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Grandeur, décadence et renouveau de la matière grasse laitière
J.-L. Maubois
11 – INTRODUCTION
Jusqu’au milieu du XXe siècle, toute la valeur du lait produit dans le Monde et particulièrement en France, s’organisait autour de la trilogie : taux butyreux du lait, crème et beurre. En dépit de leur participation essentielle à la transformation du lait en fromages, les autres constituants étaient considérés, dans l’inconscient collectif, comme faisant partie d’un sous produit, d’un résidu, le lait écrémé, tout juste bon à alimenter les porcs de la ferme et que de nombreux transformateurs refusaient de collecter. Beurre et crème étaient célébrés à l’envie comme symboles de richesse servis à la table des dirigeants du Monde (Louis XIV et le beurre de la Prévalaye) et entraient dans plus de 50 % des recettes dans les livres de cuisine édités entre le
XVIe et le XIXe siècle (Laurioux, 1994). La littérature scientifique des années 1950 à 1960 regorge de publications sur la ligne de crème des laits de consommation. Ce n’est qu’en 1969, avec la loi Godefroy, que le composant protéique du lait sera reconnu comme faisant partie de la valeur du paiement du lait aux producteurs, d’abord dans une proportion très minoritaire puis progressivement de plus en plus majoritaire jusqu’à constituer plus du double de la valeur du constituant gras. Le dernier tiers du XXe siècle voit se mettre en place, ce qui pourrait être appelé, une
« lacto-lipidophobie » du corps médical, diabolisant la matière grasse laitière (en dépit du fait qu’elle soit un vecteur majeur de l’apport en vitamines liposolubles A et D : 20 g de beurre apportent 20 % des ANR), accusée d’être une cause majeure de l’athérosclérose (Segall, 1977) ou encore de nombreuses formes de cancers (Slimani et al., 2001). De ces excès, sans fondement scientifique, a résulté toute une généra- tion de produits laitiers dits allégés, le plus souvent inodores et dépourvus de saveur mettant à mal, la notion de plaisir, liée à la consommation de ces aliments essentiels à la vie et célébrée depuis la plus haute antiquité (Meslin, 1992). L’important effort de recherches, mis en place au début du XXIe siècle tant par la Recherche publique (notamment l’INRA) que par l’interprofession laitière, a déjà permis de montrer le caractère excessif et infondé de cette « diabolisation ». Il a aussi permis de mettre en évidence le rôle physiologique potentiellement bénéfique dans le traitement de nombreuses maladies que pourrait exercer l’ensemble des composants de la mem- brane (Dewettinck et al., 2008) et plus particulièrement l’activité nutraceutique jouée
1. STLO – INRA Rennes – France.
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par les phospholipides de la membrane des globules gras (effets anticancer et anti- cholestérolémique (Spitsberg, 2005) ; actions protectrices au niveaux hépatique et cardiovasculaire (Wat et al., 2009). En opposition avec ce qui était affirmé, une action nutritionnelle très positive a été démontrée pour non seulement les acides gras à chaîne courte mais aussi pour certains acides gras à chaîne moyenne tel l’acide myristique (C14 :0) (Dabadie et al., 2008). Enfin, l’existence de composés du plus haut intérêt pour la santé humaine tels les CLA (acides linoléiques conjugués) à effet anticarcinogène (Gnädig et al., 2001) a rendu à la matière grasse laitière son excellente adéquation avec les besoins nutritionnels de l’homme.
