© Lavoisier – La photocopie non autorisée est un délit
Laits fermentés, yaourts, fromages frais et desserts lactés
D. Pâquet, A. Ayerbe
SUMMARY
Fermented Milks, Yoghurt, Fresh Cheeses and dairy desserts
Yogurts and fresh dairy products are one of the most dynamic sector of the french dairy industry and represent more than twenty five percent of its turn over.
The two main reasons of this demand result on the one hand from the diversity of the final products and on the other hand from the nice image they have in the view of a lot of consumers. This position is reinforced by recognized nutritional properties, in particular for yogurts as they supply not only all the milk compo- nents, but also healthy lactic acid bacteria. With regard more particularly to the fat material of fresh dairy products, purpose of this chapter, it is important to make a distinction between yogurts and other products (obviously as they are not fat-free !). In yogurts, the fat as the same composition as in raw milk, even if it is sometime possible to observe a slight increase in free fatty acids due to some possible lipolytic activity of lactic acid bacteria. Nevertheless its structure is rather different due to the homogenization process leading to smaller fat glob- ules, finally participating in a protein network. This particular fat structure of yogurts, slightly different from the one of other fresh dairy products, might improve their digestibility.
Keywords
fresh dairy products, yoghourts, fat material, nutrition, digestibility.
RÉSUMÉ
Les produits laitiers frais dont les yaourts sont l’un des secteurs les plus dynami- ques de la filière française et contribuent à plus de 25 % de son chiffre d’affaires.
Les deux principales raisons de cette demande tiennent d’une part à la grande diversité des produits, d’autre part à l’image favorable dont ils bénéficient auprès d’un très large public. Elle est confortée par des caractéristiques nutritionnelles reconnues, notamment celles du yaourt qui, outre tous les composants du lait, apportent des bactéries lactiques favorables. Concernant plus particulièrement la matière grasse des produits laitiers frais, objet du présent chapitre, il y a lieu de distinguer celles du yaourt de celles des fromages frais (lorsqu’ils ne sont pas écrémés évidemment !). Dans les premiers, la matière grasse a la même compo- sition que celle du lait d’origine, même si une légère activité lipolytique attribuée aux ferments lactiques a pu parfois être mise en évidence. Par contre sa struc- ture est différente du fait de l’homogénéisation sous pression qui conduit à des globules gras néoformés plus petits que les globules gras natifs, participant à la
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réticulation du gel protéique. Cette configuration de la matière grasse n’est pas tout à fait la même dans les autres produits laitiers frais et ces différences struc- turelles sont susceptibles d’avoir un léger impact sur la digestibilité des produits correspondants.
Mots clés
produits laitiers frais, yaourts, matières grasses, nutrition, digestibilité.
1 – ASPECTS ÉCONOMIQUES
Le chiffre d’affaires de l’industrie laitière française s’est élevé en 2007 à 23,4 milliards d’euros (les statistiques de la filière laitière-édition 2008-CNIEL). Si les fromages, dont nous sommes avec les Grecs les premiers consommateurs au monde y contribuent pour 30 %, (hors fromages frais), les produits frais précisé- ment, dont les yaourts, y participent à hauteur de 27 %. C’est dire l’importance éco- nomique de ce secteur qui connaît, par ailleurs un des plus forts développements depuis plusieurs années. Avec notamment 2,2 millions de tonnes de yaourts et des- serts produits en 2007, ce secteur a absorbé 7 % de la collecte française.
Ceci peut s’expliquer pour au moins deux raisons :
– La première et sans doute la plus importante, tient à l’image favorable véhicu- lée par les produits frais et par les yaourts notamment. En effet, ces derniers contiennent tous les constituants du lait car aucun processus de séparation n’est mis en œuvre au cours de la fabrication. Certains constituants s’y trou- vent même en concentration supérieure à celle du lait. C’est le cas notamment pour les protéines et la plupart du temps pour le calcium et le rôle du lait comme l’un des plus importants vecteurs alimentaires de calcium est large- ment reconnu. En outre, la présence d’une flore lactique vivante et ses effets préventifs et curatifs des infections digestives ainsi que ses effets lactasiques induisant la tolérance au lactose sont de puissants facteurs de leur succès auprès des consommateurs de produits laitiers.
– La seconde raison de la forte croissance de ce secteur, d’ordre plus technico- économique, est liée à son dynamisme en matière d’innovations produits et à la grande adaptabilité de ces produits à différentes formes de consommation, yaourts fermes, brassés, à boire, aux goûts des consommateurs : produits aux fruits, différentes concentrations en matières grasses, différentes saveurs et textures liées à la sélection des ferments ; Mais elle tient aussi aux effets santé pouvant être apportés par le développement des bactéries probiotiques pré- sélectionnées ou par l’ajout de composants à activité biologique déterminée comme les vitamines, des oligoéléments ou encore des phytostérols ou des fibres.
