Brevet FR2309154A1 — publié le 19761126

Le lactosérum est un liquide Jaune-vert libéré dans la fabrication du fromage et de la caséine; il représenùe de 83 à J%M0 au volume de Lait utilisé. Le lactosérum en l'état est composé pour l'essentiel de lactose, de protéines et de matières minérales. Le lactosérum est un sous-produit ae l'industrie laitière qui a longtemps été considéré comme un élément indésirable, inutile et coûteux à éli-iner. I1 était le plus souvent utilisé dans les exploitations agricoles pour supplémenter l'alimentation du bétail ou comme engrais. I1 est aujourd'hui très largement transformé en poudre, de préférence par atomisation, procédé coûteux qui ne permet pas une valorisation importante du produit. Enfin, le lactosérum peut être utilisé, le plus souvent après déprotéination, pour une fabrication biosynthétique de protéines par lermentation. Les protéines du lactosérum ont des propriétés fonctionnelles et nutritionnelles exceptionnelles, mais leur utilisation est rendue difficile par la présence du lactose et des matières minérales. Le lactose est un sucre peu édulcorant qui ne présente pas de propriétés organoleptiques intéressantes. Sa solubilité est faible et constitue un obstacle à l'utilisation technologique de jus cencentrés en lactose à cause des problèmes de cristallisation qui en résultent. En outre, l'utilisation du sérum dans l'alimentation humaine, potentiellement très intéressante, peut parfois Ètre limitée par les problèmes d'intolérance au lactose. Les matières minérales, qui représentent près de 9% de l'extrait sec, sont un obstacle important à l'utilisation du lactosérum. En efet, le goût salin très marqué le rend impropre à de nombreuses applications. Selon l'invention, la combinaison d'opérations agissant individuellement sur les divers constituants permet de valoriser le lactosérum. En effet, on peut agir sur le lactose par une hydrolyse enzymatique, au niveau des cendres par une déminéralisation, au niveau des protéines par une déprotéination. Hydrolyse enzymatique du lactose. Le lactose est hydrolysé par une ss- galactosidase en ses deux sous-unités constitutives, le galactose et le glucose. L'enzyme utilisée peut être de nature fongique au microbienne, ou bien extraite de levures. Selon un mode de réalisation avantageux, ltenzyme est extraite de germes normalement et couramment utilisés en alimentation. On peut ajuster le niveau d'hydrolyse entre O et 99% en agissant sur la quantité d'enzymes par rapport au substrat, selon la température et la durée de la réaction, le pH et les ions présents dans le milieu. Déprotéination. Plusieurs procédés sont envisageables mais deux sont actuellement au stade industriel - la thermocoagulation en milieu acide, qui permet de récupérer environ 50% de protéines plus ou moins dénaturées; - l'ultrafiltration, qui permet de récupérer plus de 80% de matières azotées pratiquement natives. Déminéralisation. Plusieurs procédés sont applicables. Un procédé parmi les plus couramment employésconsiste à provoquer la migration des ions à travers des membranes sous l'influ- ence d'un champ électrique intense. On définit le taux de déminéralisation par le rapport 100 (teneur en cendres avant déminéralisation-teneur en cedres après) teneur en cendres avant démineralisation On peut être faire varier le taux de déminéralisation entre O et 70% en agissant sur la durée de ltopération en fonction de l'objectif visé. La combinaison de ces différentes opérations permet d'obtenir toute une série de produits nouveaux extrêmement intéressants. En outre, pour chacun de ces produits, l'hydrolyse, en diminuant la teneur en lactose, permet de donner toute une gamme de degrés de siccité. Les exemples qui suivent, et qui n'ont aucun oaractère limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut autre mise en oeuvre. Exemple 1 Un lactosérum en ltétat est traité dans une unité de déminéralisation par électrodialyse dans des conditions opéra- toires réglées de manière à obtenir un taux de déminéralisation de 50%. On procède alors d lthydrolyse du lactose en utilisant dans ce cas une / -galactosidase extraite d'une souche de Saeeharomyces Lactis. Les conditions expérimentales choisies pour l'hydrolyse sont une température