vad gäller proteinet CGMP, verkar det som att RP-HPLC går att använda för att bestämma koncentrationen av CGMP i mjölk. Det behövs dock ytterligare analyser innan det går att ge ett utlåtande om koaguleringsprocessens förlopp i icke-koagulerande mjölk.
Slutsatsen blir därför att det inte går att hitta ett tydligt samband mellan de teknologiska egenskaper som undersökts och mjölkens oförmåga att koagulera. Vidare studier, där analysmetoderna vidareutvecklas och fler prov analyseras, tros dock kunna ge mer kunskap i området och på sikt förhoppningsvis minska förekomsten av icke-koagulerande mjölk.

• author: Carlsson, Matilda
• supervisor: Maria Glantz
• organization: Food Technology and Nutrition (M.Sc.)
• course: KLG820 20171
• year: 2017
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Agriculture and Food Sciences; Technology and Engineering
• keywords: food technology, livsmedelsteknologi
• language: English
• id: 8916074
• date added to LUP: 2017-06-30 16:15:55
• date last changed: 2017-06-30 16:15:55