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Table des mati�res
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Les quantit�s de lactos�rum disponibles dans le monde sont consid�rables puisqu'elles repr�sentent au moins 85 pour cent du lait transform� en fromage. La composition de ce d�riv� de l'industrie laiti�re varie avec la fabrication dont il provient.
On distingue g�n�ralement deux cat�gories de s�rum, selon que son acidit� est inf�rieure ou sup�rieure � 1,8 g d'acide lactique par litre:
D'une fa�on g�n�rale, les s�rums acides contiennent moins de lactose et davantage de min�raux, notamment de calcium et de phosphore, du fait de la d�min�ralisation de la micelle de cas�ine. Les prot�ines sont constitu�es principalement de prot�ines solubles; dans les fabrications supportant des temp�ratures �lev�es de pasteurisation, leur teneur diminue.
D�s son �limination du caill�, le s�rum ensemenc� en bact�ries lactiques et autres micro-organismes et � pH et � temp�rature favorables � leur d�veloppement s'alt�re rapidement. Pour le conserver, il convient de le traiter sans d�lais en le refroidissant vers 5 � 8 �C apr�s, si possible, pasteurisation.
Il faut souligner les excellentes propri�t�s fonctionnelles des prot�ines de s�rum: solubilit�, capacit� � absorber et � fixer l'eau, g�lification, propri�t�s �mulsifiantes et moussantes. Par contre, sa teneur relativement �lev�e en mati�res salines est plut�t un inconv�nient. Il existe de nombreuses utilisations possibles du s�rum dans l'alimentation humaine et animale, mais sa forte teneur en eau (94 pour cent), sa salinit� �lev�e et son alt�rabilit�, rendent souvent difficiles sa valorisation.
Dans certains grands pays laitiers industrialis�s, l'accroissement consid�rable des quantit�s de fromages fabriqu�s par unit� de production ne permettent plus d'�liminer le s�rum directement, soit par une consommation animale proche (porcheries), soit par d�versement dans les cours d'eau, o� il serait � l'origine de pollution grave due � la fermentation de ses mati�res organiques (lactose et mati�res azot�es) et � la diminution de la teneur en oxyg�ne dissous de l'eau audessous d'un seuil acceptable. La DBO (demande biologique d'oxyg�ne) du s�rum est de 40 000, c'est-�-dire qu'un litre de s�rum n�cessite 40 g d'oxyg�ne pour que ses mati�res organiques soient d�truites par oxydation microbienne. Dans ces conditions, il est devenu indispensable de le traiter de sorte qu'il ne constitue plus une mati�re gravement polluante. Encore faut-il que son traitement soit �conomiquement acceptable.
Avant toute utilisation, le s�rum est g�n�ralement filtr� et centrifug� afin de r�cup�rer les particules de caill� et la mati�re grasse. Les m�thodes de traitement du s�rum sont vari�es et permettent d'obtenir de nombreux produits (figure 20).
Le s�rum, d�min�ralis� ou non, est concentr� puis �ventuellement s�ch� sur rouleaux ou par le proc�d� spray. La concentration avant s�chage permet, outre une �conomie d'�nergie, la cristallisation du lactose sous forme alfamonohydrat�e et ainsi l'obtention d'une poudre non hygroscopique et peu collante. Selon la qualit� du s�rum mis en œuvre, il existe diff�rentes vari�t�s de concentr�s ou de poudres: produits de s�rum doux, de s�rum acide, de s�rum d�min�ralis� et de s�rum d�lactos�. D'une fa�on g�n�rale, les s�rums doux sont plus faciles � s�cher, de meilleure qualit� et offrent plus de d�bouch�s.
Les poudres sont principalement utilis�es dans les aliments d'allaitement pour veaux. Elles sont �galement employ�es, de m�me que les concentr�s liquides, en m�lange avec d'autres aliments (hachis de paille, dr�ches de brasserie, farines), pour divers animaux d'�levage (bovins, porcins, volailles). En alimentation humaine, les s�rums concentr�s et en poudre ont des applications dans les produits � base de c�r�ales, o� ils agissent � la fois comme renfor�ateur des farines et am�liorateur de go�t et de couleur. Moins co�teux que la poudre de lait, ils tendent � la remplacer au moins en partie.
FIGURE 20 Sch�ma d'utilisation et de valorisation du lactos�rum
Les s�rums concentr�s et en poudre sont aussi utilis�s en m�lange avec de la cr�me ou de la mati�re grasse butyrique ou v�g�tale, des prot�ines et additifs divers (stabilisants, sucre, sel, ar�mes, etc.) pour pr�parer divers produits cr�meux, p�teux ou � tartiner. Des m�langes de poudre ou de concentr� de s�rum et de prot�ines de soja, aromatis�s, color�s et textur�s, permettent la pr�paration de produits stables, non gras, rappelant la viande.
