INFLUENCE DU REGIME ALIMENTAIRE SUR LE CONTENU  ENZYMATIQUE DE CAILLETTES DE DROMADAIRES pdf

BOUDJENAH-HAROUN S1, NOUANI A2  ADAMOU A1, BAISSA B1 ET  MATI A 3

1/ Université KASDI Merbah  Ouargla, Laboratoire De Recherche Sur La Phoeniciculture« Phoenix », Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie et Sciences de la terre et de l’Univers (Algérie)

2) Laboratoire de Technologie Alimentaire, Université de Boumerdes, Algérie

3/ Laboratoire de Biochimie Appliquée et de Biotechnologie (LABAB), Université Mouloud Mammeri de Tizi Ouzou, Algérie.

Résumé-. L’objectif de ce travail  est d’étudier l’influence du régime alimentaire sur le pouvoir coagulant des extraits gastriques de dromadaires bruts. Des animaux (sources de caillettes) sont  sélectionnés selon le fait qu’ils soient nourris, à alimentation mixtes ou alors sevrés. En procédant à l’extraction par la méthode de VALLES ET FURET (1977), nous avons obtenus trois types d’extraits bruts désignés : EGD NL (animaux nourris au lait), EGD  AM (animaux à alimentation mixte) et EGD NP (animaux nourris aux plantes). L’activité coagulante de tous les extraits a été calculée. L’affinité par rapport aux deux laits (camelin et bovin), en fonction de la température et de pH d’emprésurage, a été estimée par la mesure du temps de floculation de ces laits. La comparaison des moyennes a montré que les résultats sont significatifs (P≤0.05). Ces extraits sont différents par leur pouvoir coagulant. D’après les résultats, nous avons  constaté que ce sont les extraits issus des animaux sevrés qui sont doués d’un pouvoir coagulant le plus élevé  0.420 ± 0.020 UP. Deux caillés (bovin et camelin) traités par les extraits sevrés ont été obtenus et le rendement fromager de chaque caillé a été calculé. Les résultats ont montré  que les extraits coagulants bruts de dromadaires sevrés peuvent substituer la présure commerciale

 Mots clés :, Extraits Gastriques, Fromage, Lait, protéases, Sahara

 EFFECT OF DIET ON THE ENZYME CONTENT OF DROMEDARIES’ RENNET

Abstract-The objective of this work is to study the influence of diet on the clotting power of these crude enzyme extracts. Animals (sources of rennet) are selected according to the fact that they are not weaned, mixed feed or weaned. In carrying out the extraction method Valles and Furret (1977), we obtained three types of crude extracts designated: EGDNL (unweaned animals), EGD AM (mixed feeding animals) and EGDNP (weanlings). The coagulant activity of all extracts was calculated. Affinity relative to the two milk (bovine and camel), depending on the temperature and renneting pH was estimated by measuring the time of flocculation of the milk. Comparison of means showed that the results are significant (P ≤ 0.05). These extracts are different in coagulating power. From the results, we found that it is extracted from weaned animals that are endowed with a higher power coagulating 0.420 ± 0.020 UP. Two curds (cattle and camels) treated with the weaned extracts were obtained and yield of each curd cheese was calculated. The results showed that raw coagulants extracts from weaned camel may substitute commercial rennet.

Keywords: Algeria, Gastric Extracts, Cheese, Milk, Proteases, Sahara.

Introduction

 Le dromadaire (camelus dromedarius) dispose d’un ensemble d’adaptations qui en font l’animal de choix pour les zones sahariennes car malgré la pauvreté des parcours, elle produit un lait de bonne qualité  Ce lait se singularise par sa richesse  en vitamine C en oligo-éléments et en certaines protéines et enzymes (lysozyme, lactoperoxydase, lactoferrine) qui forment un système protecteur puissant avec une activité antimicrobienne intense. Les qualités nutritionnelles et les vertus thérapeutiques attribuées à ce lait, militent donc en faveur du développement d’élevage camelin laitier.

 En Algérie l’élevage du dromadaire est de type extensif. Une partie importante du lait produit est perdue après autoconsommation, en raison du manque de moyens de sa transformation en produits dérivés tel qu’en fromage qui permet de conserver ses éléments nutritifs ainsi que ses vertus thérapeutiques sur des périodes plus ou moins longues.

