DOI: https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2026.106553
تاريخ النشر: 2026-01-14
المؤلف: María Romo وآخرون
الموضوع الرئيسي: البروتينات في نظم الغذاء
نظرة عامة
في هذه الدراسة، تم تطبيق المعالجة عالية الضغط (HPP) على تركيزات مصل اللبن من الجبن البقري والماعزي (CWC) لتعزيز أجزاء α-lactalbumin (α-La). أدت المعالجة عند 600 ميغاباسكال لمدة 4 دقائق إلى ترسيب كبير لـ β-lactoglobulin (β-Lg) (أكثر من 80%) في CWC البقري، مما أسفر عن جزء α-La بعائد يتجاوز 55% ودرجة تنقية تزيد عن 80%. ومع ذلك، كان عائد α-La ونقاوته أقل مقارنة بتلك التي تم الحصول عليها من مصل اللبن البقري الأصلي تحت ظروف مشابهة. كان لحمضنة CWC البقري قبل HPP تأثير إيجابي طفيف على هذه المعايير الأداء. في المقابل، حققت CWC الماعزي الحمضي عائدًا عاليًا من α-La بلغ 94.88%، لكن درجة النقاء كانت منخفضة بسبب تجميع β-Lg، كما يتضح من التغيرات الطفيفة في مجموعات الثيول الحرة تحت الضغط.
تشير النتائج إلى أن HPP على CWC قد يؤدي إلى تقليل ترسيب β-Lg وعوائد α-La أقل مقارنة بمصل اللبن الأصلي، مع اختلافات تعتمد على نوع الحيوان. بينما أظهرت CWC الماعزي عوائد عالية من α-La، كانت نقاوة الجزء المستعاد compromised بسبب عدم اكتمال ترسيب β-Lg. تسلط هذه الدراسة الضوء على السلوك المتميز لـ β-Lg تحت HPP في عينات الماعز مقابل البقر، والذي يُعزى إلى مقاومة الضغط لبروتينات مصل اللبن في مصل اللبن الماعزي. تشير النتائج إلى أن دمج الأغشية مع HPP يمكن أن يعزز من قيمة كل من CWC البقري والماعزي في صناعة الجبن، على الرغم من التكاليف الأولية العالية المرتبطة بـ HPP. هناك حاجة إلى أبحاث مستقبلية لتحسين معايير المعالجة والتحقيق في تأثير ظروف صناعة الجبن على بنية بروتينات مصل اللبن.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الاهتمام المتزايد في حليب الماعز بسبب ملفه الغذائي المتفوق، وقابليته للهضم، وإمكانيته المنخفضة في التسبب بالحساسية مقارنة بحليب البقر. تعتبر فعالية استغلال مصل اللبن الناتج أثناء تصنيع الجبن تحديًا كبيرًا في صناعة الألبان، خاصة بالنسبة للمؤسسات الصغيرة والمتوسطة. يُصنف مصل اللبن إما كحمضي أو حلو بناءً على الرقم الهيدروجيني، ويحتوي على بروتينات قيمة مثل α-Lactalbumin (α-La) وβ-Lactoglobulin (β-Lg)، والتي تشكل 20% من إجمالي بروتين الحليب. نظرًا لارتباط β-Lg بالحساسية لدى الرضع، هناك تركيز متزايد على الاستراتيجيات الصناعية لتعزيز نسبة α-La/β-Lg، على الرغم من أن الأحجام الجزيئية المتشابهة ودرجات حرارة الت denaturation لهذه البروتينات تعقد فصلها.
تم استكشاف تقنيات فصل متنوعة، بما في ذلك ترشيح الأغشية، والكروماتوغرافيا، والترسيب الانتقائي، ولكنها تواجه قيودًا مثل انخفاض الانتقائية وارتفاع التكاليف. مؤخرًا، ظهرت المعالجة عالية الضغط (HPP) كطريقة واعدة لتعزيز α-La بشكل انتقائي بسبب الاستجابات الهيكلية المختلفة لـ α-La وβ-Lg للضغط. بينما أظهرت الدراسات السابقة فعالية HPP في تعزيز α-La من حليب البقر، لا يزال سلوك تركيزات مصل اللبن (CWC) تحت ظروف مشابهة غير مدروس بشكل كافٍ. تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في التأثيرات المشتركة لتركيز الأغشية وHPP على الترسيب الانتقائي لبروتينات مصل اللبن من مصل اللبن الماعزي والبقري، بهدف إنتاج جزء غني بـ α-La يضيف قيمة كبيرة لعمليات استغلال مصل اللبن.
طرق
تحدد قسم “الطرق” المواد والأساليب المستخدمة في البحث. يوضح تصميم التجربة، بما في ذلك اختيار المواد، وإعداد التجارب، والإجراءات المتبعة لضمان قابلية التكرار ودقة النتائج. يتم وصف التقنيات المحددة المستخدمة لجمع البيانات وتحليلها، بالإضافة إلى أي طرق إحصائية تم تطبيقها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات حول أحجام العينات، وتدابير التحكم، وأي معدات أو برامج ذات صلة تم استخدامها خلال الدراسة. يضمن هذا النهج الشامل أن البحث يمكن تقييمه بشكل نقدي وتكراره من قبل باحثين آخرين في هذا المجال.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في إنتاج ومعالجة تركيزات مصل اللبن (CWCs) من حليب البقر والماعز، مع التركيز على تأثيرات المعالجة عالية الضغط (HPP) على خصائص بروتينات مصل اللبن. كشفت الأبحاث أنه بينما ظلت تركيزات α-lactalbumin (α-La) مستقرة عبر مختلف المعالجات، زاد ترسيب β-lactoglobulin (β-Lg) بشكل كبير مع زيادة الضغوط وأوقات الانتظار الأطول، خاصة في عينات البقر. من الجدير بالذكر أن CWCs الماعزية أظهرت عائدًا أعلى من α-La (>90%) مقارنة بنظيراتها البقرية، على الرغم من أن نقاوة جزء α-La كانت أقل من تلك الموجودة في مصفوفات مصل اللبن الأخرى. يُعزى هذا التباين إلى السلوك الفريد لـ β-Lg تحت ظروف HPP، والذي أظهر مقاومة أكبر للضغط في عينات الماعز.
