New technological strategies for dairy products valorization

Abstract

ENG- The food industry is increasingly demanding more efficient and sustainable strategies to improve the quality of the final products, as well as to reduce energy consumption throughout food processing. The main objective of this thesis was to investigate the application of emerging technologies which can contribute to increase the quality and the sustainability of dairy products. The first part of the work was focused on the application of membrane filtration and high-pressure processing (HPP) to valorize the protein fractions from native concentrate whey and cheese whey. In the second part of the work, the use of pulse spray drying (PSD) was compared to conventional spray drying (SD), and its effects on the nutritional and technological properties of skimmed milk were evaluated.

Whey is a good source of high-valuable proteins, which can be recovered after cheese production. Anyway, -Lactoglobulin (-Lg), which is the main whey protein and is absent in human milk, has been associated with infant allergies. This can limit the potential applications and the commercial value of the protein concentrates which could be obtained from cheese production side streams. Thus, HPP has been applied on native and cheese whey concentrates from different species (cow, sheep and goat) at two pH conditions (physiological and acid) for an -Lactalbumin (-La) enriched fraction obtention. In all cases, -Lg was significantly more susceptible to HPP than -La. This way, treatments for 4 min at 600 MPa (23 °C) provided high -Lg precipitation degree and a good balance between -La purity and yield in all whey concentrates, despite the decrease of total free thiol groups Index and surface hydrophobicity. Overall, processing concentrated whey provided advantages when compared to non-concentrated milk or whey. However, strong differences between species were observed; whey acidification (to pH 4.6) prior to HPP enhanced -Lg precipitation in bovine samples, while the contrary behavior was observed in the caprine and ovine ones. Besides, effects of HPP on cheese whey and native whey concentrates differed, probably due to manufacturing differences (e.g., temperature, acidification, fermentation, etc.), that mitigated HPP effect on WPs

CAT- La indústria alimentària demana cada vegada més estratègies eficients i sostenibles per millorar la qualitat dels productes finals, així com per reduir el consum d'energia durant el processament dels aliments. L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser investigar l'aplicació de tecnologies emergents que puguin contribuir a augmentar la qualitat i la sostenibilitat dels productes làctics. La primera part del treball es va centrar en l'aplicació de la filtració per membrana i les altes pressions (HPP) per valoritzar les fraccions proteiques del sèrum concentrat nadiu i del sèrum de formatge. A la segona part del treball, es va comparar l'ús del assecat per pulse spray drying (PSD) amb el assecat per spray drying convencional (SD), i es van avaluar els seus efectes sobre les propietats nutricionals i tecnològiques de la llet desnatada.

El sèrum és una bona font de proteïnes d'alt valor, que es poden recuperar després de la producció de formatge. De tota manera, la -Lactoglobulina (-Lg), que és la principal proteïna del sèrum i està absent en la llet humana, s'ha associat amb al·lèrgies infantils. Això pot limitar les aplicacions potencials i el valor comercial dels concentrats proteics que es podrien obtenir a partir dels subproductes de la producció de formatge. Per tant, es va aplicar el processament a alta pressió (HPP) en concentrats de sèrum nat i de formatge de diferents espècies (vaca, ovella i cabra) en dues condicions de pH (fisiològic i àcid) per obtenir una fracció enriquida de -Lactalbúmina (-La). En tots els casos, la -Lg va ser significativament més susceptible a la HPP que la -La. D'aquesta manera, els tractaments durant 4 minuts a 600 MPa (23 °C) van proporcionar un alt grau de precipitació de -Lg i un bon equilibri entre la puresa i el rendiment de la -La en tots els concentrats de sèrum, malgrat la disminució de l'índex de grups tiol lliures totals i la hidrofobicitat de la superfície. En general, el processament del sèrum concentrat va proporcionar avantatges en comparació amb la llet o el sèrum no concentrat. No obstant això, es van observar diferències significatives entre les espècies; la acidificació del sèrum (a pH 4.6) abans de la HPP va augmentar la precipitació de -Lg en mostres bovines, mentre que es va observar un comportament contrari en les caprines i ovines. A més, els efectes de la HPP en els concentrats de sèrum de formatge i sèrum nat van ser diferents, probablement a causa de diferències en la fabricació (per exemple, temperatura, acidificació, fermentació, etc.), que van mitigar l'efecte de la HPP en les proteïnes del sèrum