CHAPITRE II
LA MATIERE PREMIERE-LAIT

II. 1. - GENERALITES

Le lait a été défini lors du premier Congrès international pour la répression des fraudes à Genève, en 1908, comme le produit intégral de la traite totale et ininterrompue d'une femelle laitière bien portante, bien nourrie et non surmenée. Il doit être recueilli proprement et être exempt de colostrum.

Le lait est synthétisé à partir des éléments puisés dans le sang au niveau de cellules particulières tapissant les acini constitutifs de la glande mammaire. Après avoir accumulé les matériaux précurseurs, les parois des cellules des acini, gonflées, subissent une lyse; leur contenu est alors évacué dans la cavité des acini pour former le lait qui est retenu dans la mamelle au cours de la période qui sépare deux traites. Lorsque, dans la glande, la pression du lait atteint un certain seuil, la sécrétion s'arrête et une résorption des éléments élaborés commence. En particulier le lactose, la caséine, la matière grasse diminuent au profit des chlorures conduisant au lait de rétention.

La sécrétion lactée dépend de mécanismes hormonaux complexes dont l'équilibre est subtil. Le déclenchement de la sécrétion est dû à la disparition de la folliculine qui inhibe la sécrétion par l'hypophyse de prolactine. Le maintien de la production est lié à l'élaboration continue de prolactine; l'évacuation du lait hors de la mamelle résulte d'un acte réflexe dû à une excitation nerveuse gagnant l'hypophyse qui sécrète alors l'ocytocyne.

La production du lait n'est pas régulière; les principales causes de variations sont liées à la race et à l'espèce, mais elles dépendent également de facteurs individuels liés à l'état sanitaire, de l'alimentation, de l'âge de l'animal.

Quantitativement le lait de vache constitue la matière première la plus largement produite et transformée au plan mondial; toutefois, le lait d'autres mammifères - chèvre, brebis, bufflesse, chamelle - revêt une importance non négligeable dans l'économie des contrées semi-arides et en particulier de celles du bassin Méditerranéen.

II.2. - COMPOSITION DU LAIT

II.2.1. Composition chimique

La composition du lait est caractérisée par une grande complexité dans la nature et la forme de ses composants; ceux-ci sont particulièrement adaptés aux besoins nutritionnels et aux possibilités digestives du jeune animal qui y trouve tous les éléments nécessaires à sa croissance. Quatre composants sont dominants du point de vue quantitatif: l'eau, les matières grasses, les protéines et le lactose; les composés mineurs sont représentés par les matières minérales, les enzymes, les vitamines, les gaz dissous. Le tableau 4 résume la composition chimique moyenne et les propriétés physiques du lait de vache:

Tableau 4 COMPOSITION CHIMIQUE ET PROPRIETES PHYSIQUES DU LAIT DE VACHE

- Constituants

Eau                                                                     900–910 g

- Biocatalyseurs

Pigments - Enzymes - Vitamines                                                                    

- Gaz dissous

Gaz carbonique - Oxygène - Azote (4 à 5 % du volume du lait à la sortie de la mamelle)

- Constantes physiques:

II.2.1.1. Les composants du lait

II.2.1.1.1. L'eau

L'eau représente environ 81 à 87% du volume du lait, les autres éléments constituent la matière sèche totale ou extrait sec et représentent de 125 à 130 g litre de lait. L'extrait sec dégraissé correspond à l'ensemble des composants de la matière sèche à l'exception des matières grasses.

L'eau du lait se trouve sous deux formes: l'eau libre (96 % de la totalité) et l'eau liée (4 %) à la matière sèche.

L'eau libre par sa mobilité est très réactive, elle autorise l'état de solution du lactose et d'une partie des minéraux et rend le milieu très favorable au développement des microorganismes. L'eau liée est fortement associée aux protéines, à la membrane des globules gras et à certains sels minéraux; elle n'est pas affectée par les procédés classiques de transformation et n'intervient pas dans les réactions chimiques, physiques et enzymatiques.

