Résumé
Le lait et ses produits dérivés jouissent d’une réputation de qualité auprès des consommateurs. La matière première de base, le lait récolté à la ferme, présente une composition et une qualité qui sont susceptibles de varier largement en fonction des modalités d’élevage, des progrès de la génétique, de l’alimentation des animaux et de divers facteurs environnants. Au-delà de ses teneurs en constituants majeurs, matières grasses et protéiques en particulier, la composition fine du lait et de ses produits, et leur qualité organoleptique, sont de mieux en mieux connues ainsi que les principaux facteurs susceptibles de les modifier. La filière laitière est ainsi de plus en plus capable de fournir un produit de base conforme aux préoccupations de goût, de sécurité et de santé de nos sociétés modernes.
Summary
Milk and milk products have a reputation for quality among consumers. Yet the raw material — milk collected on the farm — varies widely in its composition and quality, depending on the farming conditions, animal genetics, feed, and environmental determinants. The micronutrient content of milk and milk products, their organoleptic qualities, and the factors that influence these characteristics are now better known. Thus, the dairy industry is better able to develop foods meeting modern demands for taste, safety and health-promoting qualities.
INTRODUCTION
Le lait est un aliment qui possède traditionnellement une indéniable image de pureté et de bonne qualité nutritionnelle. Les produits laitiers sont de plus en plus diversifiés, ils sont regroupés en sept familles principales (laits, fromages, crèmes, beurres, laits fermentés, desserts lactés et glaces). En France, les catégories les plus consommées sont les fromages et les laits fermentés. La composition et la qualité des produits laitiers varient en fonction des technologies de transformation mais également en relation avec différents facteurs de production qui agissent au niveau des élevages. Ce dernier aspect est l’objet de cette communication.
Les caractéristiques générales des produits laitiers (rappels)
De nos jours, compte tenu de la préoccupation croissante des consommateurs vis-à-vis de la qualité de leur alimentation, la composition des produits laitiers est l’objet d’une attention particulière. On distingue en général deux points de vue dans la composition du lait et de ses produits, d’une part, la composition globale , c’est-à- dire essentiellement la répartition entre protéines, lipides, glucides, d’autre part, la composition fine , en particulier la présence de peptides potentiellement intéressants, les profils en acides aminés des protéines, en acides gras des lipides et la teneur en certains éléments minéraux et certaines vitamines . Outre la composition chimique, il existe d’autres composantes importantes de la qualité du lait contrôlables au niveau de la ferme, il s’agit en particulier de sa qualité microbiologique (voir plus loin).
En terme de composition globale, il convient de rappeler que le principal atout du lait est, un bon équilibre protéines/lipides/glucides , pour information le tableau 1 présente les principales caractéristiques des laits des ruminants laitiers d’Europe. En comparaison de ces valeurs, le lait humain présente des teneurs plus élevées en lactose (65-70 g/kg), assez comparables en lipides (35-45 g/kg) et sensiblement inférieures en protéines (10-15 g/kg). L’équilibre entre les constituants du lait est largement modifié au niveau des produits laitiers transformés qui sont, par exemple, riches en protéines et lipides et dépourvus de lactose (fromages, yaourts…), ou bien, essentiellement riches en matières grasses (beurres et crèmes). Au niveau de la composition fine, il convient de souligner que la protéine de lait est d’une grande valeur nutritionnelle grâce à sa concentration élevée en acides aminés indispensables (lysine, méthionine…), que le lait possède une teneur importante en calcium et des teneurs intéressantes en certaines vitamines (A, E…) et autres substances antioxydantes. Par contre, la composition en acides gras (AG) de la matière grasse laitière de base présente l’inconvénient d’être riche en acides gras saturés (environ 70 % des AG par rapport aux 25 % généralement recommandés, Tableau 2 et pauvre en AG poly-insaturés (environ 5 % des AG par rapport aux 15 % généralement recommandés. En outre, ils présentent un rapport des AG/AG situé entre 2 et 3, donc faible par rapport aux recommandations. Enfin, par rapport à la plupart des autres matières
Tableau 1. — Composition moyenne, en g/kg, des laits des femelles ruminants exploitées en Europe Constituant Vache Brebis Chèvre Bufflesse Matières grasses 35-45 65-75 33-37 65-75 Protéines 31-33 45-55 28-32 38-42 Lactose 45-50 45-50 40-45 45-50 Matières minérales 7 9 7 8 Tableau 2. — Composition moyenne en acides gras des lait (en % des AG totaux) Vache Brebis Chèvre AG saturés totaux 71.1 66.8 72.2 SC4 : 0-C10 : 0 9.5 15.0 15.0 SC12 : 0-C18 : 0 55.9 48.7 54.4 AG mono insaturés cis 23.0 23.8 21.4 trans-18 : 1 total 2.2 3.1 2.4 9c11t-CLA 0.7 1.5 0.6 18 : 2n-6 2.2 3.0 2.6 18 : 3n-3 0.5 1.5 0.5 EPA+DPA+DHA 0.1 0.1 0.1 Données vaches Glasser et al. , 2007.
