Valeur nutritive des laits de consommation

Table des mati�res - Pr�c�dente - Suivante

Les traitements technologiques peuvent modifier la composition du lait et, ce faisant, sa valeur nutritive. Certains changements sont par nature �vidents: l'�cr�mage prive le lait de sa mati�re grasse et des acides gras essentiels et entra�ne des pertes �lev�es en vitamines liposolubles A et E. La perte est partielle dans le lait demi-�cr�m�. D'autres techniques ont des effets plus insidieux, comme le chauffage ou la conservation (Hermier et Cert, 1987).

En fait, il est difficile de pr�voir la teneur en nutriments de laits obtenus par une combinaison de divers proc�d�s technologiques, ainsi que le montre la composition vitaminique de diff�rents types de lait (tableau 47).

Effets des traitements thermiques

Les effets de la temp�rature de chauffage multiplient en proportion ceux de la dur�e et sont visibles surtout sur le constituant prot�ique du lait, mais peu sur la mati�re grasse (figure 12).

D�naturation de la mati�re azot�e

Effets des proc�d�s technologiques La chaleur modifie la configuration spatiale des prot�ines, sans l�ser la s�quence polypeptidique (structure primaire). Cette d�naturation d�bute � des temp�ratures de 80 �C, et est partiellement r�versible.

TABLEAU 47 Teneurs en vitamines de diff�rents types de lait (par litre)

Source: Renner, 1989.

La cas�ine r�siste aux effets thermiques: elle coagule seulement apr�s un chauffage d'une heure � 125 �C. Des chauffages moins intenses et couramment pratiqu�s peuvent ouvrir et litt�ralement d�plier l'arrangement spatial des cha�nes peptidiques.

Les prot�ines solubles sont tr�s alt�r�es par la chaleur (figures 12 et 13 et tableau 48). La pasteurisation d�nature de 10 � 20 pour cent des prot�ines du lactos�rum, le processus UHT direct de 40 � 60 pour cent et le processus indirect de 60 � 80 pour cent. Enfin, la st�rilisation classique les d�nature, mais pas totalement. La sensibilit� � la chaleur va d�croissant, des immunoglobulines (extr�ment alt�rables) aux s�rum-albumine et �-lactoglobuline, puis � l'alfalactalbumine (la prot�ine s�rique la plus stable). Le degr� de d�naturation de la lactoferrine varie avec son taux de saturation en fer. La fraction prot�osepeptone r�siste tr�s fortement � la chaleur.

La qualit� des prot�ines s�riques varie donc en fonction du traitement thermique subi, et les laits pasteuris�s, UHT et st�rilis�s ne sont pas �quivalents � cet �gard.

FIGURE 12 D�naturation des prot�ines solubles du lait par la temp�rature: effet du degr� de chauffage et de la dur�e d'exposition

Nature des modifications biochimiques. A des temp�ratures sup�rieures � 75 �C, les acides amin�s soufr�s lib�rent des groupements sulfhydryl volatiles qui donnent au lait chauff� son go�t cuit tr�s caract�ristique, en quantit�s d�pendant de l'intensit� du chauffage (elles sont d�j� maximales � 90�C).

A temp�rature plus �lev�e (lait st�rilis�), les quantit�s de ces groupements diminuent. Dans certains laits, de la cystine est ajout�e pour am�liorer leur qualit� nutritionnelle, notamment dans les laits destin�s aux nourrissons. D'autre part, les pertes en compos�s thermosensibles (acides amin�s branch�s et histidine) m�ritent aussi d'�tre surveill�es apr�s un chauffage intense

Les produits laitiers et les aliments lact�s pour nourrissons ne contiennent pas de complexes Iysine-alanine La pr�sence de ce compos� est un indicateur de d�naturation prot�ique, �galement corr�l� � la perte de cystine et de s�rine.