 Les essais menés pour la valorisation de ce produit via sa transformation ont montré sa faible aptitude à la coagulation par la présure. Cette caractéristique assignée à la composition quantitative et qualitative de ce lait se traduit par des temps de floculation et de coagulation plus longs et par une faible consistance des gels obtenus [1, 2]. Par ailleurs, pour réduire ce temps, d'autres auteurs signalent la nécessité d'employer la présure à une concentration très élevée.

 Toutefois, le choix des enzymes coagulantes à employer demeure le facteur déterminant des temps de floculation et de coagulation du lait. En effet, des travaux antécédents ont révélé le statut privilégié de la pepsine bovine qui se concrétise par des temps de floculation plus faibles lors de la coagulation enzymatique du lait de chamelle [2]. Dans ce contexte, WANGOH et al [3] et Si Boukeur et al [4], préconisent l’utilisation des enzymes coagulantes issues des estomacs de dromadaires. Plus récemment, boudjenah-haroun et al [5], ont pu montrer que les préparations enzymatiques gastriques issues de dromadaires âgés présentent une meilleure affinité pour le lait de chamelle que celles issues de jeunes dromadaires.

 Vu l’importance du temps de floculation qui est l’une des caractéristiques qui peuvent influencer la quantité et la qualité de fromage produit [6], nous avons essayé par le présent travail d’optimiser ce temps dune part en utilisant les protéases gastriques extraites des caillettes de dromadaires de différents âges et d’autre part en faisant varier le pH et la température de l’emprésurage.

 1. Matériel et Méthodes

 1.1. Matériel biologique

 Les échantillons du  lait ont été collectés à partir d’un troupeau de dromadaires de la population Sahraoui vivant en élevage extensif dans la région de Ouargla (Sud –Est Algérien) et transportés dans des bouteilles stériles jusqu’au laboratoire.

 Les caillettes proviennent de dromadaires sélectionnés, selon, leur régime alimentaire. Après l’abattage au  niveau de l’abattoir communal d’Ouargla, le dernier tiers du troisième compartiment de leurs estomacs est prélevé.  Elles sont  lavées, dégraissées, découpées en lanières puis conservées à -18 °C.

 La poudre du lait bovin écrémé de type « Low heat »  a  servi comme substrat standard pour la mesure de l’activité coagulante. La poudre de la présure bovine  a été utilisée pour les essais comparatifs.

 Le lait de vache utilisé est un mélange issu de la traite du matin de vaches en stabulation dans une ferme  située dans la ville d’Ouargla.

 1.2. Méthodes d’étude

 L’appréciation de la qualité microbienne du lait est réalisée par le test de la réductase [7]. Il s’agit de la mesure du temps de décoloration du lait additionné du bleu de méthylène et incubé au bain-marie à 37°C. La décoloration due au métabolisme microbien, évolue à une vitesse proportionnelle au nombre de germes dans le lait. De ce fait, la durée de la décoloration nous permet de quantifier approximativement la population microbienne du lait et par conséquent d’estimer sa qualité microbiologique.

 L’obtention des extraits coagulants gastriques de dromadaire est réalisée selon la méthode décrite par Valles et Furet [8]. Des échantillons de caillettes préalablement décongelées, de poids P (en g) chacun, sont macérés à 42 °C dans un volume (V = 1.25 x P) d’une solution d’acide chlorhydrique 0.2 M pendant 60 minutes. Après filtration de chaque mélange on obtient des extraits enzymatiques bruts. Ces derniers subissent alors une clarification par addition d’1% (V/V) d’une solution de sulfate d’aluminium (AlSO4) 1M et de 5 % (V/V) d’une solution de sulfate de sodium (Na2SO4) 1M à une température de 42°C. Après une deuxième filtration, nous obtenons un filtrat jaune auquel nous faisons subir une concentration par addition d’une solution saturée de NaCl additionnée à 1% (V/V) d’une solution de HCl (d= 1.19). Après un repos d’une heure suivie d’une centrifugation (2100xg /20 min) nous obtenons un précipité humide que l’on fait dissoudre dans minimum d’eau distillée. Le pH de ces extraits enzymatiques gastriques camelins clarifiés est ajusté à 5.5 par une solution de phosphate dissodique1M. Nous les avons dénommés EGDNL (extraits issus des animaux  nourris au  lait, ECDAM (extraits issus des animaux à alimentation mixte) et ECD NP (extraits issus des animaux nourris aux plantes).