Données brebis : base de données AFSSA.
Données chèvres : base de données AFSSA
Tableau 3. — Effet de l’apport de graines de colza ou de lin non protégées sur la variation du profil en acides gras (% des AG totaux) du lait chez la vache laitière.
Graines Colza Lin Apport moyen de graines, g/j 680 fi 450 630 fi 197 Variation du profil (Graines-Ration témoin) AG saturés totaux -6.5 -8.5 SC12 : 0-C18 : 0 -5.3 -5.9 AG mono insaturés cis +5.4 +6.0 trans-18 : 1 total +0.1 +1.1 9c11t-CLA +0.7 +0.3 18 : 2n-6 +0.1 +0.4 18 : 3n-3 +0.1 +0.5 EPA+DPA+DHA +0.14 0.0 Source : Adapté de Glasser et al. 2007 grasses alimentaires, la matière grasse laitière est riche en AG à chaîne courte (AGC, 4 à 12 atomes de C, tableau 2) et moyenne (AGM, 14 à 16 atomes de C) qui sont réputés digestes et facilement oxydables dans l’organisme, sachant que les AGM sont cependant étudiés pour un éventuel effet athérogène.
L’évolution de la demande des consommateurs, relayée par les acteurs de la filière et la recherche, s’est traduite, au cours des dernières décennies, par une évolution des teneurs en matières grasses (ou taux butyreux ou TB) et protéines ou (taux protéique ou TP) du lait, les deux composantes les plus importantes de sa qualité. Cette évolution est principalement la résultante des actions de sélection et de l’alimentation.
Le rôle de la génétique
Les différentes races laitières n’ont pas le même potentiel de production ni la même composition de leur lait. Ceci est plus marqué chez les bovins que chez les chèvres et les brebis laitières. Ainsi, au sein des principales races de vaches laitières en France, les vaches de race Prim’holstein (environ 9 000 kg de lait par lactation de 305 jours) produisent plus de lait que les Montbéliardes (environ 6 500 kg de lait par lactation) et que les Normandes (environ 6000 kg de lait par lactation). Par contre, le lait des vaches de race Normande est plus riche en matières grasses et en protéines (TB = 43.5 ; TP = 34.0 g/kg) que celui des races françaises que Prim’Holsteins (TB = 40.5 ; TP = 31.5 g/kg) et Montbéliardes (TB = 38.5 ; TP = 32.0 g/kg).
Au sein de chaque race laitière, le niveau de production a été largement amélioré par la pratique des éleveurs depuis le début de la domestication. Le progrès s’est accéléré au cours des dernières décennies grâce au contrôle laitier des animaux en ferme, à la sélection rationnelle et au progrès génétique induit. Ainsi, pour les principales races laitières, le gain génétique annuel est de l’ordre de 60 à 80 kg de lait par lactation.
Cependant, dans les années récentes, les facteurs du milieu n’ont pas permis d’exprimer au mieux ce gain de potentiel. D’autre part, dans les années 70-80, les progrès du niveau de production avaient été associés à une certaine diminution des TP et TB du lait des vaches laitières. Heureusement, depuis le début des années 90, le développement de nouveaux index de sélection , prenant mieux en compte des critères de composition, a permis d’améliorer la richesse du lait, en protéines particulièrement. Ce dernier choix résulte du fait que la teneur en protéines du lait détermine étroitement son rendement fromager et la fermeté du gel formé lors de la coagulation [4].
