Original article

RP-HPLC analysis of furosine and acid-soluble β-lactoglobulin to assess the heat load of extended shelf life milk samples in Austria

RP-HPLC 法测定糠氨酸和酸溶性 β-乳球蛋白及推测澳大利亚 ESL 乳的热负荷

Analyse de la furosine et de la β-lactoglobuline soluble à pH acide par RP-HPLC pour évaluer la charge thermique de laits de longue conservation en Autriche

Department of Food Science and Technology, Division of Food Chemistry, BOKU – University of Natural Resources and Applied Life Sciences Vienna, Gregor Mendel-Strasse 33, 1180 Vienna, Austria

^* Corresponding author (通讯作者): helmut.mayer@boku.ac.at

Received: 29 May 2009
Revised: 28 September 2009
Accepted: 26 October 2009

Abstract

Recent trends to extend the shelf life of pasteurized milk, without the negative flavour normally associated with ultra-high-temperature (UHT) milk, have resulted in the development of extended shelf life (ESL) milk. Acid-soluble β-lactoglobulin (β-Lg) and furosine contents were chosen as relevant indicators for heat load of ESL milk products. RP-HPLC methods were developed using the same column (Symmetry 300™, Waters), which enabled the separation of whey proteins within 22 min; furosine was analysed using ion-pair RP-HPLC within 8 min. Electrophoresis was used as a high-throughput and cost-effective screening method to assess the impact of thermal processes on milk and to distinguish different categories of heat-treated milk samples. Liquid milk samples (n = 128; including 7 raw, 33 pasteurized, 71 ESL, and 17 UHT milk samples) were obtained from retail outlets in Austria and analysed. Only 45% of the analysed samples designated as ESL milk showed furosine contents < 40 mg·100 g⁻¹ protein as well as acid-soluble β-Lg contents > 1800 mg·L⁻¹ milk, which had been discussed as threshold levels for ESL milk. A further 55% of the analysed ESL milk samples had low acid-soluble β-Lg (< 500 mg·L⁻¹) and high furosine contents (> 40 mg·100 g⁻¹ protein), levels comparable to the excessive heat load of UHT milk. Thus, there is an urgent need for an EU regulation to define legal limits for the tolerable heat load of ESL milk as soon as possible.

摘要

近年来，长保质期的巴氏杀菌乳 (ESL) 由于其避免了 UHT 乳风味差的优点而得到了广泛的推广。本文采用反相-高效液相色谱法测定乳中糠氨酸和 β-乳球蛋白含量，以此推测 ESL 乳的热负荷。HPLC 法可以在 22 min 内有效地分离乳清蛋白，而采用反相离子对色谱法可以在 8 min内分析糠氨酸。电泳法作为一种高通量和有效的检测方法可以评价热处理对乳的影响和区分不同类型热处理的乳样品。取 128 个零售的乳样品 (其中 3 个生鲜乳、 33 个巴氏杀菌乳、71 个 ESL 乳、17 个UHT乳)，根据分析其糠氨酸和β-乳球蛋白含量来推测热负荷。在ESL乳中，45% 样品中每 100 克乳蛋白的糠氨酸含量低于 40 mg，每升乳中 β-Lg 含量高于 1800 mg，这两个值低于 ESL 奶热负荷极限值。而另外 55% 样品则有较高的糠氨酸含量 (> 40 mg·100 g⁻¹蛋白) 和较低的 β-Lg 含量 (< 500 mg·L⁻¹)，这一数值与 UHT 乳的热负荷相当。因此，有必要建议欧盟尽快制定法规来定义 ESL 乳的热负荷极限。

Résumé

La tendance actuelle visant à allonger la durée de conservation du lait pasteurisé, sans avoir les défauts de flaveur habituellement associés au lait UHT, a conduit au développement du lait de longue conservation ESL. Les concentrations en β-lactoglobuline soluble à pH acide (β-Lg) et en furosine ont été choisies comme indicateurs pertinents de la charge thermique des produits laitiers ESL. Des méthodes RP-HPLC ont été développées avec la même colonne (Symmetry 300™, Waters), qui a permis de séparer les protéines sériques en 22 min ; la furosine était analysée par RP-HPLC en paire d’ions en 8 min. L’électrophorèse a été utilisée comme méthode économique de criblage à haut débit pour évaluer l’impact des traitements thermiques sur le lait et pour distinguer différentes catégories d’échantillons de lait traité thermiquement. Les échantillons de lait liquide (n = 128 ; comprenant 7 échantillons de lait cru, 33 pasteurisé, 71 ESL et 17 UHT) ont été prélevés dans des points de vente en Autriche et analysés pour leur teneur en β-lactoglobuline et furosine. Seulement 45 % des échantillons analysés désignés comme lait ESL présentaient des teneurs en furosine inférieures à 40 mg·100 g⁻¹ de protéine et des teneurs en β-lactoglobuline soluble à pH acide supérieures à 1800 mg·L⁻¹, valeurs qui ont été discutées pour être retenues comme niveaux seuils pour le lait ESL. D’autre part, 55 % des échantillons de lait ESL analysés avaient des teneurs basses en β-lactoglobuline soluble à pH acide (< 500 mg·L⁻¹) et élevées en furosine (> 40 mg·100 g⁻¹ de protéine), ces niveaux étant comparables à ceux obtenus pour du lait UHT à charge thermique excessive. En conséquence, il existe un besoin urgent de réglementation au niveau européen pour définir au plus vite les limites obligatoires en matière de charge thermique tolérable pour le lait de longue conservation ESL.