La morge, un système complexe!!

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1 Forschungsanstalt für Milchwirtschaft Station fédérale de recherches laitières Eidgenössische Stazione federale di ricerche lattiere Swiss Federal Dairy Research Station CH-3003 Groupes de discussion des fromagers Gruyère et fromages à pâte mi-dure 2000 La morge, un système complexe!! M.-T. Wyder, R. Amrein, H. Winkler, J.-P. Häni

2 2 1. Qu est-ce que la morge? La morge est une masse biologique formée de nombreux microorganismes. Elle est le résultat de la coexistence complexe de bactéries, de levures et de moississures sur la surface du fromage. Ceux-ci se développent grâce aux soins réguliers apportés aux fromages. Ces microorganismes parviennent à la surface du formage soit de façon naturelle (environnement) on trouve par exemple les mêmes levures dans le bain de sel que sur le fromage, soit par l application de cultures de surface. 2. Quel est le contenu de ce document? Nous voulons découvrir, pourquoi la morge existe.... quels facteurs influencent la formation de la morge.... quels microorganismes se développent dans la morge.... comment les microorganismes se développent pendant l affinage.... quel rôle jouent ces microorganismes.... de quoi se compose la morge des fromages suisses. 3. Quelle est la fonction de la morge? Apparence typique: Par la coloration de la surface, le fromage obtient son apparence typique. Pensez à un Tilsit ou à un Gruyère dont les surfaces respectives sont totalement différentes. Fonction de protection: On peut comparer la fonction de la morge à celle d'une croûte (Emmental) ou d'une couche de cire (Gouda) ou d'une croûte fleurie (Brie): la morge protège le fromage contre le dessèchement et la perte d'arôme. Une morge bien développée permet aussi d'inhiber la croissance de microorganismes indésirables (antagonisme). Affinage: La morge est l'un des facteurs qui est à l'origine de la typicité du goût du fromage. Les processus qui conduisent au goût d un fromage sont la désacidification par les levures, la protéolyse et la lipolyse à la surface. La dégradation des protéines à l'intérieur du fromage s effectue toutefois par les protéases des bactéries lactiques. Certes, les protéases de la flore de surface ne migrent pas vers l'intérieur, pourtant la désacidification de la pâte par la flore de surface. Cela entraîne une valeur ph plus élevée, créant ainsi de meilleures conditions pour les enzymes de maturation des fromages. La flore de la morge peut aussi produire des substances aromatiques qui influencent fortement le goût.

3 3 4. Quels sont les facteurs qui influencent la formation de la morge? Type et fréquence des soins Valeurs ph et a w ou activité de l eau, de même que teneur en sel de la surface du fromage Température Humidité relative Besoin en oxygène, circulation de l air Interaction des différents microorganismes Quantité de l inoculat en début de maturation Sucres résiduels 5. Comment la flore de la morge se développe-t-elle? La formation de la morge se divise en deux phases: lors de la première phase, les levures et les bactéries tolérant l'acide prédominent. Les levures remplissent une fonction importante en tant que préparateur du milieu de culture pour les bactéries de la morge sensibles à l'acidité en ce sens qu'elles utilisent l'acide lactique et libèrent des métabolites alcalins. De ce fait, les bactéries de la morge prédominent au cours de la seconde phase. En raison de l'augmentation de la valeur ph à la surface du fromage, une modification de la flore a lieu. La figure 1 illustre de façon schématique ce changement à la surface d'un fromage à pâte molle. Fromage à pâte molle (schéma) 1.0E E+08 Nombre de germes (log ufc/cm2) 1.0E E E E E E Temps d affinage (jours) Levure Bactéries Graphique 1: Développement de la flore de la morge sur un fromage à pâte molle

