Essais d’optimisation des procédés de fabrication des fromages traditionnels de qualité (J’ben)

Abstract

Résumé

Notre étude a pour but le développement d’une méthode optimisée pour le procédé de fabrication du fromage traditionnel algérien J’ben. A cette fin, nous avons commencé par une étude comparative de la qualité physicochimique et sensorielle des échantillons de fromage de fermes et des échantillons préparés expérimentalement au laboratoire. L’ensemble de caractéristiques physicochimiques (pH, acidité, matière sèche, humidité, matière minérale et matière grasse) et sensorielles (croûte, texture, odeur, arôme, saveur et sensations) déterminées a montré que les échantillons de fromage issus des fabrications contrôlées (20 fabrications) sont plus acceptables par le jury de dégustation et possèdent une qualité meilleure en comparaison avec ceux provenant de fabrications fermières (5 échantillons témoins). Ceci nous a permis de valider la méthode de fabrication traditionnelle du fromage J’ben adoptée dans notre expérimentation. La caractérisation de la pepsine, enzyme extraite à partir de proventricule de poulet nous a permis d’assurer son utilisation comme substitut de présure en industrie fromagère. Sur le plan biochimique, les caractéristiques de cet enzyme et de son gel correspondant ont été étudiées en se référant à la présure industrielle. L’extrait brut de pepsine de poulet obtenue possède une activité coagulante (UAC mL-1) égale à 3.06, une force coagulante (US) égale à 1638 et une activité protéolytique (μg mL-1) égale à 6.36. Afin de développer la méthode objective de fabrication du fromage J’ben, plusieurs facteurs ont été étudiés et un schéma statistique de Plackett-Burman a été appliqué. Les effets des quatre facteurs sélectionnés (enrichissement au lait en poudre; pH du lait, dose d'extrait enzymatique et température d’emprésurage) sur la réponse (rendement fromager) ont été étudiés, en utilisant un modèle statistique de Box-Behnken. Une analyse de régression multiple a été utilisée pour que les données expérimentales correspondent à une équation polynomiale du second ordre. Cette analyse a montré que le modèle explique environ 90,73% de la variation. Les paramètres optimaux de production qui maximisaient la production du fromage (enrichissement de 20g/L avec du lait en poudre, 5,75 pH du lait, 1,29mL d’extrait enzymatique et une température d’emprésurage à 60°C) et le rendement prévu maximal du fromage (52,68%) étaient découverts par la méthodologie pour surface de réponse. Dans ces conditions, une expérience de vérification a été réalisée et le rendement fromager s'est révélé être de 49,46%. Le pourcentage global de concordance entre les résultats expérimentaux et les valeurs prédites (validité supérieure à 93%) indique la validation du modèle statistique et le succès du processus d'optimisation. La caractérisation physicochimique et sensorielle des échantillons de fromage ainsi préparés tout au long de l’étude d’optimisation a confirmé la réussite de la méthode d’optimisation envisagée.

Mots clés : Fabrication, optimisation, qualité, fromage, J’ben.

Abstract

The purpose of this study is to develop an optimized method for the manufacture process of traditional AlgerianJ’ben cheese.To this end, we began with a comparative study of physicochemical and sensory quality of farm cheese samples and samples prepared experimentally at laboratory. The set of physicochemical characteristics (pH, acidity, dry matter, moisture, mineral matter and fat) and sensory characteristics (crust, texture, smell, aroma, flavor and sensations) showed that cheese samples from controlled fabrications (20 fabrications ) are more acceptable by the tasting panel and have a better quality when compared to those from farmhouse production (5 control samples). This allowed us to validate the traditional method of J’ben cheese manufacturing adopted in our experiment. The characterization of pepsin enzyme extracted from chicken proventriculus allowed us to ensure its use as a rennet substitute in cheese industry. On the biochemical level, characteristics of this enzyme and its corresponding gel were studied with reference to industrial rennet. The chicken pepsin crude extract obtained has a coagulant activity (UAC mL-1) of 3.06, a coagulant force (US) of 1638 and a proteolytic activity (μg mL-1) of 6.36. In order to develop the objective method of manufacturing traditional J’ben cheese, several factors have been studied and a Plackett-Burman statistical design was applied. The effects of the four screened factors (enrichment with milk powder; pH of milk, enzymatic extract dose and coagulation temperature) on the response (chesse yield) were investigated, using a Box-Behnken statistical design. Multiple regression analysis was used so that experimental data fits to a second-order polynomial equation. This multiple analysis showed that the model explains about 90.73% of the variation. The optimal production parameters that maximized cheese product (20 g/L enrichment with milk powder, 5.75 pH of milk, 1.29 mL enzymatic extract dose and 60°C coagulation temperature) and the maximal predicted cheese yield (52.68%) were found out through response surface methodology. Under these conditions, a verification experiment was carried out and cheese yield was found to be 49.46%. The overall percentage of agreement for the experimental results (more than 93% validity) with the predicted values indicates the validation of the statistical model and the success of the optimization process. The physicochemical and sensory characterization of cheese samples thus prepared throughout the optimization study confirmed the success of envisaged optimization method.