 La conservation de ces EGD est réalisée à 4°C après addition de quelques grains de thymol.

 La caractérisation des extraits coagulants gastriques consiste en la détermination de leur teneur en protéines et de leur activité coagulante.

 La détermination de la teneur en protéines des extraits coagulants est effectuée par la méthode de Lowry et al [9]. Cette teneur en (µg/ml) est obtenue grâce à une courbe d’étalonnage réalisée en utilisant le sérum albumine bovine (BSA).

 Le pouvoir coagulant de ces protéases est déterminé par la mesure de l’activité coagulante. Cette activité s‘exprime par la rapidité avec laquelle l’enzyme employé coagule le lait. Elle est testée sur du lait écrémé par mesure du temps de floculation à 30°C selon la méthode de Berridge [10]. Le temps de floculation correspond à la durée s’écoulant depuis l’addition de l’extrait enzymatique jusqu’à l’apparition de fins flocons sur la paroi interne du tube à essai.

 L’unité d’activité coagulante (U.A.C.) ou "unité présure" (U.P.) est définie comme étant la quantité d’enzyme par millilitre d’extrait enzymatique qui provoque la floculation de 10 ml de substrat en 100 sec à 30 °C et elle est calculée comme suit:

                                                     UP=10×V/ Tc× Q

 UP : unité présure

 V : volume de substrat standard utilisé (ml)

 Q : volume d’extrait coagulant (ml)

 Tc : temps de coagulation (secondes).

 La coagulation du lait par les ECD est estimée, par l’évaluation du temps de floculation (le temps écoulé depuis l’emprésurage jusqu’à l’apparition des premiers flocons visibles à l’œil nu.

 La concentration de l’extrait coagulant (EGD) est telle que la floculation du lait au pH = 6.3 (à une concentration de CaCl2 de 0.01 M et à 30 °C) a lieu après environ 15 minutes.

 Le diagramme de Ramet 1993 pour la fabrication du fromage camelin a été suivi. Deux caillés relatifs à chaque lait ont été obtenus et enfin le rendement fromager de chaque caillé a été calculé.

 Les données ont été exprimées en moyenne de trois répétitions ± écart-type. La comparaison des moyennes et la signification des essais ont été analysées en utilisant un logiciel SPSS 17.

 2. Résultats et discussions

 La fraicheur du lait collecté a été évaluée par l’estimation de sa charge en micro-organismes mésophiles. Le test sommaire de la réductase appliqué a montré, pour l’ensemble des échantillons analysés, que la décoloration du bleu de méthylène a lieu à des durées supérieures à 5 heures. La rapidité de la décoloration du bleu de méthylène est directement proportionnelle au nombre des germes présents .Ce lait, qui pourrait avoir de ce fait une charge microbienne comprise entre 2 ×105 et 2 ×106 bactéries / ml, peut être considéré comme ayant une bonne qualité hygiénique [11]. Cette qualité est exigée avant toute transformation du lait.

 2.1. Obtention des extraits

 En procédant à l’extraction par la méthode de Valles et Furet [8] déjà citée, nous avons obtenus trois types d’extraits désignés : EGD NL (animauxnourris au lait), EGD AM (animaux à alimentation mixte) et EGD NP (animauxnourris aux plantes). A partir de 100g de caillette, le taux de ces extraits enzymatiques obtenu (précipité humide) varie entre 24 et 28g de macération en milieu acide (HCl à 0,2 M)  et à température de 42°C/60min. Le rendement est d’environs 45 %.

 2.2.Caracterisation des extraits gastriques de dromadaire(EGD)

 Les taux moyens des protéines exprimés en (g/l) de ces extraits sont donnés dans le tableau I.

  Les analyses statistiques montrent que ces extraits appartiennent à des groupes différents (a, b, c).Même si les écarts ne sont pas importants entre ces valeurs, il n’en demeure pas moins que les teneurs Leur activité coagulante a été calculée et les résultats sont reportés sur le tableau II. 

