Dairy Sci. Technol. 89 (2009) 269-282
DOI: 10.1051/dst/2009005

Stability of milk-derived calcium phosphate suspensions

Skelte G. Anema

Fonterra Research Centre, Private Bag 11029, Palmerston North, New Zealand

Received 24 September 2008 - Accepted 22 January 2009 - / Published online 17 March 2009

Abstract - Milk-derived calcium phosphate (MDCP) can be isolated from whey derived from acid casein or cottage cheese manufacture as a precipitated calcium phosphate material. However, the composition and suspension properties of this MDCP material are poorly understood. This study was aimed at examining the properties of MDCP when in suspension, and the factors affecting the stability of this calcium phosphate suspension. When suspended in water, MDCP aggregated, with the aggregation rate increasing with increasing temperature. Aggregation was more rapid in milk permeate than in water. The aggregation of MDCP increased with increasing ionic strength, and, as this was accompanied by a decrease in the magnitude of the -potential, this could be explained by the effects of the electrolyte concentrations on the electrical double layers of the particles. Soluble calcium markedly increased the rate of aggregation of the MDCP, whereas soluble phosphate slightly retarded the aggregation. Soluble calcium changed the -potential from negative to positive, with the particles becoming progressively more positive at higher soluble calcium levels. In contrast, increasing soluble phosphate levels made the -potential of MDCP particles markedly more negative. These results indicate that the addition of soluble calcium or soluble phosphate had more specific effects, probably binding to the surface of the MDCP particles. The increased rate of aggregation in soluble calcium solutions could not be solely explained by the changes to the -potentials of the particles.

Résumé - Stabilité de suspensions de phosphate de calcium dérivé de lait.
Du phosphate de calcium d'origine laitière (PCL) peut être isolé à partir de lactosérum provenant de la fabrication de caséine acide ou de fromage Cottage sous forme de phosphate de calcium précipité. Cependant, la composition et les propriétés de suspension de ce PCL sont peu connues. Le but de cette étude était d'examiner les propriétés du PCL en suspension et les facteurs affectant la stabilité de cette suspension de phosphate de calcium. En suspension dans l'eau, le PCL s'agrégeait, et ce, d'autant plus que la température augmentait. L'agrégation était plus rapide dans le perméat de lait que dans l'eau. L'agrégation de PCL augmentait quand la force ionique augmentait, et, comme ceci s'accompagnait d'une diminution de magnitude du potentiel zeta, ce phénomène pourrait s'expliquer par les effets des concentrations en électrolyte sur les doubles couches électriques des particules. Le calcium soluble augmentait nettement le taux d'agrégation du PCL alors que le phosphate soluble retardait légèrement l'agrégation. Le calcium soluble faisait passer le potentiel zeta de négatif en positif, les particules devenant progressivement plus positives aux taux de calcium soluble plus élevés. Au contraire, l'augmentation des taux de phosphate soluble rendait le potentiel zeta des particules de PCL nettement plus négatif. Ces résultats indiquent que l'addition de calcium soluble ou de phosphate soluble avait des effets spécifiques, probablement par leur liaison à la surface des particules de PCL. L'augmentation du taux d'agrégation dans les solutions de calcium soluble ne serait pas uniquement expliquée par les changements de potentiel zeta des particules.

Key words: milk / calcium / phosphate / aggregation / -potential / ionic strength

Mots clés : lait / calcium / phosphate / agrégation / potentiel zeta / force ionique

Corresponding author: skelte.anema@fonterra.com

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