Lait a fusion

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Lait a fusion

Seule la production laitière de quelques espèces de
mammifères présente un intérêt immédiat en nutrition
humaine, même si le lait d'autres espèces animales possède des
qualités nutritives supérieures. Les quantités (rongeurs) ou
l'inaccessibilité (porc) en font dans la pratique des aliments
négligeables pour l'homme.
L'élevage des animaux laitiers a été orienté vers la
production intensive. Les quantités récoltées par tête
dépassent souvent de beaucoup les besoins nutritifs des jeunes
animaux. Ces laits de ferme conservent en règle générale les
caractéristiques principales du produit naturel de l'espèce
sauvage. Les animaux en liberté produisent un aliment souvent
plus riche: les teneurs en extrait sec dégraissé et en matière
grasse sont d'ordinaire plus élevées.
La vache assure de loin la plus grande part de la production
mondiale (90 pour cent)' même en pays tropicaux (70 pour cent)
(FAO, 1990). Ce lait est de tous le plus connu et les données
qui le caractérisent sont sans doute les plus exactes. Il est
logiquement aussi le produit laitier le plus consommé et
étudié en nutrition humaine.
Les laits sécrétés par les différentes espèces de
mammifères présentent des caractéristiques communes et
contiennent les mêmes catégories de composants: eau,
protéines, lactose, matières grasses (lipides) et minérales.
Cependant, les proportions respectives de ces composants varient
largement d'une espèce à l'autre (tableau 16).
En outre, la composition des constituants protéiques,
lipidiques et minéraux peut être très différente selon
l'espèce considérée (CEPIL, 1987). Ces particularités se sont
vraisemblablement différenciées au cours de l'évolution et
témoignent de l'aptitude de chaque espèce à couvrir les
besoins nutritionnels du jeune en phase de croissance.
TABLEAU 16 Constituants principaux des laits de
diverses espèces animales (g/litre)
Source: Compilation de diverses sources.
La croissance du nourrisson est plus lente que celle des
autres mammifères, ce qui permet de comprendre que les laits de
ces derniers soient plus riches en protéines et en minéraux (en
calcium notamment). Ces laits ont par ailleurs moins de lactose
et des concentrations assez variables en matières grasses. C'est
surtout cette dernière teneur qui conditionne leur pouvoir
énergétique, qui oscille entre 450 kcal/litre (jument, ânesse)
et 2 500 kcal/ litre (renne). Il existe une relation linéaire
entre teneur en caséine et en lactose du lait (voir figure 4).
Une relation semblable existe également entre teneur en lactose
et en matières grasses (figure 5). Cela peut encore être
exprimé comme suit: la somme des teneurs en protéines et en
lactose des laits est relativement constante (de 75 à 90
g/litre).
La composition des différents laits d'animaux varie
considérablement d'une espèce à l'autre, mais aussi à
l'intérieur d'une même espèce, voire à l'intérieur des types
ou des races d'espèces identiques. Cette variabilité peut
dépendre de la nutrition, du stade de lactation, de l'âge, de
l'époque de l'année et du débit lacté. Dans bien des travaux
cités dans la littérature, le nombre d'échantillons analysés
est limité, ce qui entraîne une certaine marge d'erreur, mais
suffit pour affirmer des différences inter-espèces marquées.
Enfin, les analyses du lait exigent parfois des techniques
complexes, et, d'une méthode à l'autre, les résultats peuvent
varier sensiblement (cas de la mesure des graisses, par exemple).
Pour toutes ces raisons, la circonspection doit présider à
l'examen des données sur la composition des laits animaux.
Le lait proposé à la consommation est toujours un mélange,
obtenu de la traite de plusieurs animaux. Cette pratique tend à
réduire fortement l'importance des variations individuelles,
mais des fluctuations notables subsistent qui sont sous la
dépendance de facteurs d'ordre génétique (race), physiologique
(nombre de vêlages, époque de lactation, moment de la traite),
et zootechnique (mode de traite, fourrage).
Le type d'aliments fournis à la vache, par exemple, influence
fortement la composition de son lait.