II.2.1.1.2. Les lipides ou matières grasses

La matière grasse du lait est à l'etat d'émulsion dans le lait sous forme de globules sphériques d'un diamètre variant entre 1,5 et 10 millièmes de millimètre. Sa composition et sa structure ne sont pas homogènes: une fraction majeure localisée à l'intérieur du globule gras est constituée par les lipides simples représentés par les glycérides et les stérides; la fraction mineure correspond à des lipides complexes de type lécithines, elle est située à l'interface du globule avec la phase aqueuse et fait partie intégrante de la membrane globulaire, elle joue un rôle important dans la stabilité de la phase grasse en la maintenant à l'état d'émulsion.

La densité de la matière grasse étant inférieure à celle de la phase aqueuse, les globules gras peuvent se séparer spontanément dans le lait au repos pour former un surnageant: la crème; par centrifugation il est possible d'obtenir cette séparation quasi instantanément et en continu.

L'état globulaire est fragile; toute altération de la membrane par voie chimique, physique et microbienne conduit à la déstabilisation de l'émulsion. Cette évolution peut être accidentelle, elle se traduit alors le plus souvent par une séparation de la phase grasse sous forme d'huile ou d'agrégats et/ou par l'apparition de flaveurs indésirables (rancidité - oxydation); lorsqu'elle est dirigée, elle permet la concentration de la phase grasse sous forme de beurre après barattage, sous forme d'huile de beurre et de matière grasse laitière anhydre après chauffage et centrifugation.

II.2.1.1.3. Les protéines

Les matières protéiques du lait sont représentées principalement par la caséine qui est la protéine caractéristique du lait. Elle est composée de plusieurs fractions et associée au phosphate de calcium sous forme d'agrégats hétérogènes subsphériques de petites dimensions, appelés micelles. La taille moyenne des micelles présente pour une espèce donnée une distribution caractéristique (fig. 1). Une propriété importante des micelles est de pouvoir être déstabilisée par voie acide ou par voie enzymatique et de permettre la coagulation; elle constitue le fondement de la transformation du lait en fromages et en laits fermentés.

Fig. 1 - Distribution de la taille des micelles dans le lait
(D'après E. KNOOPS et WORTMANN, 1960)

Les protéines dites solubles correspondent aux protéines qui ne précipitent pas par acidification, d'où leur appellation; elles représentent environ 20% des protéines solubles et sont constituées de plusieurs fractions dont les principales sont les albumines, les globulines, les protéases peptones. Ces protéines solubles ne coagulent pas par voie enzymatique, mais sont déstabilisées par la chaleur; elles se caractérisent en outre par une forte hydrophilie qui leur confère des propriétés fonctionnelles originales (pouvoirs hydratant et foisonnant) et par une valeur nutritionnelle élevée.

L'azote non protéique, ou A.N.P. encore dénommé “non proteinic nitrogen” ou N.P.N. englobe un ensemble de constituants très divers à poids moléculaire réduit, dont les principaux sont l'urée, des acides aminés libres, des bases organiques. Ces éléments ne sont pas coagulables, dans les fabrications fromagères, ils sont éliminés avec le sérum. La protéolyse augmente le taux de NPN et sa mesure est un indice de l'importance de la dégradation du lait et des produits laitiers.

II.2.1.1.4. Le lactose

Le lactose est le sucre caractéristique du lait, il est responsable par son goût sucré et par sa concentration élevée de la saveur douce et agréable du lait frais. A l'état de solution, il est éliminé avec l'eau lors de l'égouttage des fromages et forme le constituant principal du lactosérum.

Le lactose est fermentiscible par de nombreux micro-organismes et il est à l'origine de plusieurs types de fermentations pouvant intervenir dans la fabrication de produits laitiers:

• Fermentation lactique: due aux bactéries lactiques naturelles ou additionnées (ferments lactiques) qui utilisent le lactose en le transformant en acide lactique. Cette fermentation lactique est souvent accompagnée d'une production plus ou moins grande de substances secondaires (diacétyle) responsables de l'arôme des produits laitiers. L'acidité d'un lait fermenté par les bactéries lactiques s'accroît et devient supérieure à la valeur observée dans le lait frais.

• Fermentation propionique: due aux bactéries propioniques qui transforment le lactose en acides propionique et acétique responsables de la flaveur des fromages à pâte cuite et en gaz carbonique responsable de l'ouverture de ces fromages.

