動的光散乱によって測定されたカゼインミセルのサイズ分布に対する溶媒と温度の影響

この研究の目的は、異なる温度での動的光散乱（DLS）によるカゼインミセル粒子サイズの決定の精度に対する溶媒の影響を調査し、これらの測定の明確なプロトコルを確立することでした。90plusナノ粒子サイズアナライザー（ニューヨーク州ホルツビル）を使用して、6、20、および50度Cで動的光散乱分析を実行しました。生および低温殺菌のスキムミルクは、カゼインミセルの源として使用されました。シミュレートされた牛乳は、10 kDaのカットオフ膜を使用したスキムミルクの限外ろ過によって得られた、超高ろ過、超固定水、および透過液を溶媒として使用しました。すべての溶媒のpH、イオン濃度、屈折率、および粘度が決定されました。溶媒はDLSによって評価され、粒子サイズ測定の結果に大きな影響を与えないようにしました。実験プロトコルは、すべての溶媒と実験条件での粒子サイズを正確に測定するために開発されました。すべての測定には再現性が良好で、変動係数は5％未満でした。溶媒と温度の両方が、カゼインミセルの測定された有効直径に大きな影響を及ぼしました。ウルトラフィルターされた透過液を溶媒として使用すると、温度が上昇するにつれてカゼインミセルの粒子サイズと多分散性が低下しました。ウルトラフィルター透過液で希釈した生のスキムミルクからのカゼインミセルの有効な直径は、6度Cで176.4 +/- 5.3 nm、20度Cで177.4 +/- 1.9 nm、50度Cで137.3 +/- 2.7 nmでした。傾向は、温度の上昇に伴う疎水性結合の強度の増加によって正当化されました。全体として、この研究の結果は、カゼインミセルのDLS分析に最も適した溶媒がカゼイン枯渇した超固定透過透過であったことを示唆しています。水による希釈はミセル解離をもたらし、特に6度と20度のDLS測定に大きな影響を与えました。シミュレートされた牛乳超微細酸塩は20度Cでのみ正確な結果をもたらすように見えます。カゼインミセルに対する温度の既知の効果に基づいて説明されていますが、50度Cでは、リン酸アモルファスの沈殿がDLS測定に影響しました。

The objectives of this study were to investigate the effect of the solvent on the accuracy of casein micelle particle size determination by dynamic light scattering (DLS) at different temperatures and to establish a clear protocol for these measurements. Dynamic light scattering analyses were performed at 6, 20, and 50 degrees C using a 90Plus Nanoparticle Size Analyzer (Brookhaven Instruments, Holtsville, NY). Raw and pasteurized skim milk were used as sources of casein micelles. Simulated milk ultrafiltrate, ultrafiltered water, and permeate obtained by ultrafiltration of skim milk using a 10-kDa cutoff membrane were used as solvents. The pH, ionic concentration, refractive index, and viscosity of all solvents were determined. The solvents were evaluated by DLS to ensure that they did not have a significant influence on the results of the particle size measurements. Experimental protocols were developed for accurate measurement of particle sizes in all solvents and experimental conditions. All measurements had good reproducibility, with coefficients of variation below 5%. Both the solvent and the temperature had a significant effect on the measured effective diameter of the casein micelles. When ultrafiltered permeate was used as a solvent, the particle size and polydispersity of casein micelles decreased as temperature increased. The effective diameter of casein micelles from raw skim milk diluted with ultrafiltered permeate was 176.4 +/- 5.3 nm at 6 degrees C, 177.4 +/- 1.9 nm at 20 degrees C, and 137.3 +/- 2.7 nm at 50 degrees C. This trend was justified by the increased strength of hydrophobic bonds with increasing temperature. Overall, the results of this study suggest that the most suitable solvent for the DLS analyses of casein micelles was casein-depleted ultrafiltered permeate. Dilution with water led to micelle dissociation, which significantly affected the DLS measurements, especially at 6 and 20 degrees C. Simulated milk ultrafiltrate seemed to give accurate results only at 20 degrees C. Results obtained in simulated milk ultrafiltrate at 6 degrees C could not be explained based on the known effects of temperature on the casein micelle, whereas at 50 degrees C, precipitation of amorphous calcium phosphate affected the DLS measurement.