FIGURE 13 Modulation (en fractions relatives) de la teneur azot�e du lait par la temp�rature: effet du degr� et de la dur�e chauffage

Interactions entre prot�ines suite au chauffage. Les r�actions de d�naturation prot�ique du lait peuvent �tre caract�ris�es comme suit: les prot�ines s'agr�gent soit en formant entre elles des ponts disulfites, soit en reliant entre elles les micelles de cas�ine par l'entremise des prot�ines solubles d�naturces.

TABLEAU 48 D�naturation compl�te par la chaleur des diverses fractions prot�iques du lait de vache

Lorsque la cas�ine pr�cipite, elle entra�ne la fraction des prot�ines solubles complex�es. Cette copr�cipitation entra�ne non plus seulement 80 pour cent de l'azote prot�ique total, mais plus de 95 pour cent de la fraction azot�e prot�ique du lactos�rum, tandis que la teneur de la phase soluble en azote non prot�ique (NPN) demeure inchang�e. La copr�cipitation par la chaleur est avantageuse en fromagerie, puisqu'elle augmente les rendements en favorisant l'incorporation des prot�ines solubles d�natur�es au coagulum constitu� par les cas�ines.

Les laits de ch�vre et de brebis pr�sentent des courbes de stabilit� � la chaleur semblables � celles du lait de vache. Dans le cas du lait de ch�vre, une variation individuelle consid�rable du temps de coagulation par la chaleur a �t� d�montr�e.

Cons�quences nutritionnelles du chauffage des prot�ines. La digestibilit� des prot�ines d�natur�es � la chaleur est sup�rieure � celle des prot�ines natives. Les prot�ines chauff�es pr�cipitent dans le milieu acide de l'estomac en particules plus fines et donc plus dispers�es. Elles sont ainsi plus accessibles aux enzymes hydrolytiques qui agissent plus facilement sur une prot�ine ouverte. Le meilleur coefficient d'utilisation digestive des laits pasteuris�s et UHT compar�s au lait cru est le t�moin de cette diff�rence. Le traitement � la chaleur permettrait aussi de neutraliser certains inhibiteurs naturels du lait, des anti-trypsines notamment.

Interactions du composant glucidique.

R�action de Maillard. A haute temp�rature et/ou lors de tr�s longues p�riodes de stockage, il appara�t dans le lait des ald�hydes, des c�tones et des substances r�ductrices. Elles interagissent avec certains acides amin�s, amines et prot�ines. Cette r�action (dite de Maillard) intervient principalement entre le lactose et la �-lactoglobuline, mais aussi avec les cas�ines. Les produits de Maillard peuvent prendre une teinte brune (surtout dans les laits st�rilis�s et �vapor�s). L'un de ces produits qui sert d'indicateur est le hydroxym�thylfurfural. Ce compos� n'existe pas dans le lait cru et sa teneur augmente du lait pasteuris� au lait UHT direct et indirect pour �tre encore plus �lev�e dans le lait st�rilis�. Les produits de la r�action de Maillard donnent au lait une odeur et une saveur agr�ables.

Les ald�hydes et certains sous-produits pr�sentent une forte affinit� pour la Iysine et forment, lors de la r�action, des d�riv�s r�sistant � l'hydrolyse enzymatique. La Iysine pi�g�e dans ces compos�s n'est plus biodisponible. On peut estimer la �perte� de Iysine � 1-2 pour cent dans le lait pasteuris�, � 2-4 pour cent dans le lait UHT, � 5 pour cent dans le lait bouilli, � 5-10 pour cent dans le lait st�rilis� et � 20 pour cent dans le lait �vapor�. Cette r�action se poursuit au cours du stockage du lait et son intensit� d�pend fortement du degr� d'humidit� du milieu de conservation, mais aussi de la forme physique du lactose.

En raison de la teneur initiale �lev�e en Iysine, la perte peut �tre consid�r�e comme n�gligeable au cours du processus industriel classique (Adrian et Lepen, 1987), et donc les r�percussions nutritionnelles pour l'adulte sont le plus souvent faibles. Par contre, chez le nourrisson recevant une alimentation essentiellement lact�e, ces modifications doivent �tre prises en consid�ration (tableau 49).

