Postpartum Stage and Lactic Acid Bacteria Strain Determine Fermentation Kinetics and Refrigerated Stability of Local Gorontalo Goat Colostrum

Le lait est bien plus qu'un simple liquide blanc ; c'est une suspension vivante et respirante de minuscules particules qui interagissent constamment les unes avec les autres. Lorsque le lait est frais, les protéines, les graisses et les minéraux flottent dans un équilibre délicat, maintenus à distance par des charges électriques qui les empêchent de s'agglutiner. Cet équilibre est ce qui donne au lait sa texture lisse et sa stabilité. Cependant, lorsque des bactéries sont introduites pour transformer le lait en yaourt ou en autres aliments fermentés, elles consomment les sucres et produisent de l'acide. Cet acide modifie les charges électriques des particules de protéines, provoquant leur perte de répulsion et les faisant adhérer entre elles, formant ainsi un gel. Cette transformation est le cœur de la fermentation, mais le processus est incroyablement sensible aux conditions initiales. Si le lait est trop riche en certains nutriments ou si les bactéries sont trop agressives, le gel résultant peut être faible, aqueux ou sujet à se désagréger avec le temps. Comprendre exactement comment ces changements microscopiques se produisent est crucial pour les scientifiques de l'alimentation qui souhaitent créer de nouveaux produits laitiers de haute qualité à partir de sources uniques, telles que le colostrum produit par les chèvres immédiatement après leur mise bas.

Le colostrum est le premier lait qu'une mère produit, et il est biologiquement distinct du lait qui suit. Il est riche en protéines et en composés immunoprotecteurs conçus pour aider un nouveau-né à survivre. En raison de cette composition riche, il est un candidat prometteur pour la fabrication de produits fermentés à valeur ajoutée, mais il est aussi beaucoup plus difficile à transformer que le lait ordinaire. Sa haute teneur en protéines et sa composition chimique changeante au cours des premiers jours après la mise bas signifient qu'un lot collecté aujourd'hui pourrait se comporter très différemment d'un lot collecté demain. Des chercheurs de Gorontalo, en Indonésie, ont entrepris de comprendre exactement comment cet environnement changeant interagit avec différents types de bactéries afin de déterminer si le colostrum de chèvre local pouvait être transformé de manière fiable en un aliment fermenté stable. Ils se sont concentrés sur trois questions spécifiques : comment le moment de la traite affecte la vitesse de fermentation, comment différentes souches bactériennes modifient la structure du lait, et si le produit final pouvait rester stable dans un réfrigérateur pendant plusieurs semaines.

L'équipe a collecté du colostrum de chèvres locales de Gorontalo le premier, deuxième et troisième jour après la mise bas des animaux. Ils ont pasteurisé le lait pour éliminer les bactéries indésirables et ont ensuite inoculé des lots séparés avec l'une des trois cultures de départ courantes : Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, ou Lactococcus lactis subsp. cremoris. Ces bactéries ont été laissées à fermenter le colostrum pendant une journée entière à une température contrôlée. Après la fermentation, les chercheurs ne se sont pas arrêtés là ; ils ont stocké les produits dans un réfrigérateur à 4 degrés Celsius et les ont surveillés pendant 28 jours. Pendant cette période, ils ont mesuré comment l'acidité changeait, comment la taille des particules de protéines évoluait, comment la charge électrique de ces particules évoluait et comment la texture tenait bon. Ils ont également suivi le nombre de bactéries vivantes pour s'assurer que le produit restait sûr et actif, et ils ont utilisé l'imagerie avancée et l'analyse du spectre lumineux pour voir ce qui se passait au niveau des molécules à l'intérieur du lait.