Ces extraits sont différents par leur pouvoir coagulant. De ce fait, ils appartiennent chacun à un groupe. D’après ces résultats, nous constatons que ce sont les extraits issus des animaux sevrés qui sont doués d’un pouvoir coagulant le plus élevé. Les résultats obtenus par boudjenah-haroun et al [5] ont aussi révélé que ce sont des extraits issus des animaux  âgés qui sont plus efficaces pour la coagulation du lait de chamelle.

Ceci parait paradoxal, si nous nous basons sur les connaissances acquises sur les extraits enzymatiques issus de caillettes de bovidés. Ces extraits perdent avec l’âge leur activité coagulante et acquièrent en parallèle une activité protéolytique marquée, due à la pepsine,

Comme la présure est constituée d’un mélange de chymosine (80%) et de pepsine (20%)  quand elle est issue de caillettes de jeunes ruminants nourris au lait, et que ce mélange s’inverse (20% de chymosine et 80% de pepsine) quand l’enzyme est extraite de caillettes de bovin adultes, nous pouvons émettre les hypothèses suivantes pour justifier cette particularité :

-        les extraits issus des animaux sevrés son riches en  pepsine étant donné que la pepsine seule donne d’assez bons résultats sur la coagulation du lait ; 

-        l’enzyme initiale (chymosine) subi des réarrangements structuraux qui lui font perdre son aptitude à  dégrader les caséines (action protéolytique) alors que l’activité coagulante serait protégée.

L’affinité par rapport aux deux laits (camelin et bovin), en fonction de la température et de pH d’emprésurage, a été estimée par la mesure du temps de floculation des deux laits. Les résultats sont imllustrés par les figures 1 et 2.

Les deux figures illustrent nettement que le temps de floculation le plus court est obtenus avec les EGD sevrés  notamment pour le lait camelin et dans toutes les conditions de pH et de température. La rapidité de la floculation du lait est probablement favorisée par la pepsine que contiendrait l’extrait gastrique coagulant de dromadaires sevrés (ECDNP) comme signalé par Ramet [12] qui conclue que l’utilisation de la pepsine bovine aboutit à des temps de floculations, plus faibles du lait de chamelle, comparativement au lait de vache.    

Etant donné qu’aux températures utilisées, la préparation enzymatique isolée à partir des dromadaires sevrés donne le temps de floculation le plus court, cela suggère que l’enzyme présente en abondance dans ces extraits (probablement la pepsine), exerce un effet coagulant plus intéressant sur le lait camelin. Ce résultat est en accord avec les constatations faites par certains auteurs [3,12].

Il est évident que la nature protéique du lait de chamelle présente quelques différences notables comparativement au lait de référence (dimension et nature des micelles, nature et proportion des protéines présentes, sites potentiels de coupure des caséines etc.…). Il peut être admis que l’activité de la pepsine pour ce substrat soit davantage coagulante. Si c’est le cas, cette enzyme serait parmi les facteurs de réajustement à envisager pour améliorer l’aptitude du lait camelin à la transformation en fromage.

Cette perspective est d’autant plus intéressante quand on sait que des extraits contenant cette enzyme, peuvent être obtenus en quantité, vu la relative disponibilité des dromadaires adultes destinés à l’abattage.

Par ailleurs, les nomades de l’Ahaggar (Sud de l’Algérie) fabriquent leurs fromages en utilisant exclusivement comme agent coagulant, des morceaux d’estomac issus de lapins du désert. Cet estomac renferme, comme chez tous les mammifères, de la pepsine. Ce qui conforte le statut privilégié de la pepsine pour coaguler le lait camelin.

Ces résultats confirment ceux de Wangoh et al [3] et El- Batawy [13]quiont montré que la pepsine provenant des estomacs de dromadaires adultes, pouvait être utilisée pour produire une préparation coagulante dans des conditions acceptables d’activité et de stabilité.

Toutefois, le pH d'emprésurage influe directement sur l'activité des enzymes coagulantes de fromagerie, qui sont des protéases ayant une activité optimale située autour du pH 5,5 [12]. Selon les essais réalisés, une acidification du lait au pH de 5.8 améliore sensiblement les temps de floculations du lait de chamelle, incubé en présence d’extraits enzymatiques issus de caillettes de dromadaires sevrés.