La matière grasse du lait se trouve dans le lait cru, sous forme de triacylglycérols (TAG) représentant au moins 116 espèces moléculaires (Barron et al., 1990). De cette extrême variété découle une large plage de points de fusion des crèmes laitiè- res s’étageant entre – 8 °C et 70 °C (Walstra et al., 1995) mise à profit pour fraction- ner la matière grasse laitière en produits (beurres notamment) de différentes fonctionnalités (tartinabilité à basse température). Ce nombre relativement limité de TAG en regard de la présence de plus de 400 acides gras, décrite dans le lait, indi- que que le positionnement des acides gras sur la molécule de glycérol ne se fait pas au hasard, les acides gras courts se trouvant majoritairement en position 3 au con- traire des acides gras à chaîne moyenne (nombre de carbones ≥ 12) localisés majo- ritairement en positions 1 et 2. Ce positionnement n’est pas neutre en termes de biodisponibilité car il conditionne l’action des différentes lipases du tractus digestif (Gnädig et al., 2001) et probablement aussi celle des lipases (provenant du lait ou de l’écosystème microbien) présentes dans les produits laitiers fermentés. Les connais- sances sur ces interrelations structure des TAG – spécificité lipasique sont en cours d’approfondissement car outre la biodisponibilité des acides gras, les conséquen- ces en matière de développement de flaveurs dans les produits laitiers sont lourdes lorsqu’il y a modification de l’alimentation des animaux producteurs. Les TAG sont assemblés et inclus en globules ayant un diamètre moyen d’environ 4 µm mais de dispersion gaussienne large (entre 1 et 15 µm). Cette structure globulaire ainsi dis- persée conduit à une surface de membrane native, de l’ordre de 75 m2 par L de lait cru (Walstra et al., 1999). À l’état natif, la membrane des globules gras est compo- sée de 60 % de lipides (dont plus de 20 % de phospholipides) et de 40 % de protéi- nes. C’est aussi dans cette membrane que se trouve la principale source de cholestérol (130 mg·L-1 dans le lait entier ; 20 mg·L-1 dans le lait écrémé). Cette membrane native empêche toute hydrolyse lipasique (Gnädig et al., 2001) mais sa sensibilité aux stress mécaniques internes (cristallisation incontrôlée des TAG) et externes (pompages, circulation dans les échangeurs de chaleur, agitation en cuves, etc.) découlant de la plupart des traitements technologiques de transformation du lait est élevée et conduit à une modification de sa composition et de sa structure.
Les membranes nouvellement formées comporteront une proportion élevée de micelles de caséine (adsorbées à au moins 93 % selon Walstra et al., 1999) et de protéines de lactosérum, rendant ainsi les TAG accessibles aux lipases en raison de la porosité de la structure micellaire qui autorise la pénétration de ces enzymes. De plus, cette membrane caséique néoformée est beaucoup plus sensible à l’hydrolyse par les protéases du milieu environnant que la membrane native.
À notre connaissance, à l’exception des laits traités par homogénéisation, cette structuration de la matière grasse laitière en globules entourées d’une membrane a rarement été prise en compte dans les études portant sur la valeur nutritionnelle de la matière grasse contenue dans les produits laitiers. Comme le montre une étude récente portant sur différentes émulsions de lipides alimentaires (Singh et al., 2009), la cinétique de digestibilité ainsi que la biodisponibilité des acides gras est influen- cée par cette structuration. Il est donc fort probable que, compte-tenu de la diffé- rence d’accessibilité aux lipases du tractus intestinal, l’absorption et la
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biodisponibilité des lipides d’un lait cru soumis à des actions mécaniques modérées devrait être différente de celle d’un lait industriel. Cette même interrogation peut être posée, en ce qui concerne les beurres de barattes et les beurres de butyrateurs, les premiers ayant une proportion de matière grasse globulaire significativement plus élevée que les seconds du fait de stress mécaniques moins intenses (Pointurier et Adda, 1969 ; Walstra et al., 1999) et que dire des fromages dans lesquels la structu- ration de la matière grasse est en permanente évolution au cours de l’affinage, avec en plus, un environnement protéino-minéral en constante modification. (Lopez et al., 2010).
Outre cette éventuelle incidence sur la bio-disponibilité, il est loisible de se poser la question de l’influence sur la qualité des produits laitiers d’une meilleure maîtrise de l’état structural des globules gras, de leur membrane, voire de leur environne- ment, dans le lait destiné aux différentes transformations. Grâce aux connaissances acquises et au savoir faire accumulé sur les techniques séparatives, de nombreuses pistes de recherche pourraient être explorées telles que :
– La composition de la membrane : si sur le plan analytique, les très nombreux composants de la membrane sont maintenant relativement bien caractérisés (Keenan and Dylewski, 1995), peu de travaux ont été consacrés, à notre con- naissance, à la mise au point de procédés extrapolables à l’échelle industrielle, permettant leur séparation, pour démontrer leurs propriétés technico-fonction- nelles (capacité émulsifiante, par exemple) et éventuellement physiologiques.