Récemment des études ont démontré l’existence de relations entre des facteurs raciaux et l’aptitude à la coagulation du lait et sa composition ainsi que les qualités organoleptiques des fromages. Ces résultats peuvent contribuer à définir des labels de produits laitiers au sein de certains berceaux de races. En outre, un travail de recherche intense et systématique est actuellement conduit pour détecter des variants génétiques des protéines du lait (caséines, β-lactoglobulines…), ou même des
Fig. 1. — Secrétions mammaires en fonction du bilan énergétique structures géniques , susceptibles d’expliquer des variations héritables du niveau de production laitière ainsi que de la composition et de la flaveur du lait [9, 14]. Ces travaux déboucheront vraisemblablement sur de nouvelles possibilités de faire évoluer le lait dans un sens souhaité par les consommateurs et les transformateurs.
Le rôle de l’alimentation
Sur la composition globale
Les choix des aliments et des pratiques alimentaires des vaches permet également de modifier sensiblement la composition du lait produit. Ainsi on sait depuis longtemps que les variations du niveau d’apport alimentaire d’énergie chez la vache , par exemple sous forme d’aliments concentrés riches céréales, influencent le bilan énergétique qui se répercute, lui-même, sur la production de lait, et de ses constituants majeurs [17] (figure 1). En conséquence, les variations du bilan d’énergie sont positivement liées au TP et négativement au TB du lait. Un apport plutôt libéral d’énergie aux animaux permet donc de fournir un lait plus conforme à la demande actuelle en terme de rapport protéines/lipides. D’autre part, l’apport alimentaire spécifique de certaines matières grasses ou de certains acides gras, permet, selon le besoin, d’améliorer ou de réduire sensiblement le TB du lait.
Fig. 2. — Variations des teneurs en Vitamine A et en N-carotène des laits en fonction du type de fourrage.
Certains constituants du lait, à teneur modifiable par l’alimentation, sont relativement neutres vis-à-vis de la valeur nutritive ou technologique de ses produits mais intéressants sur d’autres points de vue. Ainsi, l’urée du lait n’a pas d’intérêt nutritionnel et présenterait peut-être un effet plutôt défavorable sur certains process technologiques. Cependant la teneur en urée du lait, qui est quasiment égale à celle du sang, est fréquemment dosée comme indicateur de situations de carence ou d’excès d’apports alimentaires azotés aux animaux.
Sur la composition fine
Les chercheurs se focalisent de plus en plus sur des caractéristiques fines de la composition en acides gras du lait et font des découvertes intéressantes. En particulier, ils s’intéressent aux acides gras particuliers qui sont synthétisés par les microorganismes qui prolifèrent dans la panse des ruminants et qui sont ensuite digérés, absorbés dans l’intestin puis transférés dans le lait. Actuellement, il est montré que certains de ces AG présentent des effets potentiellement favorables pour la santé de l’homme, tels que les AG polyinsaturés de type « oméga 3 » et surtout le fameux « acide ruménique , ou CLA , ou acide linoléique conjugué cis-trans », peuvent avoir leurs proportions sensiblement accrues dans la matière grasse du lait par des apports alimentaires adéquates de certains acides gras précurseurs et par l’application de traitements technologiques particuliers (exemple : extrusion de graines de lin dont l’huile est riche en acide ). Le tableau 2 indique quelques résultats permettant d’avoir un ordre de grandeur des effets induits [10].
D’autres micronutriments , longtemps mal connus, ou négligés, présents dans le lait et, de ce fait, les fromages, possèdent des teneurs qui dépendent de l’alimentation fourragère. Ainsi les terpènes , présents dans certaines plantes adventices que l’on trouve dans les fourrages plurispécifiques des zones de montagnes, permettent de caractériser, donc de tracer et de typer, les laits issus de ces terroirs [6].
Fig. 3. — Teneurs en acides linoléique et linolénique du lait de vaches recevant des rations riches en différents fourrages.
D’autre part, les teneurs des laits en certaines substances naturelles antioxydantes (vitamine E…) sont également liées à l’alimentation des vaches [12]. Enfin, certaines composantes organoleptiques des laits et des fromages (flaveur, arôme, texture, saveur, couleur…), ou des beurres (couleur, « tartinabilité »…), dépendent aussi largement des régimes alimentaires et des conditions d’élevage des animaux [1].