Bienqu'en faible quantit� dans le s�rum, o� elles ne repr�sentent qu'environ 13 pour cent de sa mati�re s�che, leur extraction pr�sente beaucoup d'int�r�t en raison de leur grande valeur nutritionnelle et notamment de leur utilisation possible dans les domaines di�t�tiques et th�rapeutiques. De plus, gr�ce � leurs remarquables propri�t�s fonctionnelles, elles ont un grand nombre de r�les sp�cifiques dans la texture de pr�parations alimentaires.
Il existe diverses techniques d'extraction. Le proc�d� le plus ancien est la thermocoagulation. Le plus simple consiste � porter � �bullition du lactos�rum acidifi� � pH 4,6-4,7. D�s 63 �C, les prot�ines commencent � floculer; la pr�cipitation est totale peu apr�s l'�bullition. Leur r�cup�ration se fait par filtration ou d�cantation. Ce produit, press� pendant 24 heures, donne un fromage connu depuis tr�s longtemps. On peut aussi en faire un �lait de prot�ines� qui est r�incorpor� au lait de fromagerie. Ce proc�d� ne modifie pas la valeur nutritionnelle des prot�ines mais modifie d�favorablement leurs propri�t�s fonctionnelles. Aussi semble-t-il pr�f�rable de recourir aux proc�d�s modernes que sont l'ultrafiltration et les �changeurs d'ions.
La fabrication du lactose se fait par �vaporation du lactos�rum, apr�s extraction �ventuelle de la mati�re grasse, des prot�ines et des sels min�raux, puis par cristallisation du lactose, s�paration et s�chage des cristaux. Il existe deux qualit�s principales de lactose:
Lactose hydrolyse
L'hydrolyse est g�n�ralement r�alis�e par voie enzymatique � l'aide de lactases. Elle se fait soit par l'enzyme libre, soit par l'enzyme immobilis�e. Apr�s hydrolyse du lactose, son pouvoir sucrant est environ quatre fois plus �lev�.
Usage alimentaire du lactos�rum
La qualit� nutritive du lactos�rum tient � la fois � la pr�sence du lactose et des prot�ines s�riques. La richesse en lactose en fait un auxiliaire actif dans le brunissement enzymatique ou maillardisation appr�ci� en boulangerie, biscuiterie et viennoiserie.
Les propri�t�s fonctionnelles li�es aux prot�ines s�riques en font des produits int�ressants � la fois pour l'alimentation du b�tail, mais aussi en nutrition humaine.
Ces prot�ines sont utilis�es en alimentation infantile pour leurs qualit�s nutritionnelles (richesse en acides amin�s essentiels), pour la pr�paration de plats cuisin�s (r�tention d'eau), pour leur solubilit� � toute �chelle de pH (boissons au lait, limonaderie) et pour leur pouvoir moussant (confiserie, nougaterie).
Elles sont �galement employ�es dans bien d'autres op�rations de l'industrie agro-alimentaire, telles que la fabrication des potages en poudre, des fromages fondus, des cr�mes glac�es, des mousses de foie et la panification. Enfin, les prot�ines s�riques conviennent particuli�rement au d�veloppement des levures.
Il convient de noter la pr�sence de diverses vitamines hydrosolubles dans le lactos�rum. Le lactos�rum r�cup�r� pour la nutrition humaine ou animale provient pour l'essentiel de la fabrication fromag�re. La composition donn�e au tableau 61 est � titre indicatif, compte tenu de la diversit� des fabrications fromag�res, notamment de celles issues de coagulation mixte et acide. Au cours du stockage du lactos�rum � temp�rature ambiante, les vitamines ne sont pas d�truites et la teneur en Iysine n'augmente quasiment pas, t�moins d'une bonne stabilit� du produit.
