Il existe une très grande variété de fromages selon la nature du lait et les technologies mises en œuvre.
La dénomination « fromage » est réservée au produit fermenté ou non, affiné ou non, obtenu à partir des matières d’origine exclusivement laitière suivantes : lait, lait partiellement ou totalement écrémé, crème, matière grasse, babeurre, utilisées seules ou en mélange et coagulées en tout ou en partie avant égouttage ou après élimination partielle de la partie aqueuse.
La qualité du lait de fromagerie peut être définie comme l’aptitude à donner un bon fromage dans des conditions normales de travail avec un rendement satisfaisant.
La standardisation biologique par traitement thermique, bactofugation ou microfiltration, suivie de l’addition d’une flore contrôlée permet de s’affranchir de la flore originelle des laits réfrigérés présentant une flore indésirable (psychrotrophes, germes pathogènes) et de favoriser la production de facteurs de croissance pour une acidification biologique régulière.
Les « standards » définis par les technologues concernent la composition et les caractéristiques physico-chimiques du lait à mettre en œuvre : matières azotées protéïques, matière grasse, équilibre minéral, pH, lactose.
Les bactéries lactiques jouent un rôle essentiel dans les différentes étapes de la transformation du lait en fromage. Par la production d’acide lactique, elles abaissent le pH et contribuent avec les enzymes coagulantes à modifier les caractéristiques physico-chimiques du milieu et contribuent à la texture particulière de chaque type de fromage. Elles préparent les conditions de développement des ferments d’affinage (moisissures, levures, corynébactéries, ferments propioniques, etc.). Par leurs activités aromatiques et protéolytiques, elles participent à l’affinage des fromages et déterminent leurs caractéristiques organoleptiques.
En dehors des fromages au lait cru AOC (appellation d’origine contrôlée), dont les laits collectés journellement ont une excellente qualité bactériologique, les industriels effectuent des traitements thermiques sur les laits réfrigérés afin de détruire la flore et les enzymes ou inhibiteurs indésirables pour mieux contrôler les étapes des grandes fabrications.
Mais ces traitements thermiques (63-65 °C/15-20 s ou 72 °C/20-30 s) affectent non seulement la flore originelle du lait cru, mais aussi ses propriétés technologiques (perte de l’aptitude à la coagulation, diminution du potentiel biologique). Certaines techniques comme la bactofugation ou la microfiltration tangentielle peuvent se substituer aux traitements thermiques en éliminant à température modérée (30-50 °C) 95 à 99% de la flore originelle du lait, dont les Clostridia, sans altérer les propriétés technologiques. Cependant, ces techniques conduisent, comme dans le cas des traitements thermiques, à une réduction du potentiel biologique.
Selon les caractéristiques des laits collectés, le fromager dispose de plusieurs leviers : traitements thermiques, choix des levains, température de report et pH d’emprésurage du lait.
Les bactéries lactiques utilisées sont essentiellement homofermentaires (Lactococcus lactis ssp lactis, lactococcus lactis ssp cremoris). Le lait peut être aussi ensemencé en micro-organismes ayant un rôle dans l’affinage (microcoques, lactobacilles mésophiles, corynébactéries).L’addition des levains après le traitement thermique en maturation chaude (30-35 °C pendant 1 ou 2 heures) a pour rôle d’acidifier le lait au pH d’emprésurage désiré et de diriger l’acidification pendant la phase d’égouttage. Cette étape est importante car elle conditionne le degré de minéralisation et l’extrait sec de la pâte du fromage.
Les bactéries lactiques peuvent être mésophiles, hétérofermentaires, homofermentaires ou thermophiles selon les technologies mises en œuvre. Leurs équipements enzymatiques endo- et exocellulaires participent à l’affinage du fromage.
Cependant, la conduite de la prématuration pour l’obtention du pH d’emprésurage reste une variable qui n’est pas toujours bien maîtrisée ; aussi, un certain nombre de fromagers pratiquent actuellement, une acidification dirigée pour l’obtention du pH d’emprésurage par l’emploi de GDL, CO2 , protéines sériques ou résines échangeuses d’ions.
La microflore lactique doit être présente dans le lait avant l’emprésurage. Dans le cas des laits crus pour la fabrication de fromages AOC, il est parfois pratiqué avant ensemencement une maturation « sauvage » à 12-15 °C pendant 15-16 heures qui favorise le développement des bactéries lactiques originelles du lait.
Un facteur limitant dans le développement de la standardisation des laits est une méconnaissance et une non maîtrise des équipements enzymatiques du lait, de la flore originelle et des levains utilisés.
