L’isolat de protéines de lactosérum est largement utilisé dans les boissons prêtes à consommer car il offre une forte densité protéique avec une teneur relativement faible en lactose et en matières grasses. Cependant, la spécification WPI90 ne garantit pas automatiquement la stabilité de l’ingrédient lors de la pasteurisation, du traitement UHT ou du stockage à long terme.
La stabilité thermique est déterminée par l'ensemble du système de boisson : concentration en protéines, pH, équilibre minéral, historique des ingrédients, hydratation, homogénéisation et charge thermique.
Pour les développeurs de produits, la question pertinente n'est pas simplement de savoir si une protéine de lactosérum se dissout. Il s'agit de savoir si la protéine conserve des propriétés physiques et sensorielles acceptables après le processus de fabrication et la durée de conservation prévus.
La stabilité thermique est plus importante que la solubilité initiale.
La solubilité décrit la quantité de protéine qui reste dissoute ou dispersée dans des conditions définies. La thermostabilité décrit ce qui se passe lorsque les protéines sont exposées à la température.
Lors du chauffage, les protéines de lactosérum peuvent se déplier et interagir entre elles. Selon la formulation, cela peut entraîner la formation d'agrégats plus importants, une viscosité accrue, un aspect trouble, une sédimentation, une gélification ou un encrassement des équipements de transformation.
Une poudre peut bien se disperser lors de sa préparation en laboratoire tout en devenant instable lors de la stérilisation industrielle. Les résultats de solubilité à température ambiante ne peuvent donc pas remplacer les essais de mise en œuvre.
La concentration en protéines et le pH modifient la réponse
Une étude pilote a testé des solutions de WPI contenant1 %, 4 %, 8 % ou 12 % de protéinesà pH6.2, 6.7 ou 7.2Les solutions ont été préchauffées à85°C pendant 30 secondesavant toute autre évaluation.
Les systèmes préparés à pH 6,2 ont développé une dénaturation plus importante, des agrégats insolubles plus gros, une taille de particules plus grande et une turbidité plus élevée que les systèmes comparables préparés à pH 6,7 ou 7,2. À 12 % de WPI et à pH 6,2, la formulation a formé un gel.
Ceci démontre pourquoi les performances d'une boisson protéinée à 3 % ne doivent pas être utilisées pour prédire la stabilité d'une formulation à 8 % ou 12 %.
Les boissons claires acidifiées se comportent dans des conditions différentes. Selon les recommandations du US Dairy Export Council, de nombreuses boissons à base de protéines de lactosérum acidifiées présentent un pH compris entre 2,8 et 4,0 environ. Les produits à faible turbidité sont souvent élaborés dans la partie inférieure de cette plage, tandis que les boissons dont le pH est plus proche de la zone isoélectrique des protéines peuvent nécessiter une stabilisation supplémentaire.
Les boissons neutres et les boissons acides claires doivent donc être considérées comme des plateformes de développement distinctes.
La méthode de chauffage est aussi importante que la température maximale.
La température seule ne suffit pas à décrire un procédé industriel. Le temps de maintien, la vitesse de chauffage, le préchauffage et le transfert d'énergie direct ou indirect peuvent influencer le résultat final.
Une étude a traité des boissons WPI contenant4 %, 6 % ou 8 % de protéinespar chauffage direct et indirect jusqu'aux températures finales de121°C ou 135°C.
Le chauffage direct a produit des niveaux de dénaturation des protéines de lactosérum de66 %–94 %, par rapport à95 %–99 %Après chauffage indirect. Dans les conditions testées, le chauffage direct a également entraîné une viscosité plus faible et des modifications moins importantes du profil des composés volatils.
Cela ne signifie pas que le chauffage direct empêchera toujours l'instabilité. Cela montre que deux installations utilisant le même WPI et des températures de pointe similaires peuvent néanmoins produire des boissons aux propriétés physiques et sensorielles différentes.
Des recherches récentes explorent la modification contrôlée des protéines
Une étude de 2026 a examiné la possibilité de modifier délibérément les protéines de lactosérum avant la transformation finale en boisson.
