Memoire Online - Séminaire sur les fromages AOP ET IGP

Le lait est une boisson de couleur généralement blanchâtre produite par les mammifères femelles (y compris les monotrèmes). Cette capacité des femelles est une des caractéristiques définissant les mammifères. Le lait est produit par les cellules sécrétrices des glandes contenues dans les mamelles. Le lait sécrété dans les premiers jours après la parturition s'appelle le colostrum

Le premier congrès international pour la répression des fraudes alimentaires tenu à Genève en 1908 a défini la lait comme étant le produit intégral de la traite totale et ininterrompue d'une femelle laitière bien portante, bien nourrie et non surmenée .Il doit être recueilli proprement et ne pas contenir de colostrum.

La dénomination « lait » sans indication de l'espèce animale de provenance est réservée au lait de vache selon le décret Français du 25 Mars 1924.

La densité du lait de vache varie généralement entre 1,028 et 1,038 g/cm³ selon la composition.

On peut calculer la densité du lait à 15,5°C en utilisant la formule suivante :

La pression osmotique est de - 0,555°C ,elle dépend du nombre de molécules ou particules, et non du poids du soluté. Ainsi, 100 molécules de taille 10 auront 10 fois la pression osmotique est élevée. Le lait est formé à partir du sang, les deux étant séparées par une membrane perméable. De ce fait, ils ont la même pression osmotique, autrement dit, le lait est isotonique avec le sang. La pression osmotique du sang est remarquablement constante ou variable, même si la composition peut varier pour ce qui est des pigments, des protéines, etc....

Le point de congélation du lait est le seul paramètre fiable pour vérifier un mouillage.
Le point de solidification du lait de vache, mesurée individuellement est compris entre
- 0,54 et - 0,59 °C, il convient également de mentionner que lorsque le lait est exposé au traitement haute température (UHT ou stérilisation), la précipitation de certains phosphates provoque l'augmentation du point de congélation.

La pression interne ou osmotique détermine également la différence de point de congélation entre la solution et le solvant (eau) / Si bien que l'abaissement du point de congélation sert à évaluer cette pression osmotique.

L'acidité titrable du lait est la quantité de solution d'ions hydroxyle (OH^-) d'une concentration donnée, nécessaire pour augmenter le pH d'une quantité donnée de lait d'un pH d'environ 8,4.

Le but de l'épreuve à la phénophtaléine est de trouver la quantité d'alcali nécessaire au pH pour passer de 6,6 à 8,4.

Si le lait devient sûr à cause d'une activité bactérienne, il faut augmenter la quantité d'alcali requise, et ainsi, l'acidité (ou valeur du titrage) du lait augmente(Gallois et Langlois,1990).

Il est possible d'exprimer l'acidité titrable en utilisant différentes valeurs, qui ne surent toute la concentration en hydroxyle de sodium (NaoH) nécessaire au moment du titrage :

La répartition des différents acides gras dans la matière grasse affecte également la façon dont elle réfracte la lumière.

A partir de là, il est courant de déterminer l'indice de réfraction de la matière grasse pour calculer l'indice d'iode.

Les acides gras avec le même nombre d'atome C et H mais avec différents nombres de liaisons simples et doubles ont des caractéristiques complètement différentes. La méthode la plus importante et la plus largement utilisée pour indiquer leurs caractéristiques spécifiques consiste à mesurer l'indice d'iode (IV) de la matière grasse.

L'indice d'iode indique le pourcentage d'iode que la matière grasse peut lier et permet d'évaluer directement la teneur en acide oléique de la matière grasse (Gripon et al., 1975).

L'acidité d'une solution dépend de sa concentration en ions hydronium. Elle varie cependant beaucoup d'une solution à l'autre. Le symbole pH désigne la concentration en ion hydronium.

Mathématiquement, le pH est défini comme étant le logarithme négatif de base 10 de la concentration en ion hydronium exprimée en molarité. C'est-à-dire pH = - log [H⁺].

Le nombre cellule somatique par ml est de 300 000 le taux de cellule somatique varie entre 200 000 et 500 000cellule par ml.

Les cellules somatique proviennent du pis du la vache, leurs taux est faible dans un pis sain mais il augmente si le pis est malade(Gallois et Langlois,1990).

Le lait contient un nombre variable de cellules ; celles-ci correspondent à la fois à des constituants normaux comme les globules blancs, mais également à des éléments d'origine exogène que sont la plupart des micro-organismes contaminants (Gripon et al., 1975).

