Le lait et les procédés de fabrication laitiers 

Métabolisme des protéines

Les bactéries lactiques ont des besoins nutritionnels complexes, et les quantités d’acides aminés ou de courts peptides trouvées dans le lait sont insuffisantes pour une croissance optimale. Ces bactéries utilisent donc une certaine fraction des caséines pour leur nutrition azotée, grâce à des protéinases liées à leur paroi. La perte de cette enzyme entraîne une croissance ralentie et une acidification faible du lait. Il a été montré que la perte de cette activité protéolytique, liée à la paroi cellulaire, était corrélée à la perte d’un plasmide. Chez certaines souches, les gènes codant pour la synthèse de la protéase sont portés par le même plasmide codant aussi pour l’utilisation du lactose. Ainsi, les délétions résultant de ces pertes partielles de plasmide peuvent générer les phénotypes Lac-Prt-, Lac-Prt+ et Lac+Prt- (Samarzija et al., 2001).

Métabolisme des citrates

Il est connu depuis longtemps que la capacité de Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis à fermenter le citrate est une propriété instable (Kihal et al., 1996).
Après cure plasmidique par l’acridine orange, on voit que les variants Cit- ont perdu aussi la capacité à transporter le citrate (mais ils ont encore la catalase clivant le citrate) et que ces changements sont en corrélation avec la perte d’un plasmide de 5,5 MDa (Samarzija et al., 2001 ; Mozzi et al., 2010).

Production de facteurs antimicrobiens

Certaines souches de Lactococcus lactis subsp. lactis produisent une substance antimicrobienne de nature polypeptidique : la nisine (Teuber et Geis, 2006). Ce caractère peut être transmis simultanément avec la capacité à fermenter le saccharose, dans des souches dépourvues de plasmides, par le transfert d’un plasmide de 20 Mdal.
Des souches de Lactococcus lactis subsp. cremoris produisent une substance antimicrobienne : la diplococcine. Des preuves partielles tendent à montrer que cette production pourrait être codée par un plasmide. De même, de nombreuses souches de Lactococcus produisent d’autres bactériocines (Teuber, 2006).

Autres caractères portés par des plasmides

Aux moins deux plasmides, chez les lactocoques, codent pour des mécanismes de résistance aux bactériophages (Desmazeaud, 1996 ; Samarzija et al., 2001), comme les systèmes intracellulaires de restriction-modification ou l’inhibition de l’adsorption sur la surface cellulaire.
D’autre part, la formation de polysaccharides épaississant les cultures sur lait a été rapportée à la présence de plasmide. Ceci est important chez les lactocoques utilisés pour la fabrication des laits épaissis scandinaves (Desmazeaud, 1996 ; Mozzi et al., 2010).

Protéolyse et croissance sur milieu lait

Lactococcus lactis produit une sérine-protéase localisée au niveau de la paroi cellulaire, pivot de la protéolyse des caséines. Il s’agit d’une enzyme clé essentielle pour une croissance rapide des souches de lactocoques dans le lait puisqu’elle scinde les caséines en peptides. Deux gènes, prtP et prtM, tous deux plasmidiques, sont requis pour la synthèse d’une protéase active. Le gène protP code pour un précurseur de la protéase, qui est localisée au niveau de la membrane cellulaire des lactocoques par le biais d’une séquence d’ancrage C-terminale. Deux types de protéases, PI et PIII sont distinguables par leur spécificité d’hydrolyse, puisque les protéases de type PI et PIII clivent préférentiellement la caséine β, la caséine κ avec moins d’efficacité et presque pas la caséine αsI, alors que le protéase de type PIII clive les trois types de caséines avec la même efficacité (Raynaude, 2006). Le type de protéase de paroi exprimé va fortement influencer la croissance de Lactococcus lactis (Juillard et al., 1996).
Chez Lactococcus lactis la croissance en lait est diauxique, elle est scindée en deux phases exponentielles successives séparée, au cours de la première phase les bactéries consomment les acides aminés et peptides libres du milieu, tandis qu’au cours de la seconde elle utilise les caséines comme source d’acides aminés. Chez les deux espèces bactériennes, Lactococcus lactis et Streptococcus thermophilus, c’est la capacité à utiliser les caséines pour la croissance qui va limiter le taux de croissance des bactéries. Mais, chez Lactococcus lactis le taux de croissance est dépendant de la qualité de protéase synthétisée ainsi que de la vitesse d’hydrolyse des caséines par PrtP, alors que chez Streptococcus thermophilus il s’agit probablement de la vitesse de transport des oligopeptides (Mozzi et al., 2010).
L’activité protéolytique des lactocoques, lors de leurs croissances, est essentielle à la maturation de certains produits alimentaires et surtout l’affinage des fromages car elle conduit à la formation de peptides courts et à des acides aminés libres (Fig. 05) et ces derniers sont des précurseurs pour de nombreux produits d’arômes. En effet la méthionine peut conduire à des composés soufrés caractéristiques, la phénylalanine et la tyrosine à des composés volatils à noyau aromatique, la sérine à de l’ammoniac (Novel, 1993 ; Mozzi et al., 2010).