La plupart des auteurs estiment les produits de la r�action de Maillard inoffensifs pour le foetus et le nouveau-n�, mais certains d'entre eux ont �voqu� un risque n�phrotoxique.

Complexes avec les min�raux. Le lactose donne des complexes avec certains hydroxyles et notamment avec l'hydroxyde de calcium. La concentration en calcium, mais surtout en lactose, augmente la solubilit� de ce complexe qui demeure dispersible en milieu faiblement alcalin.

TABLEAU 49 Effets d'une perte de 40 pour cent de Iysine due au traitement thermique sur la quantit� de prot�ines fournies au nourrisson

Source: Adrian et Lepen,1987.

De la m�me mani�re, l'absorption intestinale (passive) du magn�sium, du zinc, du fer r�duit et du mangan�se se trouve renforc�e. Ces propri�t�s du lactose sur la biodisponibilit� des min�raux s'estompent lorsque le chauffage du lactose est pouss� fort loin.

Impact sur les constituants lipidiques. Le chauffage ne semble pas modifier la qualit� des graisses quand la technique appliqu�e au lait est la pasteurisation courte, instantan�e, la st�rilisation ou le processus UHT. Lors du chauffage du lait, les acides c�toniques et hydroxyl�s naturels sont convertis respectivement en m�thyl-c�tones et en lactones, qui modifient les propri�t�s organoleptiques du lait. Tous les laits chauff�s contiennent de tels d�riv�s carboxydes, mais � des degr�s divers et parfois en quantit�s insuffisantes pour alt�rer sensiblement le go�t et l'ar�me, le lait UHT en contenant plus qu'un lait pasteuris�.

La pasteurisation n'alt�re pas les graisses polyinsatur�es et donc les acides gras essentiels; l'acide linol�ique est stable � haute temp�rature et sa d�composition ne survient qu'apr�s un chauffage d'une heure � 180 �C. Par contre, les laits st�rilis�s et UHT subiraient au cours du traitement thermique une r�duction l�g�re de leur teneur en acides gras essentiels.

TABLEAU 50 Effets de divers traitements thermiques sur la perte vitaminique

Source: Renner, 1989.

Impact du traitement thermique sur les min�raux. Le chauffage du lait diminue la fraction de calcium et de phosphore solubles, mais a des cons�quences limit�es pour l'�tre humain en raison des quantit�s initiales tr�s �lev�es de ces min�raux. Le fluor ionis� diminue �galement sous l'effet de la chaleur.

Effet de la chaleur sur les vitamines. Seuls la thiamine, la cyano cobalamine et l'acide ascorbique sont r�ellement tr�s thermosensibles. La pyridoxine et les folates subissent aussi l'effet de la chaleur (tableau 50). Les autres vitamines sont peu ou ne sont m�me pas d�truites lorsque l'exposition � la chaleur survient � l'abri de l'air (oxyg�ne) et de la lumi�re.

Les techniques actuelles de pasteurisation et UHT ne modifient que peu la teneur vitaminique du lait (<20 pour cent), pour autant que les proc�d�s soient correctement appliqu�s (sans exposition prolong�e � haute temp�rature). Le m�me principe vaut lors du processus de s�chage par pulv�risation.

Les techniques anciennes (st�rilisation en bouteille ou concentration sans addition de sucre) et le s�chage sur cylindre entra�nent des pertes consid�rables de folates, de thiamine et de vitamine B 12 ainsi qu'une nonbiodisponibilit� de la vitamine B6. L'�bullition domestique (souvent � haute temp�rature et prolong�e) diminue fortement la valeur vitaminique du lait (tableau 50). Cette baisse de valeur nutritive est d'autant plus importante que le lait (�cr�m�) est mal conserv�. La destruction des vitamines se poursuit lors du stockage, surtout en ambiance humide.

