En 1988, notre unité met en place un outil original
En 1988, l’URTAL a développé une minifromagerie expérimentale dont la conception répondait à plusieurs objectifs :
- la fabrication de fromages de petits formats présentant les mêmes caractéristiques que ceux issus de l’industrie ;
- la modification éventuelle de n’importe quel paramètre technologique en cours de fabrication, selon les conditions expérimentales ;
- la réalisation de programmes de recherche nationaux et internationaux en étant capable de reproduire un maximum de schémas technologiques fromagers dans des conditions contrôlées afin de mieux comprendre l’impact de certains facteurs intervenant sur la qualité des fromages.
Pour faire face à de telles exigences, l’atelier de fabrication a été équipé d’un système d’acquisition de données et de pilotage qui permettait, en fonction des options choisies, de programmer et d’exécuter certaines tâches (travail en cuve, pressage des fromages tout en enregistrant les données (température du lait, temps de coagulation, courbes de chauffage en cuve, température et force de pressage). L’atelier disposait, en 1988, de 4 cuves de 12 L en inox pour mener les expérimentations. Il était complété par des caves d’affinage dans lesquelles il était possible de contrôler la température et l’humidité relative. Au fil des expérimentations, il nous est apparu que le format des fromages de 0,2 kg à 1 kg fabriqués avec les cuves de 12 L n’était pas satisfaisant pour étudier, d‘une part, la dynamique d’évolution des différentes caractéristiques microbiologiques, biochimiques, durant l’affinage des fromages où il était nécessaire de réaliser plusieurs prélèvements et d’autre part, d’avoir suffisamment de fromage en fin d’affinage pour réaliser une analyse sensorielle avec un jury de 10-12 personnes. Nous avons donc acquis, dans un second temps, 4 cuves de 40 L en inox (année 2001), puis 4 cuves de 100 L en inox (année 2006). Cependant, ce type de cuve avec son matériau inox n’est représentatif que d’une partie du matériel de fromagerie utilisé par les transformateurs. Ainsi, afin de se rapprocher des pratiques utilisées par les fabricants de fromages traditionnels, il nous apparaissait essentiel de nous équiper de 4 cuves de 100 L en cuivre (acquisition en 2012), matériel utilisé par ces fabricants.
Un outil qui voyage
Cette minifromagerie expérimentale a rencontré un certain succès à l’international. En effet, entre 1990 et 2000, trois minifromageries ont été exportées au Canada (Université Laval), en Italie (Institut zootechnique et laitier de Sardaigne) et en Egypte (Université d’Alexandrie).
Notre chemin vers une reconnaissance scientifique
Depuis sa création en 1988, cet outil expérimental, flexible, a permis de conduire des projets de recherche sur divers sujets, intéressant soit les filières traditionnelles, soit les filières industrielles ou les deux à la fois.
Période 1988-2000 : De l’importance du lait cru
Les premiers travaux utilisant la minifromagerie expérimentale (utilisation des cuves de 12 L ; fromages de 0,2 kg) ont porté sur l’influence de l’historique thermique du lait (stockage, maturation, traitements thermiques) sur les caractéristiques sensorielles d’un fromage à pâte pressée non cuite (thèse E. Beuvier, 1990). Ces travaux alliant traitements thermiques et microfiltration du lait, ont permis dans des conditions contrôlées, de dissocier l’impact de la microflore du lait de celui des systèmes enzymatiques du lait sur les phénomènes de protéolyse se déroulant durant l’affinage et in fine sur le goût du fromage.
Puis dans les années 90, se sont posées des interrogations autour du lait cru, notamment s’il fallait le garder ou pas pour la fabrication des fromages. Afin de répondre à cette question, il était important de pouvoir démontrer scientifiquement le rôle de la microflore du lait cru sur les caractéristiques des fromages. Pour ce faire, nous avons comparé, au sein de la minifromagerie expérimentale (utilisation des cuves de 12 L), des fabrications de fromages réalisées à partir de lait cru, de lait pasteurisé ou de lait microfiltré afin d’observer quel était l’impact des traitements appliqués au lait sur les caractéristiques des fromages affinés (fromages à pâte pressée cuite et non cuite de 1 kg). Nous avons pu ainsi démontrer que l’élimination de la microflore du lait cru par pasteurisation ou microfiltration, entraîne une diminution de la protéolyse (secondaire) et des processus fermentaires et une modification dans la nature des composés volatils produits dans les fromages. Ces modifications se traduisent par une intensité aromatique plus faible des fromages et d’une manière générale par des caractéristiques organoleptiques différentes. (Demarigny et al., 1996; 1997; thèse Y. Demarigny, 1997; Beuvier et al., 1997; Buchin et al., 1998 ; Buchin & Beuvier, 2000). Tous ces travaux ont permis de fournir des éléments participant à la défense des fromages au lait cru et ont contribué à la reconnaissance nationale et internationale de l’unité dans le domaine des fromages au lait cru. A noter que nous étions précurseurs dans cette démarche et cette méthodologie a été reprise par d’autres équipes de recherche en Europe sur d’autres types de fromage.
