Fureur des Vivres

La biogenèse des arômes pendant l’affinage des fromages

Fureur des Vivres n° 9, septembre 2008, le fromage

Paul le Mens, ingénieur en Sciences des Aliments et en technologie du lait et des fromages, spécialiste de l'analyse sensorielle des aliments nous explique comment l'affinage des fromages permet de passer de la caséine et des triglycérides sans goût à une diversité moléculaire aromatique presque infinie.                      

T.1, La glycolyse et ses effets sur la qualité des fromages,  

Enzymes ou voie métabolique	Source d’enzymes	Substrat majeur	Molécule produite	Descripteur sensoriel
ß-galactosidase	Bactéries lactiques	lactose	Glucose Galactose Acide lactique (post acidification)	Acide Cœur dur, blanc Texture sèche
Voie homofermentaire	Bactéries lactiques	Glucose Galactose	Lactates Acide lactique (post acidification)	Acide Cœur dur, blanc Texture sèche
Voie hétérofermentaire	Leuconostocs	Glucose Galactose	Lactates Ethanol Acétate CO2 Acide lactique	Fermenté Alcoolisé   acide
Voie du citrate	Lactococcus lactis ssp lactis biovar diacetylactis Leuconostocs	citrate	Acetate Diacétyle Acétoine CO2	Fermenté Alcoolisé Noisette acide
Voie du propionate	Propionibacterium	lactate	Propionate acide gras en C3 et acide acétique C2 acétate	Acide Arôme d’emmental

La protéolyse pendant l’affinage des fromages

La protéolyse : décomposition des protéines par la voie enzymatique

La dégradation des protéines par les protéases et amino-peptidases conduit à des peptides directement sapides, amer, sucré, acide. Ils peuvent être responsables de l’amertume dans les fromages.

La dégradation des acides aminés en une multitude de composés volatils est essentielle pour la typicité des fromages : alcools, aldéhydes, acides ramifiés, esters, composées souffrés, phénols…

Suivant les espèces microbiennes présentes dans les fromages à partir d’un même acide aminé les molécules finales seront différentes. Par exemple si on prend le cas de la méthionine (L-méthionine, acide aminé soufré, AAI) kluyveromyces lactis (levure) va dégrader la méthionine par la voie d’Erhlich-Neubauer (transminase) et donner du methionol (chou cuit) du methional (pomme de terre cuite) ou de l’acide 3-methyl thio propionique (fermenté, grillé).

Au contraire cet acide sera dégradé par des lyases par Brevibacterium linens ou certains Geotrichum candidum, pour donner du méthane thiol (arôme croupi), rapidement oxydé en diméthyldisulfure (DMDS) (arôme oignon), diméthyltrisulfure (arôme coing, asperge),  diméthyltetrasulfure (DMTS). Ce sont tous des composés avec des seuils de détection très faibles.

Les substrats protidiques de la protéolyse

1.                    les acides aminés (20 acides aminés), on ne parle pas de protéolyse mais de désamination

2.                    les enchaînements d’acides aminés

-                                  les peptides

·                                                  les oligopeptides, enchaînement de 2 à 10 acides aminés

·                                                  polypeptides, enchaînement de 10 à 100 acides aminés

-                                  les protéines enchaînement d’au moins 100 acides aminés

T.2, Hydrolyse des protéines  du lait avec apparition de composées aromatiques et modification de la texture

Enzymes principaux ou voie métabolique	Source principale d’enzymes	Substrat majeur attaqué	Molécules produites
chymosine	présure	Caséines : b,  aS1,	polypeptides
pepsine	présure	Caséines : b,  aS1,	peptides
plasmine	lait	Caséines : b,  aS2,	Caseine-gamma Protéose peptone polypeptides
Protéases Extracellulaires Intracellulaires**	Bactéries lactiques		Polypeptides Peptides
Peptidases Aminopeptidase Dipeptidases Carboxypeptidases***	Bacteries lactiques	Polypeptides Peptides	Peptides et Acides aminés : amer, sucrés, acides
Décarboxylases	Microcoques Enterocoques Brevibacterium	Acides aminés	Amines biogènes ou non CO², hydrogène Aldéhydes ammoniac, CO²
Désaminases	Lactobacilles Geotrichum candidum	Acides aminés	Aldéhydes Ammoniac Acides organiques
Transaminases	Bacteries lactiques Microcoques Entérocoques	Acides aminés	Nouveaux acides aminés,
Lyases	Brevibactérium Pseudomonas Pénicillium camemberti	Acides aminés	Phénol Indol Composés soufrés

**actives après lyse des bactéries

*** sauf cher lactocoques

La lipolyse :

La lipolyse : dégradation des lipides par la voie enzymatique

La présence de matières grasse dans les fromages a 3 fonctions essentielles :

1 - sur la texture (sensation de gras, de moelleux) et stabilisation des phases du fromage par les monoglycerides (issus de la dégradation des triglycérides) excellents émulsifiants

2 - .permettre de générer des arômes

3 - fixer les arômes qui sont en général des composés aux propriétés hydrophobes, ils ont donc beaucoup d’affinité pour les matières grasses elles aussi hydrophobes.