La perte de vitamine C est plus imputable � l'oxydation qu'� l'exposition � la chaleur. La forme d�-hydroascorbique est nettement plus sensible � la chaleur que l'acide ascorbique lui-m�me. La destruction des vitamines peut �tre r�duite par d�gazage du lait, c'est-�-dire en diminuant fortement la teneur en oxyg�ne ambiant.

Effet du traitement thermique sur les enzymes. Les enzymes endog�nes (phosphatages alcalines, peroxydase) sont tr�s thermosensibles. Leur disparition sert d'indice d'efficacit� de la m�thode thermique appliqu�e: la xanthine-oxydase n'est d�truite qu'� des temp�ratures sup�rieures � 85 �C et les phosphatases acides supportent la pasteurisation, mais pas le traitement UHT (figure 14). En �tablissant le profil enzymatique d'un lait, on peut ainsi �tablir le traitement qu'il a subi et donc son origine.

Les souches de Pseudomonas psychrotrophe produisent des lipases et des prot�ases thermostables. Le chauffage long � des temp�ratures �lev�es n�cessaire � la destruction de ces enzymes exog�nes, ab�me aussi le lait. Leur persistance favorise l'apparition dans le lait (UHT) d'acides gras, cause d'acidit� et de rancissement.

Un chauffage pr�alable et mod�r� du lait (I heure � 55 �C pour les prot�inases, 10 secondes � 74 �C pour les lipases) permet de se d�barasser, en partie au moins, de ces enzymes g�nantes.

Chauffage des laits destin�s � l'alimentation infantile. Des nourrissons aliment�s au lait humain, cru, pasteuris� ou bouilli ne se d�veloppent pas de la m�me fa�on. Les r�tentions azot�e, calcique, phosphor�e et sadique sont comparables, mais les prises pond�rales diff�rent: le gain de poids d'un nouveaun� recevant du lait de femme chauff� est d'un tiers plus bas en raison notamment de l'inactivation par la chaleur des lipases naturelles du lait humain. D'autres modifications entrent tr�s vraisemblablement en ligne de compte (voir chapitre 1 ).

Les aliments lact�s pour nourrissons sont fabriqu�s avec du lait de vache qui a �t� au pr�alable chauff�. De tous les traitements thermiques, c'est le processus UHT qui ab�me le moins le lait tout en lui conf�rant des propri�t�s alimentaires et nutritives satisfaisantes et des qualit�s d'hygi�ne suffisantes.

FIGURE 14 Inactivation des enzymes du lait selon l'intensit� du chauffage

La st�rilisation est � ce dernier �gard sup�rieure, mais d�t�riore trop les caract�ristiques nutritionnelles de la mati�re premi�re. En cons�quence, un lait st�rilis� ne devrait pas �tre utilis� pour pr�parer des produits di�t�tiques sp�cialement destin�s aux nourrissons (tableau 51).

TABLEAU 51 Effets de divers traitements thermiques sur la qualit� du lait

Homog�n�isation

L'homog�n�isation a pour but de r�duire la dimension des globules gras de 3 � 6 �m � 1 �m environ et d'augmenter les surfaces d'�change avec le milieu environnant. Elle provoque la formation de complexes lipides-prot�ines.

Ces modifications pr�sentent un int�r�t nutritionnel: les globules gras offrent davantage de sites � l'action des lipases et la digestion est facilit�e, notamment chez le nourrisson pr�matur�. La digestion prot�ique est aussi am�lior�e: l'acidification gastrique permet d'obtenir un caill� plus doux et plus finement dispers�.

Condensation

L'�vaporation se faisant sous basse pression, des temp�ratures peu �lev�es (5565 �C) c'est-�-dire moins d�l�t�res pour le composant nutritionnel, suffisent � r�duire l'eau du lait.

Le pr�chauffage (100-120 �C pendant 1 � 3 minutes) stabilise les prot�ines et l'homog�n�isation disperse les globules gras, emp�chant la coagulation des premi�res et la coalescence des seconds lors de la st�rilisation ult�rieure �ventuelle.