Seuls, Baumy et al. (1990), à notre connaissance, ont proposé un procédé complet permettant d’isoler les différentes classes de phospholipides et de céramides, par utilisation de la microfiltration sur membrane combinée avec une extraction avec divers solvants, à partir de la matière grasse résiduelle des lactosérums. Plus récemment, l’emploi de la microfiltration sur membrane au traitement du babeurre résultant du barattage de crème laitière (Surel and Famelart, 1995), de crème de sérum (Morin et al., 2006) ou encore sérum acide de babeurre (Rombaut et al., 2007) a, de nouveau, été proposé pour une pre- mière élimination sélective des caséines et des protéines solubles. L’ensemble des technologies proposées pour aboutir à cette première purification à partir de dérivés laitiers industriels a été revu par Dewettinck et al. (2008).
– Globules de matière grasse à membrane modifiée : outre la membrane réfé- rente native et la maîtrise par un suivi approfondi de son endommagement par les stress mécaniques appliqués lors du processus de fabrication dans sa glo- balité, il pourrait être envisagé l’utilisation de matière grasse globulaire dont la membrane serait composée d’une seule source de protéines : caséine micel- laire, caséines individuelles, isolat de protéines de lactosérum, protéines indivi- duelles de lactosérum, ayant des propriétés variées de comportement à l’hydrolyse par les différentes protéases du milieu que celles-ci soient endogè- nes ou issues de l’écosystème microbien d’acidification et d’affinage.
– La surface membranaire développée variant avec le carré du rayon des sphè- res, comme cela a été proposé par Goudédranche et al. (2000), les interac- tions globules gras – composants du milieu laitier environnant pourraient être exacerbées ou à l’inverse limitées par la mise en fabrication de laits ne conte- nant que des petits globules ou au contraire enrichis en globules de haut dia- mètre, laits obtenus par un pré-traitement du lait entier cru par microfiltration sur membrane. Sur ce thème, la composition en TAG variant avec la taille des globules, il pourrait être vérifié soit l’uniformité des teneurs en CLA et en autres acides gras insaturés sous l’influence de l’alimentation des animaux produc- teurs soit une répartition préférentielle en fonction de la taille des globules.
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– L’intense traitement thermique des crèmes, appliqué en pré-traitement de leur transformation en beurre, a des conséquences hautement négatives sur l’apti- tude à la transformation du co-produit, le babeurre, notamment en fromages.
Si ce traitement trouvait sa justification dans les années 1950 du fait de la médiocre qualité bactériologique des crèmes et du lait collectés (Veisseyre, 1975) ou encore de la présence de cuivre provenant des matériaux utilisés, Cu catalyseur du défaut d’oxydation au cours de la conservation des beurres (Walstra et al., 1999), en est-il de même aujourd’hui ? En effet, toute transfor- mation du lait se doit d’être globale sur le plan technico-économique, c’est-à- dire conduisant à une valorisation optimisée de l’ensemble des co-produits, comme cela a été proposé par Maubois et al. (2001) avec l’enrichissement en caséine micellaire des laits de fromagerie par microfiltration sur membrane.
Outre le probable rétablissement de l’aptitude à sa coagulation par la présure, la qualité nutritionnelle du babeurre et des produits dérivés (fromages, poudres ou autres) ne pourrait qu’être améliorée par un abaissement significatif de l’intensité du traitement thermique des crèmes. Bien que cela reste un difficile challenge à relever, les progrès récemment réalisés en Science et Technologie laitières permettent d’espérer à moyen terme, une épuration bactérienne à 50 °C des crèmes par un pré-traitement approprié avant microfiltration sur membrane (Maubois and Carvalho, 2009). Par ailleurs, le babeurre étant le pro- duit laitier le plus riche en composants de la membrane du globule gras, il est le substrat le plus adéquat pour isoler et purifier les molécules phospholipidi- ques aux effets nutraceutiques multiples (Morin et al., 2007 ; Jimenez-Flores and Brisson, 2008).
