Article pp.5-11 du Vol.28 n°1-2 (2008)

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La matière grasse laitière Introduction

J.-L. Sebedio

SUMMARY

Composition of milk fat

Ruminant milk contains from 3 to 5% fat. Milk fat is a complex mixture of triacylglycerols, di-and mono-acylglycerols, complex lipids and of fat soluble components. Milk fat is present as globules which are covered by a membrane. The membrane is mainly composed of phospholipids, glycolipids and enzymes while the core of the milk fat globules is mainly composed of triacylglycerols. In fact triacyglycerols represent more than 95% of the total lipids. Saturated fatty acids represent from 65-70% of total fatty acids. The major ones are myristic acid or 14:0 (10-12%), palmitic acid (25-35%), and stearic acid (10%). Other saturated fatty acids include short (C4, C6) and middle chain (C8-C14) isomers as well as branched and odd carbon number fatty acids.

Oleic acid is one of the major fatty acids, representing around 20-25% of the total fatty acids of milk fat. Milk fat also includes trans fatty acids, the major isomer being vaccenic acid or 18:1-11t and conjugated fatty acids, rumenic acid or 18:2-9c, 11t representing more than 90% of the total conjugated fatty acid isomers. Fatty acid composition of milk fat can be modulated by different factors which include the type of feeding, the season, the number of lactation and the animal breed. Polar lipids which are minor components of milk fat are mainly constituted of glycerophospholip- ids and sphingolipids. Milk fat also contains 4 fat soluble vitamins (A, D, E, and K) as well as carotenoids.

Keyword

milk, ruminant, fatty acids, fat soluble vitamins, phospholipids, composition.

RÉSUMÉ

Le lait de vache contient entre 3 % et 5 % de matière grasse. La matière grasse est un mélange complexe de triacylglycérols, di-et mono-acylglycérols, lipides complexes, et de composés liposolubles. Ces lipides sont dispersés dans le lait sous forme de globules lipidiques inclus dans une membrane dérivée des cellules sécrétoires de la glande mammaire et de diamètre compris entre 2 et 6 µm. La majorité des lipides est représentée par les triacylglycérols (TAG), qui constituent plus de 95 % des lipides totaux. Les lipides du lait sont constitués de 65 à 70 % d’acides gras saturés. Les principaux sont l’acide myristique ou 14:0 (10-12 %), l’acide palmitique (25-30 %), et l’acide stéarique (10 %). Il existe des acides saturés à chaîne moyenne (de 8 à 14 carbones), des acides gras saturés à chaîne courte (C4, C6), des acides gras saturés à

UMR INRA – Université d’Auvergne – Unité de Nutrition Humaine – Plateforme de spectrométrie de masse – Centre de Clermont-Theix – 63122 St-Genes-Champanelle – France.

Correspondance : jls@clermont.inra.fr

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nombre impair de carbone et des acides gras ramifiés. L’acide oleique est un des acides gras majeurs. Sont également présents des acides gras trans monoinsaturés, dont l’isomère principal est l’acide vaccénique (18:1-11t) et des acides gras conju- gués dont l’isomère majeur est l’acide ruménique ou 18:2-9c, 11t. Les lipides polaires, principalement localisés dans la membrane du globule gras, sont constitués d’un mélange de glycérophospholipides et de sphingolipides. Ce sont des constituants mineurs du lait. La matière grasse laitière contient quatre vitamines liposolubles (A, D, E et K) ainsi que des caroténoïdes provitaminiques A comme par exemple le β-caro- tène dont les teneurs peuvent en partie être modulées par l’alimentation. Différents facteurs (alimentation, saison, région d’élevage, race et stade de lactation) peuvent également modifier le profil en acides gras du lait.

Mots clés

lait, ruminant, acides gras, vitamines liposolubles, phospholipides, composition.

1 – LA MATIÈRE GRASSE LAITIÈRE : COMPOSITION GÉNÉRALE

Le lait de vache contient entre 3 % et 5 % de matière grasse (Jensen, 2002). C’est le second constituant de la matière sèche du lait après le lactose. La matière grasse confère au lait entier la moitié de sa valeur énergétique.