TABLEAU 52 Teneurs en min�raux des laits concentr�s compar�es au lait entier pasteuris� (mg/100 g)

La fabrication du lait concentr� sucr� n'exige justement pas le passage par une st�rilisation puisque le sucre ajout� sert de conservant. De ce fait, les d�t�riorations d'ordre nutritionnel sont �vit�es. Par contre, le proc�d� implique un bon contr�le de la cristallisation du lactose (proc�d� de refroidissement apr�s �vaporation) qui favorise, en pr�sence d'eau, la r�action de Maillard (voir plus haut). La r�action du blocage de la Iysine d�pend donc moins du degr� d'humidit� d'une poudre que de l'�tat physique du lactose. La fabrication du lait condens� non sucr� additionne les risques nutritionnels de la condensation et de la st�rilisation qui reste n�cessaire.

La valeur biologique des prot�ines des laits condens�s est finalement peu alt�r�e et la composition amin�e proche de celle du lait initia]; la teneur en Iysine est n�anmoins r�duite de 20 pour cent environ. Le tableau 52 donne la teneur des principaux min�raux; leur biodisponibilit� n'est pas alt�r�e par la condensation.

Les quantit�s vitaminiques sont dans l'ensemble tr�s proches des valeurs initiales: seuls la thiamine, la pyridoxine, les folates et la vitamine B 12 voient respectivement leurs taux r�duits � 65, 48, 77 et 17 pour cent dans le lait entier condens�. Dans le lait entier concentr� sucr�, seule la pyridoxine est r�duite � 45 pour cent de sa quantit� initiale, parce que ce lait �chappe � la st�rilisation (tableau 53).

TABLEAU 53 Teneurs en vitamines des laits concentr�s compar�es au lait entier pasteuris� (par kg de produit)

Note: (s) = suppl�ment�.
Dessiccation (s�chage)

Les modifications nutritionnelles cons�cutives � ce proc�d� sont celles du traitement thermique: le s�chage sur cylindre est donc plus �agressif� que le s�chage par pulv�risation. Le premier proc�d� provoque presque immanquablement une d�naturation des prot�ines solubles et un brunissement. Avec du lait entier, les globules gras s'agr�gent. Le second proc�d� ne permet pas d'�viter la coalescence partielle des particules lipidiques. Au cours de l'�vaporation les globules gras se divisent et se couvrent de micelles de cas�ine et de prot�ines s�riques. Le taux de Iysine diminue environ de 5 pour cent ou de 15 pour cent lors de la pulv�risation ou du passage sur cylindre, respectivement. Une perte de certains autres acides amin�s peut survenir. On consid�re, cependant, que la valeur biologique des prot�ines du lait en poudre est proche de celle du lait initial pour peu qu'il n'y ait pas eu de chauffage intense.

TABLEAU 54 Biodisponibilit� de la lysine apr�s 20 mois de conservation de poudre de lait � des humidit�s relatives diff�rentes

Source: Adrian et Lepen 1987.

Par contre, le lait dont le lactose a �t� hydrolys� avant s�chage poss�de une valeur biologique moindre (taux r�duit de Iysine), le blocage de la Iysine par les monosaccharides (glucose) �tant intense. La dessiccation par pulv�risation ne semble pas modifier les taux de vitamines, alors que le passage sur cylindre est moins inoffensif.

Stockage

Effet de l'humidit�. Les laits en poudre y sont particuli�rement vuln�rables car au cours de la conservation le lactose amorphe, tr�s hygroscopique, fixe progressivement de l'eau, ce qui provoque sa cristallisation sous forme monohydrat�e. Cette cristallisation se produit de mani�re intense lorsque l'humidit� relative dans la poudre atteint ou d�passe 40 pour cent (soit une teneur absolue en eau de l'ordre de 5 g/ 100 g de poudre). Les cons�quences nutritionnelles de cette humidification de la poudre sont importantes car l'eau absorb�e sur le lactose amorphe exc�de la quantit� n�cessaire � la cristallisation. Lorsque celle-ci se produit, il appara�t dans le milieu une eau m�taboliquement tr�s active qui d�clenche notamment la r�action de Maillard. Il en r�sulte que la r�action de blocage de la Iysine est � la fois tributaire du degr� d'humidit� et de l'�tat physique du lactose (tableau 543.