Ainsi les animaux au pâturage présentent des laits plus riches en bêta-carotènes et vitamines A (figure 2) [16] et E, donc plus colorés. Les laits de pâturage présentent également un point de fusion plus faible de la matière grasse en raison d’une relative richesse en AG insaturés (figure 3) [8]. Ces effets se répercutent sur la couleur et la « tartinabilité » du beurre qui varient ainsi suivant la saison. De plus, actuellement, plusieurs études effectuées à l’INRA démontrent, de façon de plus en plus précise, l’influence de la nature des fourrages (fourrages frais, foins de différentes origines, ensilages d’herbe ou de mais…) sur ces différentes caractéristiques des laits, des beurres et des fromages [5, 13, 15]. Il en ressort que celles-ci sont effectivement suffisamment influencées pour que le consommateur y soit sensible et que la filière laitière et les producteurs en tiennent compte, en particulier pour définir des produits labellisés.
Sur la qualité microbiologique
Cette composante importante de la qualité doit se conformer à un cahier des charges pour éviter notamment des mammites sur les animaux, des incidents de fabrication fromagère et pour prévenir la transmission à l’homme de certaines flores réputées pathogènes (Salmonelles, Listeria…). L’alimentation et les conditions d’élevage peuvent influencer ces risques. Ainsi, il est connu de longue date que la présence de spores butyriques dans le lait, dûs à l’emploi d’un ensilage mal conservé, était susceptible d’entraîner des accidents de fabrication des fromages à pâte dure. Pour cette raison, la conservation des fourrages par ensilage est une pratique interdite dans certains bassins fromagers. Au-delà de cet aspect, il a été montré que le nombre total de germes présents dans le lait récolté (régulièrement évalué par la « numération cellulaire ») était en relation avec la fréquence des mammites, qui rendent le lait impropre à la commercialisation, et certains accidents de fromagerie. Or il a été observé que le lait des animaux conduits au pâturage, et dans des conditions d’hygiène pas assez rigoureuses, était en général plus riche en nombre de cellules, donc moins apte à la transformation [2].
Le rôle la traite
Il est bien connu que l’hygiène de la traite est un des facteurs déterminant de la qualité microbiologique des laits (cf. ci dessus). D’autre part, au cours de la traite, le TB du lait augmente progressivement ; en conséquence, ce critère dépend en partie des conditions de la traite, ainsi le TB est plus faible si la traite est incomplète. Une autre caractéristique du lait dépend beaucoup des conditions de traite et de traitement du lait à la ferme, il s’agit de son degré de lipolyse de la matière grasse. Il a en effet été montré qu’un taux de lipolyse élevé pouvait provoquer des défauts de goût (rance, savon…) dans les produits laitiers [11].
Le rôle de l’environnement
Cette capacité des vaches à transférer dans leur lait des substances présentes dans leur alimentation, ou leur milieu d’élevage, peut être un inconvénient vis-à-vis de substances indésirables liposolubles accidentellement présentes dans la chaîne alimentaire. Cela a, par exemple, été observé avec les dioxines , il a été montré que, depuis plusieurs décennies, la teneur des produits laitiers en dioxines et PCB diminue progressivement, cependant cette évolution favorable ne doit pas endormir la vigilance car des accidents/incidents localisés, par exemple autour d’incinérateurs mal sécurisés se sont déroulés jusqu’à des temps récents. D’une façon plus générale, les niveaux de présence de l’ensemble des produits qualifiés de polluants organiques persistants d’origine industrielle, ou liés au trafic routier, sont régulièrement surveillés au sein des produits laitiers [7].
D’autres produits, d’origine agricole, également considérés comme indésirables dans les produits laitiers sont l’objet d’une surveillance systématique, il s’agit notamment des résidus de pesticides et de leurs métabolites [3]. Enfin, certains aliments, céréales ou tourteaux, conservés dans des conditions trop humides abritent le développement de moisissures qui produisent des mycotoxines susceptibles de passer dans le lait. Cependant, les enquêtes de la DGAL montrent que ce risque peut être considéré comme négligeable en France.
Le rôle de certaines hormones
La somatotropine, ou hormone de croissance, est connue pour favoriser la production laitière. Ainsi, de nombreuses études expérimentales ont montré que la somatotropine, synthétisée par génie génétique bactérien, pouvait être utilisée pour améliorer significativement la production laitière des animaux. Cette pratique est interdite en Europe mais autorisée dans certains pays ou quelques états des Etats Unis.
CONCLUSION
La composition et la qualité du lait dépendent largement de facteurs liés à l’élevage.
