Dairy Sci. Technol. 88 (2008) 105-120
DOI: 10.1051/dst:2007011

Impact of protein standardization of milk powder with lactose or permeate on whey protein nitrogen index and heat classification

Vandna Sikand¹, Phillip S. Tong² and John Walker<sup>3

1</sup>  Dairy Products Technology Center, California Polytechnic State University, 1 Grand Avenue, San Luis Obispo, CA, 93407, USA
²  Dairy Science Department, California Polytechnic State University, 1 Grand Avenue, San Luis Obispo, CA, 93407, USA
³  Statistics Department, California Polytechnic State University, 1 Grand Avenue, San Luis Obispo, CA, 93407, USA

(Published online: 21 February 2008)

Abstract - Whey protein nitrogen index (WPNI) is a well-known method of classifying nonfat dry milk powder (NFDM) based on its heat treatment. This classification scheme provides one criterion for the selection of NFDM for food applications. However, the effects of variation in NFDM composition on WPNI are not well documented. The objective of this study was to determine the effects of changing protein content in low heat and medium heat NFDM on WPNI value. Edible lactose powder (ELP) and permeate powder (PP) from skim milk ultrafiltration were used to downward standardize NFDM from a protein content of 35.5-30% protein on a wet basis. These standardized powders were analyzed for WPNI by American Dairy Products Institute (ADPI) method. Powders were also analyzed for protein, ash, fat, moisture and lactose by standard methods to describe the composition. Using linear regression, WPNI was found to be positively associated with protein content for both low and medium heat NFDM from several suppliers. For example, a low heat NFDM (from supplier B) with initial protein content of 34.3% (wet basis) and WPNI of 6.38 mg soluble whey protein nitrogen (classified as a low heat powder) had its WPNI reduced to less than 6.0 mg of soluble nitrogen per g of powder when standardized to a protein content of less than or equal to 31.89% (wet basis) with either ELP or PP. This would reclassify it as medium heat powder. We conclude that standardization of NFDM with lactose or permeate will change its WPNI value and may effect its heat classification. We propose a modified approach to calculate WPNI based upon soluble whey protein nitrogen per g protein. This new WPNI value (protein corrected) would be independent of powder protein content and hence be more indicative of the actual heat treatment it is intended to reflect.

Résumé - Impact de la standardisation en protéines de poudre de lait avec du lactose ou du perméat sur l'indice d'azote des protéines solubles et sur sa classification thermique
L'indice d'azote des protéines solubles (WPNI) est une méthode bien connue pour classifier les poudres de lait écrémé selon leur traitement thermique. Cette classification procure un critère pour sélectionner ces poudres pour des applications alimentaires. Cependant, les effets de leurs variations de composition sur le WPNI n'est pas bien documenté. L'objectif de cette étude était de déterminer les effets de changements de teneur en protéines dans des poudres de lait écrémé "low heat" et "medium heat" sur leur WPNI. Des poudres alimentaires de lactose ou de perméat d'ultrafiltration de lait écrémé ont été utilisées pour standardiser à la baisse la poudre de lait écrémé à partir d'une teneur en protéines de 35,5-30 % sur matière sèche. Le WPNI de ces poudres standardisées a été calculé selon la méthode de l'ADPI (American Dairy Products Institute). Les poudres ont également été analysées pour leur teneur en protéines, cendres, matière grasse, eau et lactose par les méthodes standards pour en connaître la composition. L'utilisation de la régression linéaire a permis de mettre en évidence que le WPNI est positivement associé à la teneur en protéines pour des poudres "low heat" et "medium heat" provenant de plusieurs fournisseurs. Par exemple, une poudre de lait écrémé "low heat" (fournisseur B) avec une teneur en protéines initiale de 34,3 % (sur matière sèche) et un WPNI de 6,38 mg d'azote soluble des protéines de lactosérum (classée comme poudre "low heat") avait son WPNI réduit à moins de 6,0 mg d'azote soluble par gramme de poudre quand elle était standardisée à une teneur en protéines de moins de 31,89 % (sur matière sèche) avec de la poudre de lactose ou de perméat, ce qui pourrait la reclasser comme poudre "medium heat". Nous pouvons conclure que la standardisation de la poudre de lait écrémé par du lactose ou du perméat change sa valeur de WPNI et peut avoir un effet sur sa classification. Nous proposons une approche modifiée pour calculer le WPNI basée sur l'azote soluble des protéines de lactosérum par gramme de protéines. Cette nouvelle valeur de WPNI (corrigée en protéines) serait indépendante de la teneur en protéines de la poudre et par conséquent indiquerait mieux le traitement thermique réel qu'il est censé traduire.

Key words: whey protein nitrogen index / protein standardization / edible lactose powder / permeate powder / nonfat dry milk powder

Mots clés : indice d'azote des protéines solubles / standardisation en protéines / poudre de lactose alimentaire / poudre de perméat / poudre de lait écrémé

Corresponding author: ptong@calpoly.edu

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