Key words: Manufacture, optimization, quality, cheese, J’ben.

ملخص:

الهدف من هذه الدراسة هو تطوير طريقة لتحسين عملية تصنيع الجبن الجزائري التقليدي »جبن « . ولتحقيق هذه الغاية، قمنا بداية بدراسة الجودة الفيزيوكيميائية والحسية لعينات جبن مأخوذة من المزرعة مقارنة بالعينات المعدة تجريبييا في المختبر. أظهرت نتائج الخصائص الفيزيوكيميائية (الرقم الهيدروجيني ، الحموضة ، المادة الجافة ، الرطوبة ، المواد المعدنية والدهون) والحسية (القشرة ، الملمس ، الرائحة ، النكهة والأحاسيس) أن عينات الجبن المعدة تجريبييا (20عينة) مقبولة أكثر من قبل لوحة التذوق وذات جودة أحسن مقارنة مع تلك التي أخذت من المزرعة (5 عينات مراقب). هذه الدراسة سمحت لنا بالتحقق من صحة الطريقة التقليدية التي اعتمدناها في تجربتنا لصنع الجبن التقليدي »جبن «. سمحت لنا دراسة إنزيم البيبسين المستخلص من المعدة الكيميائية (proventricules)للدجاج بضمان استخدامه كبديل لروبة العجل (présure) في صناعة الجبن. على المستوى الكيميائي الحيوي ، تمت دراسة خصائص هذا الإنزيم وهلامه الناتج مقارنة مع الخاصة بالمجبنة الصناعية (روبة العجل). يحتوي المستخلص الخام لبيبسين الدجاج على نشاط تخثر (UAC mL-1) يساوي 3.06 ، وقوة تخثر (US)تساوي 1638 ونشاط تحلل البروتين (μg mL-1) يساوي 6.36. تمت دراسة عدة عوامل تؤثر على عملية صنع الجبن التقليدي »جبن « بتطبيق النموذج الإحصائي Plackett-Burman. العوامل الأربعة المختارة من الدراسة السابقة (الاثراء بمسحوق الحليب ، درجة حموضة الحليب ، جرعة الإنزيم المستخلص، ودرجة حرارة الثخثير) تمت دراسة تأثيرها على الإجابة (إنتاجية الجبن) ، باستخدام نموذج إحصائي Box-Behnken. لقد قمنا باستخدام تحليل تراجعي متعدد بحيث تتوافق البيانات التجريبية مع معادلة متعددة الحدود من الدرجة الثانية، و قد أظهر هذا التحليل أن النموذج يشرح حوالي 90.73٪ من التباين. العوامل المثلى التي تزيد من إنتاج الجبن ( تخصيب 20 جم / لتر بمسحوق الحليب ، الرقم الهيدروجيني للحليب 5.75, 1.29 مل من المستخلص الأنزيمي ودرجة حرارة تنفيح عند 60 درجة مئوية ) بالإضافة إلى إنتاجية الجبن القصوى المتوقعة (52.68 ٪) تمت معرفتها من خلال منهجية سطح الاستجابة (méthodologie pour surface de réponse). في ظل هذه الظروف، بينت التجربة المجراة للتحقق من إنتاجية الجبن أنها بلغت 49.46 ٪. تشير النسبة المئوية الإجمالية للتوافق بين النتائج التجريبية والقيم المتوقعة (صلاحية أكبر من 93 ٪) إلى التحقق من صحة النموذج الإحصائي ونجاح عملية التحسين. نتائج التحليل الفيزيائيوكيميائي و الحسي لعينات الجبن التي أعدت طوال دراسة التحسين أكدت نجاح تقنية التحسين المتوخاة.

الكلمات المفتاحية: تصنيع، تحسين، الجودة، الجبن، »جبن «.