Interaction entre les bactéries lactiques dans le lait

Trois exemples, inspirés des problèmes rencontrés par la technologie fromagère, illustrent l’importance des facteurs nutritionnels dans les interactions entre bactéries lactiques mésophiles constitutives d’un levain. L’interaction entre souches protéolytiques et variants non protéolytiques de lactocoques résulte d’une compétition pour les produits de dégradation des caséines, compétition dont l’intensité dépend de la proportion relative des deux types de cellules, du niveau d’activité protéolytique de la souche protéase-positive et du type de protéase qu’elle synthétise. L’interaction qui se produit entre souches protéolytiques de lactocoques est également régie par le type de protéase de paroi synthétisée. Elle semble résulter d’une compétition pour l’utilisation des produits de protéolyse, au détriment de la souche ayant une protéase de type P1, et d’une inhibition de la synthèse de cette protéase par les peptides accumulés par l’autre type de protéase pendant la culture Juillard et al., (1998).
Contrairement aux deux exemples précédents, les interactions entre lactocoques et leuconostocs semblent dépendre des souches en présence. Néanmoins, l’existence d’une compétition entre les deux espèces pour l’utilisation des nutriments azotés est fréquente. Ces résultats soulignent l’importance de l’activité protéolytique des lactocoques dans les phénomènes d’interactions lorsque ces microorganismes sont cultivés en association dans du lait Juillard et al., (1998).

Le lait et les procédés de fabrication laitiers

Le lait

Le lait est, de par sa composition, un aliment de choix : il contient des graisses, du lactose, des protéines, des sels minéraux, des vitamines et 87% d’eau et son pH est de 6,7. Il constitue un substrat favorable au développement de certains microorganismes. Le lait est utilisé sous de nombreuses formes et il est la matière première de nombreux produits alimentaires (Guiraud, 1998).
C’est en 1909 que le Congrès International de la Répression des Fraudes a défini ainsi le lait qui est : « 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 contenir de colostrum (Leseur et Melik, 1990).
Ajoutons que le lait a une faible tension superficielle; Il mousse abondamment lorsqu’il est agité et constitue un édifice chimique et physico-chimique très complexe, dont la connaissance parfaite est indispensable a quiconque désire comprendre les principes du traitement et de la transformation du produit (Alais, 1984 ; Tamime, 2000)

Le lait de chèvre

Définition

Le lait de chèvre est un milieu biologique d’une extrême complexité. Son élaboration par la glande mammaire s’effectue à partir des éléments provenant d’une synthèse et d’une filtration sélective des constituants sanguins.
Le lait de chèvre frais possède une acidité, soit un pH de 6,6 environ ou 15°D. On peut éviter le développement des germes de contamination (coliformes, pathogènes) par l’acidification des produits laitiers, par abaissement du pH (Corcy, 1991).
Le lait de chèvre est moins connu et moins utilisé que le lait de vache et pourtant il a des qualités nutritionnelles bien plus importantes que le lait de vache. Le lait de chèvre est une source de bienfaits pour la santé de l’homme. Bien plus précieux que la fortune, la santé se révèle fortifiée par la consommation du lait de chèvre et de ses dérivés, fromage, beurre, yaourt, kéfir…. (Christian, 2006).