TABLEAU 61 Composition moyenne du lactos�rum
| Composants | Unit�s | Lactos�rum par kg | Lactos�rum par kg |
| Mati�res s�ches | g | 61 | |
| Humidit� | g | 44 | |
| Lactose | g | 48-42 | 740-660 |
| Prot�ines | g | 8 | 125 |
| Graisses | g | 2 | 10 |
| Min�raux | g | 5-7 | 80-105 |
| Acide lactique | g | 1-5 | 2-42 |
| Calcium | g | 0,5-1,0 | 7-20 |
| Phosphore | g | 0,5 | 8 |
| Potassium | g | 1,4 | 20 |
| Sodium | g | 0,45 | g |
| Chlore | g | 1,0 | 16 |
| Magn�sium | g | 0,04-0,08 | 1-2 |
| Zinc | mg | 0,3-2,3 | 10-60 |
| Fer | mg | 0,9 | |
| Cuivre | mg | 0,2 | 3 |
| Mangan�se | �g | 6-26 | 120-470 |
| Thiamine | mg | 0,4 | 5 |
| Riboflavine | mg | 1,4 | 25 |
| Pyridoxine | mg | 0,5 | |
| Cobalamine | �g | 1,5 | 25 |
| Acide nicotinique | mg | 2 | 8 |
| Acide folique | �g | 50 | 220 |
| Acide pantoth�nique | mg | - | 11 5 |
| Acide ascorbique | mg | 9 | 45 |
| pH | 6,0-4,5 |
Note: Lorsque deux chiffre sont donn�s, le chiffre de gauche correspond au lactos�rum doux et celui de droite au lactos�rum acide.
Impact des traitements particuliers sur la valeur nutritionnelle du lactos�rum obtenu
Dessiccation (s�chage). Le s�chage du lactos�rum par pulv�risation (spray) pour en faire de la poudre n'alt�re pas le produit alors que le passage sur rouleau est plus d�l�t�re.
Coagulation. Prot�ines s�riques coagul�es � la chaleur sont en fait des compos�s h�t�rog�nes contenant principalement des prot�ines (88 pour cent) mais aussi des mati�res grasses (4,5 pour cent), du lactose (0,2 pour cent) et des cendres (4 pour cent). En outre, leur digestibilit� est proche de 100 pour cent, c'est-�-dire meilleure que celle des prot�ines s�riques ellesm�mes.
Ultrafiltration. Les proc�d�s d'ultracentrifugation permettent de pousser plus ou moins loin la s�paration entre nutriments. On peut obtenir une mati�re s�che de concentration tr�s variable (de 12 � 70 pour cent); simultan�ment, la teneur en lactose peut �tre abaiss�e de 70 � 20 pour cent environ et celle de mati�re min�rale de 10 � 4 pour cent.
Les concentr�s de prot�ines s�riques trouvent un usage particuli�rement adapt� en alimentation infantile. Toutefois, comme la teneur en min�raux augmente au cours de l'ultrafiltration avec la concentration prot�ique, une d�min�ralisation suppl�mentaire (par �lectrodialyse) est n�cessaire avant d'en faire des produits adapt�s � la consommation infantile. De m�me, les vitamines fortement li�es aux prot�ines (cobalamine et acide folique) se retrouvent int�gralement ou presque dans l'ultrafiltrat alors que les autres vitamines du groupe B ne se maintiennent qu'� des concentrations variant de 60 � 70 pour cent de leur valeur initiale. La vitamine C ne conserve que de 15 � 20 pour cent � peine de sa valeur de d�part. Un r�ajustement vitaminique est d�s lors n�cessaire, selon l'usage ult�rieur qui sera fait de ces produits.
Osmose inverse. L'osmose inverse ne devrait d�barrasser le lactos�rum que de son eau. Dans la r�alit�, il subit une l�g�re perte de tous les min�raux.
TABLEAU 62 Composition moyenne de diff�rents produits prot�ines du lait (%)
| Composants | Cas�ines | Copr�cipit�s | Concentr�s de lactos�rum | |
| Faible | Fort | |||
| Humidit� | 4,5 | 6,0 | 4 | 4 |
| Prot�ines | 90 | 82,5 | 40 | 70 |
| Lactose | 0,3 | 0,8 | 46 | 1 8 |
| Graisses | 1,2 | 1,2 | 4 | 5 |
| Cendres | 4,1 | 9,5 | 5 | 4 |
| Sodium | 0,1 | 22 | 0,4 | 0,3 |
| Potassium | 0,1 | 0,1 | 1 2 | 1 0 |
| Calcium | 0,1 | 2,0 | 0,7 | 0.5 |
Int�r�t nutritionnel des sous-produits du lactos�rum ou de produits combin�s
Utilisation des constituants du lactos�rum. On peut modifier certaines fractions du lactos�rum de mani�re � obtenir des copr�cipit�s (96 pour cent de la cas�ine sont entra�n�s avec 70 pour cent des prot�ines s�riques), des prot�ines s�riques coagul�es � la chaleur ou encore des prot�ines s�riques concentr�es obtenues par ultracentrifugation (tableau 62).