La WPI acidifiée à pH 3,5 a été chauffée à90°C pendant 10 minutestout en étant mélangé à10 000 tr/minLe procédé a créé de petits agrégats de protéines de lactosérum d'environ61 nmLa protéine modifiée a ensuite été testée dans des boissons contenant8 % ou 10 % de protéines totales, avec différents rapports caséine/protéines de lactosérum.
Dans le système à 10 % de protéines contenant un rapport caséine/lactosérum de 50:50, le temps de coagulation thermique est passé de0,8 minute avec la protéine de lactosérum H2 non traitée contre 2 minutes avec la protéine modifiée.
L'étude a utilisé des systèmes mixtes caséine-lactosérum plutôt qu'une boisson claire à base de protéines de lactosérum pures. Ses résultats ne doivent donc pas être généralisés à toutes les formulations prêtes à consommer. Elle démontre néanmoins que la structure des protéines et un prétraitement contrôlé peuvent être aussi importants que le pourcentage de protéines indiqué dans le cahier des charges.
L'hydratation, les minéraux et l'ordre des ingrédients ne peuvent être négligés.
Les problèmes de traitement peuvent commencer avant même que la boisson n'atteigne l'échangeur de chaleur.
Dans un système modèle acidifié contenant25 g/L de protéines à pH 3,2, la boisson a été chauffée à88°C pendant deux minutesLe chauffage immédiat a produit une turbidité post-traitement de79 NTU.
Laisser l'isolat de protéines de lactosérum s'hydrater pendant 10 minutes a réduit sa turbidité.39 NTU, tandis que 20 minutes ont produit38 NTUUne hydratation plus longue n'a pas entraîné de réduction supplémentaire significative dans ce système particulier.
La composition minérale est également importante. Le calcium, le sodium et d'autres ions influencent les interactions électrostatiques et l'agrégation des protéines. Les ingrédients de la WPI produits par différents procédés de filtration, de clarification ou d'échange d'ions peuvent donc se comporter différemment même si leur teneur totale en protéines est similaire.
Une étude de 2024 a produit un WPI expérimental contenant environ91 % de protéinesAprès réduction des minéraux, des lipides résiduels et des fractions dénaturées, les ingrédients obtenus ont présenté une faible turbidité et une stabilité thermique comparable à celle des protéines de lactosérum microfiltrées commerciales.
Les acides et les sels minéraux doivent également être ajoutés de manière contrôlée. Des variations localisées du pH ou de la force ionique peuvent amorcer une agrégation qui risque de ne pas être corrigée ultérieurement.
Quels produits les développeurs devraient-ils tester ?
Avant d'approuver une protéine de lactosérum pour une boisson prête à consommer, l'évaluation technique doit porter sur :
● teneur en protéines et base de déclaration ;
● humidité, matières grasses, lactose et cendres ;
● les niveaux de calcium, de sodium et de minéraux pertinents ;
● pH, mouillage et dispersibilité de l’ingrédient ;
● turbidité, taille des particules et profil sensoriel ;
● procédé de fabrication et exposition antérieure à la chaleur ;
● spécifications microbiologiques ;
● homogénéité d'un lot à l'autre.
Les essais pilotes doivent reproduire la source d'eau prévue, la concentration en protéines, le temps d'hydratation, l'ordre des ingrédients, les conditions d'homogénéisation, le processus thermique, l'emballage et la température de stockage.
Le nom de l'ingrédient ne permet pas de prédire la stabilité du produit fini.
La stabilité thermique des protéines de lactosérum dépend de la formulation complète et du procédé de fabrication. Elle ne peut être prédite à partir de la seule mention « WPI90 ».
La concentration en protéines, le pH, les minéraux, l'hydratation, la structure des protéines et l'historique thermique influencent tous la capacité d'une boisson prête à consommer à rester lisse et stable ou à développer des sédiments, un aspect trouble, un encrassement et une viscosité excessive.
Chez SRS Nutrition Express, la composition des ingrédients, la documentation du fournisseur et l'adéquation à l'application font l'objet d'évaluations distinctes. Un cahier des charges définit la composition de la matière première. Des tests spécifiques au produit déterminent sa capacité à maintenir des performances constantes dans la boisson et le procédé prévus.
Références
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Date de publication : 31 juillet 2026