Principaux caractères généraux

Le lait de chèvre est blanc mat, contrairement au lait de vache, il ne contient pas de β carotène, il a une odeur assez neutre, parfois en fin de lactation, il a une odeur caprine, après stockage au froid, il acquiert une saveur caractéristique.
L’acidité titrable au moment de la traite, varie de 12 à 14 °D, liée à la teneur en caséine, sels minéraux, ions, elle est de 16 à 18 °D en fin de lactation, quand le lait est plus riche en caséine (Goursaud, 1985).
Dans un lait frais, le pH étant de 6,6 à 6,8 proche de la neutralité, il n y’a pas d’acide lactique.
L’acidité dornic mesurée (par exemple 14°D) ne signifie pas qu’il y a 1,4 g d’acide lactique par litre de lait, mais que celui ci contient des constituants à caractéristique acides pouvant réagir sur la soude. Cette valeur rend compte de l’acidité naturelle du lait frais, qui est liée à sa richesse en matière sèche (Goursaud, 1985)
La composition en acides aminés des caséines fait apparaître un excès d’acides aminés acides par rapport aux acides aminés basiques. De plus, les caséines contiennent des groupements phosphates acides et des glucides acides fixés sur la caséine K. La densité du lait de chèvre est comprise entre 1,026 et 1,042, elle est sous la dépendance de la teneur en matière sèche, et en matière grasse (Lemens, 1985).
Le lait de chèvre joue un rôle éminent dans l’alimentation infantile de nombreux pays (Freund, 1996).
Tout comme le lait de vache ; le lait de chèvre est composé de lipides en émulsion sous forme de globules, de caséines en suspension colloïdale, de lactose et de minéraux en solution (Amiot et al., 2002).
L’essentiel du lait de chèvre est transformé en fromages (Simiane, 1991).
Le tableau suivant montre certains caractères physicochimiques du lait de chèvre :

Composition et aptitude à la transformation

Dans l’ensemble le lait de chèvre se rapproche plus du lait de vache que celui de femme. De plus il existe des différences en fonction du génotype et de l’environnement (variation saisonnière, rôle de l’alimentation sur la composition lipidique) (Desjeux, 1993).
En plus de ces facteurs la saison influe sur le taux de la matière sèche.
Ces variations dans la composition du lait pourrait avoir un impact sur son aptitude à la transformation et donc influencer la qualité des laitiers caprins (St-Gelais et al., 1999).
Selon Fredot (2009), le lait en général est constitué de quatre phases comme le montre le tableau 08 :
1. Une émulsion de matières grasses constituée de globules gras et de vitamine liposolubles (A, D).
2. Une phase colloïdale qui est une suspension de caséines sous forme de micelle.
3. Une phase aqueuse qui contient les constituants solubles du lait « protéines solubles, lactose, vitamines (B, C), sels minéraux, azote non protéique ».
4. Une phase gazeuse composée d’O2, d’azote et de CO2 dissous qui représentent environ 5% du volume du lait.
Ces phases sont en suspension les unes dans les autres. Il existe des facteurs qui permettent de rompre cette suspension (pH acide, présure) qui font coaguler la phase colloïdale. Ces techniques seront utilisées lors de la fabrication des dérivés du lait.
On peut ajouter à cela les vitamines (A, B, C, D, E, K) et les enzymes (la lactoperoxydase, la phosphatase, les protéases, le lysozyme, la lactase) (Tabl. 08). Le lait de chèvre est particulièrement pauvre en vitamine A, ce qui lui donne une coloration plus blanche que les autres laits. Par ailleurs, l’eau représente 90% du lait mais il existe quelques variations quant à la teneur en matière sèche : le lait de chèvre en contient environ 136 grammes par kilogramme (g/kg) de lait alors que celui de la vache n’en contient que 125 (g/kg) (Bruno, 2005).

