Transformation du lait en yaourt

De la traite à la laiterie

Le composant principal du yaourt est le lait, comme pour tous les produits laitiers. Ce lait, nécessaire à la fabrication du yaourt faite en cycle, est collecté dans des fermes laitières, dans lesquelles les vaches sont élevées et traites selon des règles d’hygiène strictes, pour éviter des maladies ou encore des infections. Le lait de vache est alors récupéré et transporté par des camions-citernes isothermes à la laiterie, dans laquelle il sera analysé pour évaluer sa qualité à devenir du yaourt. Il faut donc déterminer son degré Dornic, c'est-à-dire sa masse d’acide lactique dans un litre.

La pasteurisation

L’étape de la pasteurisation n’est pas obligatoire pour l’obtention du yaourt à partir du lait, mais elle est tout de même effectuée la plupart du temps afin d’éliminer les micro-organismes présents dans le lait, et qui sont indésirables pour l’homme. La pasteurisation consiste à faire chauffer le lait jusqu’à une température de 72°C pendant une courte durée de 15 secondes, car à cette température les micro-organismes sont détruits.

La pasteurisation est la méthode principale de conservation des aliments, en les faisant chauffer à une forte température pour supprimer les micro-organismes, mauvais pour l’homme. Elle a été trouvée par Louis Pasteur par ses travaux sur la stabilisation des vins au XIXème siècle. La pasteurisation est aussi appelée débactérisation car elle consiste également à supprimer certaines bactéries indésirables pour l’homme.

L’ensemencement

Avant l'ensemencement, le lait doit être refroidi et maintenu à une température de 43°C. A cette température les enzymes présents dans les ferments lactiques pourront exercer au mieux leur rôle. L’ensemencement consiste alors à introduire des ferments lactiques dans le lait pour que celui-ci se solidifie et prenne une nouvelle consistance, il va ensuite cailler. Il existe des règles spécifiques et strictes pour la fabrication du lait : il est nécessaire d’introduire deux types de ferments lactiques dans le lait pour faire du yaourt, le lactobacillus bulgaricus et le streptococcus thermophilus.

L’étuvage

Lorsque le lait a subi entièrement l’étape de l’ensemencement, il est mis en pots. Ces derniers sont fermés et sont placés dans une salle chaude pendant 3 heures pour de permettre aux ferments lactiques de se multiplier et donc de transformer le lait en yaourt.

Fermentation lactique

Les ferments lactiques

 

Les ferments lactiques ont pour fonction de faire fermenter le lait afin d’obtenir du yaourt. Ils consomment une partie du lactose et produisent alors de l’acide lactique. Ce nouvel acide lactique fait coaguler les acides aminés composant les protéines de la matière azotée du lait ; lorsque l’acidité du lait atteint un certain niveau, les caséines s’assemblent, cela va solidifier le lait et le faire cailler, formant le gel caractéristique du yaourt, le lait se transforme en yaourt suite à cette réaction. Des bactéries, contenues dans les ferments lactiques, doivent rester vivantes lors de la consommation du yaourt car elles facilitent le transit, en particulier celui des personnes digérant difficilement le lactose.

Les bactéries

Le mot « bactérie » vient du latin « bacteria ».

Les bactéries sont des organismes vivants microscopiques et des êtres vivants unicellulaires sans noyau (procaryotes), présents dans tous les milieux. Elles peuvent être unicellulaires ou pluricellulaires. Elles ont alors besoin de se diviser rapidement car elles sont en évolution en fonction du temps.

Pour se développer, les bactéries ont besoin d’eau, de matières premières, d’énergie et d’oxygène. Pour ralentir leur développement, il est nécessaire de les priver d’un de ces éléments vitaux.

Les bactéries peuvent être présentes sous différentes formes, il y en a des sphériques (coques), allongées ou encore en bâtonnets, elles ont en général des formes plus ou moins spiralées, il existe au total environ 7300 espèces de bactéries. Les bactéries peuvent former des colonies c'est-à-dire que les cellules restent agglutinées à l’aide d’un gel muqueux. La plupart de celles-ci ont une paroi cellulaire glucidique, qui entoure une cellule et apporte une protection à cette dernière. Cette paroi contient aussi un mécanisme de filtrage qui permet d’empêcher l’eau de passer à l’intérieur de la cellule.

La taille d’une bactérie est au maximum de 2 µm, il existe aussi des ultramicrobactéries qui sont encore plus petites que la normale.

Les bactéries peuvent être pathogènes ou bien non pathogènes, c'est-à-dire qu’elles engendrent des maladies ou non.

