Les aliments lactés fermentés 

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Auteure : Alyssa Carré-Mlouka (Maître de Conférences, MNHN) 

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Les principaux aliments fermentés produits à l'aide des bactéries lactiques sont des aliments à base de lait, ou de produits laitiers (Figure 1). Traditionnellement, le lait subit une fermentation grâce à des bactéries lactiques, naturellement présentes à la surface de la peau des mammifères, donc sur les mamelles. Lors de la traite du lait, les bactéries contaminent le lait qui peut ensuite être fermenté, pourvu qu'il soit conservé dans des conditions favorisant la croissance des bactéries lactiques. Le lait était souvent récolté dans des outres réalisées en cuir animal, qui pouvaient aussi permettre d'apporter d'autres espèces de bactéries lactiques. Il est également possible de réutiliser un reste d'aliment fermenté, pour réinoculer du lait fraichement trait. Le lait est un milieu riche particulièrement favorable à la croissance des bactéries lactiques, qui contient des lipides et des acides gras, des protéines, et un glucide majoritaire, le lactose. Le lactose, un di-saccharide, est internalisé par les bactéries lactiques puis clivé dans le cytoplasme bactérien en glucose et galactose, deux hexoses pouvant être oxydés par fermentation lactique. 

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Figure 1. Produits laitiers faisant apparaitre yaourts, crèmes, beurres, fromages © Amelie Roche / Cniel

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De nombreux produits laitiers du quotidien sont des produits fermentés. 

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Le yaourt est un lait fermenté de vache, de chèvre ou de brebis

En France, l'appellation "yaourt", "yogourt", ou "yoghourt" est réservée au lait fermenté par une association de deux bactéries lactiques bien spécifiques : Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus et Streptococcus thermophilus. Dans un yaourt, il n'y a pas de processus de stérilisation et les bactéries sont vivantes et très nombreuses (au minimum 107 bactéries/g de yaourt) dans le produit fini. Il est donc très facile d'observer ces deux bactéries au microscope à partir d'un échantillon de yaourt. Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus est une bactérie en forme de bâtonnet d'environ 8-10 µm de long. Streptococcus thermophilus forme des chapelets plus ou moins longs de coques (bactéries rondes) d'environ 1 µm de diamètre (Figure 2).

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Figure 2. Les bactéries du yaourt (a) Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (barre = 7,49µm ; agrandissement 4010 fois, au microscope électronique à balayage MEB) et (b) Streptococcus thermophilus (barre= 5,00µm ; agrandissement 6000 fois, au MEB) © Danone Strains Collection/INRA MIMA2 /T Meylheuc

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Les étapes de fabrication d'un yaourt sont les suivantes (Figure 3) : 

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Figure 3. Étapes de fabrication d'un yaourt © MNHN 

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  1. Réception et traitement du lait : dans les processus industriels, le lait est hautement contrôlé, notamment pour sa teneur en matière grasse ; il est donc éventuellement écrémé, on peut aussi y ajouter du sucre selon l'effet voulu dans le produit fini. Souvent, le lait est pasteurisé par chauffage 15 secondes à 72°C afin d'éliminer la microflore naturelle, pouvant être variable selon l'origine du lait. Ceci permet de mieux standardiser la production. Le lait est ensuite refroidi et maintenu à une température d'environ 45°C. 
  2. Ajout de ferments lactiques et fermentation : le lait est ensuite ensemencé par ajout de ferments lactiques, constitué de deux bactéries Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus et Streptococcus thermophilus. Le lait est ensuite conditionné en pots, qui sont incubés quelques heures dans une étuve à 42-44°C, la température optimale de croissance des bactéries lactiques. Les fermentations lactiques débutent alors, fournissant aux bactéries l'énergie nécessaire à leur croissance. Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus et Streptococcus thermophilus réalisent toutes deux la fermentation homolactique. L'accumulation d'acide lactique fait diminuer le pH du yaourt progressivement, jusqu'à atteindre la valeur de 4,6. A cette valeur de pH, les caséines, les protéines majoritaires du lait, précipitent et s'agrègent, formant des mailles à l'origine de la texture gélifiée du yaourt. C'est le caillage du lait. Pendant leur croissance, les bactéries lactiques sécrètent des exopolysaccharides, qui confèrent au yaourt une onctuosité et permettent de se dispenser de l'ajout d'agents additifs épaississants. La fermentation peut alors être arrêtée, par refroidissement du yaourt au réfrigérateur : la température de 4°C inhibe les enzymes bactériennes, et la croissance et les fermentations lactiques se ralentissent fortement. On obtient ainsi des yaourts fermes. 
  3. Stockage : Les yaourts sont ensuite stockés au réfrigérateur. Les bactéries du yaourt restent vivantes, le yaourt va s'acidifier au cours du temps pour une poursuite ralentie de la fermentation lactique. Les bactéries finiront par mourir par manque de nutriment et augmentation importante de l'acidité. Un yaourt dépassant la date limite de consommation n'est pas dangereux pour la santé : l'acidité est si importante que très peu de bactéries pathogènes peuvent s'y développer. Un tel yaourt peut néanmoins présenter un goût très acide et contenir une majorité de bactéries mortes. 

