Brevet FR2111676A1 — publié le 19720609

La présente invention se rapporte à un procédé de scission enzymatique du lactose contenu dans le lait et ses dérivés et au lait à plus faible teneur en lactose ainsi obtenu. le procédé selon l'invention consiste à traiter le lait avec 5 un enzyme permettant de réaliser- la scission du lactose ©n glucose et galactose: un tel enzyme,constitué essentiellement de ga-lactosidase,est rendu insoluble en ...en;,-chant dans un support et peut être récupéré à la fin, de l'opération, enzymatique„On sait certainement qu'il est très avaniagti^ d- obtenir un lait dont le 1D lactose est partiellement hydrolyse s" ot en galactose,Il y a à celà des raisons diététiques as ^12.1. _■ ? -olér&nee qaz élargissent considérablement le marche & r-yatsurs„ L * intro duction du lait hydrolyse dsrne l'alime-t-£//.bc:; a d-ss avantages remarquables peur leur croi3saii.ee nt&tier 15 D'autre part il y a aussi des raisons teohnrqr.-i:;? vr^v importantes îquand le lait est concentré jusqu'à ce qu- && : en solide soit supérieure à 30$,il est très difficile âe l-rr. :iser ver par suite de la cristallisation d'une partie du lactose qtii provoque la coagulation des protéines.Le même inconvévie,- oe 20 contre dans l'industrie dec crèaies glacées,dans laquelle il est impossible d'utiliser un lait à teneur élevée en solides par- su: te de la cristallisation du lactose.qui à son tour se dissout difficilement. Pour surmonter ces inconvénients on. a proposé certaines métho-25 des :par exemple,l'hydrolyse du lactose à températures .élevées ? le traitement avec des résines échangeuses d!ions?l'addition ds riboflavine. La première méthode provoque la coagulation des protéines fi?, .secondealtère l'équilibre natursl en sels âu lait,et la troisië^ 30 si elle évite la précipitation du lactose,utilise xsa additif très coûteux et ne résout pas les problècos diététiques«, En conséquence on a mis l'accent s.. .* la, méthode par hydrolyse enzymatique.L'emploi d'ensyatse sn solution trouve beaucoup d'applications ,cependant l'addition des ensyra.es les plus facilement 35 disponibles sur le marché,donne un goût désagréable au lait. De plus,à la fin du processus,1'enzyme doit être rendu inactif et reste dans le lait sous une forme dénaturée.De plus,cette méthode 71 36696 2111676 nécessite 11 i-'.tllisatiûn d ' u:.e tri s grande, quanti 1 ' ; ' • / ( 2 à par rapport au poids du lactose selon son activité),ce qui a une influence notable sur le coût du procédé. Un autre facteur limitant l'application de cette méthode 5 vient de la complication microbiologique provoqué'- par le processus d'hydrolyse ainsi effectué. Un premier objet de la présente invention est ùe fournir un procédé de scission du lactose contenu dans le lait et ses dérivés , intéressant du point de v-ue industriel et peu coûteux,ce 10 procédé ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Un.second objet de la présente invention est de fournir un lait ou un dérivé de lait,dans lequel la teneur en lactose est réduite grâce à une scission totale ou partielle de celui-ci en glucose et galactose sans addition d'agent extérieur, 15 Ces objectifs et quelques autres encore sont atteints en employant un ensyme enrocé dans des fibres selon le procédé du brevet .italien 836.462 déposé le 26 Juin 1968. Selon cette méthode il est possible d'obtenir de manière simple et économique des structures filamenteuses enrobant les en-20 zymes d'une _ stable et durable. Quand les fibres mentionnées ci-dessus sont disposées en colonne,le produit peut-être traité au moyen d'un système continu que l'on peut xt^di-e aisément automatique.Le fonctionnement ininterrompu simplifie considérablement les problèmes bactériologi-25 ques car il est alors possible de faire usage de précautions et de coups de main impossibles à utiliser avec d'autres méthodes. Les fibres peuvent être quelquefois lavées avec un détergent approprié,On peut ajouter au liquide de lavage un bactéricide pour désinfecter le filament,la canalisation et les récipients 30 utilisés. Parmi les «+.