• Le pré-traitement des laits entiers avant écrémage par technologies séparati- ves à membrane ou bien leur recomposition, à partir de phases séparées, per- mettraient de modifier quasiment à volonté la composition protéique du « non gras » des crèmes et ainsi d’agir tant sur leurs propriétés technico-fonctionnel- les (rhéologie, aptitudes au foisonnement, à la gélification, comportement à la cuisson, etc.) que sur leurs qualités nutritionnelles.
En conclusion, en reprenant ce qui vient d’être récemment affirmé pour l’ensemble du lait, par les pédiatres français (Vidailhet et al., 2008), aucun argument scientifique ne soutient la mise à l’index incompréhensible des lipides laitiers. La
« lacto-lipidophobie » de certains membres du corps médical ne peut se compren- dre qu’au travers d’une méconnaissance profonde de la structure et de la composi- tion de ce composant essentiel au bon développement physiologique du jeune mammifère. Les efforts de recherche consentis ces dernières années ont déjà per- mis d’avancer dans la connaissance de la complexité des TAG et de la structure globulaire. La poursuite de ces efforts de recherche combinée à l’acquis et au savoir faire industriel devrait tout à la fois redonner à la matière grasse laitière son intérêt nutritionnel pour l’être humain (propriétés des acides gras conjugués et des phos- pholipides, notamment) et ouvrir des pistes technologiques propres à une maîtrise encore plus grande et plus adaptée aux besoins des consommateurs des produits laitiers.
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2 – REMERCIEMENTS
L’auteur tient à remercier chaleureusement C. Lopez pour sa relecture critique du manuscrit.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
BARRON L., HIERRO M., SANTA MARIA G.
(1990). HPLC and GLC analysis of the tri- glyceride composition of bovine, ovine and caprine milk fat. J. Dairy Res. 57 517- 526.
BAUMY J.-J., GESTIN L., FAUQUANT J., BOYAVAL E., MAUBOIS J.-L. (1990).
Technologie de purification des phospho- lipides du lactosérum. Process (1047), Fév., 29-33.
CARVALHO A.F., DE AND MAUBOIS J.-L.
(2009). Applications of membrane tech- nologies in the dairy industry in Engineer- ing aspects of milk and dairy products Ed.
Coimbra J. and Texeira, J. Pub. Taylor and Francis (en cours de publication).
DABADIE H., PEUCHANT E., MOTTA C., BERNARD M., MENDY F. (2008). L’acide myristique du lait : effets sur le HDL-cho- lestérol, les acides gras 3, les LDL oxy- dées et la fluidité membranaire. Sci. Alim.
28/1-2, 134-142.
DEWATTINCK K., ROMBAUT R., THIENPONT N., LE T.T., MESSENS K., VAN CAMP J.
(2008). Nutritional and technological aspects of milk fat globule membrane material. Intern. Dairy J. 18 436-457.
GNÄDIG S., CHARDIGNY J.-M., SEBEDIO J.- L. (2001). Lipides in Lait, nutrition et santé Ed. Tec Doc, Paris (France) pp. 105-124.
GOUDÉDRANCHE H., FAUQUANT J. AND MAUBOIS J.-L. (2000). Fractionation of globular milk fat by membrane microfiltra- tion. Lait 80 93-98.
JIMENEZ-FLORES R. AND BRISSON G.
(2008). The milk fat globule membrane as an ingredient: why, how, when? Dairy Sci.
Technol. 88 5-18.
KEENAN T.W. AND DYLEWSKI D.P. (1995).
Intracellular origin of milk lipid globules
and the nature and structure of the milk lipid globule membrane in Lipids (2nd edi- tion) Ed. P. Fox Publ. Chapman &Hall pp.