Les composé les plus important comme composés d’arômes sont les acides gras, directement sapides de C4 à C12 ou comme précurseurs de C14 à C18, après dégradation oxydation entre autre. Leur seuil de détection olfactif est élevé, mais les niveaux d’acides gras libérés par la lipolyse peuvent être très élevés. Ils sont aussi à l’origine de défaut d’arôme : rance, savon. L’arôme typique du fromage de chèvre est du à un acides gras ramifié le 4-éthyl-octanoïque avec un seuil de perception de 1,7 ppm. Comme il s’agit d’acides, les pH bas vont favoriser l’expression de leur impact olfactif. L’action du pH est bien perceptible dans les fromages de chèvre de type lactique ou l’arôme chèvre ressort nettement contrairement à la Tomme de chèvre de type PPNC à pH plus élevé et moins acidifié.

Les acides gras peuvent s’oxyder soit à l’extrémité carboxyle par bêta oxydation en général, soit au milieu de la chaîne pour les acides gars  mono et poly insaturés.

L’oxydation à l’extrémité de la chaîne lorsqu’elle est incomplète, et c’est souvent le cas pour les acides gras de C6 à C12 peut conduire  à la production de méthyl cétones. Ces molécules participent toujours à la note aromatique des fromages, mais dans certains fromages cela devient un marqueur aromatique dominant. C’est le cas des fromages bleus dans lesquels Pénicillium roqueforti est le principal pourvoyeur d’enzymes de ce catabolisme. Des quantités élevées de méthyl cétone peuvent produits dans ce type de fromages, jusqu’à 20 mg/kg.

L’oxydation intra chaîne des acides gras conduit à des composés saturés tel que des aldéhydes et des cétones à nombre pair de carbone ou à des composés insaturés  tel que des cétones ou des alcools insaturés. Certains de ces composés présentent des seuils très bas et être à l’origine de défauts tels que des arômes de carton ou des arômes métalliques. Dans certains fromages ces composés sont recherchés, l’octéne-1-ol-3, à l’exemple des pâtes molles à croûte fleurie.

L’hydrolyse (transformation) des triglycérides. Les lipases sont des estérases qui catalysent l'hydrolyse des triglycérides au niveau des liaisons entre les acides gras et le glycérol. Il en résulte la formation d’acides gras libres et différents glycérides, mono, ou diglycérides et du glycérol si l’hydrolyse est complète. Exemple odeur de rance, arôme de chèvre (4-methyl-octanoïque).

Tout endommagement de la membrane des globules gras exposera les triglycérides à l’attaque des lipases, exemple : l’arôme butyrique du beurre provient de la production d’acide butyrique C4:0 lors du barattage.

La lipolyse dans les fromages est surtout le fait de la LPL naturelle du lait,  des lipases microbiennes de pseudomonas, des geotrichum et des moisissures.

T.3, Hydrolyse  la matière grasse du lait pendant l’affinage

Enzymes principaux ou voie métabolique	Source principale d’enzymes	Substrat majeur attaqué	Molécules produites
Lipases	Lait Moisissures Pseudomonas Geotrichum	triglycérides	Acides gars Triglycérides partiels
Estérases	Pseudomonas Levures microcoques	Acides gras	Composés fruités Esters, acétate d’éthyle
Enzyme par béta-oxydation	P.camemberti P.roqueforti	Acides gras	Méthylcétone Alcool secondaire

En conclusion : la biodiversité des enzymes du lait cru et celle des micro-organismes sont à l’origine de la typicité aromatique des fromages.

Le rôle de l’alimentation des vaches, brebis et des chèvres dans la qualité sensorielle des fromages et repoussé au second plan, face à cette biochimie des arômes, du principalement au monde microbien.

Mais il faut nuancer ce propos par la catégorie à la quelle appartienne les fromages :

En pâte pressée non cuite (demi-ferme), patte pressée cuite, le rôle de l’alimentation des ruminants est plus élevé, alors  qu’en pâtes molles et lactiques, les enzymes microbiens jouent le rôle majeur dans la formation des arômes. Il faut considérer le rôle de l’alimentation, plus comme un rôle de précurseur que dans un rôle directement aromatique.

Le nombre d’étude consacré à ce sujet est faible au regard des concluions pratiques que l’on pourrait en tirer : Toutes les vaches ne pourraient pas monter en alpage, les cultures d ‘espèces végétales est un facteur limitant, il n’ay pas d’herbe verte toute l’année. Ces arguments tiennent plus à une argumentation marchande qu’à une réelle application pratique.

Il est plus facile de tenir des discours sur les liens entre alimentation et goût des fromages que d’essayer de comprendre la complexité biochimique de l’affinage.

 

Exemples de descripteurs aromatiques et molécules

L’odeur, l’arôme de chèvre

4-éthyl-octanoïque

Acide gras ramifié C8 :0

n-octanoïque (caprylique)

poids moléculaire 144,2

point de fusion +16,5 °C

existe à l’état libre dans le lait (variabilité animale)

libéré par lipolyse enzymatique par Geotrichum candidium essentiellement, amis aussi Yarrowia lipolytica

les pH bas vont favoriser son expression aromatique

L’odeur de champignon : parfois nommé octotenol 1-3. Alcool insaturé à 8 atomes de carbone qui à la saveur du champignon. Métabolisé par Pénicillium caseoculum, il provient de la transformation de l’acide linoléique

plmvtfr@yahoo.fr


mots clés : Le Mens (Paul), fromage

le 08.09.08 à 09:00 dans Sciences -
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