Composition, physico-chimie et microbiologie du lait

Introduction

Au point de vue physico-chimique, le lait est un produit très complexe. Une connaissance approfondie de sa structure est indispensable à la compréhension des transformations qui s’opèrent en lui et en ses dérivés au cours des divers traitements industriels. Le but du présent chapitre est précisément d’étudier cette structure.

Composition du lait

Le lait est un système colloïdal constitué d’une solution aqueuse de lactose, de matières salines et de plusieurs autres éléments à l’état dissous, dans laquelle se trouvent des protéines à l’état de suspension et des matières grasses à l’état d’émulsion. L’extrait sec total du lait est en moyenne de 13,1% et l’extrait sec dégraissé (sans matière grasse) est de 9,2%.

La composition générale du lait de vache est présentée au tableau 1, dont les données sont des approximations quantitatives, qui varient en fonction d’une multiplicité de facteurs : races animales, alimentation et état de santé de l’animal, période de lactation, ainsi qu’au cours de la traite. Il reste que la composition exacte d’un échantillon de lait ne peut s’obtenir que par analyse.

Propriétés physicochimiques du lait

La connaissance des propriétés physicochimiques du lait revêt une importance incontestable car elle permet de mieux évaluer la qualité de la matière première et de prévoir les traitements et opérations technologiques adaptés.

Acidité du lait

Le pH (acidité active) d’un lait normal varie de 6,2 à 6,8, mais la majorité des laits ont un pH entre 6,4 et 6,6. Le colostrum est plus acide que le lait normal, tandis que le lait de fin de lactation et celui de vaches malades ont généralement un pH plus élevé, se rapprochant du pH du sang.

Tous les constituants capables de se combiner à des ions basiques contribuent à l’acidité du lait. C’est l’équilibre entre les constituants basiques (sodium, potassium, magnésium, calcium et hydrogène) et les constituants acides (phosphates, citrates, chlorures, carbonates, hydroxyles et protéines) du lait qui en détermine l’acidité. Ces deux groupes de constituants peuvent exister dans toutes les combinaisons. Il faut reconnaître aussi que ces combinaisons varient en degré d’ionisation, en constante de dissociation et en produit de solubilité. Il convient également de noter que le degré de dissociation augmente avec la neutralisation ou le pH et que les sels calciques sont moins dissociés que les sels de sodium ou de potassium. C’est pour cette raison que dans le lait, surtout en milieu acide, il y a prédominance de sels de calcium qui tendent à se combiner aux protéines.

L’acidité du lait exprimée en pourcentage d’acide lactique peut varier de 0,10 à 0,30%. La majeure partie des laits a une acidité de 0,14 à 0,17%. Les constituants naturels du lait qui contribuent à l’acidité sont les phosphates (0,09%), les caséines (0,05- 0,08%), les autres protéines (0,01%), les citrates (0,01%) et le bioxyde de carbone (0,01%). L’acidité du lait peut aussi être exprimée en « degré Dornic ». Un lait frais peut avoir comme acidité entre 16 et 18° Dornic (avec 1°D = 0.1 g d’acide lactique par litre).

En technologie laitière, on s’intéresse particulièrement aux changements de l’acidité au cours des traitements. En effet, ces changements peuvent influer la stabilité des constituants du lait.

Le chauffage du lait cause la perte de gaz carbonique, peut décomposer le lactose en acides organiques divers ou causer le blocage des groupements aminés des protéines et provoque alors une augmentation de l’acidité. De même, aux températures élevées, le phosphate tricalcique peut précipiter et causer une augmentation de l’acidité déclenchée par la dissociation des radicaux phosphates.

Le développement des bactéries lactiques dans le lait transforme le lactose surtout en acide lactique. C’est cette nouvelle acidité qu’on désigne par acidité développée et qui conduit à la déstabilisation des protéines. Selon l’utilisation du lait, on peut développer son acidité.