Au bilan et comme le souligne le CNIEL (source déjà citée), la production de yaourts et laits fermentés poursuit sa progression, en France, avec une hausse de 1,4 % en moyenne. La plupart des catégories progressent et tout particulièrement celle des yaourts standards (plus 9,9 %). Les yaourts à boire et aromatisés progres- sent de 6,2 % tandis que la production des desserts lactés frais a progressé en 2007 de 2,9 % ».
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2 – LES YAOURTS
La coagulation du lait par la fermentation et l’acidification qui en résulte est un procédé ancestral qui permettait de prolonger sa durée de conservation. Les types de laits fermentés et leur qualité, ainsi que les pratiques de fermentation ont évolué de façon intuitive, en fonction des goûts et des habitudes locales.
Le yaourt est maintenant un produit alimentaire avec une date limite de consom- mation de 28 jours à 4 °C, fabriqué à l’échelle industrielle, à partir de lait entier ou de lait écrémé et pasteurisé, enrichi en matière sèche par concentration ou par adjonc- tion de poudre de lait écrémé ou de poudres de protéines du lait. Il peut être enrichi en matière grasse par ré-incorporation de crème pasteurisée. Le mélange est ensuite traité dans un procédé en continu comprenant trois étapes principales. Il subit d’abord une homogénéisation, puis un chauffage de 80 à 95 °C destiné à favo- riser la réticulation ultérieure des protéines pour l’obtention du futur gel acide. Après un abaissement de la température au voisinage de 40 °C, l’ensemble est ensemencé avec un mélange défini de bactéries lactiques thermophiles, le ferment puis laissé à fermenter.
Le ferment est la combinaison de plusieurs espèces de bactéries lactiques ther- mophiles. En France et dans de nombreux pays, la mise en présence d’au moins une souche de Streptococcus thermophilus et d’une souche de Lactobacillus bulga- ricus ensemencées simultanément et croissant en symbiose est exigée par la régle- mentation lorsqu’on veut utiliser les appellations yaourt. Les techniques les plus anciennes qui procèdent souvent en « batch » (procédé discontinu), mettent égale- ment en pratique les trois principes fondamentaux de la technologie moderne des produits laitiers frais fermentés : la pasteurisation qui permet de détruire les germes pathogènes ainsi que des germes d’altération indésirables éventuellement présents dans le lait cru comme par exemple les bactéries psychrotrophes responsables de la dégradation des lipides et des protéines dans le lait réfrigéré, un chauffage adé- quat pour la fonctionnalisation des protéines, un ferment défini pour la garantie de la qualité organoleptique du produit fini.
Les méthodes plus traditionnelles procèdent, pour les plus artisanales directe- ment à partir de lait entier chauffé sur un plein feu, provoquant l’évaporation néces- saire à l’élévation du taux de matière sèche, puis ensemencement avec un mélange mal défini de bactéries lactiques et parfois non lactiques pouvant provenir d’un échantillon prélevé sur la production précédente. Dans ce cas, il est impossible de contrôler la composition du ferment, condition essentielle à l’obtention d’une bonne qualité organoleptique et la durée de vie du produit est réduite à quelques dizaines d’heures.
Le lait écrémé et les ferments lactiques sont les constituants clés du yaourt.
L’appellation « yoghourt ou yaourt » est la garantie que le lait n’a subi aucune dilu- tion et que le ferment est constitué du mélange protosymbiotique d’au moins une souche de Streptococcus thermophilus et d’au moins une souche de Lactobacillus bulgaricus, pour une population finale au moins égale à 10 puissance 7 bactéries par gramme (Ministère de l’économie des finances et du budget. Decret Numéro 88- 1203 du 30 décembre 1988 relatif aux laits fermentés et au yaourt ou yoghourt).
Cette réglementation est en application dans de nombreux pays (Norme FIL Interna- tionale 163 : 1992 : norme générale de composition pour les laits fermentés.)
La matière grasse du lait contribue à la construction du réseau protéique et par conséquent, elle apporte une part importante de la fermeté ou de la viscosité du gel.
Dans le lait, elle est dispersée sous la forme de globules gras. Ces globules sont
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constitués par une gouttelette de triglycérides entourés d’une double membrane lipo-protéique. La densité des triglycérides étant inférieure à celle de l’eau, le glo- bule gras tend à migrer naturellement vers la surface du lait pour former une couche de crème.