^ric3 der ,les sels d'ammonium quaternaire dorment de très bons résultats,car beaucoup d'entre eux n'ont aucune ac- * tion nocive sur l'enzyme enrobé. D'autre part certains d'entre eux ajoutent à leur pouvoir bac-35 téricide un pouvoir détersif,et ce fait revêt une très grande importance pareeque l'action bactéricide des sels d'ammonium quaternaire ci-dessus mentionnés est considérablement entravée 71 36696 2111676 par les résidus de substances organiques. Un autre avantage important de la méthode selon l'invention réside dans le fait que le lait ne retient aucun additif comme dans le cas de l'hydrolyse effectuée au moyen d'enzymes solubles; 5 par conséquent il n'est pas nécessaire d'avoir recours à un procédé de chauffage pour dénaturer l'enzyme et il ne subsiste pas d'odeur désagréable dans le lait traité. l'avantage le plus important réside dans la possibilité d'utiliser -cet.enzyme enrobé sur une longue durée,et par conséquent 10 de traiter une très grosse quantité de produit sans dégradation sensible de son activité hydrolytique.Un échantillon de filament d'enzyme,après avoir effectué les cycles successifs de l'hydrolyse du lactose dans le lait,a conservé son activité inchangée pendant les 60 jours durant lesquels il a été essayé. 15 La même quantité de fibre d'enzyme,quand elle est disposée dans une colonne de verre,hydrolyse continuellement le lactose du lait sur une durée supérieure à un mois sans manifester aucun affaiblissement de son activité. Le système d'enrobage de l'enzyme permet "de plus d'obtenir 20 des fibres ayant une activité différente,grâce à quoi il est possible de raccourcir la durée de contact entre le produit à traiter et le support d'enzyme.Le traitement selon l'invention peut être effectué sur le lait tel quel(lait complet),sur le lait A partiellement écréme ou sur le lait concentré.On peut appliquer 25 aussi le procédé au petit lait. ^ L'enzyme pouvant être employé est le ^-galactosidase. La fibre peut être constituée par des substances cellulosiques comme l'acétate de cellulose,ou par un polymère ou un copolymère -synthétique tel que polyamide,polyacrylonitrile,les polyacrylate^ 30 les polyméfcfca2rylate.g,le polychlorure de vinyle,les esters de polyvinyle,le polyvinylbutyral etc... On a obtenu de très bons résultats en employant le triacétate de cellulose. A L'invention sera maintenant illustrée par les exemples non-35 limitatifs suivants : EXEMPLE_1 Préparation de l'enzyme insoluble î 71 36696 2111676 On dissout sous agitation 24»6 g de tr.iacétate de cellulose (Fluka) dans 260 g de chlorure de méthylène ( C.Erba),1*opération étant effectuée dans un réacteur. D'autre part on prépare la solution enzymatique en dissolvant 5 1,43 g de jB-galactosidase (. BDH ) dans un mélange eau-glycérol ( 20:80 V/V ) ce qui porte le volume final à 50 ml. On la centrifuge dans une centrifugeuse réfrigérée ( -10°C). On retire 32 ml de la solution claire et on lès ajoute à la -solution de polymère. 10 On effectue l'émulsion des phases par agitation vigoureuse à 0°C•pendant 30 minutes. On la verse dans un appareil de filage à 6°0 et on la file bous pression d'azote. Le filament est coagulé dans le toluène à la température 15 ambiante et récupéré par une machine embobineuse. On le sèche sous vide pendant une nuit afin d'éliminer le toluène. EXEMPLE_2 On utilise une colonne ayant un diamètre intérieur de 25 "mm 20 et une longueur de 400mm. On y introduit 50 g d'une fibre d'enzymeobtenue par le procédé de l'exemple l;la fibre est disposée au hasard et est comprimée afin de remplir tout volume de la colonne.La colonne est munie d'une enveloppe thermostatique dans laquelle on envoie 25 de l'eau à 25°C. Au moyen d'une pompe doseuse on soutire le lait d'un récipient maintenu à + 4°C ( lactose = 4,9$; lipides = 1,1 fo). On fait passer le lait à travers un échangeur de chaleur dans lequel sa température est portée à 25°C,on le fait entrer par le 30 fond de la colonne,"traverser la fibre d'enzyme et sortir par le sommet de la colonne,en passant à travers un échangeur qui le refroidit à 4°C.