Par ailleurs des chercheurs ont montré l’existence d’une relation presque linéaire entre la température et l’activité des préparations coagulantes dans l’intervalle de température de 25 à 40°C [14, 15, 3]. La vitesse de coagulation enzymatique du lait par la présure serait maximale entre 40 et 42°C [16]. Cette vitesse diminue progressivement au-dessus de ce seuil [17]. Sur la base de ces résultats, nous préconisons une température optimale de 42°C et un pH de (5.8) pour une meilleure activité des extraits enzymatiques isolés d’origine cameline sur le lait de chamelle.

En se basant sur les résultats des analyses de l’anova, nous pouvons dire que l’effet du pH est très significatif (p=0.001). L’évolution du temps de floculation du lait bovin, en fonction du pH  (figure 2) a montré que le pH optimum de tous les EGD est de 6. Nous remarquons aussi que l’EGD NP est le moins sensible aux variations du pH par rapport aux EGD NL et EG DAM. Nos résultats concordent avec ceux obtenus par Chazarra et al. [18]. Le pH de floculation  est particulièrement important à prendre en considération au niveau technologique car l’acidification favorise l’activité de l’enzyme, qui est une protéase, ayant une  activité optimale généralement située autour du pH 5.5 et au même temps elle contribue à la déstabilisation des micelles de caséines [12].

L’élévation de la température, (mesurée entre 30 et 42° C), s’accompagne d'une diminution du temps de floculation du lait traité par  les EGD. Le temps de floculation le plus court est observé  pour l’EGD NP  et à la température de 42°C .Notons que cette température est l’optimale pour tous les EGD.

La température optimale de l’activité des enzymes coagulantes se situe pour la plupart  au voisinage de 40-50C° ; au dessus de cette valeur, se produit une dénaturation progressive de l’enzyme qui devient complète vers 65CEn pratique, elle est comprise entre 20-22 C° pour les pâtes fraîches et 30-42C° pour les pâtes dures [2].

Nous avons pu fabriquer un fromage au lait camelin en utilisant l’extrait coagulant de dromadaire nourri aux plantes. Les conditions expérimentales optimales de cet extrait ont été respectées.

2.3. Calcul du rendement fromager

Le rendement fromager a été calculé à partir de 100 ml de chaque lait. L’analyse des résultats montre que ces derniers sont satisfaisants Bien que le rendement du fromage camelin est inferieur à celui bovin (figure 3).

Ces différences peuvent provenir tout autant de la moindre teneur en matière sèche du lait de dromadaire que de la plus grande importance des pertes en extraits secs dans le lactosérum [20]. Toutefois, le rendement obtenu dans cette étude (19%) est supérieur à celui rapporté par Kamoun [20] qui était de (12%) en utilisant la présure commerciale. Cette différence s’explique par l’existence d’une grande affinité entre l’extrait coagulant de dromadaire et le lait de chamelle et aussi par la variabilité de cette matière selon les régions et les races.

Conclusion

Les préparations enzymatiques brutes testées sur leur pouvoir de coagulation ont montré que les meilleures aptitudes correspondent à celles issues des animaux sevrés (EGD NP).  L’étude du temps de floculation a permis d’affirmer qu’il y a une bonne affinité de ces extraits aussi bien pour le lait de chamelle que pour le lait bovin. Les essais réalisés ont aussi montré que la réduction du temps de floculation est possible en ayant recours à ces extraits coagulants utilisés à un pH d’emprésurage voisin de 6 et à des températures avoisinantes 42°C.

Le rendement fromager obtenu 19%  (contre 22%  pour le lait bovin) est jugé satisfaisant étant donné que le rendement rapporté par plusieurs chercheurs sur d’autres formages, en utilisant la présure commerciale, tourne autour de 12%.

Ce résultat est très encourageant vu la pénurie mondiale de la présure et les fluctuations de son prix suite à quoi son importation présente un handicap majeur pour le développement de la production locale. Pour cela, le choix d'un succédané de présure de production locale, est souhaitable. Il permettrait un approvisionnement permanent limitant la dépendance avec l’importation et les fluctuations de prix .Ce  résultat est aussi prometteur étant donné la disponibilité des caillettes de dromadaires adultes prêts à l’abattage dans le sud Algérien.