4 4 6. De quoi se compose la flore de la morge? Comme nous l'avons déjà vu, la flore de la morge se compose de bactéries, de levures et de moisissures. En ce qui concerne les bactéries, on peut grossièrement distinguer les bactéries à gram positif et à gram négatif. Les levures: En plus de la désacidification de la surface du fromage, les levures sont à l'origine de la formation de substances de croissance (par exemple les vitamines) préparant ainsi le terrain aux microorganismes qui suivront. Elles participent aussi à la dégradation des protéines et de la matière grasse et par là même à la formation de l'arôme. La proportion de levures dans la flore de la morge s'abaisse au cours de la maturation jusqu'à 1%. Les levures sont toutefois 100 x plus grandes que les bactéries. La contribution d'une seule cellule de levure à la maturation du fromage par la morge est par conséquent plus importante que celle d'une seule cellule bactérienne. Les représentants les plus importants des levures sont Debaryomyces hansenii, de même que, selon la sorte de fromage, Kluyveromyces marxianus et K. lactis. L illustration 2 montre une prise de vue au microscope de levures. 10 µ m Illustration 2: levures Bactéries à gram positif: Bactéries corynéformes: Ce groupe représente environ 75 à 95% de la flore bactérienne (fromages à pâte molle et à pâte mi-dure) et participe de façon essentielle à l'arôme des fromages emmorgés. Il s'agit de batonnets courts, légèrement arqués et strictement aérobies. "Corynéforme" signifie en forme de massue. Elles ont une propriété intéressante: quand la source de nourriture leur fait défaut, elles forment des cellules en forme de boule et ressemblent à des coques (illustration 3, image de droite). Elles croissent très bien sur des surfaces salées, au ph neutre et sont sensibles aux valeurs ph basses. Les conditions optimales pour leur croissance sont un ph de 6,5 à 7 et une teneur en sel de 4%. Avec un ph de 5,6, la plupart ne croît déjà plus. On trouve sur le fromage principalement 2 types: Le premier est un Arthrobacter dont fait partie les espèces pigmentées couleur crème mais aussi jaune. Ce type représente la masse principale de la flore de la

5 5 morge et participe de façon essentielle à la coloration de la surface. De nouvelles analyses avec du Tilsit ont montré que ce type était probablement plus important pour la couleur que Brevibacterium linens. Le second type, B. linens, n est présent qu en une porportion de 0 30 % et est plus fortement portéolytique qu Arthrobacter sp. 10 µm Illustration 3: Brevibacterium linens 10 µm Les microcoques: Les microcoques représentent environ 5 à 15% de la flore de la morge. Comme leur nom l'indique, il s'agit de coques. Ils sont très halotolérants, c'est pourquoi on les rencontre dans le bain de sel. On distingue deux espèces parmi les microcoques de la morge: Micrococcus sp. et Staphylococcus sp. non pathogène. Bactéries à gram négatif: Ces microorganismes sont fréquemment présents sur la morge mouillée. Seule une petite partie d'entre eux sont des bactéries coliformes (positives au lactose) qui peuvent disparaître en cours de maturation. Ce groupe de bactéries a de la peine à croître dans le fromage qui a une valeur ph basse, une teneur en sel élevée et une teneur en eau basse. C'est pourquoi on les rencontre principalement sur les fromages à pâte molle (env ufc/g) et les fromages à pâte mi-dure (env ufc/g) et plus rarement sur les fromages à pâte dure (env ufc/g). Oïdium lactis: Dans le cas de l oïdium lactis, il s'agit le plus souvent de Geotrichum candidum qui est à vrai dire une levure. Des analyses effectuées à la FAM ont montré que le léger duvet sur la surface du fromage peut aussi provenir des moisissures. Le duvet est important pour le séchage de la surface.

6 6 Illustration 4: Geotrichum candidum 7. Composition de la flore de la morge sur un fromage à pâte midure? L'illustration 5 montre le développement de la flore de la morge sur une Tête de Moine. Il s'agit de valeurs moyennes de fromages produits dans deux fromageries différentes. Tête de Moine (n = 2) Nombre de germes (log ufc/g) 1.0E E E E E E E E E E E E E Temps d affinage (jours) Levures Gram-négatif Gram-positif Graphique 5: La flore de la morge d une Tête de Moine à gram positif: Le nombre de germes sur les fromages à pâte mi-dure est comparable à celui observé sur les fromages à pâte dure (illustrations 5 et 6). Il atteint cependant son maximum plus tôt.