Les rations énergétiques (dépourvues de foin ou de
fourrages grossiers) ne permettent pas la production des
composés acétyls: la teneur du lait en matières grasses
diminue. Les rations peu énergétiques réduisent au contraire
le pourcentage d'extrait sec dégraissé. Les saisons, et donc la
nature des aliments donnés au cheptel, influencent très
nettement la composition du lait, et ce dans des proportions bien
plus fortes que dans l'espèce humaine. Certaines
caractéristiques sont cependant communes aux laits de l'espèce
bovine et même plus largement aux ruminants.
Chez la vache, les aliments subissent une fermentation
préalable (digestion microbienne) dans le rumen et atteignent
ensuite l'estomac (ou caillette) avant d'être absorbés dans
l'intestin. Les bactéries du rumen hydrolysent les protéines
ingérées en composés simples et reforment avec les produits de
dégradation (dont l'ammoniac) de nouvelles chaînes protéiques.
Ces nouveaux polypeptides serviront d'aliments à la digestion
gastrique vraie. De ce fait, la valeur biologique des protéines
ingérées n'a pas, chez les ruminants, l'importance qu'elle
possède chez les omnivores qui puisent directement dans leurs
aliments les substances azotées essentielles (acides aminés)
(Blanc, 1981).
Les veaux produisent aussi les vitamines B par synthèse dans
le rumen et, au contraire de l'homme, ne sont pas tributaires
d'un apport alimentaire vitaminique B. Cela se traduit par une
teneur faible en vitamines B des laits de vache.
Chez la vache, la digestion dans le rumen ( processus de
décomposition de la cellulose et de l'amidon) produit des acides
gras volatils, surtout des composés acétyls, mais aussi
propioniques et butyriques. L'hydrogénation des acides gras
alimentaires qui sont en règle générale très désaturés dans
les rations courantes, et la néosynthèse d'acides gras
particuliers (à structure ramifiée ou à nombre impair d'atomes
de carbone) est le propre de la biomasse microbienne. Ceux-ci
sont les précurseurs directs de matières grasses particulières
synthétisées dans la mamelle en proportion notable (+ 10 pour
cent): les acides gras à chaînes courtes et moyennes (tableau
17 qui ne sont pas présents dans le lait de femme.
Pourtant, chez le ruminant nouveau-né, le rumen est peu
développé et non fonctionnel parfois pendant plusieurs
semaines. Dans l'intervalle, le lait doit fournir les nutriments
essentiels et le jeune veau se comporte alors comme un animal à
estomac simple.
Vu sous l'angle maternel, le lait est essentiellement un
produit de synthèse de la glande mammaire. Les constituants
principaux, c'est-à-dire les molécules élaborées, y sont
synthétisés: lactose, caséine, lipides. D'autres substances
sont cependant directement filtrées du sang (chlorures). Si le
lait formé n'est pas évacué, les molécules élaborées
subissent une résorption et le lait obtenu (lait de rétention)
présente une composition anormale. La mamelle est aussi un
émonctoire où s'éliminent les substances sans valeurs
nutritives ou nocives (antibiotiques, pesticides).
TABLEAU 17 Proportions des acides gras. dans la
ration, le rumen et les lipides du lait de vache
* Pour la nomenclature des acides gras, se référer au
tableau 24.
Le lait présente des caractéristiques liées à sa nature
biologique, à savoir: variabilité, complexité,
hétérogénéité et altérabilité. Les éléments les plus
constants de sa composition méritent d'être signalés en
premier et, ensuite, les fluctuations rencontrées seront
associées aux facteurs qui les engendrent.
Le lait de vache est un liquide opaque de couleur blanche,
plus ou moins jaunâtre selon la teneur en ß-carotène de sa
matière grasse. Sa saveur est douce et son odeur faible, mais
identifiable. Le pH est voisin de la neutralité. Les principales
constantes physiques du lait sont reprises au tableau 18.
