Principales activités des microorganismes dans le lait

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GENERALITES SUR LE PAPAYER

Description de la plante

Le papayer (ou Carica papaya L.) est un arbre fruitier à feuillage persistant qui se développe dans les régions tropicales et équatoriales. Son fruit, la papaye, se présente comme une baie de 1kg environ semblable aux melons et exploitée pour la papaïne qui se trouve dans le latex (Permanne, 1964). C’est un arbuste de 3 à 7 m de haut et est en général non ramifié.
Les feuilles rassemblées au sommet du tronc, sont portées par un long pétiole de 40-60 cm. Le limbe palmatilobé, de pourtour subcirculaire de 50 cm de diamètre est profondément divisé en 7 lobes, eux-mêmes lobés. La face supérieure est vert clair mate, la face inférieure à pruine blanchâtre. Le feuillage qui contient de la papaïne (enzyme protéolytique) est utilisé dans bien de pays pour attendrir la viande.

Propriété coagulante

En pratique, les papayes avant maturation ou les feuilles de papayer sont incisées, ce qui laisse égoutter le latex qui apparaît sous forme d’un jus blanchâtre. L’extraction de la papaïne s’apparente à celle d’une enzyme microbienne extracellulaire : filtration sur silice et /ou centrifugation pour éliminer les insoluble, filtration stérile, concentration (sous vide) et atomisation (Scriban et al., 1975).
La papaïne, enzyme végétale, spécifique des liaisons peptidiques dans lesquelles l’acide aminé engagé par son carboxyle est un acide aminé basique, aromatique ou apolaire.
C’est une thiol-protéase et il est essentiel de limiter le plus possible l’oxydation de l’enzyme à l’air libre. Des réducteurs tels que sulfites, cystéine ou glutathion (ce dernier naturellement présent), pourront être ajoutés dans le jus d’égouttage pour stabiliser l’enzyme. L’exposition du latex à la lumière est aussi évitée pendant les périodes de stockage (Hinkel, 1951).
Dans la fabrication du fromage, la coagulation du lait est une étape fondamentale. A cet effet, les feuilles de papayer, ayant la propriété coagulante du lait feront l’objet de cet essai.

LE FROMAGE

Définition

Le fromage, selon la norme (Codex STAN 283-1978), est le produit affiné ou non affiné, de consistance molle ou semi-dure, dure ou extra-dure qui peut être enrobé et dans lequel le rapport protéines de lactosérum /caséines ne dépasse pas celui du lait. On l’obtient par coagulation complète ou partielle du lait grâce à l’action de la présure ou d’autres agents coagulants appropriés et par égouttage partiel du lactosérum résultant de cette coagulation ; ou alors par emploi de techniques de fabrication entraînant la coagulation du lait et/ou des produits provenant du lait, de façon à obtenir un produit fini ayant des caractéristiques physiques, chimiques et organoleptiques correspondant à la définition précédente (Eck, 1997).

Transformation du lait en fromage

La transformation du lait en fromage comporte trois étapes principales: la coagulation, l’égouttage et l’affinage. Cette dernière étape n’existe pas dans le cas des fromages frais (Evette, 1975). La qualité du lait de fromagerie est fonction de son aptitude à donner un bon fromage, dans des conditions de travail normales, avec un rendement satisfaisant. Elle dépend d’un certain nombre de caractéristiques du produit tels que sa composition chimique, sa richesse en caséines, sa charge microbienne et la nature de sa microflore, son aptitude au développement des bactéries lactiques. Elle dépend aussi de son comportement vis-à-vis de la présure (Remeuf et al., 1991).

Coagulation du lait

La fabrication du fromage nécessite une phase de coagulation du lait, qui permet d’expulsion plus ou moins, une grande partie de l’eau et de matière soluble (le sérum). On obtiendra ainsi un caillé ou fromage non affiné (Lenoir et al., 1983).
La coagulation correspond à une modification physico-chimique des micelles de caséine sous l’action d’enzymes protéolytiques et (ou) d’acide lactique. Celles-ci entrainent la formation d’un réseau protéique tridimentionnel appelé coagulum ou gel. Les mécanismes proposés dans la formation du coagulum diffèrent totalement suivant que ces modifications sont induites par acidification ou par action d’enzymes coagulantes ou encore par l’action combinée des deux ( Eck et Gillis, 1990).