Les bactéries principales du lait et du yaourt sont les bacilles et les streptocoques. Ces deux types de bactéries mélangées favorise leur croissance. L'association de ces deux bactéries aide à ce que la fermentation lactique soit plus rapide que s'il n'y avait qu'une seule espèce de bactérie. Ces bactéries présentes dans le yaourt permettent le bon fonctionnement de notre intestin, elles jouent également un rôle bénéfique pour la santé de l'homme.

Le froid a un impact sur les bactéries, il stoppe leur métabolisme et empêche leur culture. Les parois bactériennes permettent aux bactéries de résister au choc osmotique causé par la formation des cristaux de glace. Les gros cristaux de glace se forment lors d’une congélation lente car l’eau a le temps de se rajouter aux cristaux en formation, ce qui les fait grossir. Ils risquent alors de percer la membrane plasmique de la bactérie donc celle-ci a son développement stoppé. Une congélation rapide va limiter ce genre de problème car il y a formation de cristaux plus petits qui ne vont donc pas percer la membrane plasmique, les bactéries seront alors encore en développement.

Un yaourt, au moment de sa vente, contient environ 10 millions de bactéries vivantes par gramme !

Principe de la fermentation lactique

La fermentation lactique est un mode de production d’énergie qui améliore la conservation de l'aliment et modifie sa saveur, elle forme un acide lactique à l’aide des glucides et des bactéries spécifiques, les ferments lactiques. Cette production d’acide provoque une acidification du lait qui élimine certaines bactéries pouvant être pathogènes. La fermentation permet donc la conservation du lait dans ce cas là. Les ferments lactiques prennent le dessus sur tous les autres ferments, lorsque l’aliment est en absence d’air et en présence de sel, c’est alors le début du processus de la fermentation lactique. Ces bactéries se développent en se nourrissant des glucides du lait, elles transforment ces derniers en acide lactique. Plus le temps passe, plus la quantité d’acide lactique augmente, le lait devient alors de plus en plus acide, son pH est autour de 4 et les bactéries lactiques sont freinées. Le lait devient alors stable et sa conservation est plus longue.

Des bactéries du lait transforment le lactose, qui est un sucre principal composant le lait, de formule brute : C₁₂H₂₂O₁₁. Le lactose, dont l’hydrolyse donne deux sucres : le glucose et le galactose de même formule brute C₆H₁₂O₆ , est transformé en acide lactique par le processus de la fermentation lactique.

Equations :

-        Equation de l’hydrolyse du lactose est : 

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O --> 2[C₆H₁₂O₆]

Lactose + Eau --> Glucose + Galactose

Hydrolyse

-        Equation de la fermentation lactique est :

2[C₆H₁₂O₆] -->  4[CH₃-CHOH-COOH]

Glucose --> Galactose à Acide Lactique

Bactéries Lactiques

(streptocoques et lactobacilles)

Formule topologique :

Sur cette formule de l’acide lactique, on reconnaît :

-        une chaîne principale de 3 atomes de carbone

-        un groupe carboxyle de 1 atome de carbone, 2 atomes d’oxygène et 1 atome d’hydrogène

-        un groupe hydroxyle de 1 atome de carbone, et 1 atome d’hydrogène

Les yaourts ainsi formés, après ces étapes successives, sont refroidis à 4°C, le froid bloque toute activité des bactéries mais il ne les tue pas ; les yaourts deviennent alors fermes.

Schéma de fabrication d’un yaourt

Le schéma suivant présente les principales étapes de la fabrication d’un yaourt.

Expérience : Réalisation du yaourt

Liste du matériel

-        1L de lait pasteurisé

-        Ferments lactiques ou 1 yaourt

-        Pots de yaourt en verre

-        1 casserole

-        Four

Protocole

Dans une casserole, mettre le lait à chauffer à 90°C pendant 10 à 15 minutes.

Laisser refroidir le lait quelques minutes.

Rajouter les ferments lactiques ou bien le yaourt, et mélanger le tout.

Mettre le mélange dans les pots de yaourt, les mettre dans un four à 45°C pendant 20 minutes, puis les laisser environ 8 heures dans le four éteint et fermé.

Mettre les yaourts au frais.

Pour notre part, nous en avons laissé un à l’air libre, pour le laisser se dégrader et périmer pour ensuite pouvoir observer ces deux types de yaourts au microscope.

Observations

Les yaourts ont été réalisés assez rapidement. Les premiers, conservés au frais, sont restés comestibles longtemps. Quant au yaourt resté à l'air ambiant, il s’est dégradé à partir du 4^ème jour et a présenté des moisissures.

                     

Analyse

Par cette expérience, nous avons réalisé que le lait du départ s’est solidifié pour devenir du yaourt par l’ajout de ferments lactiques. Il y a donc eu une réaction, appelée la fermentation lactique.