• Fermentation butyrique: par des bactéries du genre Clostridium qui utilisent l'acide lactique déjà produit en le transformant en acide butyrique, responsable d'odeurs putrides et de goûts piquants, et en gaz carbonique et hydrogène responsables du gonflement tardif des fromages, en particulier à pâte cuite.

• Fermentation alcoolique: due à des levures qui hydrolysent le lactose en glucose + galactose et qui transforment ensuite le glucose en alcool éthylique. Cette fermentation est utilisée en particulier dans la fabrication du Kéfir.

A température élevée, le lactose participe avec les protéines à des réactions de brunissement non enzymatique pouvant altérer la couleur des laits et fromages pasteurisés et stérilisés.

Comparée à d'autres disaccharides, la solubilité du lactose dans l'eau est faible, elle est responsable de l'apparition de cristaux perceptibles à l'analyse sensorielle sous la désignation de “défaut salleux”, dans les produits laitiers concentrés lorsque la teneur en lactose dépasse 18 %.

II.2.1.1.5. Les matières minérales

Elles sont représentées principalement par les phosphates, par les citrates, par les chlorures. Dans le lait, toutes les matières minérales ne sont pas en solution, une partie d'entre elles est associée aux protéines. Ces deux formes sont dans un état d'équilibre qui contribue à la stabilisation des micelles de caséine; il peut être modifié sous l'influence de divers facteurs tels que la température, l'acidification.

II.2.1.1.6. Les biocatalyseurs

Un grand nombre d'autres constituants se trouvent à l'état de traces dans le lait: ce sont des enzymes (phosphatases, lipase, réductases, etc …), des vitamines (A, B, C, D, E, H, PP) et des facteurs de croissance ou d'inhibition des micro-organismes.

II.2.1.2. Comparaison de la composition chimique du lait de différentes espèces animales

Ainsi que le montre le tableau 5, la composition globale des différentes laits transformés en fromages dans le bassin Méditerranéen est assez voisine en ce qui concerne la proportion de lactose et de minéraux, mais la teneur en matière sèche, en matières grasses et protéines est plus élevée pour le lait de chamelle et surtout pour le lait de brebis; la composition des fromages obtenus ne sera donc pas la même. Une autre caractéristique de ce lait dont découle directement leur aptitude à la coagulation est la proportion de caséine par rapport aux matières azotées totales; les laits à haute teneur en caséine - vache, chèvre, brebis, bufflesse - sont dits “caséineux” et possèdent une bonne aptitude à la coagulation par voie enzymatique et par voie acide; au contraire, les laits où la proportion de protéines solubles est élevée et donc plus pauvres en caséine, comme le lait de chamelle, sont dits “albumineux”; ils sont difficilement coagulables par les voies précitées, mais peuvent être coagulés par action de la chaleur.

Tableau 5 COMPOSITION MOYENNE DES DIVERS TYPES DE LAITS UTILISES EN FROMAGERIE DANS LE BASSIN MEDITERRANEEN

II.2.2. Composition microbiologique du lait

Le lait contient toujours un nombre variable de cellules; celles-ci correspondent à la fois à des constituants normaux comme les globules blancs, mais également à des éléments d'origine exogène que sont la plupart des micro-organismes contaminants.

II.2.2.2. Micro-organismes

De très nombreuses variétés de micro-organismes peuvent contaminer le lait: bactéries, moisissures, levures. L'importance et la nature des contaminants dépendent de l'état sanitaire de l'animal, mais également des conditions hygiéniques observées lors de la traite, de la collecte et de la température de conser ation du lait. Un lait est considéré comme peu contaminé s'il renferme quelques centaines à quelques milliers de germes par millilitre, un lait fortement pollué peut en contenir plusieurs centaines de milliers à plusieurs millions par ml. Dans cette microflore contaminante, les bactéries sont dominantes et conditionnent le plus directement la qualité hygiénique ainsi que l'aptitude à la conservation et à la transformation de la matière première.

- Bactéries:

Les bactéries sont des micro-organismes unicellulaires dont les dimensions sont de l'ordre de 0,5 à 1,5 micromètre (μ). Leur forme peut être oblongue (Bacilles), sphérique (Cocci) ou incurvée (Spirilles); certaines sont mobiles grâce à des flagelles, mais la plupart sont inertes. Les bactéries sont très largement répandues dans la nature, on les rencontre particulièrement dans le sol, l'eau, l'air et sur les êtres vivants.

Les bactéries, comme tous les êtres vivants, ont des besoins en énergie pour couvrir leur croissance. Les nutriments indispensables (azote, carbone, oxygène, minéraux, vitamines) existent tous dans le lait; le lait et la plupart des produits laitiers sont donc des milieux très favorables à leur prolifération rapide. Le développement bactérien s'accompagne de transformations variées du substrat dépendant en particulier de l'activité métabolique propre à la flore dominante; les principales catégories de bactéries sont les suivantes:

- Bactéries acidifiantes

L'acidification lactique est caractéristique du lait et des produits laitiers; le processus se développe naturellement dans le lait cru sous l'influence des bactéries lactiques contaminant le lait et est exploité dans la fabrication des produits laitiers fermiers; il intervient également par ensemencement dirigé dans les transformations industrielles.

La principale conséquence de l'acidification est un accroissement de la teneur en acide lactique du milieu consécutif à la fermentation du lactose. La quantité d'acide formé peut être mesurée facilement par titrimétrie en le neutralisant par de la soude; la concentration mesurée s'exprime en pourcentage d'acide lactique ou par rapport à des échelles structurées particulières comme l'échelle Dornic. Dans ce système, l'acidité du lait frais est de 16° D, toute acidification ultérieure accroît cette valeur de un degré Dornic chaque fois que la teneur en acide lactique augmente de un décigramme par litre.

Lorsque le développement de l'acidification est suffisant, le milieu acquiert une protection vis-à-vis d'autres bactéries d'altération du lait dont les bactéries productrices de gaz et les bactéries protéolytiques. De ce fait, le principe de l'acidification est largement exploité dans les procédés de conservation des aliments et en particulier pour les fromages et les laits fermentés.

- Bactéries productrices de gaz

Ces bactéries, qui ne correspondent pas à un groupe taxonomique homogène, ont la propriété de transformer le lactose ou ses dérivés en métabolites variés et notamment en composés gazeux. Les bactéries coliformes et les bactéries butyriques sont les plus représentées dans le lait, elles sont responsables de gonflements accidentels, générateurs de flaveurs et de textures indésirables.

- Bactéries protéolytiques

Ces bactéries dégradent les protéines et induisent souvent le développement de saveurs défectueuses (goûts fécaux - goûts amers) lorsque la contamination est massive et la prolifération n'est pas contrôlée. A concentration faible et/ou lorsque le développement ést maîtrisé, les bactéries protéolytiques contribuent de manière non négligeable à la protéolyse des fromages lors de l'affinage.

- Bactéries lipolytiques

Ces bactéries transforment les matières grasses du lait et provoquent directement, ou indirectement, l'apparition de goûts et d'odeurs désagréables: flaveurs rances, oxydées, etc. Elles se rencontrent en particulier dans les laits stockés pendant une longue période à basse température.

- Levures et moisissures:

Levures et moisissures sont des contaminants habituels du lait et des produits laitiers; toutefois leur caractère fortement aérobie limite leurs proliférations aux interfaces des substrats avec l'atmosphère. Le développement équilibré de levures et de moisissures, ensemencées de manières naturelles et/ou dirigées sur de nombreux types de fromages, contribue efficacement par leurs activités enzymatiques élevées et variées à la protéolyse et à la lipolyse de la pâte au cours de l'affinage.

Outre l'environnement nutritionnel, quatre autres facteurs essentiels conditionnent la prolifération des micro-organismes et les transformations qu'ils induisent:

- Sensibilité à la température

Une température optima de croissance existe pour chaque type de micro-organismes; pour les germes psychotrophes, elle se situe entre 0 et 15° C, pour les mésophiles, elle est de 15 à 35° C, pour les thermophiles de 35 à 45° C.

La flore contaminante du lait possède en général un caractère mésophile dominant; le refroidissement permet de ralentir la prolifération et les transformations subséquentes du substrat, mais non de les arrêter totalement. A l'inverse une élévation de la température au-delà de l'optimum de croissance se traduit par une destruction progressive et sélective des germes en fonction de leur thermosensibilité particulière; la plupart sont détruits par une thermisation (< 65° C) et une pasteurisation (< 100° C) de 15 à 60 secondes, mais certaines formes sporulées nécessitent une stérilisation (115° C) pendant 10–20 minutes.

- Sensibilité à l'oxygène

Le besoin en oxygène des micro-organismes diffère fortement: les germes aérobies se développent exclusivement en présence d'air, les anaérobies en son absence; mais plusieurs genres et espèces de bactéries peuvent croître dans les deux conditions. La majorité des germes du lait sont aérobies, en particulier les levures, les moisissures et la plupart des bactéries. Leur développement est donc facilité lorsque la solubilisation d'oxygène dans le lait est accrue, par exemple par agitation et par refroidissement, ou lorsqu'une aération satisfaisante est maintenue dans les locaux, en particulier dans les salles d'affinage des fromages.

- Sensibilité au pH

L'acidité du milieu conditionne fortement le développement des micro-organismes. Les substrats neutres comme le lait frais sont propices au développement de tous les microorganismes, mais l'optimum de croissance ne coîncide pas toujours avec la neutralité, certains germes ayant un caractère acidophile ou basophile plus ou moins marqué. La croissance des bactéries en général, à l'exception de la flore lactique, est inhibée par une acidification faible ou moyenne, celle des levures et des moisissures n'est ralentie qu'à des acidités très fortes. L'alcalinisation du substrat diminue en général le développement des micro-organismes. L'ajustement du pH des produits laitiers à la sensibilité particulière des germes désirables ou indésirables permet de maîtriser leur croissance et constitue un des fondements de beaucoup de procédés de préservation utilisés en technologie laitière et en particulier en fromagerie.

- Sensibilité à l'activité de l'eau

Tous les micro-organismes possèdent une sensibilité particulière à la disponibilité de l'eau; la diminution progressive de la teneur en eau libre réduit leur croissance dans l'ordre suivant: bactéries, levures, moisissures. Dans le lait, l'activité de l'eau élevée est favorable au développement de tous les germes. Pour les produits laitiers transformés subissant une concentration de la matière sèche, l'abaissement de la disponibilité de l'eau est primordiale et constitue un des facteurs essentiels conditionnant leur aptitude à la conservation.

II.3. - RECOMMANDATIONS POUR L'AMELIORATION DE LA QUALITE MICROBIOLOGIQUE DU LAIT

Les causes de contamination du lait sont nombreuses et variées: parmi les principaux facteurs interviennent: l'état sanitaire de l'animal, les conditions (durée, température) de collecte et de conservation du lait, l'état de propreté de toutes les surfaces entrant en contact d'une manière obligatoire ou accidentelle avec le lait.

II.3.1. Facteurs liés à l'animal

Le lait doit être obtenu à partir d'animaux en bonne santé. Le lait d'animaux malades de mammite et de brucellose contient des bactéries transmissibles à l'homme; il renferme, lorsque l'animal est sous médication, des résidus d'antibiotiques qui risquent d'inhiber le développement souhaitable des bactéries lactiques lors de la fabrication de fromages et de laits fermentés. Ces laits anormaux doivent être séparés du lait sain et ne pas être utilisés pour la transformation.

Le canal du trayon est toujours contaminé, même chez un animal sain; de ce fait, les premiers jets de lait obtenus lors de la traite doivent être éliminés.

L'extérieur de la mamelle est toujours chargé en germes; l'importance de la charge, qui est liée aux conditions de propreté de la stabulation, représente la source de contamination majeure du lait. Un nettoyage correct de la mamelle effectué avant la traite est donc indispensable pour obtenir un lait de bonne qualité microbiologique. Deux méthodes peuvent être conseillées pour y parvenir. La première consiste à réaliser un nettoyage à sec du pis à l'aide de serviettes en papier ou en polyster et à usage unique; la seconde méthode consiste à laver la mamelle avec une solution désinfectante tiède (chlore: 500 mg/l - Iode: 75 mg/l), puis à la sécher avec une serviette propre à usage multiple ou mieux à usage unique.

II.3.2. Facteurs liés au trayeur

Une contamination microbienne du lait peut résulter à la fois d'une mauvaise technique de traite et d'une utilisation de matériels mal nettoyés et désinfectés. Pour réduire toute pollution massive du lait, il convient que:

• Le trayeur soit en bonne santé, qu'il porte des vêtements propres et un couvre-chef, qu'il se lave les mains avant la traite; il doit éviter de se mouiller les mains avec les premiers jets de lait et de toucher le pis et les surfaces des matériels préalablement nettoyés et désinfectés qui entrent en contact avec le lait.

• La traite doit être réalisée dans un local ou un abri propre, éloigné de toute source potentielle de contamination (déchets - fumier - eaux stagnantes - poussières - insectes - pesticides - hydrocarbures).

• Les ustensiles et équipements utilisés pour recevoir, collecter et conserver le lait doivent être conçus pour faciliter le nettoyage, la désinfection et le contrôle visuel, toutes les surfaces en contact avec le lait doivent être non poreuses, lisses, exemptes de fissures; les matériaux ne doivent pas réagir au contact des composants du lait, ni des produits détergents et désinfectants utilisés pour la sanitation.

• La prolifération des germes étant très rapide dans le lait frais, il convient de le refroidir immédiatement après la traite s'il n'est pas destiné à être consommé ou transformé dans un bref délai. Pour être efficace et ne pas altérer excessivement la qualité chimique du lait, la température doit être inférieure à 10° C et la durée de conservation ne pas excéder 48 à 72 h.

• Le nettoyage et la désinfection doivent être conduits dans les conditions rigoureuses suivantes pour être pleinement efficaces:

• Ils doivent intervenir immédiatement après utilisation pour prévenir tout durcissement par séchage et toutes proliférations microbiennes au niveau des dépôts organiques.

• Le nettoyage doit précéder tout usage de désinfectant, et être effectué selon les modalités ci-après:

• Rinçage à l'eau froide ou tiède (30–50° C) pour éliminer les dépôts les plus importants par simple effet mécanique d'entraînement. Il est important de souligner qu'une eau chaude (> 65° C) peut entraîner la précipitation de protéines et durcir les sédiments; son usage doit être évité.

• Brossage manuel et vigoureux des surfaces à l'aide d'une solution détergente (T: 35– 45° C - concentration: 0,5–1 %) jusqu'à l'élimination complète des dépôts. Le brossage est facilité après trempage préalable de quelques minutes dans la solution. Les brosses doivent être en bon état, propres, non poreuses et ne pas rayer les surfaces.

• Rinçage final à l'eau potable, froide pour éliminer la solution détergente.

La désinfection doit être pratiquée exclusivement sur des surfaces préalablement nettoyées, et de préférence juste avant la réutilisation des matériels, pour pallier toute contamination accidentelle survenue pendant la période d'arrêt. Deux méthodes peuvent être employées:

• Immersion dans l'eau très chaude (T > 80° C) pendant 10 à 20 mn.

• Immersion dans des solutions désinfectantes: la température, le temps de contact et la concentration conditionnent l'efficacité du désinfectant, mais diffèrent d'un produit à l'autre. Pour les solutions chlorées les conditions optima sont obtenues à la température de 20 à 30° C, à la concentration de 250 mg C1/1 solution et après 15 mn. Il faut remarquer qu'au-dessus de 40° C le pouvoir désinfectant diminue par libération de chlore à l'état gazeux.

Il convient également de souligner:

• que le détergent et le désinfectant choisis ne doivent pas être agressifs vis-à-vis des matériels traités; ainsi par exemple la soude et ses dérivés (carbonates - phosphates), le chlore attaquent l'aluminium et ses alliages à toute température;

• que toute insuffisance de concentration en agent actif, de durée d'action et de rinçage accroît les risques de sélection de souches microbiennes résistantes aux détergents et désinfectants:

• que l'usage d'eau douce ou adoucie accroît l'efficacité des solutions.

Après nettoyage et désinfection, les équipements doivent être inspectés visuellement pour contrôler la qualité des opérations; les surfaces doivent être libres de tout dépôt ou particule.