Biochimie de l’affinage

Le processus de maturation du fromage est très complexe et implique des modifications microbiologiques et biochimiques du caillé, ce qui se traduit par une saveur et une texture caractéristiques de la variété particulière.

Les processus biochimiques qui se produisent lors de la maturation peuvent être regroupés en événements primaires incluant le métabolisme du lactose résiduel, du lactate et du citrate, la lipolyse et la protéolyse. Puis les événements biochimiques secondaires qui sont très importants pour le développement de nombreux composés aromatiques volatils et comprennent le métabolisme des acides gras et des acides aminés (McSweeney, 2004).

4.3.1. Fermentation du lactose

Le métabolisme du lactose au lactate est essentiel à la production de toutes les variétés de fromage. Selon les types de fromage considérés, la microflore et les conditions d’affinage, le lactate peut être transformé en de nombreux métabolites contribuant aux arômes du fromage ou produisant des défauts de flaveur (McSweeney and Sousa, 2000). Selon le type de bactéries de démarrage (Starters LAB), le lactose est métabolisé par les voies glycolytiques (la plupart des

21 bactéries initiales) ou de la phosphocetolase (Leuconostoc spp.). Les principaux produits du métabolisme du lactose sont le L- ou D-lactate ou un mélange racémique des deux.

Le lactate contribue à la saveur des fromages à caillé acide et contribue probablement également à la saveur des variétés de fromage affinés, en particulier en début de maturation (McSweeney and Sousa, 2000).

L’acidification du fromage a un effet indirect majeur sur la saveur, puisqu'il détermine la capacité tampon du fromage et donc la croissance de divers microorganismes pendant la maturation et l'activité des enzymes impliquées dans la maturation du fromage. Selon la variété, le lactate peut également être encore métabolisé par un nombre de voies en divers composés qui contribuent à la saveur du fromage (McSweeney and Sousa, 2000).

Le métabolisme du citrate réalisé par les espèces de lactocoques citrate-positives ou par

Leuconostoc ssp. est d’une grande importance dans certains fromages, notamment de type Gouda

(McSweeney and Sousa, 2000).

4.3.2. Protéolyse et événements connexes

Selon Medina et Nuñez (2004), la caséine caprine contient une proportion plus faible de caséine αS, en particulier la casse α1 et une proportion plus élevée que la caséine bovine de caséine β. La protéolyse est la plus complexe et, la plus importante des événements primaires qui se produisent dans la plupart des variétés, pendant la maturation du fromage.

La protéolyse des caséines en peptides de différentes tailles (courts et intermédiaires) et en acides aminés libres, ne contribue probablement qu’à la production d’arômes communs à la plupart des fromages, mais les acides aminés libres sont d’importants précurseurs d’une grande variété de réactions cataboliques encore mal élucidées, qui produisent des composés volatils essentiels pour la flaveur (McSweeney and Sousa, 2000).

La protéolyse joue un rôle essentiel dans :

• les changements de texture dans la pâte du fromage (en raison de la dégradation du réseau de protéines, diminution de aW par liaison d'eau par groupes carboxyle et amines libérés et augmentation du pH) ;

• la contribution directe à la saveur et au goût à travers la formation de peptides et d'acides aminés libres (AAL) ;

• la libération de substrats (amino-acides) pour des modifications cataboliques secondaires (désamination, décarboxylation, transamination, désulfuration, catabolisme des composés aromatique tels que la phénylalanine, la tyrosine, le tryptophane et les réactions des acides aminés avec d'autres composés) ;

22 • et changements dans la matrice du fromage, qui facilite la libération de composés sapides pendant la mastication (McSweeney and Sousa, 2000).