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Ce procédé de fabrication est commun à tous les yaourts, avec quelques variations. Par exemple, pour les yaourts brassés, la fermentation n'a pas lieu en pots mais dans de grandes cuves. En fin de fermentation, le gel obtenu est brassé puis conditionné en pot. On peut aussi modifier le goût des yaourts en y ajoutant des arômes avant la fermentation pour les yaourts fermes, ou bien des préparations de fruits après brassage pour les yaourts brassés aux fruits. 

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Le lait peut être fermenté par d'autres micro-organismes que ceux du yaourt. Il porte alors l'appellation de "lait fermenté" 

Les bactéries homofermentaires, responsables de la fermentation lactique principale, appartiennent aux genres Lactococcus, Lactobacillus, Streptococcus. Dans les "yaourts" au bifidus sont ajoutés des bactéries lactiques du genre Bifidobacterium. Il s'agit de bactéries ramifiées en forme de Y, capables de fermentation hétérolactique, qui ajouteraient un effet bénéfique sur la digestion. Dans beaucoup de laits fermentés, on trouve des bactéries lactiques du genre Leuconostoc, capables de fermentation hétérolactique. Ce sont des bactéries dites "aromatisantes", car leur métabolisme produit des composés volatils à 4 carbones qui confèrent une richesse aromatique très recherchée dans les produits laitiers : acétaldéhyde (note de fraicheur/goût de pomme), diacétyle (odeur et goût de fromage/de beurre), acétoïne (arôme de beurre). 

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De nombreux laits fermentés sont préparés traditionnellement, présentant des textures et des saveurs variées selon les régions du monde : 

  • Le kéfir est une boisson à consistance crémeuse, légèrement gazeuse, originaire du Caucase. Il contient également de l'alcool (environ 1%). Le kéfir sous forme de boisson se prépare par ensemencement du lait avec des grains de kéfir, qui sont de petites boules couvertes de boursouflures, constituées de micro-organismes inclus dans une matrice de polysaccharides et de protéines de lait (Figure 4). On y trouve différentes bactéries lactiques comme Lactococcus lactis, Lactobacillus casei, et Leuconostoc citreum, mais également des levures. Le gaz contenu dans la boisson est du CO2 produit par fermentation hétérolactique. L'éthanol, quant à lui, provient de la fermentation alcoolique réalisée par les levures. D'autres boissons traditionnelles sont assez similaires. Par exemple, le koumis est préparé à partir de lait de jument en Asie Centrale, tandis que le chal est fabriqué à partir de lait de chamelle au Kazakhstan. 

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Figure 4. Grains de Kéfir de lait © A. Kniesel - Licence CC BY-SA

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  • Le lassi est un aliment traditionnel indien, généralement préparé à partir de lait fermenté dilué avec de l'eau. Il contient des bactéries lactiques des genres Lactococcus, Lactobacillus, et Leuconostoc. Il peut être consommé salé, sucré, épicé ou aromatisé avec des fruits. 
  • Le leben est une boisson piquante consommé au Maghreb et au Moyen-Orient. Après fermentation spontanée du lait cru de vache, de chèvre ou de brebis à température ambiante pendant 24h à 72h, la préparation est vigoureusement agitée dans une outre de chèvre ou d'agneau. Les particules grasses s'agrègent et sont extraites. Le liquide restant, le leben, est une boisson aigre qui se boit fraiche pour accompagner le couscous. Le leben contient des bactéries lactiques comme Lactococcus lactis, Lactobacillus casei, et Leuconostoc mesenteroides. On y trouve également des levures, responsables du degré d'alcool modéré du leben. 

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Le beurre et la crème sont aussi produits par fermentation du lait

La fabrication de la crème fraiche épaisse repose sur les mêmes principes que la fabrication des yaourts. La crème du lait est d'abord séparée grâce à une centrifugeuse, qui soumet le lait à une rotation rapide : les particules grasses, plus légères, flottent en surface et peuvent être récoltées. Cette crème liquide est ensuite ensemencée avec des ferments lactiques, et la fermentation peut démarrer en étuve. La crème obtenue sera plus ou moins épaisse selon la proportion de lipides dans la crème, et le temps de fermentation. 