De très nombreuses variétés de micro-organismes peuvent contaminer le lait : bactéries, moisissures, levures. L'importance et la nature des contaminants dépendent de l'état sanitaire de l'animal, mais également des conditions hygiéniques observées lors de la traite, de la collecte et de la température de conservation du lait. Un lait est considéré comme peu contaminé s'il renferme quelques centaines à quelques milliers de germes par millilitre, un lait fortement pollué peut en contenir plusieurs centaines de milliers à plusieurs millions par ml. Dans cette microflore contaminante, les bactéries sont dominantes et conditionnent le plus directement la qualité hygiénique ainsi que l'aptitude à la conservation et à la transformation de la matière première(Adda et al,1992).

Les bactéries sont des micro-organismes unicellulaires dont les dimensions sont de l'ordre de 0,5 à 1,5 micromètre (u). Leur forme peut être oblongue (Bacilles), Sphérique (Cocci) ou incurvée (Spirilles) ; certaines sont mobiles grâce à des flagelles, mais la plupart sont inertes. Les bactéries sont très largement répandues dans la nature, on les rencontre particulièrement dans le sol, l'eau, l'air et sur les êtres vivants.

Les bactéries, comme tous les êtres vivants, ont des besoins en énergie pour couvrir leur croissance. Les nutriments indispensables (azote, carbone, oxygène, miéraux, vitamine) existent tous dans le lait ; le lait et la plupart des produits laitiers sont donc des milieux très favorables à leur prolifération rapide. Le développement bactérien s'accompagne de transformations variées du substrat dépendant en particulier de l'activité métabolique propre à la flore dominante; les principales catégories de bactéries sont les suivantes :

L'acidification lactique est caractéristique du lait et des produits laitiers ; le processus se développe naturellement dans le lait cru sous l'influence des bactéries lactiques contaminant le lait et est exploité dans la fabrication des produits laitiers fermiers; Il intervient également par ensemencement dirigé dans les transformations industrielles.

La principale conséquence de l'acidification est un accroissement de la teneur en acide lactique du milieu consécutif à la fermentation du lactose. La quantité d'acide formé peut être mesurée facilement par titrimétrie en le neutralisant par de la soude; la concentration mesurée s'exprime en pourcentage d'acide lactique ou par rapport à des échelles structurées particulières comme l'échelle Dornic. Dans ce système, l'acidité du lait frais %st de 16° D, toute acidification ultérieure accroît cette valeur de un degré Dornic chaque fois que la teneur en acide lactique augmente de un décigramme par litre.

Lorsque le développement de l'acidification est suffisant, le milieu acquiert une protection vis-à-vis d'autres bactéries d'altération du lait dont les bactéries productrice de gaz et les bactéries protéolytiques. De ce fait, le principe de l'acidification est largement exploité dans les procédés de conservation des aliments et en particulier pour les fromages et les laits fermentés (Lenoir J., 1963).

Ces bactéries, qui ne correspondent pas à un groupe taxonomique homogène, ont la propriété de transformer le lactose ou ses dérivés en métabolites variés et notamment en composés gazeux. Les bactéries coliformes et les bactéries butyriques sont les plus représentées dans le lait, elles sont responsables de gonflements accidentels, générateurs de flaveurs et de textures indésirables(Lambert et Menassa,1983).

Ces bactéries dégradent les protéines et induisent souvent le développement de saveurs défectueuses (goûts fécaux - goûts amers) lorsque la contamination est massive et la prolifération n'est pas contrôlée. A concentration faible et/ou lorsque le développement est maîtrisé, les bactéries protéolytiques contribuent de manière non négligeable à la protéolyse des fromages lors de l'affinage(Ramet J.P,1985).

Ces bactéries transforment les matières grasses du lait et provoquent directement, ou indirectement, l'apparition de goûts et d'odeurs désagréables : flaveurs rances, oxydées, etc. Elles se rencontrent en particulier dans les laits stockés pendant une longue période à basse température (Eck A et Gillis J.C ,1998).

Levures et moisissures sont des contaminants habituels du lait et des produits laitiers; toutefois leur caractère fortement' aérobie limite leurs proliférations aux interfaces des substrats avec l'atmosphère. Le développement équilibré de levures et de moisissures, ensemencées de manières naturelles et/ou dirigées sur de nombreux types de fromages, contribue efficacement par leurs activités enzymatiques élevées et variées à la protéolyse et à la lipolyse de la pâte au cours de l'affinage (Eck A et Gillis J.C ,1998).

Outre l'environnement nutritionnel, quatre autres facteurs essentiels conditionnent la prolifération des micro-organismes et les transformations qu'ils induisent :

Une température optima de croissance existe pour chaque type de micro-organismes ; pour les germes psychotropes, elle se situe entre 0 et 15° C, pour les mésophiles, elle est de 15 à 35° C, pour les thermophiles de 35 à 45° C.

La flore qui contamine le lait possède en général un caractère mésophile dominant; le refroidissement permet de ralentir la prolifération et les transformations subséquentes du substrat, mais non de les arrêter totalement. A l'inverse une élévation de la température au-delà de l'optimum de croissance se traduit par une destruction progressive et sélective des germes en fonction de leur thermosensibilité particulière; la plupart sont détruits par une thermisation (< 65° C) et une pasteurisation (< 100° C) de 15 à 60 secondes, mais certaines formes sporulées nécessitent une stérilisation (115° C) pendant 10-20 minutes(Stadhouders J., Veringa H.A., 1973).

Le besoin en oxygène des micro-organismes diffère fortement: les germes aérobies se développent exclusivement en présence d'air, les anaérobies en son absence; mais plusieurs genres et espèces de bactéries peuvent croître dans les deux conditions. La majorité des germes du lait sont aérobies, en particulier les levures, les moisissures et la plupart des bactéries. Leur développement est donc facilité lorsque la solubilisation d'oxygène dans le lait est accrue, par exemple par agitation et par refroidissement, ou lorsqu'une aération satisfaisante est maintenue dans les locaux, en particulier dans les salles d'affinage des fromages(Ramos.M.et Juarez.M.,1981).

L'acidité du milieu conditionne fortement le développement des micro-organismes. Les substrats neutres comme le lait frais sont propices au développement de tous les microorganismes, mais l'optimum de croissance ne coïncide pas toujours avec la neutralité, certains germes ayant un caractère acidophile ou basophile plus ou moins marqué. La croissance des bactéries en général, à l'exception de la flore lactique, est inhibée par une acidification faible ou moyenne, celle des levures et des moisissures n'est ralentie qu'à des acidités très fortes. L'alcalinisation du substrat diminue en général le développement des micro-organismes. L'ajustement du pH des produits laitiers à la sensibilité particulière des germes désirables ou indésirables permet de maîtriser leur croissance et constitue un des fondements de beaucoup de procédés de préservation utilisés en technologie laitière et en particulier en fromagerie (Kuzdzal et Kuzdazal-savoie,1966(1)).

Tous les micro-organismes possèdent une sensibilité particulière à la disponibilité de l'eau; la diminution progressive de la teneur en eau libre réduit leur croissance dans l'ordre suivant: bactéries, levures, moisissures. Dans le lait, l'activité de l'eau élevée est favorable au développement de tous les germes. Pour les produits laitiers transformés subissant une concentration de la matière sèche, l'abaissement de la disponibilité de l'eau est primordiale et constitue un des facteurs essentiels conditionnant leur aptitude à la conservation(Kuzdzal et Kuzdazal-savoie,1966(2)).

Les causes de contamination du lait sont nombreuses et variées: parmi les principaux facteurs interviennent: l'état sanitaire de l'animal, les conditions (durée, température) de collecte et de conservation du lait, l'état de propreté de toutes les surfaces entrant en contact d'une manière obligatoire ou accidentelle avec le lait(Ramet. J.P.,1980) .

Le lait doit être obtenu à partir d'animaux en bonne santé. Le lait d'animaux malades de mammite et de brucellose contient des bactéries transmissibles à l'homme ; il renferme, lorsque l'animal est sous médication, des résidus d'antibiotiques qui risquent d'inhiber le développement souhaitable des bactéries lactiques lors de la fabrication de fromages et de laits fermentés. Ces laits anormaux doivent être séparés du lait sain et ne pas être utilisés pour la transformation.

Le canal du trayon est toujours contaminé, même chez un animal sain; de ce fait, les premiers jets de lait obtenus lors de la traite doivent être éliminés.

L'extérieur de la mamelle est toujours chargé en germes; l'importance de la charge, qui est liée aux conditions de propreté de la stabulation, représente la source de contamination majeure du lait. Un nettoyage correct de la mamelle effectué avant la traite est donc indispensable pour obtenir un lait de bonne qualité microbiologique. Deux méthodes peuvent être conseillées pour y parvenir. La première consiste à réaliser un nettoyage à sec du pis à l'aide de serviettes en papier ou en polyester et à usage unique; la seconde méthode consiste à laver la mamelle avec une solution désinfectante tiède (chlore: 500 mg/l - Iode: 75 mg/l), puis à la sécher avec une serviette propre à usage multiple ou mieux à usage unique (Boudier J.F. et Luquet F.M.,1978).