Figure 1. Principaux mécanismes biochimiques de l’affinage :

(a)Protéolyse, (b) lipolyse et (c) métabolisme du lactose, du lactate et du citrate (McSweeney and Sousa, 2000)

La protéolyse dans le fromage est catalysée au cours de la maturation, par un ensemble extrêmement complexe de changements biochimiques, grâce aux actions catalytiques des enzymes ; des protéinases et peptidases provenant de différentes sources :

1. le coagulant (chymosine, pepsine ou protéases d'acide des champignons ou des plantes) ; 2. le lait (plasmine, cathepsine D et peut-être d'autres protéinases des cellules somatiques); 3. les enzymes lactiques indigènes, en particulier la protéinase et la lipase, qui sont particulièrement importantes dans le fromage à base de lait cru

4. bactéries initiales (Starters LAB) et leurs enzymes (protéinases des enveloppes cellulaires CEP, lactocepine, PrtP) ;

5. la microflore secondaire et ses enzymes, non Starters LAB (NSLAB) (Fox et al., 2000 ; Upadhyay et al., 2004).

Dans la plupart des variétés de fromage, l'hydrolyse initiale des caséines est causée par le coagulant et, dans une moindre mesure, par la plasmine et peut-être des protéinases de cellules somatiques (cathepsine D), ce qui se traduit par la formation de grands peptides (insolubles dans

Composés aromatiques volatils (c) (a) a) (b)

23 l'eau) et intermédiaires (hydrosolubles) qui sont ensuite dégradés par le coagulant et les enzymes du démarreur (SLAB) et la flore du non-démarreur (NSLAB) du fromage. La production de petits peptides et d’AAL est causée par l'action des protéinases microbiennes et des peptidases.

Bien que LAB (Lactococcus, Lactobacillus, Streptococcus) soient faiblement protéolytiques, ils possèdent un système protéinase / peptidase très complet.

Les NSLAB sont particulièrement importants dans les fromages à base de lait cru. L'activité du NSLAB semble compléter l'action protéolytique du démarreur, produisant des peptides avec des poids moléculaires généralement similaires et des AAL (Lynch et al., 1997).

4.3.3. Lipolyse

La lipolyse conduit directement à la formation de composés d’arômes résultant de la libération d’acides gras. Les acides gras libres peuvent également être transformés en alcan-2-ones et lactones (McSweeney and Sousa, 2000). Le degré de lipolyse est démontré par l'augmentation de la concentration des AGL pendant la maturation (Mallatou et al., 2003). La matière grasse du lait est essentielle pour le développement de la bonne saveur du fromage au cours de la maturation. Les fromages fabriqués à partir de lait écrémé développent des saveurs correctes, contrairement à ceux faits à partir de lait entier.

Les lipases dans le fromage proviennent du lait, de la présure et des microorganismes. Les fromages affinés pour une longue période développent des concentrations assez élevées d’AGL. Le lait contient une lipase indigène (lipoprotéine lipase, LPL) en plus d'un nombre d’estérases. LPL est la principale lipase indigène dans le lait. LPL est plus important dans les fromages au lait cru, car son activité est réduite par la pasteurisation (McSweeney and Sousa, 2000).

McSweeney et Sousa (2000) ont rapporté que l’étendue de la lipolyse est considérée comme indésirable dans plusieurs variétés à affinage bactériens internes, telles que le fromage cheddar, gouda et suisse ; les hauts niveaux d'acides gras dans ces fromages conduisent à la rancidité. Cependant, de faibles concentrations d’AGL contribuent à la saveur de ces fromages. En raison du potentiel d’oxydo-réduction négatif dans le fromage, l’oxydation des lipides du fromage est probablement limitée.

Les systèmes lipase / esterase des Lactococcus sp. sont intracellulaires, ils ne sont que faiblement lipolytiques, mais les lactococci peuvent libérer des niveaux élevés d’AGL lorsque les cellules sont présentes en nombre élevé au cours d’un affinage prolongé. Les lactobacilles homofermentaires obligatoires utilisés comme starters (Lb. helveticus, Lb. delbrueckii subsp.

24 hétéroférmentaires facultatifs (par exemple, Lb. casei, Lb. paracasei et Lb. plantarum), qui dominent la flore lactique secondaire NSLAB de beaucoup de variétés de fromage, avec

Micrococcus et Pediococcus, sont faiblement lipolytiques.

4.4. Propriétés aromatiques et structurales des fromages et méthodes d’analyses