Coagulation par voie acide

La coagulation par voie acide est provoquée par l’acide lactique d’origine bactérienne, qui transforme le lactose en acide lactique. Le pH du lait de fromagerie diminue avec la production d’acide. Ce qui provoque une solubilisation du phosphate et du calcium colloïdal, un élément important dans la stabilité des micelles de caséine. Ces dernières vont se lier entre-elles et former un gel cassant très friable et peu élastique (Mietton, 1995). Si l’acidification est rapide par addition d’un acide minéral ou organique, il y a floculation des caséines à pH 4,6 sous la forme d’un précipité plus ou moins granulé dispersé dans le lactosérum. Par contre, une acidification progressive, obtenue soit par fermentation lactique, soit par hydrolyse de la gluconolactone, conduit à la formation d’un gel lisse homogène qui occupe entièrement le volume initial du lait (Mietton et al., 1994).
La teneur en protéines agit sur la coagulation acide. Un lait riche en protéines formera un caillé lactique plus ferme (Carole et Vignola, 2002)

Coagulation par voie enzymatique

La coagulation par voie enzymatique est assurée par un grand nombre d’enzymes protéolytiques, d’origine animale, végétale ou microbienne, ayant la propriété de coaguler le lait. Il faut aussi tenir compte de leur grande activité protéolytique non spécifique supplémentaire qui leur permet d’hydrolyser les caséines α et β avec libération de peptides (Mietton, 1995). Si cette hydrolyse est trop élevée, il peut en résulter une baisse du rendement fromager, une texture molle et l’apparition de goûts anormaux. La présure est une enzyme protéolytique provenant de la caillette du veau non sevré. Cette enzyme correspond à deux fractions actives : l’une majeure (80 %), constituée par la chymosine; l’autre mineure (20 %), est représentée par la pepsine qui est le coagulant le plus utilisé (Eck, 1990).
En pratique, la coagulation du lait peut se caractériser par trois paramètres : le temps de floculation, la vitesse de raffermissement et la fermeté maximale du gel (Caron et al., 1997). Plusieurs facteurs peuvent les influencer. Le temps de prise est inversement proportionnel à la concentration d’enzyme utilisée. Par contre, si on ajoute plus de présure au lait de fromagerie, le taux de raffermissement et la fermeté du gel augmentent.
La température influe aussi sur la coagulation. En effet, au dessous de 10°C, la gélification ne se produit pas ; entre 10 et 20°C, la coagulation est lente ; entre 30 et 42°C, elle est progressive et au-dessus de 42°C elle diminue, pour disparaitre à 55°C (Daviau et al., 2000).
Le pH, lorsqu’il descend au dessous du pH du lait, le temps de prise est plus court, le taux de raffermissement augmente et le gel devient plus ferme et atteint un maximum entre 5,8 et 6,0. En revanche, à des pH supérieur à 7,0, il n’y a plus de coagulation.

Egouttage

L’égouttage est l’étape qui permet la séparation d’une partie de lactosérum, après rupture mécanique du coagulum, par moulage et dans certains cas par pression. Ce qui conduit à l’obtention du caillé. Son but est non seulement de régler la teneur en eau du caillé, mais aussi la minéralisation de ce dernier et son délactosage. Ce phénomène physique de séparation de la phase dispersante, fréquent dans les systèmes biologiques contenant des polymères organisés en réseau, est appelé synérèse (Ramet, 1979)
Les mécanismes conduisant à la synérèse sont complexes et celle-ci résulte de deux propriétés différentes du gel lacté :
– un pouvoir de contraction de la trame protéique formée par les micelles de caséine lors de la coagulation, qui se traduit par une compaction du gel ;
– une aptitude du gel à évacuer le lactosérum interstitiel qui est fonction de la porosité et de la perméabilité.

Technologie fromagère

Voie technologique

Le fromage est le produit de trois étapes de fabrication : la coagulation de la caséine qui conduit, à partir du lait, à la formation d’un caillé ; l’égouttage, qui sert à séparer une partie plus ou moins importante de sérum pour obtenir une caillebotte ; l’affinage de cette caillebotte, qui développe des saveurs et des textures originales. Ce sont les différentes techniques associées à chacune de ces trois étapes qui déterminent les différences entre les fromages.
La combinaison de ces trois étapes permet de donner une description du fromage basée sur sa méthode de fabrication, c’est-à-dire la voie technologique.

Classification des fromages

La classification des fromages est fonction du caillé (lactique ou présure), du mode d’égouttage, du type d’affinage.

Caractéristiques des fromages

Les caractéristiques sensorielles des fromages sont une préoccupation importante des filières. La qualité sensorielle des fromages varie en fonction de la technologie de fabrication et des caractéristiques chimiques et microbiologiques de la matière première mise en œuvre. Ces dernières dépendent elles-mêmes de nombreux facteurs d’origine génétique, physiologique, alimentaire etc. Par exemple les vaches de race normande, Brune, ou Montbéliarde produisent un lait plus riche en protéines et de meilleure aptitude fromagère que celui de vaches Holstein conduites dans les mêmes conditions (Froc et al., 1988, Mistry et al., 2002). Le gel obtenu après adjonction de présure est plus ferme et les rendements fromagers sont plus élevés. L’essentiel de cet effet est lié d’une part aux différences de teneurs en caséines des laits d’une race à l’autre et d’autre part aux variations du polymorphisme génétique des lactoprotéines et en particulier à la fréquence du variant B de la caséine κ. En effet, il est maintenant bien établi que les variants de cette caséine, dont la fréquence diffère fortement d’une race à l’autre, influencent l’aptitude à la coagulation des laits (Grosclaude 1988, Macheboeuf et al., 1993).