Une contamination microbienne du lait peut résulter à la fois d'une mauvaise technique de traite et d'une utilisation de matériels mal nettoyés et désinfectés. Pour réduire toute pollution massive du lait, il convient que:

Après nettoyage et désinfection, les équipements doivent être inspectés visuellement pour contrôler la qualité des opérations; les surfaces doivent être libres de tout dépôt ou particule

Le lait est un produit d'une richesse exceptionnelle. Il est à la fois produit d'élevage, produit de transformation et produit de grande distribution, offert sous des aspects très diversifiés.De tous les aliments, le lait est celui qui se rapproche le plus de l'aliment « complet »idéal.

-l'eau représente 81 à 87% du volume du lait, les autres éléments constituent la matière séche totale ou extrait sec et représentent de 125 à130 g litre de lait. L'extrait sec dégraissé correspond à l'ensemble des composants de la matière sèche à l'exception des matières grasses.

L'eau du lait se trouve sous deux formes : l'eau libre (96% de la totalité) et l'eau liée (4%) à la matière sèche.

L'eau libre par sa mobilité est très réactive, elle autorise l'état de solution du lactose et d'une partie des minéraux et rend le milieu très favorable au développement des microorganismes.

L'eau liée est fortement associée aux protéines, à la membrane des globules gras et à certains sels minéraux ; elle n'est pas affectée par les procédés classiques de transformation et n'intervient pas dans les réactions chimiques, physiques et enzymatiques (Carole L. Vignola,2002).

La matière grasse du lait est à l'état d'émulsion dans le lait sous forme de globule sphérique d'un diamètre variant entre 1.5 et 10 millième de millimètres composition et sa structure ne sont pas homogénes.une fraction majeur localisé à l'intérieur du globule gras est constitué par les lipides simple représentés par les glycérides et les stérides ;la fraction mineures correspond à des lipides complexes de type lécithine, elle est située à l'interface du globule avec la phase aqueuse et fait partie intégrante de la membrane globulaire, elle joue un rôle important dans la stabilité de la phase grasse en la maintenant à l'état d'émulsion.

La densité de la matière grasse étant inférieure à celle de la phase aqueuse, les globules gras peuvent se séparer spontanément dans le lait au repos pour former un surnageant : la créme ; par centrifugation il est possible d'obtenir cette séparation quasi instantanément et en continu.

L'état globulaire est fragile ; toute altération de la membrane par voie chimique, physique et microbienne conduit à la déstabilisation de l'émulsion. Cette évolution peut être accidentelle, elle se traduit alors le plus souvent par une séparation de la phase grasse sous forme d'huile ou d'agrégats et /ou par l'apparition de flaveurs indésirables(rancidité-oxydation) ;lorsqu'elle est dirigée,elle permet le concentration de la phase grasse sous forme de beurre après barattage, sous forme d'huile de beurre et de matière grasse laitière anhydre après chauffage et centrifugation(Veysseire R ,1975).

Les matières protéiques du lait sont représentées principalement par la caséine qui est la protéine caractéristique du lait. Elle est composée de plusieurs fractions et associée au phosphate de calcium sous forme d'agrégats hétérogènes subsphériques de petites dimensions, appelés micelles. La taille moyenne des micelles présentes pour une espèce donnée une distribution caractéristique.

Une propriété importante des micelles est de pouvoir être déstabilisée par voie acide ou par voie enzymatique et de permettre la coagulation,elle constitue le fondement de la transformation du lait en fromage et en laits fermentés.

Les protéines dites insoluble correspondent aux protéines qui ne précipitent pas par acidification, d'où leur appellation ;elles représentent environ 20% des protéines et sont constituées de plusieurs fractions dont les principales sont les albumines, les globulines, les protéases peptones. Ces protéines solubles ne coagulent pas par voie enzymatique, mais sont déstabilisées par la chaleur ; elles se caractérisent en outre par une forte hydrophilie qui leur confère des propriétés fonctionnelles originales (pouvoirs hydratant et foisonnant) et par une valeur nutritionnelle élevée.