7 7 à gram négatif (Enterobacteriaceae): Le nombre de bactéries gram-négatives est 100 à 1000 fois plus élevé sur le fromage à pâte mi-dure que sur le fromage à pâte dure. Il semble que ce groupe de microorganismes dépende fortement du type de fromage: sur une morge mouillée, ils croissent mieux que sur une morge à tendance sèche. Ceci peut cependant fortement varier d'un fromage à l'autre. Levures: De même, il semble que le nombre de levures dépende fortement du type de fromage: on rencontre dix fois plus de levures sur les fromages à pâte midure que sur les fromages à pâte dure. Debaryomyces hansenii domine toujours. 8. Composition de la flore de la morge d un fromage à pâte dure? L illustration 6 montre le développement de la flore de la morge sur un Gruyère. Il s agit là aussi de valeurs moyennes de fromages produits dans deux fromageries différentes. Gruyère (n = 2) Nombre de germes (log 1.0E E E E E E E E E E E E E Temps d affinage (jours) Levures Gram-négatif Gram-positif Graphique 6: la flore de la morge du Gruyère 9. Conclusions: En résumé, il ressort des analyses effectuées avec du fromage à pâte mi-dure (Tête de Moine) et du fromage à pâte dure (Gruyère) provenant de deux fromageries différentes les conclusions suivantes : Indépendamment de la sorte de fromage, on trouve les bactéries gram positives en quantité allant de ufc/gsur la surface du fromage; à noter que sur une morge mouillée (fromages à pâte mi-dure), elles atteignent leur maximum plus tôt en

8 8 cours de maturation. Par la suite, elles prédominent dans la morge et représentent quasiment 100% de l'ensemble de la flore. La proportion des brévibactéries peut, dans un fromage mûr, se situer entre 5 à 25% et varie fortement d'une fromagerie à l'autre. On en trouve aucune dans les jeunes fromages. Elles atteignent leur maximum plus tôt dans les fromages à pâte mi-dure que dans les fromages à pâte dure. Les bactéries à gram négatif sont très fréquentes; elles se développent en plus grand nombre sur une morge mouillée que sur une morge sèche. E. Coli apparaît principalement en début de maturation. En cours de maturation, ces bactéries disparaissent la plupart du temps très tôt et on ne les trouve plus. L'utilisation d'une culture de surface favorise principalement la croissance des levures et probablement aussi la composition de la flore gram positive, mais non sa teneur totale. Il semble que la proportion de brévibactéries baisse lors de l'utilisation d'une culture de surface. 10. Travaux effectués à la FAM dans le domaine de la flore de surface Pour un grand nombre de sortes de fromage, un affinage sans emmorgement est inimaginable. Pour différentes raisons, ce type d'affinage est régulièrement un objet de discussion. La flore de la morge est remise en question en raison de ses "risques" pour la santé des consommateurs, de la charge qu'elle représente pour l'environnement et d'aspects hygiéniques. Par ailleurs, le défaut "morge collante" a déclenché une polémique autour de la morge. La FAM s'efforce avec ses travaux de contribuer activement à ce que nos fromages à morge soient sans danger pour la santé. La FAM travaille au développement de cultures de surface avec un double objectif: 1. Mettre à disposition du fromager une culture à souche multiple qui conduise au développement d'une morge équilibrée. 2. Mettre à disposition du fromager une culture qui favorise le séchage de la morge. Différents travaux sont en cours dans le domaine de la morge collante. Ceux-ci sont subdivisés en deux groupes, à savoir lutte contre les symptômes et lutte contre les causes. Lutte contre les symptômes Recherche de moisissures qui permettent un meilleur séchage de la morge. État des travaux : L'identification d'une moississure que la FAM aimerait tester en pratique pose des difficultés. Différents laboratoires (D/NL) n ont pas réussi jusqu'à présent à

9 9 identifier clairement cette moisissure. Il s'agit là pourtant d'une condition indispensable pour être sûr qu'elle ne présente pas de risques pathogènes. La FAM teste des méthodes pour être en mesure de reconnaître au moins les isolats identiques afin de ne pas devoir donner tous les isolats à l'extérieur pour une identification. La FAM a isolé différentes moisissures d'environ 40 échantillons de fromage. Ceux-ci ont été subdivisés en 4 groupes. Actuellement, on affine des fromages à pâte mi-dure avec des représentants de ces quatre groupes afin de tester leurs effets inhibiteurs sur la cause de la morge collante. La prochaine étape consiste en l'utilisation de ces moisissures dans la pratique: Tamponnage de l'eau de morge Des fromages "sains" et "collants" de différents âges ont été traités avec une eau de frottage de différente composition. Les différences ont été faibles. Bien que les fromages "collants" et "sains " aient été soignés avec la même eau, on a constaté aucune transmission du défaut. Lutte contre les causes: Les résultats d'un essai sur l'influence du bain de sel (durée du bain de sel, Baumé, SH) n'ont montré aucune influence certaine des facteurs testés sur le défaut "morge collante". Il a toutefois été intéressant de constater que les fromages de deux fromageries entreposés dans la même cave d'affinage se sont comportés différemment du point de vue du caractère collant. Ceci a conduit à l'essai suivant: Dans un essai en cours en Suisse romande dans deux fromageries (sains, collants) on teste (à deux niveaux) l'influence du lait, des cultures, de la présure, de la durée du bain de sel et de la cave d'affinage. Il ressort de l'apparence des fromages, jugée jusqu'à l'âge de 9 semaines, que seule la cave d'affinage exerce une influence certaine sur le caractère collant. Il semble encore une fois que le climat de la cave d'affinage joue un rôle central dans le défaut "morge collante". La "masse collante" a été analysée en détail. Il ressort de cette analyse qu elle se compose d'environ 50% d'eau, 30% de protéines, 10% de substances minérales. Le caractère collant n'est donc pas, comme supposé, une conséquence de la présence de polysaccharides. Selon les connaissances actuelles, l'hypothèse qu'il s'agit d'une sorte de couche de protection contre un milieu hostile des microorganismes de surface est la plus vraisemblable.