Le lait constitue un milieu aqueux caractérisé par trois
phases: une émulsion de globules gras dans un liquide qui est
lui-même une suspension colloïdale de matières protéiques
dans un sérum. Ce lactosérum est une solution neutre qui
contient principalement du lactose et du sodium. Ces deux
derniers éléments avec d'autres minéraux (potassium et chlore)
présentent la caractéristique commune d'être osmotiquement
actifs. Leur niveau de sécrétion par la mamelle détermine donc
la sortie d'eau des cellules vers la lumière des acini
sécrétoires, c'est-à-dire le niveau de production laitière.
TABLEAU 18 Caractéristiques physico-chimiques du lait
de vache
a 1° D = 0, 1 g d'acide lactique/litre
b Autrefois mhos
Source Alais, 1984.
Valeur énergétique et composition moyenne
La teneur énergétique du lait de vache oscille
habituellement entre 650 et 720 kcal/litre, et dépend surtout de
la teneur en matières grasses (Blanc, 1981; Lentner, 1981;
Renner, 1989). Le lait est composé de:
TABLEAU 19 Composition moyenne des principaux
constituants du lait de vache (g/litre)
· quatre éléments majeurs: protéines, lipides,
glucides et sels minéraux;
. plusieurs éléments mineurs: vitamines, oligo-éléments,
gaz dissous, lécithine, enzymes, nucléutides. Certains
d'entre eux jouent un rôle en raison de leur activité
biologique.
Le tableau 19 donne la composition moyenne des éléments
majeurs du lait de vache.
Les matières azotées, protides ou protéines du lait
constituent un ensemble complexe (Withney et al., 1976) dont la
teneur totale avoisine 35 g/litre. Ce taux est élevé en
comparaison des quantités présentes dans le lait de femme
(environ 12 g/litre).
Les protéines représentent 95 pour cent environ des
matières azotées et sont constituées soit d'acides aminés
seulement (ß-lactoglobuline, alfalactalbumine), soit d'acides
aminés et d'acide phosphorique (caséines a et ß-) avec parfois
encore une partie glucidique (caséine K). Une vingtaine d'acides
aminés interviennent dans la composition de ces protéines, leur
séquence conférant à chaque protéine des propriétés
propres. C'est sur la base de la précipitation à pH 4,6 (20°C)
qu'on sépare deux constituants: la ou plutôt les caséines ( a S, b , g , et k) et les protéines solubles ou
protéines du lactosérum (tableau 20) (Dalgleish, 1982).
TABLEAU 20 Composition moyenne et distribution des
protéines du lait de vache
En outre, il existe dans le lait une fraction dite
protéose-peptone qui présente des caractéristiques
intermédiaires. Cette fraction est riche en glucides (11 pour
cent de sa composition) et ne précipite pas comme les autres
protéines solubles lors du chauffage à 100 °C suivi d'une
acidification à pH 4,6. Cependant, cette fraction
protéose-peptone fait partie des protéines sériques. Comme le
lait humain, le lait de vache contient une fraction azotée non
protéique (environ 5 pour cent), mais en valeur absolue elle est
plus faible (0,15 g N/litre) (Alais et Blanc, 1975).
Caséines . La caséine entière (groupe
protéique qui précipite à pH 4,6 à 20°C) représente environ
80 pour cent des protéines totales du lait de vache (contre 30
pour cent dans le lait humain). Les caséines sont des
polypeptides phosphorés associés surtout à des constituants
minéraux, en particulier le calcium, mais aussi le phosphate, le
magnésium et le citrate, de manière à former des micelles de
phosphocaséinate de calcium. En mélange, elles constituent
entre elles des complexes qui ne réunissent en l'absence de
calcium qu'un petit nombre de molécules. En présence de
calcium, le degré d'association est très élevé et les unités
formées agrègent plusieurs milliers de molécules, constituant
les micelles de caséine native dispersées la phase hydrique du
lait (diamètre variant de 100 à 250 micro-m). Cette
configuration spatiale permet aux enzymes hydrolytiques
(carboxypeptidases) une digestion plus aisée.
Les caséines ont un caractère acide marqué. Sur gel de
polyacrylamide, on peut séparer quatre composants principaux au
sein des caséines: a (a S0, a S 1, a S2), B. Kety. La
composition moyenne des micelles de caséine bovine (constituants
protéiques ou minéraux est donnée au tableau 21).