Microbiologie du fromage

Les différentes phases d’élaboration du fromage vont dépendre de la présence de microorganismes utiles. Ces germes vont conditionner la réussite du fromage en lui donnant ses caractéristiques de texture, de saveur, d’aspect, etc. Produire un fromage consiste à sélectionner et à favoriser le développement des germes utiles, tout en limitant la contamination par des germes indésirables et en entravant leur développement. (Le Jaouen, 1993).
La présence des micro-organismes dans le fromage va dépendre du degré de contamination et des capacités de développement des germes dans le fromage. L’absence totale de contamination étant difficile, voire impossible à réaliser. Ce sont essentiellement les caractères physico-chimiques du fromage et les conditions d’affinage et de stockage, qui vont orienter le développement microbien.
Parmi les micro-organismes indésirables susceptibles de contaminer le lait et les fromages, il faut distinguer deux catégories selon le degré de gravité :
– les pathogènes, dangereux pour la santé humaine qui ne doivent pas être présents,
– les germes nuisibles à la qualité organoleptique des fromages.
Les critères microbiologiques du fromage sont donnés dans le tableau IV.
Tableau IV: Critères microbiologiques auxquels doivent satisfaire les fromages au lait cru lors de leur mise sur le marché (France, 1994)

Table des matières

PREMIERE PARTIE: ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
INTRODUCTION
Chapitre 1 : LAIT CRU
1.1. Définition
1.2. Composition et variabilité de la composition
1.3. Les protéines du lait
1.4. Caractéristiques organoleptiques
1.5. Caractéristiques physique et chimiques
1.6. Caractéristiques microbiologiques du lait
1.6.1. Contamination initiale
1.6.2. Microflore lactique du lait
1.6.3. Sources de contamination
1.6.4. Principales activités des microorganismes dans le lait
1.7. Traitement du lait
Chapitre 2 : GENERALITES SUR LE PAPAYER
3.1. Description de la plante
3.2. Propriété coagulante
Chapitre 3 : LE FROMAGE
2.1. Définition
2.2. Transformation du lait en fromage
2.2.1. Coagulation du lait
2.2.1.1. Coagulation par voie acide
2.2.1.2. Coagulation par voie enzymatique
2.2.2. Egouttage
2.3. Technologie fromagère
2.3.1. Voie technologique
2.3.2. Classification des fromages
2.4. Caractéristiques des fromages
2.5. Microbiologie du fromage
DEUXIEME PARTIE : ETUDE EXPERIMENTALE
Chapitre 1 : MATERIEL ET METHODES
1.1. Cadre de l’étude
1.2. Matériel
1.2.1. Lait
1.2.2. Coagulant
1.2.3. Ustensiles
1.2.4. Matériel de laboratoire
1.3. Méthodes
1.3.1. Procédé de fabrication du fromage
1.3.1.1. Contrôle de la qualité
1.3.1.1.1. Tests physico-chimiques
1.3.1.1.1.1. Mesure du pH
1.3.1.1.1.2. Acidité Dornic
1.3.1.1.1.3. Test à l’alcool
1.3.1.1.2. Tests organoleptiques
1.3.1.1.3. Composition chimique
1.3.1.1.3.1. Dosage de la Matière Grasse
1.3.1.1.3.2. Dosage des Protéines
1.3.1.1.3.3. Détermination de l’Extrait Sec et des Cendres
1.3.1.1.4. Analyses microbiologiques du fromage
1.3.1.1.4.1. Préparation des échantillons
1.3.1.1.4.2. Germes recherchés
1.3.1.2. Diagramme de fabrication du fromage
1.3.1.2.1. Collecte du lait
1.3.1.2.2. Filtration
1.3.1.2.3. Coagulation du lait
1.3.1.2.3.1. Préparation du coagulant
1.3.1.2.3.2. Incorporation du coagulant
1.3.1.2.4. Egouttage-moulage
Chapitre 2 : RESULTATS ET DISCUSSION
2.1. Résultats
2.1.1. Caractéristiques organoleptiques
2.1.2. Caractéristiques physico-chimiques du lait et du fromage
2.1.2.1. Le lait cru
2.1.2.1.1. Le pH
2.1.2.1.2. Aptitude à la pasteurisation
2.1.2.1.3. Acidité Dornic
2.1.2.2. pH du fromage frais
2.1.3. Temps du caillage du lait, poids du fromage
2.1.4. Caractéristiques chimiques du lait et du fromage
2.1.5. Caractéristiques microbiologiques du fromage
2.2. Discussion
2.2.1. Caractéristiques organoleptiques
2.2.2. Caractéristiques physico-chimiques du lait cru
2.2.2.1. Le pH
2.2.2.2. Acidité Dornic
2.2.2.3. Aptitude du lait à la pasteurisation
2.2.3. pH du fromage frais
2.2.4. Caractéristiques microbiologiques du fromage
2.2.5. Variation de protéine/Temps du caillage du lait, poids du fromage 25
2.2.6. Caractéristiques chimiques du lait et du fromage
CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE