3/ Procédés mis en place pour améliorer la conservation et pour permettre au lait de respecter la santé humaine
A/ Quels sont ces procédés ?
Le lait fermier ayant des caractéristiques de conservation et de santé défavorables à sa commercialisation et à sa consommation, des recherches furent menées et des procédés d'amélioration de ces caractéristiques mis en place. Les procédés les plus importants utilisés aujourd'hui sont:
Pasteurisation: permet d'obtenir à partir du lait fermer un lait qui va maintenir ses caractéristiques originales (odeur, couleur, goût, contenu alimentaire,...) tout en éliminant les bactéries pathogènes et celles qui sont à l'origine la détérioration des aliments. Le lait est soumis à des températures inférieures à son point d'ébullition (60-70°C) pendant une durée de temps réduite (15 secondes). Sous l'éffet de la chaleur produite lors de la pasteurisation, le seuil de thermorésistante de ces bactéries est dépassé. Cette thermorésistante dépend du milieu dans lequel la pasteurisation est pratiquée. Plus le milieu est acide, moins la résistance à la chaleur est élevée.
Stérilisation: permet d'obtenir à partir du lait fermier un lait libre à 99,9% de germes microbiens, potentiellement infectieux. Le lait est soumis pendant une durée assez importante de temps à une température supérieure à son point d'ébullition. Ce procédé affecte les propriétés originales du lait fermier (couleur, odeur, ....) et lui attribue une plus longue durée de vie. Par définition, l'état stérile d'un produit se traduit par la probabilité d'au plus 1 / 106 de trouver un germe dans un produit.
Procédé UHT: permet d'obtenir à partir du lait fermier un lait libre en microorganismes (et de certaines enzymes qui sont inactivées). Les initiales U, H et T correspondent à «upérisation à haute température». Le lait est soumis pendant une durée de temps très réduite (2-5 secondes) à des températures supérieures à la température d'ébullition (140-150°C). La courte durée du procédé permet de maintenir le contenu alimentaire (odeur, couleur,...) étant très similaire à celui du lait pasteurisé mais avec une durée de vie plus longue.
B/ Étude des effets de ces procédés sur le lait fermier
- Étude au niveau microbiologique
a) Comparaison du pH du lait fermier, pasteurisé et UHT en fonction du temps
Le lait contient des bactéries lactiques, bactéries qui produisent de l’acide lactique de formule chimique C3H6O comme produit final du processus de fermentation. Plus ces bactéries sont nombreuses et plus l’acidité et importante soit la diminution du pH du lait en fonction du temps est importante.
Pour réaliser cette expérience le matériel utilisé est 3 béchers, du lait fermier, pasteurisé et UHT et un pH-mètre.
Le but est ici de déterminer l’éffet de la pasteurisation et du procédé UHT sur le lait fermier au niveau microbiologique en comparant les évolutions de l’acidité.
Pour cela il faut placer les différents types de lait dans les béchers dans des conditions identiques de température (ambiante) et de pression normale, réaliser des mesures du pH périodiquement grâce au pH-mètre en le nettoyant après chaque mesure puis noter les résultats de ces mesures.
Les résultats de cette expérience sont présentés dans le tableau suivant:
On observe des résultats intéressants. Le pH des trois laits a diminué. Cela est dû à la présence de bactéries dans le lait. On remarque pourtant une diminution du pH plus accentuée dans le lait fermier. On peut conclure donc que le lait fermier contient plus de bactéries que les deux autres. La représentation graphique des résultats de l’expérience est présentée à a suite.
La diminution du pH s'explique principalement par l'action de:
• Bactéries de l'environnement
• Bactéries acido-lactiques dont certaines résistent à des températures de pasteurisation
• Bactéries ou enzymes provoquant la protéolyse (fragmentation d'une protéine en plusieurs morceau sous l'action d'une enzyme) dont certaines résistent à des températures de pasteurisation
Dans le cas du lait UHT, les bactéries acido-lactiques et les bactéries ou enzymes provoquant la protéolyse ne sont pas présentes, donc la principale cause de la diminution du pH est l'action des bactéries de l'environnement. D'où, la chute de son pH est la moins importante.
Dans le lait pasteurisé, certaines bactéries acido-lactiques et protéolytiques sont présentes, elles provoquent avec les bactéries de l'environnement la chute du pH.
Finalement, dans le lait fermier on trouve toutes les causes avant enoncées provoquant la diminution de son pH, puisque aucune bactérie n'est détruite.
Les différences entre les variations des pH sont peu significatives car elles ont été exposées a l'action de l'environnement. Cette expérience démontre le fait que même si un lait est traité thermiquement, l'exposition à l'environnement est le facteur le plus contaminant. Donc, lors de l'ouverture du lait (n'importe le type) le temps de conservation diminuera considérablement, et elle devra être consommée en 4-5 jours maximum.
b) Test du bleu de méthylène
Le bleu de méthylène (ou chlorure de méthylthioninium) est un composé organique dont la structure (forme réduite) est présentée à la suite. Il sert d'indicateur coloré redox : sa forme oxydée est bleue tandis que sa forme réduite est incolore.
Le glucose (présent dans le lait) est un réducteur (fonction aldéhyde) qui intervient dans la demi-équation redox suivante :
HOCH2(CHOH)4CHO + 3OH - —> HOCH2(CHOH)4CO2- + 2 H2O + 2e –
Le dioxygène intervient comme oxydant puissant dans le couple :
1/2 O2 + H2O + 2e- —> 2 OH-
Le bleu de méthylène est initialement réduit par le glucose et la couleur bleuâtre disparaît progressivement. Le dioxygène alors dissous dans le lait (en moindre quantité quand le nombre de bactéries est plus important) oxyde à nouveau la forme réduite du bleu de méthylène, et la couleur bleue réapparaît. La réaction globale est la suivante :
HOCH2 (CHOH)4CHO + O2 + OH- —> HOCH2(CHOH)4CO2- + H2O
Le lait contient des bactéries qui sont des êtres vivants et comme tout être vivant elles respirent soit qu’elles consomment du dioxygène. Plus il y a de bactéries dans un lait et plus de dioxygène sera alors consommé. L’ajout de bleu de méthylène à l’état oxydé dans un milieu dépourvu d’oxygène va permettre la réduction du bleu de méthylène à une certaine vitesse. Plus il y aura de microorganismes dans le lait et plus rapidement le bleu de méthylène passera de la forme oxydée à la forme réduite puisque le dioxygène présent dans le milieu sera consommé par les bactéries lactiques ce qui permettra la réduction. Il passera donc de la couleur bleue à être incolore. Le mélange lait-bleu de méthylène contenant le plus de microorganismes va perdre la couleur initialement bleue le plus rapidement.
Le matériel utilisé est ici 3 tubes à essais, une pipette jaugée de 1ml, un compte-gouttes, du lait fermier, du lait pasteurisé, du lait UHT et un bain marie. Nous avons introduit dans les 3 tubes à essais respectivement 1ml de lait fermier, pasteurisé et UHT avec la pipette jaugée de 1 ml. On a ajouté dans chaque tube une goutte de bleu de méthylène oxydé (couleur bleue) puis on a homogénéisé le mélange en agitant le tube à essais. On les a incubés dans un bain marie à 36ºC . Les résultats à obtenir doivent ressembler à ceux du schéma à gauche.
Des résultats intéressants sont observés. Le premier tube à perdre la couleur bleuâtre est celui contenant le lait fermier (25 minutes environ) , suivi du lait pasteurisé et du lait UHT qui ont mis quelques heures à perdre cette couleur. Le lait fermier est donc celui qui contient le plus de microorganismes et de bactéries tandis que les deux autres laits n’en contiennent presque pas. La pasteurisation ainsi que le procédé UHT ont permis de les éliminer.
Voici l'expérience présentée en images (les tubes sont placés de gauche à droite suivant l’ordre : lait pasteurisé, lait fermier, lait UHT).
Au début de l'expérience, avant d'introduire les tubes au bain marie:
Au bain marie:
Lors de la décoloration:
Etape 1: le lait fermier et le lait UHT commencent à se décolorer, le lait pasteurisé ne présente pas de notables variations de couleur.
Etape 2: le lait fermier est presque décoloré ainsi que le lait UHT, ils présentent une auréole bleue au sommet, résultatante du contact avec l'air extérieur. Le lait pasteurisé commence à se décolorer.
À la fin de l'expérience on observe les trois lait décolorés suivant l'ordre suivant: fermier, pasteurisé (dont la décoloration a été très rapide et vers la fin de l'expérience) et UHT.
- Étude de la conservation
a) Comparaison du pH des trois types de lait
L’étude comparative des pH des trois types de lait étudiés nous permet non seulement de mener une étude au niveau microbiologique mais aussi au niveau de la conservation. En fonction du temps le pH du lait devient acide. Comme on a observé précédemment le pH du lait fermier est celui qui chute le plus, donc celui qui contient le plus d’acide lactique provenant de la dégradation du lactose par les bactéries. Le lait fermier est ainsi le lait le plus abîmé après une certaine durée de temps suivi du lait pasteurisé puis du lait UHT.
b) Comparaison des durées de vie
La durée de vie d’un lait varie en fonction des procédés auxquels elle a été soumise. Ainsi et afin de l’observer on se procure du lait fermier, du lait pasteurisé et du lait stérilisé le même jour. À partir de cette date on remarque que le lait fermier a une conservation de 1 jour dans un réfrigérateur, le lait pasteurisé doit être consommé avant qu’une semaine se passe tandis que le lait UHT peut être consommé avec un délai de plusieurs mois en dépendant de la marque.
- Étude du goût et de l'odeur
Afin de bien voir comment la pasteurisation (ou procédés thermiques similaires) agissent sur l’odeur et le goût du lait on va simuler une pasteurisation au laboratoire en faisant cuire le lait fermier à une température de 100ºC pendant une durée de temps d’environ 20 minutes afin d’observer les possibles variations.
Voici des images prises pendant et après cette expérience. Même si les différences ne sont pas faciles à identifier dans les images le lait devient d’un teint un peu plus jaunâtre. De plus l’odeur est totalement différente après la cuisson. L’odeur à lait frais de ferme disparaît et le lait devient presque inodore.
Pendant l'expérience.
Après l'expérience
- Conclusions tirées de l'étude
Une fois ces études réalisées sur le lait on peut bien voir les conséquences positives et négatives des procédés thermiques :
a) Pasteurisation (65-70°C pendant 15 secondes): il n'y a presque pas de modification de la qualité nutritionnelle du lait, mais la conservation n'est que de 5 jours après la pasteurisation.
b) UHT (135°C pendant 2 à 5 secondes): Les altérations chimiques et organoleptiques sont réduites au minimum. Elle présente une plus longue conservation (plusieurs mois).
c) Stérilisation (100ºC pendant 20 minutes): On obtient un lait avec une longue durée de conservation, cependant les caractéristiques organoleptiques sont très altérées. Ce lait est moins cher que le lait UHT.