Haut de pageLa coagulation résulte d’un changement irréversible du lait de l’état liquide à l’état semi-solide appelé gel ou coagulum. Les caractéristiques physico-chimiques du gel conditionnent l’aptitude à l’égouttage et les caractéristiques finales du fromage.
Elle consiste à précipiter les caséines à leur point isoélectrique (pHi = 4.6) par acidification biologique à l’aide de ferments lactiques qui transforment le lactose en acide lactique ou par acidification chimique (injection de CO2 ou addition de GDL) ou encore par ajout de protéines sériques à pH acide.
L’acidification entraîne une diminution des charges négatives des micelles et donc une diminution de la couche d’hydratation et des répulsions électrostatiques, ainsi qu’une solubilisation du calcium et du phosphore minéral, entraînant une déstructuration des micelles de caséine avec réorganisation protéique, pour former un réseau puis un gel à pH = 4.6.
C’est un gel qui présente une perméabilité satisfaisante, mais une friabilité élevée avec une élasticité et plasticité pratiquement nulles dues au manque de structuration du réseau. Les liaisons sont de faible énergie de type hydrophobe et résistent peu aux traitements mécaniques.
Elle consiste à transformer le lait de l’état liquide à l’état de gel par action d’ enzymes protéolytiques, le plus souvent d’origine animale.
Un certain nombre d’enzymes d’origine microbienne ont la propriété de coaguler le lait : enzymes de certaines moisissures (Endothia parasitica, Mucor pusullus, Mucor miehei) ou de 2 bactéries (Escherichia coli, Bacillus subtilis).
Cependant, la plus couramment utilisée est la présure sécrétée par la caillette des jeunes ruminants non sevrés.
Haut de page>Cette phase consiste en l’ élimination plus ou moins grande du lactosérum emprisonné dans les mailles du gel formé par voie acide et/ou enzymatique. Cette élimination du lactosérum sera plus ou moins rapide selon la nature et l’histoire du coagulum.
L’égouttage commence dans les cuves de coagulation, se poursuit dans les moules, puis dans les hâloirs.
Le gel formé par acidification et/ou par action de la présure constitue un état physique instable.
L’égouttage spontané d’un gel lactique est lent et conduit à un caillé hétérogène, présentant des teneurs en matières sèches peu élevées compte tenu d’un faible égouttage dû à une structure déminéralisée.
Le gel présure présente une cohésion, une élasticité et une porosité fortes, mais une perméabilité faible. Afin d’obtenir un caillé présentant une teneur élevée en matières sèches, il est nécessaire de mettre en œuvre un certain nombre d’opérations telles que le tranchage, le brassage, le chauffage, le pressage, le salage et le ressuyage.
Les phases d’égouttage et d’acidification ont une place importante sur le mode d’obtention des caillés lactique et présure, puisqu’elles régulent deux facteurs importants qui sont l’humidité du fromage dégraissé (HFD) et le pH.
La maîtrise des facteurs d’égouttage permet d’agir sur les quantités d’eau et de solutés évacués du coagulum.
Le tranchage consiste à découper le gel en portions égales et plus ou moins grandes afin d’augmenter la surface d’exsudation du lactosérum.
Le brassage évite la soudure du grain de caillé en maintenant libres les surfaces d’échanges.
L’élévation de la température permet un égouttage plus important du grain de caillé. Elle diminue la viscosité du lactosérum et renforce les liaisons hydrophobes à l’intérieur du grain de caillé qui se contracte et expulse la phase aqueuse à l’extérieur du grain.
Les températures pratiquées en fromagerie varient entre 20 °C (pâte fraîche), 35 °C (pâte molle, pâte pressée) et 53-57 °C (pâte pressée cuite).
Pendant l’ égouttage en moules des pâtes molles et pâtes pressées non cuites, la température s’abaisse de 35 °C à 20°C, ce qui favorise l’acidification par les bactéries lactiques mésophiles et permet de prévenir tout risque de contamination par des germes et moisissures indésirables.
Le chauffage en cuve à 53-57 °C pour les pâtes pressées cuites sélectionne la flore thermophile et accentue l’égouttage. La montée en température doit être progressive, 1 à 2 °C toutes les 2 minutes, afin d’éviter la création d’une enveloppe imperméable (coiffage du grain) qui est rédhibitoire à toute exsudation et à la soudure des grains de caillé.
Le pressage a pour but de donner la forme définitive au fromage, d’évacuer le sérum et l’air occlus intergranulaires et favoriser la soudure des grains de caillé.