A cette période, des travaux sur les ferments lactiques de terroir ont également été réalisés. Ainsi, des souches de bactéries lactiques thermophiles isolées de laits, de levains naturels ou de Comtés en début d’affinage ont été caractérisées au laboratoire notamment sur leurs aptitudes à l’acidification et à la protéolyse, puis évaluées dans la minifromagerie expérimentale (cuve de 12 L ; fabrications de fromages à pâte pressée cuite de 1 kg) (Thèse Y. Bouton, 1992). Ce travail a abouti à la sélection d’une cinquantaine de souches de bactéries lactiques thermophiles utilisées aujourd’hui par les 2/3 des fromagers de la filière Comté. Par ailleurs, nous avons étudié le rôle des levains lactocoques ajoutés en début de fabrication pour la maturation des laits destinés à la fabrication du Comté. Des essais de mini-fabrications en cuve de 12 L (fromage à pâte pressée cuite de 1 kg) ont permis de mettre en évidence l'influence des lactocoques sur la croissance des lactobacilles thermophiles (par la réduction de leur temps de latence) et, dans une moindre mesure, sur celle des streptocoques thermophiles, en début de pressage (thèse S. Jeanson, 2000 ; Jeanson et al., 2003). Ces travaux ont abouti également à la fourniture de cocktails de souches de lactocoques pour la filière Comté.
Période 2001-2010 : Le fromage, un aliment santé
Au-delà des questions de recherche sur la qualité sensorielle des fromages, l’URTAL s’est intéressée, pendant cette période, à des questions autour de la valeur nutritionnelle/santé des fromages en partenariat avec d’autres équipes de recherche (UMR STLO-Rennes ; CHU-Besançon et Unité SERF-Université de Franche-Comté, aujourd’hui UMR Chronoenvironnement). Ainsi, l’URTAL a participé au projet européen Truefood ayant pour objectifs d’améliorer la qualité sensorielle, nutritionnelle et sanitaire et d’innover dans les systèmes de production des produits alimentaires traditionnels européens. Dans ce cadre, des fromages à pâte pressée cuite (cuve de 100 L en inox; fromages de 10 kg) ont été fabriqués dans la minifromagerie expérimentale à l’aide d’une sélection de levains lactiques thermophiles afin de maitriser les caractéristiques sensorielles et d’améliorer la valeur nutritionnelle et « santé » des fromages (présence de peptides bioactifs, vitamines et anti-oxydants) (thèse M. Charlet, 2008 ; Charlet et al., 2009 ; Buchin et al., 2012). Il a été montré que différentes combinaisons de levains lactiques thermophiles pouvaient conduire à la production de quantités différentes de peptides à activité antihypertensive dans le fromage et que cette production était notamment dépendante de la température de chauffage en cuve (Gagnaire et al., 2009).
Dans le même temps, l’URTAL a participé à un projet de recherche visant à démontrer des effets de la consommation de fromages au lait cru sur la microflore intestinale et les aspects immunologiques en résultant (effets probiotiques potentiels), lors de la prise d’antibiotiques par l’homme. Ce projet a été réalisé en partenariat avec le CHU de Besançon et l’unité SERF de l’Université de Franche-Comté. Dans ce projet, l’URTAL a réalisé au sein de la minifromagerie expérimentale des fromages pâte pressée cuite de 10 kg (cuve de 100 L) servant à alimenter les volontaires participant à l'expérimentation (Bertrand et al, 2007 ; Beuvier et al, 2008). Il a été décrit dans ce projet un effet bénéfique de la consommation de fromage sur le microbiote intestinal humain.