On retrouve sous le terme matière grasse laitière, un ensemble de composés aux pro- priétés et structures chimiques très différentes mais qui ont en commun le fait qu’ils sont insolubles dans l’eau mais solubles dans les solvants organiques et que leur masse volu- mique est inférieure à celle de l’eau. Cela comprend donc des composés lipidiques qui par hydrolyse redonnent des acides gras libres mais également des composés liposolubles souvent présents en faible quantité. La matière grasse est donc un mélange complexe de triacylglycérols, di-et mono-acylglycérols, lipides complexes, et de compo- sés liposolubles (vitamines A, D, E, K, squalène, caroténoides). Ces lipides sont dispersés dans le lait sous forme de globules lipidiques inclus dans une membrane dérivée des cellules secrétoires de la glande mammaire et de diamètre compris entre 2 et 6 µm. La membrane des globules lipidiques protège de la lipolyse résultant de l’attaque des enzymes présentes dans le lait cru. Cette membrane native est composée de plus de 50 % de lipides (incluant plus de 20 % de phospholipides) et 40 % de protéines. Elle représente environ 2 % de la masse totale du globule (Reuner, 1983).

La majorité des lipides est représentée par les triacylglycérols (TAG), qui constituent plus de 95 % des lipides totaux (Christie, 1983 ; Jensen et Clark, 1998 ; Bitman et Wood, 1990 ; Jensen, 2002). Outre les TAG, on trouve des monoacylglycérols et des diacylglycérols qui sont considérés être des produits intermédiaires de la synthèse des TAG. Les acides gras libres (0,2-0,3 %) sont par contre le résultat d’une lipolyse des TAG car leur composition est proche de celle des acides gras estérifiés dans les TAG.

Les autres classes lipidiques sont représentées par des phospholipides (~ 1 %), et des stérols (tableau 1).

Différents facteurs (alimentation, saison, région d’élevage, race et stade de lactation) peuvent modifier le profil en acides gras du lait comme le montrent les travaux de Palm- quist et al. (1993). Parmi ces différents facteurs, le type d’alimentation représente un potentiel considérable pour modifier la composition lipidique du lait (Chilliard et al., 2007).

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Tableau 1

Composition lipidique du lait (d’après Bitman et Wood, 1990, en g/100 g de lipides).

2 – LES TRIACYLGLYCÉROLS

Même si plus de 400 acides gras ont été décrits dans le lait de vache, celui-ci contient une douzaine d’acides gras principaux (tableau 2) représentant chacun plus de 1 % des acides gras totaux (Christie et Clapperton, 1982). Les lipides du lait sont consti- tués de 65 à 70 % d’acides gras saturés. Les principaux sont l’acide myristique ou 14:0 (10-12 %), l’acide palmitique (25-30 %), et l’acide stéarique (10 %). Il existe des acides saturés à chaîne moyenne (de 8 à 14 carbones), des acides gras saturés à chaîne courte (C4, C6) et des acides gras saturés à nombre de carbone impair (C5, 7, 9, 11, 13, 15, 17) qui sont parfois présents en faibles quantités. Le pourcentage d’acides gras indispensa- bles (acides linoléique et linolénique) est faible. La concentration en AG mono-insaturés est intéressante ( 27 % à 33 %). L’acide oléique est quantitativement un des acides gras les plus importants du lait (~ 20 % des acides gras totaux). Sont représentées dans le tableau 2 des variations des teneurs des principaux acides gras qui ont été observées en fonction de différents facteurs environnementaux. Celles-ci seront discutées dans un des chapitres de cette mise au point.

À ceux-ci viennent s’ajouter d’autres acides gras saturés ou insaturés mineurs, des acides gras ramifiés et cycliques (Reuner, 1983), ainsi que des acides gras trans et conju- gués (Fritsche et Steinhart, 1998). Les acides gras trans et conjugués proviennent du pro- cessus de biohydrogénation qui se déroule dans le rumen de la vache (Bauman et al., 2003). Les acides gras trans monoinsaturés dont l’isomère principal est l’acide vaccéni- que ou C18:1-t11 peuvent constituer de 2 à 4 % des acides gras totaux et leur quantité dépend de l’alimentation de l’animal, de la saison, et du type d’élevage tout comme le taux d’acides gras conjugués (Stanton, 2003). Les acides gras conjugués qui représen- tent un faible pourcentage des acides gras totaux (de 0,2 à 1,0 %) sont un mélange d’iso- mères géométriques et de positions. L’isomère majeur est l’acide ruménique, le 18:2 c9, t11 (Bauman et al., 2003). Celui-ci est également formé dans la glande mammaire (Corl et al., 2001). Par contre, l’isomère 18:2 t7, 9c semble ne provenir que de la glande mam- maire (Corl et al., 2002). Les structures et propriétés de ces deux familles d’acides gras seront discutées plus en détail dans différents chapitres de cet ouvrage.

De nombreux travaux ont été publiés sur la structure des triacylglycerols (TAG) du lait.