On observe, par ailleurs, des variations génétiques
(substitution d'un ou de plusieurs acides aminés) au sein même
de l'un ou l'autre sous-groupe des caséines a- Ce polymorphisme
génétique a des retentissements tant en physiologie animale et
humaine qu'en technologie fromagère, puisqu'il conditionne par
exemple la vitesse d'acidification du lait et la texture du
caillé. Il dépend lui-même du polymorphisme de la
ß-lactoglobuline qui conditionne directement le taux de cette
protéine, mais qui influe aussi sur le taux de caséine et de
matière azotée. En diététique pédiatrique, on sait
l'importance que prend la qualité du caillot (grossier avec le
lait de vache, finement floculé avec le lait humain) sur la
vitesse de la vidange gastrique et du transit intestinal. De la
même manière, la digestion peptidique (hydrolyse) génère des
fragments poptidiques dont certains semblent responsables
d'activités physiologiques (Coste et Tome, 1991) (voir Chapitre
I, page 24). Ainsi, l'ensemble de ces caractéristiques
physico-chimiques conditionnent en partie la digestibilité du
lait (Adrian, 1973; Bernier, Adrian et Vidon, 1986).
TABLEAU 21
Composition moyenne des micelles* de caséine bovine (g/100 g
d'extrait sec)
* Teneur en eau de la micelle: 65 pour cent.
Protéines solubles ou protéines du lactosérum .
Les protéines solubles représentent environ 20 pour cent des
protéines totales du lait de vache (alors que, dans le lait
maternel, plus de 70 pour cent de l'apport protéique est
solubilisé dans cette fraction) (Jenness, 1979). Elles floculent
difficilement en présence d'acide ou de présure. Par contre, à
l'exception des protéosespeptones, elles sont dénaturées par
la chaleur et sont entraînées lors de la coagulation de la
caséine sous l'action de la présure. Un chauffage à 80 °C
pendant une minute en dénature environ 20 pour cent, mais, lors
de la pasteurisation HTST (72 °C pendant 15 à 20 secondes), la
dénaturation est négligeable.
Ces protéines ont une valeur nutritionnelle importante qui
n'est pas modifiée par le chauffage. Cette fraction protéique
est complexe et peut être classifiée comme repris au tableau
20. Son constituant essentiel (50-55 pour cent) est la
ß-lactoglobuline bovine, totalement absente du lait humain. Son
rôle n'est pas connu.
La deuxième protéine soluble (20-25 pour cent) du lait bovin
est, par ordre d'importance, l'a-lactalbumine. Elle est présente
dans le lait de tous les mammifères qui sécrètent du lactose
puisque cette protéine est partie intégrante de l'enzyme de
synthèse du lactose.
Parmi les protéines solubles restantes (20-30 pour cent de
cette fraction), certaines, comme la sérum albumine, ont une
faible valeur nutritionnelle; d'autres comme les immunoglobulines
et la lactoferrine n'en ont pas du tout.
Le taux de lactoferrine (ou lactotransferrine) est très bas
dans le lait mature de vache (0,2 g/litre), mais élevé dans le
colostrum bovin (5 g/litre) et à des valeurs comparables à
celles du colostrum humain (de 5 à 15 g/litre). La lactoferrine
bovine est nettement plus saturée en fer que la lactoferrine
humaine (environ 30 pour cent contre 5 pour cent) et ce fer lié
est peu biodisponible pour l'absorption digestive tant chez
l'enfant que chez l'adulte (Spik et al., 1982).
Les protéines du lactosérum ont une valeur nutritive majeure
en nutrition humaine, car elles sont riches en acides aminés
essentiels. Les teneurs en protéines des laits de vache et de
femme sont sensiblement identiques, mais leur aminogramme est
différent. En conséquence, lorsqu'une formule lactée adaptée
au lait maternel (laits infantiles dits «à prédominance ou
enrichis en lactalbumines») est choisie pour alimenter un
enfant, les protéines lactosériques induisent dans le plasma du
nourrisson un aminogramme tout différent de celui obtenu par
l'administration d'un lait de vache non modifié.