Ces derniers sont de mieux en mieux connus, de plus le nombre de critères définissant la qualité de ces produits augmente et ces derniers s’affinent à mesure du progrès des analyses. De ce fait, il est aujourd’hui possible de typer précisément les produits laitiers et de les faire évoluer dans le sens souhaitable pour le bien de tous et pour mieux informer les consommateurs. Un aspect émergeant indéniable de ces dernières années concerne la recherche d’une amélioration de la valeur santé des produits laitiers par l’élimination des molécules à risque et par l’accroissement de la teneur en nutriments potentiellement intéressants.
BIBLIOGRAPHIE [1] Agabriel C., Coulon J.B., Journal C., De Rancourt B. — Composition chimique du lait et systèmes de production dans les exploitations du Massif Central. INRA Prod. Anim. 2001, 14 (2) , 119-128.
[2] Agabriel C., Coulon J.B., Sibra C., Journal C., Hauwuy A. — Facteurs de variation de la numération cellulaire du lait en exploitation. Ann. Zootech , 1997, 46 , 13-19.
[3] Bertrand S., Duhem K. — Transferts de produits phytosanitaires dans le lait : éléments de connaissances. Renc. Rech. Ruminants , 2004, 11 , 15-22.
[4] Coulon J.B., Hauwuy A., Martin B., Chamba J.F. — Pratiques d’élevage, production laitière et caractéristiques des fromages dans les Alpes du Nord ; INRA Prod. Anim. , 1997, 10 , 3.
[5] Coulon J.B., Delacroix-Buchet A., Martin B. — Relationships between ruminant management and sensory characteristics of cheeses : a review. INRA, EDP Sciences . DOI : 10.105l/lait :
2004, 008 .
[6] Cornu A., Martin B., Verdiermetz I., Pradel P., Coulon J.B., Berdague J.L. — Use of terpene profiles in dairy produce to trace the diet of dairy cows. Grassland Science in Europe , 2002, 9 , 550-551.
[7] Ducoulombier-Crepineau C., Feidt C., Rychen G. — État des connaissances sur l’exposition des ruminants laitiers aux polluants organiques persistants. Renc. Rech. Ruminants , 2004, 11 , 23-30.
[8] Ferlay A., Martin B., Pradel P., Capitan P., Coulon J.B., Chilliard Y. — Effect of the nature of forages on cow milk fatty acids having a positive role on human health. Grassland science in Europe , 2002, 9 , 556-557.
[9] Gelderman H., Kuss A.W., Gogol J. — Genes as indicators for milk composition. EAAP Publication 2005, no 112 ,, 47-64.
[10] Glasser et al. — Estimation of Milk Fatty Acid Yield from Milk Fat Data — J. Dairy Sci . 2007, 90, 2302-2304).
[11] Heuchel V., Chatelin Y.M., Breau S., Sobolewski F., Blanchard N., Baraton Y., Ayerbe A. — Lipolyse du lait de vache et qualité organoleptique des produits laitiers. Renc. Rech.
Ruminants , 2003, 10 , 120-128.
[12] Lucas A., Rock E., Chamba J.F., Verdier-Metz I., Brachet P., Coulon J.B. — Respective effects of milk composition and the cheese-making process on cheese compositional variability in components of nutritional interest. INRA, EDP Sciences , 2005, 042,. 10.1051/lait.
[13] Lucas A., Coulon J.B., Grolier P., Martin Q, Rock E. — Nutritional quality of dairy products and human health, 2005. EAAP Publication 2005, no 112 , 163-178.
[14] Lunden A. — Genetic markers of milk quality in cows.
EAAP Publication 2005, no 112 , 33-46.
[15] Martin B., Cornu A., Kondjoyan J., Ferlay A., Verdier-Metz I., Pradel P., Rock E., Chilliard Y., Coulon J.B., Berdague J.L. — Milk indicators for recognizing the types of forages eaten by dairy cows . EAAP Publication 2005, no 112 , 127-136.
[16] Nozière P., Graulet B., Lucas A., Martin B., Grolier P., Doreau M. — Carotenoids for ruminants : from forages to dairy products. Animal Feed Science and Technology , 2006, 131 , 418-450.
[17] Sauvant D. — Modélisation des effets des interactions entre aliments sur les flux digestifs et métaboliques chez les bovins. Renc. Rech. Ruminants , 2003, 10 , 151-158.
Bull. Acad. Natle Méd., 2008, 192, no 4, 693-702, séance du 2 avril 2008