* On maintient constamment le débit de la pompe à 150 ml/h. Avec la colonne en fonctionnement on hydrolyse à 53$ le lac-35 tose du lait qui sort. EXEMPLE_3 En opérant selon l'exemple 2,on alimente la colonne en lait -5 - 71 36696 2111676 en faisant varier le débit ( Q); On détermine le degré d'hydrolyse du lactose du lait qui sort. On obtient les données expérimentales suivantes: 5 Débit (Q) ml/h Lactose hydrolisé $ 150 500 600 1200 10 5200 On effectue cet essai en employant 50 g du même filament enzymatique disposé dans la même colonne qu'à 15exemple- 10 On fait passer à plusieurs reprises 1,580 ml de lait- {lactose= 15 4»95$»lipides= 1,1$ ) sur la fibre d'enzyme. Le degré d'hydrolyse du lactose est déterminé pendant la dur:* de l'opération en fonction du débit (Q).La température de fonctionnement est maintenue à 25°C. Les données expérimentales obtenues sont les suivantes: 20 Lactose hjrdrolisé_$ Durée Q=_800_ml/h ^_3200jnl/h 50' 11,80 - 10,80 45* 21,50 19,10 60' 25,70 25,60 25 90» 55,70 55,00 120» 41,00 44,50 150» 47,00 50,20 180» 52,50 55,00 210» 59,00 65,00 50 240* 65,50 67,00 EXEMPLE_5 En utilisant 50 g du même filament d'enzyme,disposés dans la même colonne,on étudie l'influence de la température sur le fonctionnement.On fait passer à plusieurs reprises 580 ml de lait 55 sur la fibre d'enzyme et le degré d'hydrolyse est déterminé au bout d'une heure. 55.00 28.00 18.20 9.20 2.?0 EXEMPLE_4_ . 6 71 36696 2111676 on maintient constant le débit de la pompe à 3200 ml/h tout en faisant varier la température de fonctionnement. Température ^_d.e__lac^fcose_hyd.^r°X±sé au bout d'ih, 15°C 17,45 . 5 25°0 22,80 35°C 29,54 EXEMPLE_6 On utilise 50 g du même filament disposés dans la même colonne de verre. 10 On y fait passer à plusieurs reprises 380 ml d'un lait partiellement écrémé ( lipides =1^1$). Le degré d'hydrolyse est déterminé en fonction du temps. Le débit de la pompe et la température de fonctionnement sont maintenus constants. 15 Les données expérimentales montrent la variation du degré d' hydrolyse du lactose au cours du .temps. Durée $ de lactose hydrolyse 1 h 20,60 • 2 h 56,30 20 3 h 47,20 4 h • 56,20 5 h 62,40 6 h 75,40 7 h 79,40 25 8 h 88,00 EXEHPLE_7 En utilisant la méthode décrite à l'exemple l,on prépare 1,50g de fibre d'enzyme contenant 75 mg de Jî-galactosidase (BDH) par gramme.La fibre est disposée au hasard dans une colonne de verre 50 ( 0 = 25 mm» h = 400 mm). On introduit d'à lait partiellement écrémé (lipides = 1,1 JÉ; lactose = 4,8$) à tin débit de 150 ml/h; on maintient la température à 25°C. Pendant le fonctionnement de la colonne,le lactose du lait 55 sortant de l'appareil est hydrolysé à-81,4$. 71 36696 7 • ' 2111676 5Ï5SÏÏLS On recommence l'opération de l'exemple 7 en remplissant la • colonne avec du lait entier (3,5$ de lipides et 4,85$ de lactose) Le lactose ëst hydrolysé à 76$. 5 On suit le même processus qu'à l'exemple 7 en alimentant la colonne en lait entièrement écrémé (lipides = 0,3$jlactose=5,10$) Le lactose du lait est hydrolysé à 78$. EXEMPLE_10 10 Toujours selon le processus de l'exemple 7 on alimente la colonne en petit lait( lactose= 4,9$) à un pH.de 6,7.1e lactose du petit lait est hydrolysé à 72$. EXEMPLE_OJ: Selon l'exemple l^on prépare 50 g de fibre d'enzyme contenant 15 75 mg de j3-galactosidase. ( BDH) Pour préparer l'émulsion on utilise un volume (ml) de phase aqueuse et un poids (g)de polymère aec dans un rapport égal à 1,6. Le filament,plus poreux,est disposé dans une colonne (0=25mm, 20 h=250mm),dans laquelle on introduit du lait(lipides = 1,1$) avec un débit Q de 300 ml/h et thermostatisée à 25°C. ©n Quand la colonne est fonctionnement le lactose du lait qui en sort est hydrolysé à 66$. \ EXEMPLE_12 25 On. met en contact 2 g de fibre d'enzyme avec 50 ml de lait partiellement écrémé dans un ballon de 150ml.Le ballon est main-_tenu sur un bain d'agitation thermostatisé à 25°C. Au bout de 4 heures,on sépare le lait du filamentjon détermine la charge bactériologique et le pourcentage du lactose hydrolysé. 