L'azote non protéique, ou A.N.P.encore dénommé « non proteinic nitrogen » ou N.P.N.englobe un ensemble de constituants très divers à poids moléculaire réduit, dont les principaux sont l'urée, des acides aminés libres,des bases organiques.Ces éléments ne sont pas coagulables, dans les fabrications fromagères, ils sont éliminés avec le sérum.La protéolyse augmente le taux de NPN et sa mesure est un indice de l'importance de la dégradation du lait et des produits laitiers(Carole L. Vignola,2002).

Le lactose est le sucre caractéristique du lait, il est responsable par son gout sucré et par sa concentration élevée de la saveur douce et agréable du lait frais. A l'état de solution, il est éliminé avec l'eau lors de l'égouttage des fromages et forme le constituant principal du lactosérum.

Le lactose est fermentescible par de nombreux micro-organisme et il est à l'origine de plusieurs types de fermentations pouvant intervenir dans la fabrication de produit laitiers.

-Fermentation lactique :due aux bactéries lactiques naturelles ou additionnées(ferments lactiques)qui utilisent le lactose en le transformant en acide lactique.Cette fermentation lactique est souvent accompagnée d'une production plus au moin grande de substance secondaire (diacétyle)responsables de l'arôme des produit laitier.

L'acidité d'un lait fermenté par les bactéries lactiques s'accroit et devient supérieure à la valeur observée dans le lait frais(Godon et Loisel,1991)..

-Fermentation propionique : due aux bactéries propioniques qui transforme le lactose en acide propionique et acétique responsable de la flaveur des fromages à pâte cuite et en gaz carbonique responsable de l'ouverture de ces fromages .

-fermentation butyrique :par des bactérie du genre clostridium qui utilise l'acide lactique déjà produit en le transformant en acide butyrique, responsable d'odeurs putrides et de goût piquants, et en gaz carbonique et hydrogène responsables du gonflement tardif des fromages,en particulier à pâte cuite.

-fermentation alcoolique : due à des levures qui hydrolysent le lactose en glucose+galactose et qui transforme ensuite le glucose en alcool éthylique. Cette fermentation est utilisée en particulier dans la fabrication du kéfir.

A température élevée, le lactose participe avec les protéines à des réactions de brunissement non enzymatique pouvant altérer la couleur des laits et fromages pasteurisés et stérilisés.

Comparée à d'autres disaccharides, la solubilité du lactose dans l'eau est faible, elle est responsable de l'apparition de cristaux perceptibles à l'analyse sensorielle sous la désignation de « défaut salleux »,dans les produits laitiers concentrés lorsque la teneur en lactose dépasse18% (Alais C,1975).

Elles sont représentées principalement par les phosphates,par les citrates, par les chlorures.

Dans le lait, toutes les matières minérales ne sont pas en solution,une partie d'entre elles est associée aux protéines.

Ces deux formes sont dans un état d'équilibre qui contribue à la stabilisation des micelles de caséine ; il peut être modifié sous l'influence de divers facteurs tels que la température, l'acidification(Carole L. Vignola,2002).

Un grand nombre d'autres constituants se trouvent à l'état de traces dans le lait : ce sont des enzymes (phosphatases, lipases, réductase, etc..), des vitamines (A, B, C, D, E, H, PP) et des facteurs de croissance ou d'inhibition des micro-organismes (Lenoir J. et Veisseyre R ;1987).

Espèces	Sucres (lactose)	Matières grasses -lipides)	Protéines	Minéraux
Vache	47 - 50	35 - 45	30 - 36	8 - 10
Brebis	44 - 48	60 - 80	50 - 65	10
Chèvre	42 - 48	30 - 34	27 - 37	8
Bufflonne	48 - 50	70 - 74	38 - 44	8 - 10
Chamelle	32	32	27	6
Jument	62,1	14,6 - 20	19 - 26	3,9
Renne	25 - 50	160 - 200	100	15 - 20

Tableau 2 : Composition chimique des divers types de laits utilisés en fromagerie dans le bassin méditerranéen :

Eau

Matière sèche totale

Matières grasses

Matières azotées

Lactose

Minéraux

Caséine % Matières azotées

Vache

Chèvre

Brebis

Chamelle

Bufflesse

87,3

87,1

81,0

87,4

84,5

12,7

12,9

19,0

12,6

15,5

3,8

4,1

7,5

3,6

6,7

3,3

3,5

6,0

3,6

3,9

4,7

4,5

4,6

4,7

4,1

0,9

0,8

0,9

0,7

0,8

Séminaire sur les fromages AOP ET IGP

Chapitre 2 : Le lait ; matière première de l'industrie fromagère