de 350C, un pH de 6,65 et une durée d'hydrolyse de quatre heures et aemie, en agitation lente. La quantité d'enzyme est ajustée par rapport au substrat de manière à obtenir en fin d'expérience une hydrolyse de 70% du lactose initial. Le lactosérum hydrolysé est alors concentré dans un evaporateur jusqu'à 70% d'extrait sec. Le produit obtenu est jaune clair et il a la consistance d'un miel liquide dont il se rapproche quant au pouvoir édulcorant. Sa viscosité n'évolue pas pendant la conservation. Exemple 2 Un lactosérum en l'état est maintenu à 350C, à pH : 6,65. On hydrolyse le lactose par une quantité de ss-galätosidase extraite d'une souche de Saccharomyces Lactis telle que 50% de lthydrolyse soit obtenue. Ear une technique d'ultrafiltration, on enrichit progressivement la teneur en protéines par rapport à l'extrait sec total. Dans l'exemple considéré, les compositions centésimales, par rapport à l'extrait sec total, du lactosérum avant ultrafiltration, et du retentat après ultrafiltration sont indiquees dans le tableau ci-apres en comparaison avec un lait écrémé. Lactosérum avant Retentat après Lait écrémé ultrafiltration ultrafiltration ss sur E.S. % sur E38. Matière azotées 14,3 37,1 37,8 totales (Mx6,48) Glucides totaux 76,5 58,9 53,3 Cendres 8,6 6,9 8,9 Le retentat est séché par un procédé d'atomisation. Le produit ainsi obtenu est comparable à une pore de lait écrémé quant à sa composition centésimale, mais les protéines ont une valeur nutritive exceptionnelle. Par ailleurs, le produit possède un pouvoir édulcorant remarquable du fait de la présence de glucose et de galactose. Le perméat est concentré dans un évaporateur à film tombant jusqu'à 70% d'extrait sec. On obtient un produit jaune clair, translucide, comparable à un miel liquide. Exemple 3 Par une technique d'ultrafiltration, on enrichit progressivement la teneur en protéines d'un lactoserum par rapport à l'extrait sec total. Dans l'exemple considéré, on obtient un retentat et un perméat dont les compositions centésimales sont : Lactosérum Lactosérum Retentat Perméat sur E.S. % sur E.S. Matière azotées totales (Nx6,48) 61,8 2,6 Glucides totaux 31,4 88,0 Cendres 5,1 9,5 On sèche alors le retentat par un procédé dtatomi- sation. Le perméat est déminéralise jusqu#à 50%. Le jus lactosé partiellement déminéralisé est ensuite maintenu à 550C, à pH : 7,0 On hydrolyse le lactose par une quantité de 4-galactosidase extraite d'une souche de Saccharomyces Fragilis telle que 80% de l'hydrolyse soient obtenus. Le produit hydrolysé est alors concentré dans un évaporateur à film tombant jusqu'à 70% d'extrait sec. REVENDICATIONS 1. Procédé de valorification du lactosérum libéré par exemple dans la fabrication du fromage et de la caséine, caractérisé par le fait qu'il consiste à hydrolyser le lactose su lactosérum ao moyen de ss-galactosidase, plus à soumettre à ultrafiltration le produit hydrolysé et a recueillir le retentat enrichi en protéines. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on contrôle le degré d'hydrolyse du lactose en faisant varier les paramètres agissant sur la réaction enzymatique, notamment sur la concentration en ss-galactosidase mise en oeuvre. 3,- Procédé selon la revendication , caractérisé par le fait que la quantité mise en oeuvre de ss -galactosidase est telle que le taux d'hydrolyse est de 50%. 4.- Procédé eelon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on conduit l'operation d'ultrafiltration de manière à obtenir un retentat dont la teneur en matières azotées est comprise entre 20 et 80% par rapport à l'extrait sec. 3.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'opération d'ultrafiltration est conduite de maniére à obtenir un retentat dont la composition est voisine de celle du lait écrémé, savoir correspondant environ à 38% de matières azotées, 54% de glucides (lactose au moins partiellement hydrolysé) et 80% de cendres, ces pourcentages étant exprimés par rapport à l'extrait soc total. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisés par le fait que l'on effectue une concentration du retentat. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'on effectue le séchage du retontat. 6.- Produits obtenus par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.