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Table des matière
Liste des Figures 
Liste des tableaux 
Liste des abréviations 
Summary 
Résumé 
Introduction 
Synthèse bibliographique
I-Rappel sur le secteur d’ élevage en Algérie 
II- Les bactéries lactiques 
II.1. Positionnement des bactéries lactiques sur la base des données moléculaires
II.2. Description et utilisation des bactéries lactiques dans les produits laitiers
II.3. Le genre Lactococcus
II.3.1. Taxonomie
II.3.2. Méthodes d’identification des espèces du genre Lactococcus
II.3.3. Les plasmides chez les Lactococcus lactis)
II.3.3.1 Métabolismes du lactose ou du glucose
II.3.3.2. Métabolisme des protéines
II.3.3.3. Métabolisme des citrates
II.3.3.4. Production de facteurs antimicrobiens
II.3.3.5 Autres caractères portés par des plasmides
III- Protéolyse et croissance sur milieu lait 
IV. Interaction entre les bactéries lactiques dans le lait
V. Le lait et les procédés de fabrication laitiers 
V.1. Le lait
V.1.1. Le lait de chèvre
V.1.2. Etude comparative entre le lait de chèvre et le lait des autres espèces
V.1.3. Microbiologie du lait de chèvre
V.1.4. Les enzymes du lait de chèvre
V.1.5. Substances antibactériennes du lait
V.1.6. intérêts nutritionnelles et diététiques du lait de chèvre
V.2. Les laits fermentés et les fromages
V.2.1. Les agents protéolytiques des fromages
V.2.2. Action de la flore lactique
V.2.3. Action de la présure
V.2.4. Action combinée de la présure et de la flore lactique
V.3. Procédés de fabrication
V.4. Les accidents de fabrication
V.5. Divers types de fromages
1. Provenance des souches
2. Protocole expérimental
3. Repiquage et revivification des souches utilisées 
4. Contrôle de la pureté des souches bactériennes) 
5. Hydrolyse des protéines par les lactocoques 
6. Conservation des souches 
7. Caractérisation physiologique et biochimique des isolats
. Recherche de la catalase
. Croissance en conditions hostiles
. Croissance à pH = 9,6
. Croissance en milieu hypersalé
. Test de thermorésistance
. Test de lait de Sherman
. Test de citrate
. Recherche de l’arginine dihydrolase (ADH)
. Test de production de dextrane
. Mise en évidence de type fermentaire
. Fermentation des sucres
8. Etude de la cinétique de croissance 
9. Cinétique d’acidification des lactocoques et de la souche de Leuconostoc mesenteroides 
. Dosage de l’acidité
. Mesure de la croissance
10. Micro-extraction d’ADN plasmidique
10.1. Protocole d’Anderson et Mc Kay (1983)
. Lyse cellulaire
. Purification de l’ADN plasmidique
10.2. Protocole de Lin et al. (1991) .Lyse cellulaire
. Purification de l’ADN plasmidique
11. Préparation du lait utilisé pour la fabrication des fromages traditionnels 
11.1. L’origine des échantillons
11.2. Analyse physico-chimiques du Lait
1.2.1. Mesure du pH
11.2.2. Dosage de l’acidité Dornic
11.2.3. Détermination de la densité
11.2.4. Détermination de l’extrait sec total
11.2.5. Dosage de la matière grasse
11.3. Conservation des échantillons
11.4. Fabrication des fromages frais traditionnels
11.4.1. Préparation des précultures
11.4. 2. Fromage Type I
11.4. 3. Fromage type II
11.4. 4. Fromage type III
11.5. Analyse physico chimique, microbiologique et organoleptique des fromages
11.5.1. Analyse physico chimique
. Analyses statistiques
. Détermination de la moyenne
. La moyenne arithmétique
. Déterminations de la variance
. Déterminations de l’écart type
11.5.2. Analyses bactériologiques
. Recherche des coliformes
. Recherche de Staphylococcus aureus
. Recherche de salmonelle
11.5.3. Evaluation de la qualité sensorielle
Résultats et discussion
1-Etude morphologique
1.1 Critères macroscopiques
1.2 Critères microscopiques
2. Détection et purification de l’activité protéolytique des lactocoques
3. Caractères physiologiques et biochimiques
3.1 Caractères physiologiques
3.2 Caractères biochimiques
. Test de citrate . Test de dextrane .Test d’ADH
. Type fermentaire . Profil fermentaire
4. Pouvoir acidifiant et mesure de la croissance
5. Profile plasmidique des lactocoques et la souche 19D
6. Caractérisation physico-chimique du lait
7. Caractérisation physico-chimiques, microbiologiques et organoleptiques des fromages
7.1. Aspects organoleptique
7.2. Résultat des analyses physico-chimiques des fromages
7.5.3. Résultat des analyses microbiologique des fromages
Conclusion générale 
Références bibliographiques 
Annexes 
Liste des publications et communications

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