50 On lave abondamment le filament soigneusement pressé avec une solution de détergent et de bactéricide appropriée. « On'presse et on sèche le filament entre deux feuilles de papier filtre,puis on le réutilise dans les mêmes conditions. On recommence les cycles successifs du processus,en mesurant/ 35 à la fin de chaque cycle,le degré d'hydrolyse du lactose et la 71 36696 2111676 charge "bactériologique du lait traité. Selon la méthode décrite ci-dessus on essaie plusieurs sels d'ammonium quaternaire pour expérimenter leur effet^sur l'enzyme et les microorganismes;parmi ces sels on peut citer : Pardi 7 5 (Farmitalia),Straminol (Bracco),Chlorure de benzalkônium et Anfocid (G-ianni, îego 51 (Tego Italien),Stéramine H (Forment!) et aussi d'autres agents antibactériens tels que le phénol, le dioxyde d'hydrogène,l'hypochlorite,l'ioâoform.e et les antibiotiques . 10 les meilleurs résultats sont obtenus en utilisant les sels d'ammonium quaternaire,en particulier la stéramine H et le Fardi 7. Selon le fonctionnement par cycles successifs discontinus décrit ci-dessus,on détermine la durée de l'activité de l'enzy— 15 me. - le même échantillon de fibre d'enzyme a effectué 80 cycles d' hydrolyse du lactose du lait tout en conservant une activité constante. EXEMPLE_13 . 20 On utilise une colonne (0 = 25mm ; h = 400mm) et 50 g clé filament d'enzyme obtenu conformément à l'exemple 1 et qui sert pendant plusieurs jours. Après chaque mise en oeuvre on lave la fibre avec une solutim aqueuse contenant 0,25 $ de Stéramine H,à la température ambiante 25 Après •évacuation du liquide de lavage,on fait passer 500 ml de lait en circuit fermé. Le débit de la pompe est de 500 ml/h et la température de fonctionnement est de 25°C. On détermine de temps en temps le degré d'hydrolyse et la 30 charge bactériologique du lait traité. Les données expérimentales sont les suivantes: Durée ' fo de lactose hydrolysé Microorganismes parmL 60' 18,8 120,000 95» 28,4 170,000 35 120' 33,6 300.000 . 9 71 36696 2111676- • revendications 1) Procédé de spission enzymatique du lactose du lait ou de ses dérivés,caractérisé en ce que ce lactose ou un de ses dérivés est traité avec du jj-galactosidase enrobé dans une 5 fibre. 2) Procédé de scission enzymatique du lactose contenu dans le lait ou ses dérivés,caractérisé en ce que l'opération . est effectuée en continu. 3) Procédé de scission enzymatique du lactose contenu dans 10 le lait ou ses dérivés,selon la revendication 2,caractérisé en ce qùe la réaction enzymatique se place entre des opérations de lavage avec des détergents, 4) Procédé selon la revendication 3 caractérisé sn o© que le détergent est additipnné de bactéricide. 15 5) Procédé selon là revendication 4,caractérisé en ce que le bactéricide est un sel d'ammonium quaternaire, 6) Procédé selon l'une des revendications précédentes,carae- . térisé en ce que. l'enzyme est constitué par un dérivé de cellulose,un polymère ou un copolymère synthétique tel que 20 les polyamides,le polyacrylonitrile,les polyacrylates,les polyméihaerylates,le polychlorure de vinyle,les esters de polyvinyle-etie polyvinyl-butyral.. 7'j Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que la fibre contenant l'enzyme est constituée par du -triacétate de 25 cellulose. 8) Composition constituée essentiellement par du lait ou un de ses dérivés caractériséeen ce qu'elle présente une concentration réduite en lactose,une quantité de glucose.et de galactose égale à celle obtenue à partir de la scission du lac- 30 tose de départ, sans aucun agent extérieur. 9) Composition selon la revendication 8 caractériséeen ce que ê le lait est en partie écrémé. 10) Composition selon la revendication 8 caractérisé en ce 35 qu'elle est constituée par du lait concentré. 11) Composition selon la revendication 8,caractérisée en ce qu'elle est essentiellement constituée par du petit lait.