Références bibliographiques

[1] Mehaia  M. A. 1993.Fresh soft white cheese (domiati type) from camel milk; composition, yield and sensory evaluation. J. Dairy Sci., 6: 2845-2855.

[2] Ramet  J. P. 1997.  Les agents de la transformation du lait ; in « Le fromage » éd. Eck  et  Gillis. Tec.Doc., 3ème Ed., Lavoisier, Paris. Rev. Elev. Méd. Vét. Pays Trp., 42 : 105-111.  

[3] Wangoh  J., Farah Z. and Puhan Z .1993. Extraction of rennet and its comparison with calf rennet extract. Milchwissenschaft, 48: 322-325.

[4] Siboukeur O., Mati  A. et Hessas  B. 2005. Amélioration de l’aptitude à la coagulation du lait camelin (camelus dromedarius): utilisation d’extraits enzymatiques coagulants gastriques de dromadaires. Cahiers agricultures. 5(14) : 473-478

[5]Boudjenah-Haroun S., Laleye C. L., Moulti-Mati F., Si Ahmed S., Mahboub N., Siboukeur O. and MATI A., 2011. Comparative study of milk clotting activity of crude gastric enzymes extrated from camels’ abomasum at different ages and commercial enzymes (rennet and pepsin) on bovine and camel milk. Emir. J. Food Agric., vol. 23 (4): 301-310

[6]Bergere J.L. et Lenoir J. 1997. Les accidents de fromagerie et les défauts des fromages ; in : « Le Fromage» éd. Eck, Technique et Documentation, 3ème éd. Lavoisier, Paris.

[7] Guiraud  J. P. 1998.  Microbiologie alimentaire. Edition  Dunod, 652p

[8] Valles E. et  Furet J. P. 1977.  Etude des caillettes des bovins à l’état ruminant pour l’obtention d’extraits coagulants à base de pepsine bovine ; méthodes d’extraction. Lait, 61 : 601-617.

[9] Lowry O. H., Rosebrough N. J., Farr A. L. and Randall R.J. 1951. Protein measurement with Folin phenol reagent. Journal of Biochemestry, 193: 265-275

[10] Berridge N. J. 1952.  An improved method of observing the clotting of milk containing rennin. J. Dairy Res., 19: 328-332.

[11] Larpent J. P. 1997. Analyse des croûtes de fromage ; in : « Microbiologie Alimentaire ».Technique et Documentation, 1ère éd., Lavoisier, Paris

[12] Ramet J. P. 1994.  Les aspects scientifiques et technologiques particuliers de la fabrication des fromages au lait de dromadaire. Actes du colloque, 24-26 Octobre, Nouakchott, Mauritanie.

[13] El-Batawy M.A., Amer S.N. and Ibrahim S.A. 1987.Camel Abomasum as a source of rennet substitute. Egyptian Journal of Dairy Science, 15 : 93-100.

[14] Farah Z. and Bachman M. R. 1987. Rennet coagulation properties of camel milk.  Milchwissenschaft, 42: 689-692.

[15] Mehaia  M. A. 1992.  Studies on camel milk coagulation using soluble and immobilized pepsin.Egyptian J. Dairy Sci., 20: 31-40.

[16] Desmazeaud M. J. 1990. Les enzymes utilisées en industrie laitière ; in: Lait et Produits Laitiers: Vaches- Brebis- Chèvre. Tec. et Doc., Lavoisier, Paris.

[17] Thouvenot C. 1997.  Le fromage et le lait. In: « Le Fromage », Eck et Gillis, 3ème Ed., Tec et Doc., Lavoisier, Paris.

[18] Chazarra S., Sidrach L., Lopez-Molina D. and  Rodrıguez-Lopez J. N. 2007. Characterization of the milk-clotting properties of extracts from artichoke (Cynara scolymus, L.) flowers. International Dairy Journal. 17 : 1393–1400

[19] Ramet  J. P. 1993. La technologie des fromages au lait de dromadaire (Camelus dromedarius).Etude F.A.O., Production et santé animales, 113.

[20] Kamoun M. et Bergaoui R. (1989). Un essai de production et de transformation de lait de dromadaire en Tunisie. Revue d’Elevage et de Médecine Vétérinaire des Pays Tropicaux, 42 : 113-115.