Impacts of the curd’s aqueous phase management on the development of the functional and the sensory qualities of semi-hard cheeses

L’industrie fromagère tient une place de premier plan dans l’économie française. Cependant, pour rester concurrentielle, elle doit pouvoir à la fois adapter ses produits aux exigences des consommateurs et optimiser ses procédés pour en maximiser la rentabilité. Dans la catégorie des fromages à pâte pressée non cuite, le délactosage est une étape importante de la fabrication pour le développement des qualités du fromage, mais qui est coûteuse en ressources. Il est réalisé la plupart du temps entre le décaillage et le soutirage de la cuve et consiste à retirer une partie du lactosérum et à diluer le mélange caillé-lactosérum restant avec de l’eau. Cette opération diminue la concentration en solutés du caillé (lactose, minéraux, protéines solubles…) et est indispensable pour développer les qualités désirées de fromages à pâte pressée non cuite comme la Raclette. Cependant, les mécanismes par lesquels le délactosage contribue au développement des propriétés fonctionnelles et sensorielles du fromage sont peu connus. L’étude de ces mécanismes permettrait d’une part, d’optimiser le contrôle du développement des propriétés fonctionnelles et sensorielles du fromage et d’autre part, d’identifier les paramètres permettant de réduire les ressources nécessaires.Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’étudier l’impact du délactosage sur le développement des caractéristiques du fromage au démoulage et en fin d’affinage à travers deux paramètres : le niveau et le mode de délactosage. Le niveau traduit l’intensité de la dilution et le mode représente les quantités de lactosérum retiré et d’eau ajoutée pour atteindre un niveau de délactosage donné. Les impacts de ces paramètres ont été étudiés au cours de fabrications pilotes en ciblant des teneurs en matière sèche similaires dans tous les fromages afin d’étudier spécifiquement l’impact de la composition de la phase aqueuse. L’analyse du caillé (matières azotées, matière grasse, minéraux, sucres, acides organiques, capacité tampon, populations bactériennes, activités protéasiques) et de sa phase aqueuse au cours de la fabrication a permis d’étudier l’impact du délactosage sur les caractéristiques du fromage au démoulage. L’analyse du fromage affiné (propriétés rhéologiques, culinaires, sensorielles et microstructure), quant à lui, a permis d’étudier l’impact du délactosage sur le développement des qualités finales du fromage.Le niveau de délactosage est le principal paramètre contribuant au développement des propriétés fonctionnelles et sensorielles du fromage. La dilution de la phase aqueuse du caillé entraîne une diminution de la concentration en sucres fermentescibles et donc un pH plus élevé du fromage, ainsi qu’un pouvoir tampon plus faible du fromage au démoulage. Le pouvoir tampon plus faible favorise une augmentation du pH plus rapide pendant l’affinage. Un pH plus élevé favorise une protéolyse plus rapide et une solubilisation du calcium associé aux caséines plus lente, menant au développement d’une matrice fromagère à la fois plus souple et plus résistante. Le mode de délactosage affecte peu les propriétés fonctionnelles et sensorielles du fromage, et cela ouvre la perspective de moduler les caractéristiques du fromage affiné en ajustant le niveau de délactosage tout en optimisant économiquement l’étape de délactosage avec le mode.Cheese industry holds a prominent place in the French economy, but to remain competitive, it must be able to both adapt its products to consumer expectations and optimize its processes in order to be able to produce at a lower cost. In semi-hard cheese varieties, whey dilution is precisely an important manufacturing step for the development of the qualities of cheese, but which is costly in terms of resources. It is carried out most of the time between the cutting of the coagulum and the drainage of the vat and involves a removal of a part of the whey and an addition of water to dilute the remaining curd-whey mixture. This operation decreases the concentration of solutes in the curd (lactose, minerals, soluble proteins…) and is essential to develop the desired qualities of cheeses such as Raclette. However, the mechanisms by which whey dilution takes part to the development of the functional and sensory properties of cheese are poorly understood. The study of these mechanisms would enable in one hand to optimize the control of the development of these properties and on the other hand to identify the parameters allowing to reduce the required.The objective of this thesis is therefore to study the impact of whey dilution on the development of cheese characteristics at the beginning and at the end of the ripening through two parameters: level and mode. The level reflects the intensity of the dilution and the mode represents the amounts of whey removed and water added to reach a level of dilution. The impacts of these parameters have been studied during pilot cheese productions by targeting similar dry matter contents in all cheeses in order to specifically study the impact of the composition of the aqueous phase. The analysis of the curd (nitrogenous matter, fat, minerals, sugars, organic acids, buffering capacity, bacterial populations, protease activities) and of its aqueous phase enabled to study the impact of whey dilution on the characteristics of the cheese at the beginning of the ripening. The analysis of the ripened cheese (rheological, culinary, sensory properties and microstructure) enabled to study the impact of whey dilution on the development of cheese qualities.The level is the main parameter contributing to the development of the functional and sensory properties of cheese. Dilution of the aqueous phase of the curd results in a decrease in the concentration of fermentable sugars and therefore a higher pH of the cheese, as well as a lower buffering capacity, which both contributes to the increase in pH during ripening. The increase in pH promotes faster proteolysis and slower solubilization of calcium associated with caseins, leading to the development of a cheese matrix that is both soft and resistant. The mode has little effect on the functional and sensory properties of cheese, and this opens up the perspective of modulating the qualities of the cheese with the level while economically optimizing the whey dilution step with the mode