Si, pour certains produits conservant une image « traditionnelle », il est important de préserver la remontée à la surface du produit, d’une telle pellicule grasse ou même d’une importante couche de crème, les procédés industriels comportent une étape d’homogénéisation du mélange laitier avant adjonction du ferment, afin d’empêcher la séparation de la crème au cours de la fermentation.
L’homogénéisation permet de disperser finement les gouttelettes lipidiques. La remontée par gravité est alors considérablement ralentie et le milieu reste homogène pendant le stockage éventuel du lait et au cours des quelques heures que dure la fermentation. Soumis à une pression comprise entre 200 et 300 bars, à une tempé- rature supérieure à 65 °C, les globules gras sont divisés en nouvelles particules d’une taille considérablement réduites. Leur diamètre moyen passe de 5 microns à moins de 1 micron et leur membrane stabilisatrice change totalement de composi- tion. La double couche membranaire issue de la cellule sécrétrice est remplacée par les protéines présentes dans l’environnement immédiat, c’est-à-dire la caséine et les protéines du sérum, la bêta lactoglobuline et l’alpha lactalbumine. De ce fait chaque nouveau globule gras se comporte au cours des étapes suivantes du procédé comme une néo-particule lipo-protéique. On notera que les éléments constitutifs de la membrane originelle de la membrane des globules gras demeurent à l’état dis- persé dans le yaourt.
Le chauffage à 95 °C associé à l’étape d’homogénéisation est destiné à dénatu- rer les molécules de bêta lactoglobuline, provoquant leur agrégation partielle ainsi que leur interaction de même que secondairement, les molécules d’alpha lactalbu- mine, avec les micelles de caséine par l’établissement de ponts disulfures. Ces structures particulaires intermédiaires, comprenant les globules gras par le truche- ment de leurs nouvelles membranes protéiques constitueront les éléments du réseau protéique à l’issue de la fermentation. Au cours de cette dernière étape du procédé, l’acide lactique produit par le ferment fait baisser lentement le pH du lait et provoque la coagulation des protéines aux alentours de pH 5,1. Sous l’influence de forces d’attraction hydrophobes, les particules protéiques qui ont perdu leurs char- ges électriques sont assemblées en un réseau capable de retenir toute l’eau de leur environnement sous la forme d’un gel. Les globules gras qui lors de la coagulation se sont comportés comme des particules protéiques, sont solidement imbriqués dans le réseau. Cette configuration particulière, partie du gel donc finement disper- sée, n’est probablement pas sans effet sur la digestibilité des triglycérides par les lipases digestives. Son environnement particulièrement riche en calcium doit aussi jouer un rôle sur son taux d’assimilation comme sur son élimination sous forme de savons calciques comme le montrent certains travaux récemment revus par Gue- guen et Pointillard (2008).
Les consommateurs ont à leur disposition une large gamme de laits fermentés de texture ferme (étuvé) ou brassés, contenant différentes quantités de matière grasse. À taux protéique équivalent les yaourts contenant de la matière grasse ont une texture plus forte que celle du lait écrémé qui se traduit par une plus grande viscosité des produits brassés et une augmentation de la fermeté pour leur équiva- lent étuvé. Dans les recettes industrielles, la quantité de protéines ou de matière sèche apportées dans le lait écrémé est donc ajustée en fonction de la combinaison du taux de matière grasse et de la texture requise.
La matière grasse du yaourt a la même composition que celle du lait d’origine.
Bien que l’enzyme lipoprotéine lipase naturelle présente dans le lait cru soit inacti-
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vée par la pasteurisation, une activité lipasique, dégradation des triglycérides par hydrolyse de la liaison ester entre le glycérol et les acides gras a parfois été mise en évidence par la détection d’un taux d’acides gras libres un peu plus élevé dans le lait fermenté (Ilgmer et Thuram, 1978). Cette lipolyse limitée peut être due à l’activité lipolytique du ferment lui-même ou à l’activité d’autres lipases microbiennes produi- tes antérieurement dans le lait cru par des bactéries psychotrophes contaminantes qui sont détruites lors des traitements de pasteurisation du lait et du mélange lacté avant la mise en fermentation, mais dont les hydrolases présentent une certaine thermorésistance. Bien que différentes activités triacylglycérol lipasiques aient été mises en évidence chez S. thermophilus et L. delbrueckii, travaux cités dans l’ouvrage de Tamine et Robinson (1999) et par Loones (1989), peu de publications scientifiques relatent un changement de composition de la matière grasse dans le yaourt induites par ces mêmes bactéries et, quand c’est le cas, les valeurs quantita- tives de ces variations ne sont pas disponibles. Cette activité lipasique ne modifie- rait pas la qualité des acides gras insaturés ni la longueur des chaînes (Boccignone et al., 1984).