10 Paramètres de fabrication importants et paramètres d affinage pour influencer la flore de surface et la morge La fermentation lactique La base pour le développement d'une bonne morge consiste en une fermentation lactique complète dans la zone corticale du fromage. S'il reste des sucres, la surface du fromage s'acidifie et se mouille lors de leur dégradation. Des microorganismes indésirables se développent perturbant l'équilibre de la flore de la morge. Les conseillers en fromagerie (fromages à pâte mi-dure) recommandent donc d'effectuer différents contrôles internes propres à chaque fromagerie avec une attention particulière. Mesures de contrôle dans les bords / sur les faces 1,5 cm sous la croûte Température en C Valeur ph Après 2 heures Après 8 heures Après 20 heures En cas de forte morge collante ou de morge blanche, il est recommandé de maintenir une température minimale de 24 C en talon et sur les faces. Il convient aussi de tenir compte des moules et du matériel de pressage. L'exemple suivant de mesures de contrôle sur un fromage d'appenzell (n=6)confirme l'influence importante de la température sur la fermentation lactique: Mesures de contrôle / analayses de laboratoire Température Fromage d Appenzell Bords Après 2 heures 36 C Après 8 heures 27 C Après 20 heures 22 C

11 11 Valeur ph Après 2 heures 6.20 Après 8 heures 5.45 Après 20 heures 5.38 Acide lactique total Acide lactique L Acide lactique D Galactose Teneur en eau 113 Mmol/kg 95 Mmol/kg 18 Mmol/kg 7.1 Mmol/kg 433 g/kg Lors de défauts de la morge, une analyse enzymatique des bords d'un fromage âgé de 1 jour donne de précieuses indications sur le déroulement de la fermentation lactique. Les teneurs en galactose inférieures à 1mmol/kg indique une fermentation lactique complète. Il existe une méthode très simple, le test du four, pour détecter les sucres résiduels dans le fromage de 24h. Son principe est basé sur la réaction de Maillard. Mode opératoire du test du four: - plier par le milieu un bout carré de feuille d alu - ouvrir la feuille et déposer environ 3 g de fromage sur une des moitiés de la feuille - refermer la feuille et replier les côtés - passer au rouleau à pâte pour obtenir une couche très fine de fromage - rouvrir la feuille d alu et mettre au four à 130 C durant 30 minutes Brunissement = présence de sucres résiduels Pas de brunissement = pas ou très peu de sucres résiduels Le nettoyage des moules à fromage et des supports Un bon nettoyage et désinfection des moules et des supports contribuent à tenir les microorganismes indésirables éloignés des surfaces des fromages. L'expérience a montré qu'un nettoyage acide seul ne permet pas à la longue de garder les moules et les surfaces d appui propres. Il se forme des dépôts en particulier de protéines et de graisse. Il convient donc une fois par semaine d'effectuer un nettoyage alcalin complémentaire.

