transformation fromagere

La fermentation lactique

Delphine CUVILLIER

Objectif d’une fermentation :

– Production de biomasse (levures, bactéries lactiques, protéines d’organismes cellulaires)

– Dégradation de matière (dépollution, compostage de déchets, dégradation d’hydrocarbures…)

– Biosynthèse de molécules (aromatiques, acide acétique, énergie (éthanol, méthane), acides aminés…)


• Définition : transformation du lactose en acide lactique sous l’action de microorganismes spécifiques appelés bactéries lactiques

• Objectif de la fermentation lactique : Les bactéries dégradent lactose pour produire de l’énergie intracellulaire


• Implications non laitières :– Légumes fermentés : choucroute,

conserves de légumes…– Produits carnés fermentés : saucissons,

saucisses, certains jambons– Fermentation malolactique en œnologie– Fabrication d’ensilages – Production d’acide lactique (pour

médicaments, conservateur, tannerie…)– Production de ferments lactiques


• Implications laitières :– Production d’acide lactique

goût, acidification, limitation des contaminations par les microorganismes indésirables

– Elaboration des propriétés organoleptiques par production de composés d’arôme et action sur la texture

– Action sur la valeur nutritionnelle du lait : modifications de teneur azotée, teneur en lactose, vitamines

– Rôle potentiel dans la santé humaine : rôle probiotique,…


Production industrielle de ferments lactiques

• Applications principales :– Industrie laitière, transformations de lait à la ferme– Œnologie– Panification– Légumes fermentés– Produits carnés fermentés– Ensilage

• Principaux producteurs :-Chr Hansen (Danemark) -Rhodia Food (France)-Wiesby (USA) -SKW Biosystems

• Chiffre d’affaire :275 millions d’euros en 1999 Dont près de 50% en France

La fermentation lactique : Les bactéries lactiques

Produit Souches utilisées

Fromages Lactococcus lactis lactis Lactococcus lactis cremorisLactobacillus helveticus et caseiLeuconostoc spp

Yaourt Streptococcus thermophilusLactobacillus bulgaricus

Saucisses fermentées

Lactobacillus plantarum, Pediococcus brevis

Choucroute Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum

Vin Oenococcus oeni, Lactobacillus plantarum

Les bactéries lactiques

Lactococcus lactisPhoto M. Rousseau/INRA

Leuconostocs

(en haut à droite)Photo M. Rousseau/INRA


12

34

Nombre de bactéries (logarithme)

1 : phase de latence 2 : phase de croissance exponentielle

3 : phase stationnaire 4 : phase de déclin

temps

• Facteurs influençant la croissance : – Facteurs physiques :

• Température • Activité de l’eau

– Facteurs chimiques : • Concentration en lactose• Concentration en éléments minéraux (sels, métaux) et

en vitamines• Concentration en oxygène dissous• pH • Concentration en acide lactique


• Facteurs influençant la croissance – Facteurs physiques : la température

T° opt de croissance

Bactéries

18-30°C Leuconostocs

27-32°C Lactocoques30-35°C Lactobacilles mésophiles

25-40°C Pédiocoques

35-38°C Lactobacillus acidophilus

39-46°C Streptococcus thermophilusLactobacilles thermophiles

Pour avoir une activité suffisante, les bactéries lactiques doivent donc être au moins à 20-22°C


• Facteurs influençant la croissance – Facteurs physiques : l’activité de l’eau

Représente la fraction de l’eau libre du produit, c’est à dire non liée chimiquement ou physiquement aux molécules telles que les sels, les sucres ou les protéines

(0 : totalement déshydraté 1 : eau pure)Influence sur le métabolisme microbien :

si aw < 0,95 : pas de croissance bactériennesi aw < 0,70 : pas de croissance microbienne du tout

ajout de sel ou égouttage chute de l’activité réduction du développement de la flore


La coagulation lactique

• Mécanisme : Par le biais de la production d’acide lactique (év

par acétique, citrique,…)

Chute du pHAugmentation Calcium solubleExtrémités négatives des micelles

neutralisées (Chute potentiel électrique des micelles )

Modification de la structure des micelles


La fermentation lactique en pratique

• Pour vous donner une idée de ce que peut faire la fermentation lactique sur le lait, vous pouvez– Ajouter un peu de jus de citron ou de vinaigre dans du lait

tiède (pour simuler l’acidification)– Observer– Vous devez voir le lait cailler (des grumeaux

apparaissent).C’est en simplifiant le principe de fabrication du yaourt. Cette expérience marche aussi avec du lait écrémé.

Mais comment l’expliquer ???

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répulsion

Avant acidification


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Acide lactique

H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+

Acide lactique

H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+

Neutralisation des charges négatives

Après acidification


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Acide lactique

H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+

Acide lactique

H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+

Point isoélectrique à 20°C : pH 4,6


Calcium

Calcium

Calcium

Calcium

Calcium

Solubilisation du calcium

À pH 5,7, 50% du Ca

colloïdal est solubilisé



Solubilisation du calcium

Attraction des micelles et formation de liaisons hydrogène Le yaourt

Perte d’eau

Expulsion de sérum

Après acidification


• Facteur température : – T°< 5°C pas de coagulation, simple

augmentation de la viscosité– T° augmente pH isoélectrique

(neutralisation des charges) augmente Importance de la température de caillage

D’où la différence que l’on peut observer si on refait l’expérience du vinaigre dans le lait sur du lait froid et du lait

tiède !

Le premier a beaucoup plus de mal à cailler que le second


Composants du lait avant acidification :

suspension

Composants du lait après acidification :

précipitation

acidification


Propriété des gels lactiques :• Réversibles : augmentation pH

« décoagulation » partielle• Perméables : circulation du

lactosérum facile• Peu de calcium lié aux

micelles : élimination du sérum entraîne quasiment tout le calcium

• Très faibles liaisons, pas de cohésion caillé mou pas de fabrication de fromage mais yaourts, laits fermentés


= Coagulation des caséines par coagulation lactique, favorisée par T°=40°C

• Travailler avec matériel et mains propresce qu ’il faut (vous pouvez le faire chez vous si vous avez une yaourtière ou un four capable de garder la température de40°C :

–1 litre de lait–1 yaourt nature 125 ml non sucré(apporte les bactéries nécessaires pour acidifier le lait)–facultatif : 1/2 verre de lait en poudre pour avoir des yaourts plus fermes car plus de matière sèche

La coagulation lactique:fabrication de yaourt

• Méthode : – faire bouillir le lait (éviter les contaminations)– laisser refroidir jusqu ’à 40°C– dissoudre le lait en poudre dans un peu de lait

tiède– dans un 2è récipient mélanger le lait restant avec

le yaourt– mélanger les 2 récipients – transvaser dans les pots de yaourt et les placer

dans une étuve à 40°C pendant 4 à 5 heures

La coagulation lactique:fabrication de yaourt

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