L’augmentation du taux d’acides gras volatiles durant la fermentation et pendant le stockage du yaourt est liée à la présence des ferments de la symbiose, cepen- dant, l’activité lipolytique de ces derniers ne serait pas en cause mais plutôt leur activité protéolytique agissant sur le pool des acides aminés dont certains subissent une série de transformations métaboliques aboutissant à des molécules d’acides gras volatiles (cité par Tamine et Robinson, 1999).
3 – LES FROMAGES FRAIS
La production industrielle des fromages frais diffère de celle des yaourts sur de nombreux points. La fermentation est assurée par un ferment lactique mésophile en présence de présure et une partie du sérum est séparée par égouttage ou par cen- trifugation. Une partie du lactose, des sels minéraux et des petites molécules pré- sentes dans la phase aqueuse du lait sont éliminés. Cependant la principale différence réside dans le fait que la matière grasse est ajoutée sous forme de crème pasteurisée et non homogénéisée dans la masse protéique coagulée. Ici encore, comme pour les yaourts et les laits fermentés, une gamme de concentrations en matières grasses (0 %, à 8 % pour 100 g de produit) est proposée aux consomma- teurs. Contrairement au yaourt, la matière grasse ne participe pas au renforcement du réseau protéique. Les globules gras demeurent dans leur forme native et appor- tent saveur et onctuosité dans une masse enrichie en protéines. L’opération de séparation à chaud du lactosérum détruit en grande partie le ferment ce qui limite les risques de lipolyse pendant la durée de vie du fromage frais. La matière grasse laitière ne subit donc aucune transformation physique ni biologique notable ni au cours des étapes de fabrication, ni pendant la durée de vie du produit.
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4 – LES DESSERTS LACTÉS
Les desserts lactés, crèmes, flans ou mousses sont des produits non fermentés et non acidifiés. Contrairement aux laits fermentés et aux fromages frais, la texture de ces produits est essentiellement assurée par des stabilisants de type hydrocolloi- des capables de former des gels ou d’augmenter la viscosité du lait. L’usage d’ami- don limite bien souvent la pratique de l’homogénéisation, mais la forte viscosité du milieu suffit à empêcher la séparation de la phase grasse par gravité.
Dans les mousses, la matière grasse peut jouer un rôle sur le taux d’air incorporé mais ce rôle ainsi que l’impact sur la stabilité du produit final au cours de sa durée de vie est mineur comparé à celui des stabilisants et aux émulsifiants qui constituent les recettes. Le procédé de foisonnement et notamment le cisaillement intense généré pour incorporer l’air ont par contre un effet physique important sur la matière grasse du lait. Les membranes du globule gras peuvent être partiellement altérées et libérer de la matière grasse qui est ainsi plus soumise aux risques d’oxydation à l’origine de faux goûts.
5 – CONCLUSION
Contrairement aux fromages affinés, les yaourts et les fromages frais sont des produits à courte durée de vie, leur limite de consommation est de 28 jours pendant lesquels les activités enzymatiques sont très limitées. De ce fait, les constituants du lait et notamment la matière grasse ne subissent pas de transformation importante avant leur consommation.
Selon le type de produits laitiers fermentés yaourts ou fromages frais, crèmes desserts, flans et mousses, la matière grasse du lait est présente dans des états physiques différents et originaux comparés aux autres produits laitiers.
Dans les laits fermentés, des globules gras néoformés plus petits, enrobés de caséines sont imbriqués dans un réseau gélifié. Dans les fromages frais, elle conserve sa structure originelle mais elle est dispersée dans une matrice protéique acide. Dans les desserts laitiers, elle est immobilisée dans un milieu visqueux ou gélifié à pH neutre ou bien en partie localisée à l’interface entre l’eau et l’air dans les mousses.
En aucun cas, la matière grasse du lait ne subit une modification biologique (affi- nage ou lipolyse induite) ou chimique (hydrogénation, estérification). Dans les yaourts, la matière grasse a une situation très particulière comparée à celle des autres produits laitiers. Elle n’est pas dégradée et est fortement dispersée et imbri- quée dans un réseau protéique. Ces deux paramètres, dispersion fine et enrobage protéique, ne sont probablement pas sans effet positif sur sa digestibilité.
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RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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