Christie et Clapperton (1982) ont montré que l’acide palmitique (16:0) est peu présent en position sn3 alors que les acides gras saturés plus courts comme le 4 :0 et le 6 :0 sont préférentiellement estérifiés en cette position. Kuksis et al., (1973) ont classé les TAG en trois familles ; la première comprend ceux ayant 48 à 54 carbones contenant en position 1 et 2 les 18:0, 18:1 et 18:3, la position 3 étant acylée par un acide gras à au moins 12 carbones. La seconde comprend les TAG de 36 à 46 carbones qui contiennent les mêmes acides gras en positions 1 et 2 et ou la position 3 est acylée par un acide gras à courte chaîne (4:0, 6:0 ou 8:0). Enfin la troisième famille contient des TAG à 26-34 car-

Lipides Teneur

Acides gras libres 0,19

Cholestérol 0,41

Diacyglycérols 1,16

Esters de cholestérol 0,03

Monoacylglycérols 0,06

Phospholipides 1,06

Triacylglycérols 97,11

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bones. En position 1 et 2 on trouve des acides gras à chaîne moyenne et des acides gras courts ou à chaîne moyenne en position 3. Plus récemment, les travaux de Gresti et al.

(1993) qui ont décrit 223 TAG soit 80 % des TAG totaux nous ont montré que les TAG majeurs étaient les 18:1-16:0-4:0 (4,2 mole %), 16:0-16:0-4:0 (3,2 mole %), et 16:0-14:0- 4:0 (3,1 mole %), le 4:0 étant estérifié en position 3. De plus, 36 % des TAG contiennent du 4:0 ou du 6:0 et deux acides gras à longue chaîne. Il existe également des TAG comportant 3 acides gras identiques comme par exemple le 18:1-18:1-18:1 (1 %) et de faibles quantités de tri 14:0, 16:0 et 18:0.

Il n’est pas possible dans le cadre de cet article de décrite exhaustivement les travaux sur les TAG du lait mais pour de plus amples descriptions le lecteur pourra se reporter aux travaux de Kaylegian et Lindsay (1995), Parodi (1979), Angers et al. (1998), Robinson et MacGibbon (1998) ainsi qu’à la revue de Jensen (2002).

Tableau 2

Principaux acides gras des laits de vache (% en masse des acides gras totaux), et les variations observées avec le type d’alimentation, la région d’élevage, la saison.

3 – LES LIPIDES POLAIRES

Les lipides polaires, principalement localisés dans la membrane du globule gras sont constitués d’un mélange de glycérophospholipides et de sphingolipides. Ce sont des constituants mineurs du lait puisqu’ils ne représentent qu’environ 1 % des lipides totaux (Christie et al., 1987). Les principales classes (tableau 3) sont les phosphatidyléthanolami- nes (31-34 %), les phosphatidylcholines (25-34 %) et les sphingolipides (23-29 %). Les phosphatidylsérines et les phosphatidylinositols sont des classes mineures (tableau 3).

Pour ce qui est des sphingolipides, la sphingomyéline représente environ 1/3 des phospholipides totaux. Il existe d’autres sphingolipides mineurs comme les Glucosylcéramide et lactosylcéramide (Rombaut et al. ; 2006). Parmi les composés polaires, les sphingolipi-

Acides gras Reuner (1983) Collomb et al.,

2002 Jensen (2002)^a Vanhatalo et al., 2007

4:0 2,5-6,2 3,1-3,5 2-5 5,6-6,2

6:0 1,4-3,8 1,7-2,1 1-5 2,7-2,8

8:0 0,5-1,9 0,9-1,2 1-3 1,4-1,5

10:0 1,9-4,0 1,9-2,4 2-4 2,7-3,2

12:0 1,9-4,7 2,1-2,6 2-5 3,0-3,6

14:0 7,8-14,0 7,9-9,0 8-14 10,3-12,0

15:0 0,4-2,3 1,0-1,1 1-2 0,9-1,0

16:0 22,0-41,9 20,8-24,2 22-35 25,5-29,4

17:0 0,4-1,6 0,6-0,7 0,5-1,5 0,5-0,4

18:0 6,2-13,6 9,0-10,5 9-14 10,4-11,2

16:1 0,9-4,6 1,0-1,2 1-3 1,2-1,3

18:1c 19,7-34,0 16,6-19,3 20-30^b 16,8-19,9

18:1t 3,4-6,5 3,6-4,1

18:2 0,8-5,2 1,1-1,4 1-3 1,2-1,8

CLA 0,9-2,4 0,4-0,7 0,5-0,6

18:3 0,3-2,9 0,8-1,2 0,5-2 0,4-1,3

a. données extraites de Kaylegian et Lindsay, 1995.

b. dont environ 3 % d’acides gras trans.

