Niestabilność fizyczna i pogorszenie właściwości funkcjonalnych wysokobiałkowych proszków mlecznych: mechanizmy zbrylania, aglomeracji i utraty zdolności do rehydratacji

Szołtysik M., Dibagar N., Słupska M., Serowik M., Gryszkin A. & Figiel A. (2026). Physical Instability and Functional Deterioration of High-Protein Dairy Powders: Mechanisms of Caking, Agglomeration, and Rehydration Loss. Molecules, 31(13), 2230. https://doi.org/10.3390/molecules31132230.

Streszczenie: Dynamiczny rozwój rynku wysokobiałkowych proszków mlecznych (HPDP) obejmujących koncentraty i izolaty białek mleka (MPC/MPI), białek serwatkowych (WPC/WPI) oraz kazeiny micelarnej (MCC/MCI) zwiększył potrzebę zrozumienia zjawisk niestabilności występujących podczas ich przetwarzania i przechowywania. Produkty te charakteryzują się obecnością bogatych w białko matryc amorficznych, w których mobilność cząsteczkowa, skład powierzchni międzyfazowej oraz oddziaływania z udziałem minerałów determinują zarówno stabilność fizyczną, jak i właściwości funkcjonalne. Co istotne, wspomniane zjawiska niestabilności fizycznej są ściśle powiązane z pogorszeniem właściwości użytkowych, zwłaszcza w zakresie zwilżalności, dyspergowalności i ro zpuszczalności podczas rehydratacji. Niniejsza praca przeglądowa przedstawia zintegrowane ujęcie mechanistyczne, łączące zjawisk o niestabilności na etapach przetwarzania, przechowywania i rekonstytucji, a tym samym porządkuje dotychczasową wiedzę w literaturze przedmiotu dotyczącej wysokobiałkowych matryc mlecznych. Do kluczowych czynników decydujących o tych procesach należą: temperatura zeszklenia (Tg), plastyfikacja wywołana aktywnością wody, oddziaływania białko-białko i białko-minerał oraz niejednorodność składu powierzchniowego powstała podczas suszenia rozpyłowego. Czynniki te determinują przebieg zmian od lepkości powierzchniowej, przez niekontrolowaną aglomerację, aż po zbrylanie tworząc ciągłość procesów konsolidacji. W przeciwieństwie do matryc, w których kluczową rolę odgrywa laktoza, zbrylanie i aglomeracja w proszkach HPDP wynikają głównie z procesów restrukturyzacji białek oraz tworzenia wiązań międzycząsteczkowych; krystalizacja laktozy stanowi jedynie mechanizm wtórny w produktach o złożonym składzie. W pracy rozróżniono ponadto aglomerację celową (technologiczną) od konsolidacji zachodzącej podczas przechowywania oraz oceniono postępy w zakresie charakteryzowania mobilności cząsteczkowej i mapowania stabilności w oparciu o temperaturę Tg. Istnieją jednak istotne luki w wiedzy na temat powiązań między lokalnymi zmianami na powierzchni, redystrybucją minerałów a właściwościami chemicznymi mostków międzycząsteczkowych w rzeczywistych warunkach środowiskowych. Na zakończenie zaproponowano podejście do projektowania stabilności („stability by design”) oparte na analizie mobilności, integrujące skład, procesy technologiczne, architekturę cząstek oraz warunki przechowywania, które posłużą jako wytyczne przy opracowywaniu przyszłych preparatów HPDP o zwiększonej stabilności fizycznej i lepszym odzyskiwaniu funkcjonalności.

Odnośnik do oryginalnej pracy: https://www.mdpi.com/1420-3049/31/13/2230