12 12 Un rinçage journalier des claies du bain de sel au moyen d'eau bouillante empêche les dépôts de graisse et un nettoyage à fond une fois par semaine les dépôts de sel. La formation de la croûte et les soins La formation de la morge et le climat de maturation donnent aux fromages à pâte midure son caractère typique. Une condition importante est une croûte saine et bien structurée. Il convient de prêter attention aux points suivants : Bien égoutter la zone de la croûte (thermoactivité des cultures, formation du grain synérèse, contrôle de la température, fabrication et pressage) Contrôler la bonne perforation des formes de pressage et d égouttage et des nattes (remplacer le matériel défectueux) Bien traiter au sel (composants du bain de sel; absorption du sel sur toute la surface, coussins et bulles d air; mouvement de bas en haut des claies suppportant des fromages) Tourner fréquemment et effectuer une rotation des fromages pendant le pressage / l égouttage (écoulement du petit-lait, stabilisation de la température, forme de la meule et structure de la croûte) Contrôler la qualité des brosses et bien soigner les fromages (dureté des poils, quantité d eau de frottage, fréquence des soins, climat de la cave) Le climat de la cave Afin de régler le climat de la cave de façon optimale, le fromager doit bien observer et contrôler la morge du fromage tous les jours. Si la morge sèche trop rapidement, de l oïdium lactis et des moisissures indésirables se développent de façon accrue. Si la morge reste plusieurs jours mouillée, il peut se développer une morge collante et graisseuse. Aussi convient-il de régler le climat de la cave de façon optimale et de soigner les fromages en conséquence. Une bonne cave de maturation doit remplir les conditions suivantes : Climat homogène dans tout le local Faible circulation d air sans zones mortes Refroidissement et chauffage avec faible différence de température à la température ambiante Bonne occupation du local par le fromage

13 13 Bain de sel couvert dans la cave de maturation Apport d air frais (1 x par jour ou tous les deux jours; développement et séchage de la morge, pertes de poids) 12. Que faut-il faire en cas de défaut de morge? Si des défauts de morge apparaissent, il est conseillé de demander l'avis d'un consultant SICL. Comme pour une maladie, un diagnostic précis aide à nommer le défaut et à prendre des mesures adéquates. Les défauts de morge les plus courants: Morge collante Morge blanche, graisseuse Moisussures brunes Taches noires Meule ratatinée Mesures de correction Morge collante Utilisation de cultures de surface (Geotrichum candidum, B. linens, levures, microcoques) L utilisation d une culture de surface produite dans la fromagerie et ajoutée à l eau de morge a fait ses preuve. Voici un exemple de recette provenant de la pratique: Culture de morge ❾ 2,5 litres d eau ❾ 2,5 litres de petit-lait gras (non chauffé) ❾ g de sel de cuisine ❾ 5-10 U de culture de Geotrichum candidum ❾ 5-10 U ou ml de B. linens ❾ et cultures de microcoques ❾ Incuber pendant deux jours à température ambiante; dans un récipient avec couvercle ❾ Ajout de 1-3 litres de culture d emmorgement dans 10 litre d eau de frottage

14 14 Utilisation d une solution de frottage provenant d une fromagerie dont les fromages ont une morge irréprochable et de bonne qualité Réduction de l ajout de sel dans l eau de frottage (croissance de moisissures, teneur en sel du fromage fermentation secondaire) Morge fortement collante Enlever la morge collante au moyen d un racloir à pâte, réemmorger les fromages Changer fréquemment l eau de frottage Morge blanche Activité de la culture acidifiante Veiller à la température sur la presse Analyse du galactose (laboratoire FAM, test du four) Réduction de la quantité de sel dans l eau de frottage Changer les planches Soigner avec moins d eau Abaissement de l humidité relative dans la cave (90 92 %) Moisissures brunes Eviter les contaminations par des microorganismes à la surface des fromages (cuve de pressage, moules, supports, planchettes, claies de saumurage, saumure, planches, brosses) Absorption homogène du sel Croûte bien structurée Ne pas trop sécher les fromage avant le traitement dans le bain de sel Taches noires Frottage journalier des jeunes fromages Bon frottage et bons soins Limiter la croissance de l oïdium lactis sur les jeunes fromages (augmenter la quantité de sel dans l eau de frottage ou saler au crible à sel) Frotter à sec le duvet qui s est développé sur la surface du fromage avant de tourner les meules Meule ratatinée Ne pas brûler les étapes lors de la fabrication fromagère Eviter les teneurs en eau élevées, surtont dans les bords

15 15 Traitement au sel (durée, concentration, absoption du sel dans le bain de sel et par l eau de frottage, pas de croissance de la moisissure brune) Perte d eau trop forte dans les bords pendant la maturation Fluctuations du climat Pour obtenir une bonne formation de la morge, il est nécessaire d'avoir une solution de frottage définie selon les propriétés de la morge et l'âge des fromages. Liebefeld, octobre 2000 HW/mtw/Ra/jh Unité de recherches Lait, fromage