A 37 �C et un degr� d'humidit� de 4 pour cent, la teneur des vitamines d�cro�t aussi progressivement. Apr�s 30 jours, les folates ont baiss� de 72 pour cent, l'ascorbate de 91 pour cent; apr�s 60 jours, la vitamine B 1 n'a plus que 12 pour cent de sa teneur initiale. Lorsque le degr� d'humidit� atteint 10 pour cent, apr�s 15 jours, les folates et la vitamine C ne sont plus dosables alors que la thiamine maintient 40 pour cent de son taux initial apr�s un mois dans ces conditions.

FIGURE 15 Teneur en vitamine C de diff�rents laits (UHT direct et indirect, pasteuris�) au cours du stockage

Effet de l'oxyg�ne. Les folates et la vitamine C sont particuli�rement oxyg�nosensibles (figure 15); les vitamines B12, A, E et la choline le sont moins; les vitamines B1 , B6 et D le sont mod�r�ment; les autres ne le sont pas. En r�frig�rateur, des pertes vitaminiques ont lieu �galement, mais � vitesse r�duite. Une conservation en emballage imperm�able � l'(oxyg�ne de 1') air est donc recommand�e apr�s d�gazage pour �liminer l'air et son oxyg�ne (poudre d�sa�r�e). Le type d'emballage choisi joue � cet �gard aussi un r�le qu'il convient de garder � l'esprit (figure 16). Dans les laits entiers en poudre, c'est l'oxydation des graisses au cours de la conservation qui est susceptible d'induire une odeur et un go�t d�sagr�able du produit.

FIGURE 16 Influence de l'exposition lumineuse sur la teneur vitaminique du lait: effet de l'intensit� (vitamine B2) et de la nature de l'emballage (vitamine C)

FIGURE 17 Effet la lumi�re fluorescente sur les qualit�s organoleptiques du lait en diff�rents emballages

Cons�quences des rayonnements. La lumi�re solaire et le rayonnement UV provoquent la destruction partielle ou totale des vitamines A, B₂, B₆ et C. Les taux de riboflavine et d'acide folique diminuent de 10 � 30 pour cent par heure d'exposition au soleil (figure 16). Les radiations ionisantes, capables d'assainir le lait, ont des effets similaires, mais induisent de plus des saveurs d�sagr�ables: celles-ci sont dues � l'oxydation des mati�res grasses (figure 17). La pr�sence d'oxyg�ne ambiant acc�l�re certaines r�actions, comme la destruction de l'acide ascorbique. Les autres substances, notamment vitaminiques, ne sont pas sensibles aux rayonnements. Leurs effets sont cependant suffisamment importants pour qu'on recommande de conditionner et de conserver le lait en r�cipients opaques (feuille d'aluminium) ou en verre teint�. Le rayonnement UV offre la propri�t� int�ressante de transformer certains st�rols du lait en vitamine D3. Le ph�nom�ne est difficile � contr�ler et son application n'est pas autoris�e dans tous les pays.

Impact nutritionnel de la conservation chimique. La conservation du lait en pr�sence d'eau oxyg�n�e est interdite dans la plupart des pays, mais autoris�e dans certaines r�gions tropicales. Une addition de 0,5 � 0,8 pour cent d'H₂O₂ pr�serve le lait des d�veloppements bact�riens, notamment coliformes. De la catalase ajout�e ensuite au milieu permet d'�liminer l'eau oxyg�n�e. Le lait ainsi trait� conserve ses qualit�s nutritionnelles, mais subit une d�naturation de ses prot�ines solubles. La m�thionine et la cystine sont partiellement oxyd�es, mais les m�tabolites obtenus semblent biologiquement utilisables et interchangeables. Les vitamines B₁, B₆, C et la niacine sont faiblement oxyd�es.

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