Dairy Sci. Technol. 89 (2009) 349-362
DOI: 10.1051/dst/2009015

Kinetics of Maillard reactions in model infant formula during UHT treatment using a static batch ohmic heater

Stéphanie Roux¹, Mathilde Courel², Lamia Ait-Ameur³, Inès Birlouez-Aragon³ and Jean-Pierre Pain<sup>1

1</sup>  Université Montpellier II, UMR Qualisud, Place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier cedex 5, France
²  AgroParisTech, INRA, UMR 1145 Ingénierie Procédés Aliments, 1 avenue des Olympiades, 91300 Massy, France
³  AgroParisTech, Département SPAB, 16 rue Claude Bernard, 75231 Paris cedex 5, France

Received 30 September 2008 - Accepted 26 March 2009 - / Published online 20 May 2009

Abstract - The impact of an ultrahigh temperature (UHT) treatment on amodel infant formula (IF) was examined by assessing the advancement of Maillard reactions during a thermal treatment by ohmic heating. The heating and holding steps of the heat treatment were carried out in a static batch ohmic heater equipped with a nitrogen counter-pressure system, allowing the reaching of five temperature levels from 100 to 140 °C. A heat treatment was characterised by monitoring a holding time at a given temperature. Samples were taken during heating and holding steps and analysed for early Maillard reaction products (MRPs), such as furosine, advanced MRPs, such as advanced glycated end products (AGEs) and carboxymethyllysine (CML), and final MRPs such as melanoidins. The results show that Maillard reactions in model IF are highly dependent from time-temperature treatment. In compliance with other classical heating techniques, the selected chemical markers followed a pseudo-zero order of reaction under isothermal conditions. However, the contribution of the heating step can be significant as MRPs could be detected from the first seconds of the UHT treatment.

Résumé - Cinétique des réactions de Maillard dans une formule infantile modèle au cours d'un traitement UHT dans un réacteur discontinu statique à chauffage ohmique.
L'impact d'un traitement UHT sur une formule infantile modèle a été évalué en mesurant le degré d'avancement de la réaction de Maillard pendant un traitement thermique par chauffage ohmique. Les étapes de chauffage et chambrage ont été effectuées dans un réacteur ohmique discontinu statique équipé d'un dispositif de contre-pression d'azote qui a permis d'atteindre cinq niveaux de température de 100 à 140 °C. Chaque traitement thermique a été caractérisé par un couple temps de chambrage/température. Des échantillons prélevés pendant les étapes de chauffage et de chambrage ont été analysés pour quantifier des produits précoces de la réaction de Maillard comme la furosine, des produits avancés comme les produits avancés glycatés ou la carboxyméthyllysine et des produits terminaux comme les mélanoïdines. Les résultats montrent que les réactions de Maillard dans une formule infantile modèle sont très dépendantes du barème temps/température appliqué. En accord avec les résultats publiés par d'autres auteurs sur des méthodes classiques de traitement thermique, les marqueurs de Maillard sélectionnés suivent une réaction d'ordre pseudo-zéro en conditions isothermes. Cependant, dans un procédé UHT, la contribution de l'étape de chauffage ne peut être négligée puisque les produits de la réaction de Maillard peuvent être détectés dès les premières secondes du traitement thermique.

Key words: Joule effect / infant dairy product / thermal treatment / Maillard reaction

Mots clés : effet Joule / produit lacté infantile / traitement thermique / réaction de Maillard

Corresponding author: jppain@polytech.univ-montp2.fr

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