L’ acidification développé par les ferments lactiques au cours de la fabrication entraîne une diminution de l’électronégativité des caséines conduisant à une baisse d’hydratation ainsi qu’à une déminéralisation de la micelle. Ces modifications entraînent la formation de nouvelles liaisons qui se traduisent par la contraction du gel et une meilleure perméabilité, ce qui amplifie l’expulsion du lactosérum.
L’affinage correspond à une phase de digestion enzymatique des constituants du caillé. Les enzymes intervenant dans l’affinage ont plusieurs origines. Elles peuvent être présentes à l’origine dans le lait (plasmine, lipase, etc.), ajoutées au lait (enzymes coagulantes, micro-organismes), ou produites au cours de l’affinage par synthèses microbiennes (bactéries, levures, moisissures).
L’affinage est dominé par trois grands phénomènes biochimiques : la fermentation du lactose, l’hydrolyse de la matière grasse et la dégradation des protéines. Les transformations confèrent à la pâte fromagère des caractères nouveaux. Elles la modifient dans son aspect, dans sa composition, dans sa consistance. Simultanément, saveur, arôme et texture se développent.
Les agents d’affinageLa microflore des fromages est composée d’un grand nombre de micro-organismes de différentes origines (lait, atmosphère des locaux, matériel de fromagerie, levains, etc.) et appartiennent à des groupes et à des espèces très divers.
Les micro-organismes élaborent des enzymes qui agissent sur le substrat. Certaines de ces enzymes sont libérées au cours de la croissance (enzymes exocellulaires) ; d’autres le sont après la mort et l’autolyse des cellules (enzymes endocellulaires). Parmi la flore microbienne, on peut définir 5 grands groupes : les bactéries lactiques, les microcoques, les bactéries corynéformes, les bactéries propioniques, les levures et les moisissures.
Cette microflore est en évolution constante ; certains germes se multiplient, d’autres disparaissent ; l’équilibre microbien n’est pas stable et on assiste à une succession de flores.
Les bactéries propioniques sont de germes anaérobies, fermentant les lactates en acide propionique, acide acétique et gaz carbonique. Ces germes sont responsables de l’ouverture des pâtes cuites et contribuent à la formation de la saveur et de l’arôme. L’amélioration de la qualité bactériologique des laits, le traitement thermique 76°C/16 s et la dégermination centrifuge ont pour effet de réduire la population propionique originelle des laits. Aussi, il est nécessaire de faire un ensemencement du lait de fabrication avec un levain pour obtenir une ouverture suffisante et un profil fermentaire normal.
Ces bactéries de surfaces sont aérobies et halophiles ; elles sont dotées d’activités protéolytiques et lipolytiques et ont une certaine aptitude à la dégradation des acides aminés. On les rencontre à la surface de divers types de pâtes telles que les pâtes molles à croûte fleuris ou croûte lavée, pâtes pressées à croûte emmorgée. Brevibacterium linens, caractéristique par sa couleur orangé due à des pigments caroténoïdes, est l’espèce la plus fréquente et répandue des corynéformes.
Ces micro-organismes s’adaptent à des substrats variés (air, sol, plantes, eau, ensilage, lait, etc.). On remarque que l’appartenance de Geotrichum candidum au sein du groupe des levures est maintenant admise.
On les rencontre surtout à la surface des fromages et ils jouent des rôles variés : désacidification des pâtes par consommation d’acide lactique, formation d’éthanol et de produits secondaires par fermentation du lactose, estérification, actions protéolytiques et lipolytiques. Comme dans le cas des ferments propioniques, ils peuvent être introduits directement dans le lait.
Le développement des bactéries lactiques a un rôle primordial en fromagerie du fait de leurs propriétés acidifiantes et protéolytiques dans le processus de transformation du lait en fromage. Elles agissent aussi comme agent de coagulation, d’égouttage et d’ajustement du degré de minéralisation du caillé. Toute perturbation, même minime, dans le développement de cette flore aura des conséquences importantes sur la qualité du produit obtenu.
L’aptitude du lait à permettre le développement des bactéries est fonction à la fois de l’origine du lait et de l ‘espèce bactérienne. Il existe différents facteurs susceptibles d’inhiber ou de stimuler la croissance des bactéries lactiques.
En technologie fromagère, les problèmes potentiels d’acidification du lait sont surtout dus à la lactoperoxydase et aux agglutinines qui ne sont pas détruites par la pasteurisation.
