Bien que la micelle de caséine soit assez stable, l’agrégation peut être induite de quatre manières principales :

1. Enzymatique – chymosine (présure) ou d’autres enzymes protéolytiques comme dans la fabrication du fromage.

La chymosine, ou présure, est le plus souvent utilisée pour la coagulation enzymatique. Au cours de l’étape primaire, la présure clive la liaison Phe(105)-Met(106) de la kappa-caséine entraînant la formation de la CMP soluble qui diffuse à l’écart de la micelle et de la para-kappa-caséine, un peptide nettement hydrophobe qui reste sur la micelle. Le patch ou site réactif, comme illustré sur l’image ci-dessous, qui reste sur les micelles après clivage enzymatique est nécessaire avant que l’agrégation des micelles de paracaséine puisse commencer.

Au cours de l’étape secondaire, les micelles s’agrégent, comme illustré à droite ci-dessous. Ceci est dû à la perte de répulsion stérique de la kappa-caséine ainsi qu’à la perte de répulsion électrostatique due à la diminution du pH. Lorsque le pH s’approche de son point isoélectrique (pH 4,6), les caséines s’agrégent. Les micelles de caséine ont également une forte tendance à s’agréger en raison des interactions hydrophobes. Le calcium aide la coagulation en créant des conditions isoelctriques et en agissant comme un pont entre les micelles. La température au moment de la coagulation est très importante pour les stades primaire et secondaire. Avec une augmentation de la température jusqu’à 40 ° C, la vitesse de la réaction de présure augmente. Au cours de l’étape secondaire, l’augmentation des températures augmente la réaction hydrophobe. L’étape tertiaire de la coagulation implique le réarrangement des micelles après la formation d’un gel. Il y a une perte d’identité de paracasein à mesure que le lait caillé se raffermit et que la synérèse commence.

2. Acide. L’acidification provoque la déstabilisation ou l’agrégat des micelles de caséine en diminuant leur charge électrique jusqu’à celle du point isoélectrique. En même temps, l’acidité du milieu augmente la solubilité des minéraux de sorte que le calcium organique et le phosphore contenus dans la micelle deviennent progressivement solubles dans la phase aqueuse. Les micelles de caséine se désintègrent et la caséine précipite. L’agrégation se produit à la suite d’interactions hydrophobes entraînées entropiquement.

3. Chaleur. Le lait est généralement très stable pour chauffer jusqu’à 90-95oC. À des températures supérieures au point d’ébullition, les micelles de caséine s’agrègent de manière irréversible. Lors du chauffage, la capacité tampon des sels de lait change, du dioxyde de carbone est libéré, des acides organiques sont produits et le phophate tricalcique et le phosphate de caséine peuvent être précipités avec la libération d’ions hydrogène.

4. Gelation d’âge. La gélification de l’âge est un phénomène d’agrégation qui affecte les produits laitiers stérilisés stables à la conservation, tels que le lait concentré et les produits laitiers UHT. Après des semaines à des mois de stockage de ces produits, il y a une forte augmentation soudaine de la viscosité accompagnée d’une gélification visible et d’une agrégation irréversible des micelles en longues chaînes formant un réseau tridimensionnel. La cause et le mécanisme réels ne sont pas encore clairs, cependant, certaines théories existent:

1. Dégradation protéolytique de la caséine: des enzymes plasmines bactériennes ou natives résistantes au traitement thermique peuvent entraîner la formation d’un gel lent se formant sur une longue période de temps.
2. Réactions chimiques: polymérisation de la caséine et des protéines de lactosérum due à des réactions chimiques de type Maillard ou autres
3. Formation de complexes kappa-caséine-ß-lactoglobuline