Les copr�cipit�s poss�dent un profil en acides amin�s comparable � celui des prot�ines enti�res du lait. Quand du calcium est employ� pour entra�ner les constituants azot�s dans la copr�cipitation, des produits riches en calcium sont alors extraits. Ces produits servent � am�liorer la teneur prot�ique du yaourt, du k�fir, mais aussi des biscuits, des produits de boulangerie, de la p�tisserie, des puddings, des cr�mes glac�es, etc.
Les prot�ines coagul�es � la chaleur trouvent leur meilleure application comme produit d'addition: on en ajoute aux fromages blancs, aux yaourts et toutes sortes de produits laitiers ferment�s, aux fromages, aux cr�mes glac�es et aux p�tisseries.
Les produits d'ultracentrifugation sont surtout utilis�s en di�t�tique infantile. En effet, la valeur biologique de ces lactoprot�ines s�riques concentr�es �quivaut � celle des prot�ines solubles originales et la biodisponibilit� de la lysine n'est pas entam�e par ce proc�d�. Les r�sidus de l'ultracentrifugation contiennent surtout du lactose, de l'azote non prot�ique et des min�raux. La r�cup�ration de ces r�sidus passe par l'hydrolyse du lactose pour obtenir une mati�re sirupeuse (m�lange de glucose et de galactose au pouvoir sucrant quatre � cinq fois sup�rieur).
D'une mani�re g�n�rale, la bonne qualit� du lactos�rum en fait un produit d'addition particuli�rement appropri� pour enrichir les aliments ou les r�gimes pauvres en prot�ines. En pathologie, on pense particuli�rement � l'alimentation des diab�tiques, des malades h�patiques ou des sujets souffrant de malnutrition. En alimentation de soutien, on pense aux sportifs, aux personnes �g�es ainsi qu'� certaines cat�gories d'enfants. Le pain additionn� de lactos�rum voit ses qualit�s nutritionnelles am�lior�es, mais les produits laitiers eux-m�mes (fromages, etc.) peuvent aussi b�n�ficier d'un apport de telles prot�ines. Les r�gimes riches en aliments d'origine v�g�tale se trouvent aussi notablement am�lior�s lorsque des prot�ines lact�es s�riques y sont ajout�es. Cet avantage est particuli�rement int�ressant pour les pays en d�veloppement, puisque les prot�ines s�riques se pr�tent bien au m�lange avec d'autres aliments, et notamment � la cuisson en remplacement de l'œuf.
Fromages riches ou enrichis en lactoprot�ines. On peut, par ultrafiltration du lait de fromagerie, obtenir une mati�re s�che de telle mani�re que le lactos�rum ne soit pas perdu lors de la fabrication du fromage. Ainsi, toutes les prot�ines s�riques restent dans le fromage qui en contient d�s lors 15 pour cent environ au lieu de 2 � 3 pour cent.
De m�me, les teneurs en calcium et phosphore sont plus �lev�es et celles de sodium et potassium l�g�rement plus faibles. Lors de la prot�olyse enzymatique, les prot�ines solubles r�sistent mieux que la cas�ine: les teneurs en acides amin�s libres et en compos�s azot�s solubles seront relativement plus basses. On peut m�me enrichir la mati�re s�che fromag�re en prot�ines solubles. Dans ce cas, la teneur prot�ique s�rique relative peut atteindre 35 pour cent.
Usage alimentaire des autres constituants du lactos�rum
Lactose. En raison de ses propri�t�s le lactose a de nombreuses utilisations: en di�t�tique; en industrie pharmaceutique comme diluant, excipient ou milieu de fermentation; en industrie alimentaire, notamment en charcuterie comme substrat de culture pour les bact�ries lactiques; en confiserie, boulangerie, biscuiterie et p�tisserie; dans la fabrication des chips et pommes de terre frites pour favoriser les r�actions de brunissementet de caram�lisation, ou encore comme charge glucidique � faible caract�re sucr� (sept fois moins sucrant que le saccharose). Il est aussi utilis� comme fixateur d'ar�mes, absorbeur de pigments et pour son pouvoir �mulsifiant, son aptitude au s�chage et � la compression.
Lactose hydrolys�. L'hydrolyse du lactose (d�doublement en glucose et en galactose) ouvre de nouveaux et int�ressants d�bouch�s au lactos�rum d�min�ralis�, notamment dans les desserts, les fabrications sucr�es � base de farine, la confiserie, les cr�mes glac�es, la biscotterie, la biscuiterie, ainsi que dans l'alimentation animale. Toutefois, certains pays font encore des r�serves sur son emploi consid�rant que l'innocuit� du galactose n'est pas pleinement d�montr�e.