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des semblent être des molécules biologiquement réactives après digestion. En effet, en plus de son rôle structural dans les membranes, il est maintenant établi que les métaboli- tes de la sphingomyéline, céramides et sphingosine jouent un rôle important dans la transduction du signal transmembranaire et la régulation cellulaire (Hannun et Linardic, 1993).

Les phospholipides contiennent des quantités d’acides gras polyinsaturés importan- tes comparativement à ce qui est trouvé dans les TAG. On peut noter que dans les phos- phatidylglycérides, les teneurs en acides gras à chaînes moyennes qui sont synthétisés par la glande mammaire augmentent avec le stade de lactation au détriment des teneurs en acides gras polyinsaturés. Les teneurs en phospholipides varient peu au cours des 42 premiers jours de lactation mais une diminution de cette teneur a été décrite à 180 jours de lactation (Bitman et Wood, 1990).

Tableau 3

Composition du lait de vache en lipides polaires

4 – LES VITAMINES LIPOSOLUBLES

La matière grasse laitière contient quatre vitamines liposolubles (A, D, E et K) ainsi que des caroténoïdes provitaminiques A comme par exemple le β-carotène (tableau 4).

Celle-ci représente une partie non négligeable des apports quotidiens de ces vitamines.

Les valeurs des vitamines liposolubles du lait de vaches représentées dans le tableau 4 sont les moyennes des valeurs données dans différentes études. Entre parenthèse figure le nombre d’échantillons de laits analysés. En fait le lait de vache apporte peu de vitamine E. Par contre, il est une bonne source de caroténoïdes et rétinoïdes (tableau 4). Chez le ruminant les vitamines A et K sont apportées par l’alimentation tandis que la vitamine D l’est à la fois par l’alimentation et l’effet de l’action de la lumière.

Tableau 4

Composition du lait de vache en vitamines liposolubles (teneur par litre) Lipides Bitman et Wood,

1990 (% masse)

Christie, 1987 (% masse)

Jensen, 2002 (% mole)

Phosphatidylcholine 28,0 25,4 34,5

Phosphatidylethanolamine 31,0 34,2 31,8

Phosphatidylinositol 4,1 6,3 4,7

Phosphatidylsérine 8,1 2,8 3,1

Sphingomyeline 28,7 23,6 25,2

Vitamines Potier de Courcy, 2001 Havemose et al., 2006

A totale^a 348 ± 53,4 (6)^c

-rétinol^a 413 ± 73,9 (11)

-β carotène^a 243 ± 175 (9) 440 ± 23 ; 264 à 445

Vitamine D^a 0,545 ± 0,453 (12)

Vitamine E 0,811 ± 0,318 (12)^b 472 ± 33 ; 504±48

Vitamine K^a 22,7 ± 15,6 (8)

a : en µg.

b : en mg.

c : Nombre d’échantillons.

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La composition de l’alimentation est un facteur important de variation de la teneur en rétinol et en carotènes. Celle-ci peut également varier en fonction de la saison et de la race. La teneur en vitamine E peut également varier d’un rapport 1 à 3,5 en hiver par rapport à l’été et la concentration en vitamine K de 1 à 2 fois selon la race de l’animal (Potier de Courcy, 2001). Ces vitamines liposolubles sont sensibles aux facteurs environnementaux à savoir lumière, l’oxygène, et la chaleur. En revanche, celles-ci résistent bien aux procédés technologiques comme la pasteurisation ou la stérilisation UHT (Potier de Courcy, 2001).

5 – LES STÉROLS

Les stérols sont principalement localisés dans la membrane des globules lipidiques.

Le principal stérol est le cholestérol dont environ 15 % est estérifié (Jensen et al., 1991).

Le lait contient entre 100 et 200 mg/L de cholestérol (Bitman et Wood, 1990). Dans une publication récente, concernant l’analyse de 1142 échantillons de lait prélevés en Allema- gne, Precht (2001) a confirmé ces données. D’autres stérols mineurs ont été décrits (Jen- sen et al., 1991). Les phytostérols ne représentent pas plus de 1 % des stérols du lait.

6 – CONCLUSION

La matière grasse laitière est un mélange complexe de lipides simples et polaires et de composés liposolubles. Elle contient un mélange complexe d’acides gras saturés et une quantité intéressante d’acide oléique. Sa composition en acides gras peut être modulée par différents facteurs dont la ration de l’animal. Il est ainsi possible d’obtenir des produits contenant des proportions d’acides gras saturés, d’acides gras trans et d’acides gras conjugués très différentes. La matière grasse laitière présente également l’avantage d’incorporer des constituants nutritionnellement importants comme les vitamines liposolubles et des molécules possédant une activité biologique (acides gras conju- gués et métabolites de la sphingomyéline).

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