Les protéines non nutritionnelles du lactosérum bovin se
répartissent en Iysozyme et en immunoglobulines sécrétoires A
(dont les taux sont 500 fois plus bas que dans le lait humain)
ainsi qu'en immunoglobulines G et M (dont les taux sont
élevés). Ces deux derniers types d'immunoglobulines sont
transmises en grandes quantités au veau durant la phase
colostrale de la lactation. Celles-ci, une fois ingérées, sont
passivement absorbées par l'intestin et gagnent la circulation,
où elles reprennent leur rôle immunitaire.
Azote non protéique. Le taux d'urée du lait de vache est bas
et ceux de taurine et de carniti ne sont faibles (Rassin, Sturman
et Gaull, 1978 ) (tableau 22).
Les termes «matière grasse» et «lipides» ne sont pas
synonymes. En effet, la matière grasse obtenue par des moyens
mécaniques (produit de l'écrémage obtenu par centrifugation)
représente le contenu du globule gras. De ce tait, elle ne
contient pas les lipides polaires ou complexes (phospholipides,
etc.), mais contient par contre, des composés liposolubles qui
ne sont pas des lipides au sens strict et que l'on nomme
«substance lipoïdique». Il s'agit essentiellement
d'hydrocarbures (dont le carotène), d'alcools (dont le
cholestérols, detocophérols (vitamine E) et de vitamines
liposolubles (A, D, K). Cette fraction lipotdique (encore
appelée insaponifiable) regroupe donc des composés variés et
nombreux qui, en raison de leur importance et de leur rôle,
seront envisagés séparément, même s'ils ne représentent pas
même 1 pour cent de la matière grasse totale du lait.
TABLEAU 22 Composition moyenne de l'azote non
protéique du lait de vache
Les lipides (fraction saponifiable) constituent donc
l'essentiel de la matière grasse (>98 pour cent). Le tableau
23 détaille à la fois la teneur (par 1 00 g de matière grasse)
et la (ou les) localisations) principale(s) des lipides du lait.
TABLEAU 23 Constituants lipidiques du lait de vache et
localisation dans les fractions physico-chimiques (g/100 g de
matière grasse)
Les lipides, notamment les acides gras sécrétés par la
mamelle, ont une double origine: ils proviennent pour 60 pour
cent en poids des acides gras longs sanguins et, pour le reste,
d'une synthèse de novo par les cellules mammaires, à partir de
précurseurs à deux ou quatre atomes de carbone.
De tous les composants du lait de vache, les lipides sont ceux
qui, quantitativement et qualitativement, varient le plus. Les
taux moyens précisés dans la littérature (35 g/litre) peuvent
être retenus en pratique industrielle lorsque le lait est un
mélange provenant de plusieurs animaux.
Globules gras . Hormis quelques rares
phospholipides, stérols et acides gras présents dans le
lactosérum, les graisses sont dispersées dans le lait sous
forme de globules sphériques au nombre de 1,5 à 4,6 10 12
par litre; leur diamètre moyen se situe entre 3 et 5 microns.
Ces globules sont limités par une membrane formée d'une
quinzaine de polypeptides (à raison de 40 %), de triglycérides
(à raison de 35 %) et de lipides complexes (phospholipides,
stérols, cérébrosides, à raison de 15 % environ). La membrane
lipoprotéique confère au globule gras sa stabilité. De fait,
elle est fragile et sa rupture (agitation' réfrigérations
répétées, acidification) déstabilise l'émulsion avec
libération de matière grasse. Celle-ci peut subir alors une
lipolyse due à l'action des lipases membranaires ou
microbiennes. Par contre, lors de l'homogéinisation du lait, le
nombre de globules gras augmente et surtout leur diamètre
diminue très sensiblement (moins de 1 micron). De ce fait, la
surface de contact augmente encore de 20 fois environ. Cette
modification prévient la remontée de la matière grasse (dans
les laits de longue conservation) et fav
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