89-130.
LAURIOUX B. (1994). Du rejet à l’intégration in: Mémoires Lactées Ed. Autrement pp.
30-43.
LOPEZ C., LE RUYET P., QUIBLIER J.-P.
(2010). Matière grasse laitièredans les fro- mages affinés : effets de sa composition, de sa structure et des autres constituants de la matrice sur sa digestion et consé- quences métaboliques. Sci. Alim.
MAUBOIS J.-L., FAUQUANT J., FAMELART M.-H. AND CAUSSIN F. (2001). Milk microfiltrate, a convenient starting mate- rial for fractionation of whey proteins and derivatives. The importance of whey and whey components in food and in nutrition.
B. Behr’s Verlag, Hamburg, Germany, 3rd International whey conference, Munich, Germany, pp. 59-72.
MESLIN M. (1992). Un don biblique in:
Mémoires Lactées Ed. Autrement pp. 101- 115.
MORIN P., POULIOT Y., JIMENEZ-FLORES R. (2006). A comparative study of the frac- tionation of regular buttermilk and whey buttermilk by microfiltration. J. Food Engi- neer. 77 521-528.
MORIN P., JIMENEZ-FLORES R., POULIOT Y. (2007). Effect of processing on the composition and microstructure of butter- milk and its milk fat globule membranes.
Intern. Dairy J. 17 1179-1187.
POINTURIER H. ET ADDA J. (1969). Beurrerie industrielle. Ed. La maison Rustique Paris (France) pp. 1-460.
ROMBAUT R., DEJONCKHEERE V., DEWET- TINCK K. (2007). Filtration of milk fat glo-
© Lavoisier – La photocopie non autorisée est un délit
bule membrane fragments from acid buttermilk cheese whey. J. Dairy Sci. 90 1662-1673.
SEGALL J .J. (1977). Is milk a coronary health Hazard ? Br. J. Prev. Soc. Med. 31, 81-85.
SINGH H., YE A., HORNE H. (2009). Structu- ring food emulsions in the gastrointestinal tract to modify lipid digestion. Progress in lipid Res. 48 92-100.
SLIMANI N., NORAT T., HIETANEN E., VAINIO H., RIBOLI E. (2001). Lait et cancer in Lait, nutrition et santé Ed. Tec Doc, Paris (France) pp. 277-340.
SPITSBERG V.L. (2005). Bovine milk fat glo- bule membrane as a potential nutraceuti- cal. J. Dairy Sci. 88 2289-2294.
SUREL O., FAMELART M.-H. (1995). Ability of ceramic membranes to reject lipids of dairy products. Australian J. Dairy Tech- nol. 50 36-40.
VEISSEYRE R. (1975). Technologie du lait Ed.
La Maison Rustique Paris (France) pp. 1- 714.
VIDAILHET M., GARABÉDIAN M., BOCQUET A., BRESSON J.-L., CHOURAQUI J.-P., DARMAUN D., DUPONT C., FRELUT M.- L., GHISOLFI J., GIRARDET J.-P., GOU- LET O., RIEU D., RIGO J., D., TURCK D.
(2008). Le lait de vache serait-il dangereux pour la santé des enfants ? Arch. Pediatrie 11 1621 -1624.
WALSTRA P., VAN VLIET T., KLOEK W.
(1995). Crystallization and rheological pro- perties of milk fat in Lipids (2nd edition) Ed.
P. Fox Publ. Chapman &Hall pp. 179-211.
WALSTRA P., GEURTS T.J., NOOMEN A., JELLEMA A., VAN BOEKEL M.A.J.S.
(1999). Dairy Technology: colloidal parti- cles of milk, Ed. M. Dekker, New York, USA, pp. 107-170.
WAT E., TANDY S., KAPERA E., KAMILI A., CHUNG R.W.S., BROWN A., ROWNEY M., COHN J.S. (2009). Dietary phospholi- pid-rich dairy milk extract reduces hepa- tomegaly, hepatic steatosis and hyperlipidemia in mice fed a high fat diet.
Atherosclerosis, in press.