Les progrès accomplis ces dernières décennies dans la collecte du lait conduisent à réceptionner les laits qui n’ont suivi qu’une très faible évolution sur le plan microbiologique. Il n’est pas rare de voir des laits ne contenant que 5 000 ufc.ml-1. Ces laits faiblement peptonisés par la flore ne constituent pas un milieu optimum pour le développement des bactéries lactiques. On sait qu’une simple addition d’un extrait de levures au lait stimule la production d’acide lactique par les lactobacilles.
Parmi les composés azotés, les acides aminés, bases azotés ( purines et pyrimidines ), les peptides courts ( moins de 8 résidus ) et les protéoses petones sont les plus efficaces pour stimuler la croissance des bactéries lactiques.
Les accidents phagiques sont relativement rares avec le lait cru, mais beaucoup plus fréquents avec le lait pasteurisé.
On parle de fromage « plâtreux » lorsque le cœur du fromage reste blanchâtre, ferme et acide. Ce défaut est fréquent quand les ferments lactiques provoquent une acidification rapide, entraînant une synérèse trop accentuée.
Ceci peut résulter d’une insuffisance de levain lactique liée à une attaque phagique. L’activité de l’eau de la pâte est élevée et favorise les activités microbiennes et enzymatiques, provoquant une protéolyse excessive de la pâte qui devient coulante, plus ou moins affaissée et présente des goûts d’amertume.
Dans le cas des pâtes pressées cuites, il s’agit d’une déficience des laits en ferments propioniques producteur de CO2, ou d’un chauffage excessif qui entraîne une sélection thermique trop poussée. Pour pallier ce défaut, l’industriel ré-ensemence le lait à l’aide d’une culture pure de bactéries propioniques.
Ce phénomène peut se rencontrer dans tous les types de fromage dès le début de la fabrication. Il apparaît alors une multitude de petits trous dans la pâte (fromage dit « mille trous »).
Les accidents sont dus à un développement intempestif de germes producteurs de gaz à partir de la fermentation du lactose (levures telles que Kluyveromyces, bactéries coliformes surtout Aerobacter aerogenes, bactéries lactiques hétérofermentaires). Parmi les bactéries lactiques hétérofermentaires, on peut citer : Lactobacillus brevis, L. fermentum et Leuconostocmesenteroides ssp. Dextranicum et mesenteroides. Ce dernier est d’ailleurs utilisé pour améliorer l’ouverture en vue de favoriser le développement de P. roqueforti.
Mais les gonflements peuvent être dus aussi à la production de CO2 à partir du citrate par les bactéries lactiques contenues dans les levains comme Lactococcus lactis ssp. Lactis biovar. Diacetylactis ou Leuconostoc mesenteroides ssp. Cremoris. Ces types de gonflements peuvent être recherchés dans certains types de pâte à texture dite « ouverte ».
C’est un des plus graves accidents qui apparaît entre 10 jours à 2 mois. On le rencontre surtout dans les pâtes pressées cuites (parmesan, gruyère, emmental, etc.) et dans beaucoup de fromages à pâte pressée (hollande, saint-nectaire, fontine, tomme de Savoie et fromages fondus).
C’est le résultat d’une fermentation butyrique provoquée principalement par la présence de Clostridium tyrobutyricum dans le lait. C’est une bactérie anaérobies dont les spores sont thermorésistantes, que l’on rencontre dans les ensilages mal conduits, dans le sol , l’eau, etc. C’est la raison pour laquelle l’utilisation des fourrages ensilés pour l’alimentation des vaches est interdite en France pour la fabrication de comté ou d’emmental grand cru et en Suisse dans les régions de fabrication de pâtes pressées cuites et non cuites.
Caractérisés par l’apparition en surface de tâches bleuâtres ou verdâtres provoquées par Penicilium roqueforti, ces accidents se rencontrent surtout chez les fromages à croûtes fleurie.
P. camenberti, très acidophile, se développe mal sur une surface légèrement alcaline par le sel de fromagerie qui contient 0. à 0.6 % de bicarbonate de magnésium. Penicilium roqueforti, très répandu dans la nature et moins sensible aux variations de pH, s’implante à la place de P. camenberti.
Cet accident peut aussi se produire suite à un défaut d’acidification. On le retrouve également quelquefois à l’intérieur des pâtes molles au niveau des trous de moulage.
Ce défaut est provoqué par le développement de volumineuses touffes de Mucor à spores noires. C’est un accident plus rares que celui du bleu. On l’observe sur les fromages mal égouttés et peu salés.
Geotrichum candidum fait partie de la flore normale de nombreux fromages ( pâtes molles, pâtes pressées ). Son développement peut devenir trop important lorsque la température d’égouttage est trop élevée et le salage insuffisant : la surface du fromage devient glaireuse et jaunâtre avec une forte protéolyse.