Point de congélation

Le point de congélation est la température de passage de l’état liquide à l’état solide. C’est l’une des constantes les plus stables du lait. Cette constance résulte du fait que la pression osmotique du lait est maintenue en équilibre avec celle du sang. L’abaissement du point de congélation est en relation directe avec la concentration en solutés d’une solution. C’est donc une mesure du nombre de molécules ou d’ions en solution dans la phase aqueuse du lait.

Le point de congélation du lait peut varier de -0,52 à -0,56°C ; toute variation supérieure à -0,52°C étant un indice de mouillage. Il permet la détection du mouillage du lait à partir de 3%. L’abaissement du point de congélation peut aussi être causé par la subdivision du lactose en plusieurs molécules plus petites. Il peut aussi servir à évaluer le degré d’hydratation des protéines.

Point d’ébullition

À pression atmosphérique normale, le point d’ébullition de l’eau est de 100°C et celui du lait est de 100,5°C. Comme pour le point de congélation, il est fonction du nombre de particules en solution et par conséquent, il augmente avec la concentration de lait et diminue avec la pression. Ce phénomène est appliqué dans les procédés de concentration du lait.

Densité du lait

Le poids d’une substance par unité de volume est la masse volumique ; tandis que la densité est le rapport de la masse volumique avec celle de l’eau. Étant donné que la masse volumique de toute substance varie avec la température, il importe de spécifier cette dernière en rapportant les résultats. En pratique, la masse volumique de l’eau à 4°C est 1000 g/l et par conséquent, à cette température, la densité et la masse volumique de l’eau sont identiques.

La densité du lait à 15°C est en moyenne 1.032 (1.028- 1.035). Elle est la résultante de la densité de chacun des constituants du lait. Pour le lait entier, il convient de mesurer la densité à 30°C pour que les matières grasses soient à l’état liquide, car autrement, à l’état solide, les matières grasses ont une densité supérieure et variable. Retenons aussi que s’il y a présence d’air dans le lait, la densité sera plus faible. La densité des constituants laitiers à 30°C s’établit comme suit :

• Matières grasses (MG) : 0,913 ;
• Extrait sec dégraissé : 1,592 ;
• Lactose (L) : 1,63 ;
• Protéines (P) : 1,35 ;
• Cendres (C) : 5,5.

Donc la densité du lait à 30°C sera calculée par la formule suivante :

Densité lait à  30°C =[ (%MG x 0.913)+(%L x 1.63)+(%P x 1.35)+(%C x 5.5)+(%Eau x 1)]

Microbiologie du lait

La microbiologie est intimement liée à l’industrie laitière : elle s’applique à tous ses secteurs. Ses principes, en effet, justifient le mode de production hygiénique du lait, commandent plusieurs traitements et procédés industriels lors de sa transformation à l’usine, et sont à la base des méthodes de conservation des produits laitiers. La qualité du lait et des produits laitiers en dépend en grande partie, si bien que l’on tient compte de normes microbiologiques dans son évaluation officielle.
L’application des principes généraux d’hygiène permet d’atteindre les trois buts suivants :

• Le premier, prévenir et empêcher la transmission de bactéries pathogènes par le lait et les produits laitiers et de cette façon protéger la santé des consommateurs ;
• Le second, prévenir et restreindre la croissance microbienne au lait et aux produits laitiers et ainsi empêcher leur détérioration et l’apparition de défauts ;
• Le troisième, favoriser et guider le développement des bactéries utiles dans certains produits laitiers, tels que les produits fermentés (yaourt, Lben, …).

Classification des microorganismes associés au lait

Il est possible d’établir une clé d’identification permettant de reconnaître les espèces qu’on rencontre le plus fréquemment dans un produit. Le mode d’identification utilisé repose principalement sur les tests de Gram, de catalase, d’oxydase, de fermentation des sucres et de sporulation, dont la méthodologie à suivre, dans le cas des quatre premiers, se trouve dans tout manuel de microbiologie générale. Pour sa part, la sporulation peut se reconnaître par la survie d’un organisme soumis à un chauffage de 85°C pendant 10 minutes.

Le tableau 2 présente la classification de quelques espèces bactériennes associées au lait, obtenue à l’aide de ces tests.