L'URTAL de Poligny, compte tenu de ses relations privilégiées avec les producteurs de fromages traditionnels, a été sollicitée pour s'engager dans des travaux de recherches visant à améliorer la qualité sanitaire des fromages au lait cru. L’unité a donc participé à l'élaboration d'un projet de recherche portant sur les conditions de production, contrôle et prévention des entérotoxines staphylococciques dans les fromages au lait cru. L’objectif de ce programme était d’évaluer, dans des conditions contrôlées de fabrication fromagère, l’aptitude à la production d’entérotoxines en fonction de la diversité phénotypique et génotypique des souches de Staphylococcus aureus. Pour répondre à cet objectif, des séries de fromages simulant trois technologies de fromages à pâte pressée non cuite (fromages de 1 kg) ont été fabriqués dans les cuves de 12 L (Thèse H. Lamprell, 2003). Ces travaux ont montré que la croissance et l’entérotoxinogenèse de S. aureus dans les fromages à pâte pressée non cuite dépendaient de la souche, de la nature de l’entérotoxine et de certaines conditions de fabrication, notamment la vitesse d’acidification.
Période 2011 – 2023 : Propriétés du lait et transformation
Nous avons participé à plusieurs projets ayant pour objectif d’apprécier l’effet de l’alimentation des vaches sur le profil nutritionnel des laits, tout en évaluant son impact sur leur aptitude fromagère et in fine sur les caractéristiques sensorielles des fromages, en partenariat avec l’UMR PEGASE de Rennes (Unité Mixte de Recherche « Physiologie, Environnement et Génétique pour l'Animal et les Systèmes d'Élevage »). Ainsi, l’URTAL est intervenue en réalisant au sein de la minifromagerie expérimentale des fromages à pâte pressée cuite (cuve de 40 L ; fromages de 4 kg) avec des laits provenant de vaches ayant reçu différents types d’aliments : colza, lin, micro-algues ; seuls ou en combinaison (Hurtaud et al. 2012 ; Hurtaud et al. 2014 ; Hurtaud et al., 2015a ; Hurtaud et al., 2015b ; Vanbergue et al., 2018). A côté de l’intérêt nutritionnel de l’apport de ces aliments, des recommandations d’ordre technologique ont pu être préconisées à l’issue de ces essais pour adapter au mieux le lait à la transformation fromagère. De même, des points de vigilance ont pu être suggérés quant à l’impact de l’apport de ces aliments, seuls ou en combinaison, sur les caractéristiques sensorielles des fromages à pâte pressée cuite.
Avec le concours d’un financement de l’ANR, nous avons développé la mesure du potentiel d’oxydoréduction ou redox (Eh) lors de la transformation fromagère (cuve de 12 L ; fromages de 1 kg à pâte pressée cuite et non cuite): mise au point d’une chaîne de mesure du Eh du lait de cuve au fromage sous presse; validation de la mesure par obtention de cinétiques d’évolution du Eh et de valeurs de Eh en début d’affinage via l’utilisation de bactéries lactiques mésophiles et thermophiles (Cachon et al, 2015 ; Petitpas et al, 2018). Sachant que le potentiel redox peut affecter la croissance et l’activité des microorganismes, cet équipement et ces résultats originaux ouvrent des perspectives de recherche intéressantes, notamment dans la formation des arômes dans les fromages (Buchin et al, 2021) ou la lutte contre des microflores indésirables (thèse E. Munier, 2023).
Les lactobacilles thermophiles sont constitutifs des ferments lactiques destinés à la fabrication des fromages à pâte pressée cuite au lait cru. Ils jouent un rôle dans l’acidification du lait et du caillé et également dans la protéolyse des fromages. Ainsi, nous avons pu montrer l’impact de souches de Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis utilisées dans des ferments lactiques dans la formation de composés volatils influençant potentiellement la flaveur des fromages à pâte pressée cuite (cuves de 40 L, fromages à pâte pressée cuite de 4 kg)(Buchin et al, 2017). Le mécanisme de ces observations reste à élucider.
Les fluctuations de l’alimentation des vaches nourries en système herbager bio et à faible intrant ainsi que des vêlages plus ou moins groupés ou au contraire répartis sur l’année, induisent des variations de la composition du lait, au niveau des macro- comme des micro-constituants. Ces variations induisent des modifications de l’aptitude des laits à la transformation en fromage. Le choix de technologies fromagères adaptées et l’ajustement de l’itinéraire technologique pour une même variété de fromage permettent d’optimiser la valorisation de ce lait sous forme de fromage. Ainsi, L’URTAL, en collaboration avec les unités INRAE ASTER-Mirecourt et UMRF-Aurillac, a démarré depuis 2019 une série de travaux afin de caractériser la variabilité de la composition physico-chimique et microbiologique des laits bio et d’étudier comment les choix technologiques de transformation fromagère permettent d’optimiser la qualité des fromages issus de ces laits. (Beuvier et al, 2023). En lien publié sur notre site :
L’URTAL (FROMEX) et le Bio :
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