Les résultats ont montré que tant le jour de collecte du colostrum que le type spécifique de bactéries utilisés étaient des facteurs critiques déterminant le produit final. Les trois souches bactériennes ont réussi à abaisser l'acidité du colostrum, le faisant passer d'un pH neutre d'environ 6,4 à un pH acide compris entre 4,6 et 5,0. Cependant, la vitesse et la limite finale de cette acidification dépendaient fortement de la souche. La souche Lactococcus lactis subsp. cremoris était la plus agressive, poussant l'acidité au point le plus bas, tandis que les deux autres souches s'arrêtaient à des niveaux légèrement plus élevés. Le jour de collecte importait également ; le colostrum du deuxième jour après la mise bas avait tendance à atteindre une acidité finale plus basse que les échantillons du premier ou du troisième jour. Cela suggère que l'environnement chimique changeant de la mamelle de la chèvre au cours des premiers jours crée un substrat unique qui influence la façon dont les bactéries travaillent.

Pendant que les produits reposaient au réfrigérateur, les chercheurs ont observé une transformation lente mais constante de la structure physique du lait. La charge électrique des particules de protéines, qui aide à les maintenir à distance, a diminué d'environ 15 % sur les quatre semaines. Parallèlement, les particules ont grandi, augmentant de taille de 8 à 20 %. Cela indiquait que les protéines s'agglutinaient lentement en groupes plus larges, un processus appelé agrégation. Malgré cette réorganisation structurelle, la quantité réelle de protéines et de graisses dans le lait est restée remarquablement stable. La teneur en protéines a légèrement diminué, et la teneur en matières grasses n'a pas changé de manière significative du tout. Cette découverte est importante car elle prouve que les changements de texture n'étaient pas causés par les bactéries consommant les nutriments ou par la décomposition des graisses. Le lait était simplement en train de réorganiser ses composants existants en une nouvelle structure, légèrement plus lâche.

Les bactéries vivantes se sont également comportées différemment selon la souche utilisée. La souche Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus a en fait augmenté en nombre pendant les quatre semaines de stockage, progressant d'environ une demi-unité log, ce qui représente une hausse significative de la population. En revanche, les souches Lactococcus lactis subsp. cremoris et Lactobacillus acidophilus ont connu un déclin progressif de leurs effectifs, bien qu'elles soient restées bien au-dessus des niveaux requis pour un produit sain et actif. Même après 28 jours, tous les échantillons contenaient des millions de bactéries vivantes par millilitre, garantissant que le colostrum fermenté reste un aliment probiotique viable.

Lorsque les chercheurs ont examiné le niveau moléculaire à l'aide de la spectroscopie infrarouge, ils ont constaté que les briques élémentaires chimiques du lait n'avaient pas été détruites. Les protéines, les graisses et les sucres étaient toujours présents, mais leurs arrangements internes avaient changé. La façon dont les molécules retenaient l'eau et se connectaient les unes aux autres avait changé, confirmant que le processus de fermentation et de stockage avait altéré l'environnement moléculaire sans décomposer l'aliment. Ce réarrangement moléculaire était reflété dans la texture du produit. Le colostrum fermenté commençait sous la forme d'un gel ferme et élastique, mais au cours des quatre semaines, il est devenu légèrement plus mou et plus fluide. La rigidité du gel a diminué, et le produit est devenu un peu plus sujet à l'écoulement, bien qu'il ne se soit jamais transformé en liquide. Cet affaiblissement était plus notable dans les échantillons fabriqués avec certaines bactéries à des jours spécifiques, montrant que les conditions initiales du lait dictaient la capacité du produit final à maintenir sa forme au fil du temps.

Les images microscopiques ont fourni une confirmation visuelle de ces changements. Les échantillons montraient un mélange de petits amas de protéines et de grosses gouttelettes de graisse. Dans certains lots, les bactéries avaient créé un réseau serré et uniforme, tandis que dans d'autres, la structure était plus irrégulière, avec des amas plus gros se formant. Ces différences visuelles s'alignaient parfaitement avec les mesures de la taille des particules et de la texture, prouvant que le monde microscopique du lait était directement responsable des qualités macroscopiques de l'aliment. L'étude a conclu que le succès de la fabrication de produits de colostrum de chèvre fermenté dépend d'une correspondance précise entre le jour de collecte du lait et la bactérie spécifique choisie pour la fermentation. En comprenant ces interactions, les producteurs peuvent sélectionner la bonne combinaison de matière première et de culture de départ pour créer un produit laitier fermenté stable, nutritif et de haute qualité à partir de cette ressource locale unique.