Le beurre est quant à lui un produit dérivé de la crème. La crème subit un barattage, qui consiste en une agitation forte, permettant d'agréger les particules lipidiques sous forme de petits grains. Ceux-ci sont ensuite malaxés afin de les rassembler et d'obtenir la texture lisse d'une motte de beurre.

Dans le beurre comme dans la crème, on trouve une variété de bactéries lactiques homo- ou hétérofermentaires, dont des Leuconostoc permettant d'apporter des arômes caractéristiques grâce aux composés volatils formés.

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Les fromages sont des produits laitiers d'un extrême vérité, qui peuvent être fabriqués à partir de la fermentation de tout type de lait (vache, chèvre, brebis, bufflonne, yack, chamelle etc.) 

Les fromages sont des produits pouvant être conservés longtemps, et contenant une flore microbiologique complexe qui évolue au fil du temps modifiant ainsi le produit.

Voici les principales étapes de la fabrication d'un fromage : 

  1. La coagulation : il s'agit de la formation d'une pâte (caillage) à partir du lait. Le caillage peut être réalisé par des bactéries lactiques (caillage dû à l'acidification du pH) selon le même processus que pour les yaourts, ou bien par l'ajout d'enzymes coagulantes (c'est la présure, un mélange d'enzymes digestives issu de la caillette, le quatrième estomac des ruminants), voire par un mélange de ces deux phénomènes. Les bactéries lactiques comme Streptococcus thermophilus ou Lactococcus cremoris constituent cette flore dite primaire, et peuvent être soit naturellement présentes dans le lait (fromage au lait cru), soit ajoutées sous forme de ferments lactiques soigneusement sélectionnés (fromages au lait pasteurisé). Le gel obtenu est appelé "le caillé". 
  2. L'égouttage : c'est l'étape où la phase solide (caillé) est séparé de la phase liquide appelée lactosérum, contenant les produits solubles (eau, sels minéraux, protéines solubles). C'est une étape de déshydratation qui peut durer plus ou moins longtemps selon le type de fromage. La déshydratation peut être favorisée par un chauffage au-delà de 50°C pendant l'égouttage (fromage "à pâte cuite"). L'égouttage peut être réalisé en enveloppant le caillé dans un linge, ou bien de manière mécanique à l'aide d'une presse. 
  3. Le salage et le moulage : le salage est une étape essentielle de la fabrication d'un fromage. Le salage peut être effectué directement dans la masse, avant le moulage qui permet de rassembler les grains de caillé pour donner une forme au fromage. Il peut être effectué après le moulage, soit directement en surface, soit par trempage dans un bain de saumure. Le salage doit être bien maitrisé, il conditionne la conservation du fromage, mais est aussi exhausteur de goût et joue un rôle dans la texture finale du fromage. Les fromages à pâte dure sont une nouvelle fois pressés après salage et moulage. 
  4. L'affinage : c'est l'étape finale de fabrication, qui a généralement lieu dans des caves à atmosphère contrôlée et peut durer assez longtemps selon le fromage. La microflore du fromage va se développer, avec une protéolyse et une lipolyse du caillé à l'origine de la formation de la croûte et des arômes. Cette flore dite secondaire est extrêmement variée et dépendante du type de fromage fabriqué. Elle contient des bactéries lactiques comme Lactobacillus casei, Enterococcus faecium, ou Leuconostoc qui vont intervenir dans la lipolyse, la production d'arômes, la coloration des croûtes. Plus particulièrement, les Leuconostoc en pratiquant la fermentation hétérolactique, libèrent des quantités importantes de CO2 à l'origine des cavités dans les fromages à pâte dure (Emmental). D'autres bactéries, mais également en majorité des champignons (levures et moisissures) jouent un rôle essentiel et forment la majorité de la flore secondaire d'affinage. 

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Pour en savoir plus : 

  • D. Drider, H. Prévost (2009). Bactéries lactiques: Physiologie, Métabolisme, Génomique et applications industrielles. 
  • G. Corrieu, F.-M. Luquet (2008). Bactéries Lactiques : De la génétique aux ferments. 

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Sur le même thème : "Bactéries lactiques et métabolismes fermentaires" et "Les aliments issus de la fermentation de produits animaux et végétaux".

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Last modified: Monday, 21 January 2019, 1:29 PM