تشير النتائج إلى أن تطبيق HPP بالتزامن مع الترشيح الفائق يمكن أن يعزز بشكل فعال من قيمة كل من CWCs البقري والماعزي، على الرغم من الاعتبارات الاقتصادية المرتبطة بـ HPP. تؤكد الدراسة على الحاجة إلى مزيد من البحث لتحسين معايير المعالجة، مثل الرقم الهيدروجيني وتركيز الملح، لتعزيز فصل وتنقية بروتينات مصل اللبن في إنتاج الجبن. بشكل عام، تساهم النتائج في فهم أفضل للخصائص الفيزيائية والكيميائية لبروتينات مصل اللبن تحت HPP وإمكاناتها في صناعة الألبان.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2026.106553
Publication Date: 2026-01-14
Author(s): María Romo et al.
Primary Topic: Proteins in Food Systems
Overview
In this study, high-pressure processing (HPP) was applied to bovine and caprine cheese whey concentrates (CWC) to enrich α-lactalbumin (α-La) fractions. The treatment at 600 MPa for 4 minutes resulted in significant β-lactoglobulin (β-Lg) precipitation (over 80%) in bovine CWC, yielding an α-La fraction with a yield exceeding 55% and a purification degree above 80%. However, the α-La yield and purity were lower compared to those obtained from native bovine whey under similar conditions. Acidification of bovine CWC prior to HPP had a slight positive effect on these performance parameters. In contrast, acidified caprine CWC achieved a high α-La yield of 94.88%, but the purification degree was low due to β-Lg aggregation, as indicated by minimal changes in free thiol groups under pressure.
The findings suggest that HPP on CWC may lead to reduced β-Lg precipitation and lower α-La yields compared to native whey, with variations depending on the animal species. While caprine CWC demonstrated high α-La yields, the purity of the recovered fraction was compromised due to incomplete β-Lg precipitation. This study highlights the distinct behavior of β-Lg under HPP in caprine versus bovine samples, attributed to the baroresistance of whey proteins in caprine whey. The results indicate that integrating membranes with HPP could enhance the valorization of both bovine and caprine CWC in the cheese industry, despite the high initial costs associated with HPP. Future research is necessary to optimize processing parameters and investigate the impact of cheese-making conditions on whey protein structure.
Introduction
The introduction highlights the increasing interest in caprine milk due to its superior nutritional profile, digestibility, and lower allergenic potential compared to bovine milk. A significant challenge in the dairy industry, particularly for small and medium enterprises, is the effective valorization of whey produced during cheese manufacturing. Whey, classified as either acid or sweet based on pH, contains valuable proteins such as α-Lactalbumin (α-La) and β-Lactoglobulin (β-Lg), which constitute 20% of total milk protein. Given β-Lg’s association with infant allergies, there is a growing focus on industrial strategies to enhance the α-La/β-Lg ratio, although the similar molecular sizes and denaturation temperatures of these proteins complicate their separation.
Various separation technologies, including membrane filtration, chromatography, and selective precipitation, have been explored but face limitations such as low selectivity and high costs. Recently, high-pressure processing (HPP) has emerged as a promising method for selectively enriching α-La due to the differing structural responses of α-La and β-Lg to pressure. While previous studies have demonstrated the efficacy of HPP in enriching α-La from bovine milk, the behavior of cheese whey concentrates (CWC) under similar conditions remains under-researched. This study aims to investigate the combined effects of membrane concentration and HPP on the selective precipitation of whey proteins from caprine and bovine cheese whey, with the goal of producing an α-La enriched fraction that adds significant value to whey valorization processes.
Methods
The “Methods” section outlines the materials and methodologies employed in the research. It details the experimental design, including the selection of materials, the setup of experiments, and the procedures followed to ensure reproducibility and accuracy of results. Specific techniques used for data collection and analysis are described, along with any statistical methods applied to interpret the findings.
Additionally, the section may include information on sample sizes, control measures, and any relevant equipment or software utilized during the study. This comprehensive approach ensures that the research can be critically evaluated and replicated by other scholars in the field.
Discussion
In this study, the production and processing of cheese whey concentrates (CWCs) from bovine and caprine milk were investigated, focusing on the effects of high-pressure processing (HPP) on whey protein characteristics. The research revealed that while α-lactalbumin (α-La) concentrations remained stable across various treatments, β-lactoglobulin (β-Lg) precipitation significantly increased with higher pressures and longer holding times, particularly in bovine samples. Notably, caprine CWCs exhibited a higher yield of α-La (>90%) compared to bovine counterparts, although the purity of the α-La fraction was lower than that found in other whey matrices. This discrepancy is attributed to the unique behavior of β-Lg under HPP conditions, which showed greater baroresistance in caprine samples.
The findings suggest that the application of HPP in conjunction with ultrafiltration can effectively valorize both bovine and caprine CWCs, despite the economic considerations associated with HPP. The study emphasizes the need for further research to optimize processing parameters, such as pH and salt concentration, to enhance the separation and purification of whey proteins in cheese production. Overall, the results contribute to a better understanding of the physicochemical properties of whey proteins under HPP and their potential applications in the dairy industry.