Objectifs et méthodes

Objectif 1 : Identification de marqueurs (moléculaires) de transformation de produits laitiers

  • Cette transformation est d’ordre thermique et bactérienne : 
    • Le rôle des bactéries : 
      • le caillage naturel, sans ajout de ferment ou de présure
      • l’utilisation de ferment mésophile
      • l’utilisation de présure animale
      • l’utilisation de ferment mésophile et de présure animale
      • l’utilisation de présure végétale (fleur de chardon, fleur d’artichaut)
      • l’utilisation de vinaigre
    • Le rôle de la chauffe : 
      • Chauffe modérée entre 28 et 37° selon les fromages[1]
      • Chauffe plus importante à 80° pour le caillé que l’on fait chauffer dans son petit lait pour certains types de fromages
      • Chauffe modérée répétée plusieurs dizaines de fois dans le même récipient[2]
    • Le rôle du vieillissement : 
      • Fromage frais de quelques jours
      • Fromage affiné sur un temps court d’une dizaine de jours à une quinzaine de jours
      • Fromage affiné sur la longue durée, jusqu’à un an[3]
      • Beurre que l’on laissera rancir sur plusieurs mois
  • Analyses chimiques lipidiques/protéomiques : questions relatives à la recherche de biomarqueurs :
    • Marqueurs du lait brut (brebis, chèvre, vache)
    • Marqueurs du produit fini au cours de son évolution (vieillissement)
    • Marqueurs des étapes intermédiaires de production, voire aussi les sous-produits/déchets (petit lait, babeurre…)
    • Recherche des marqueurs structuraux des ferments ? 
    • Recherche de leurs métabolites (= produits d’excrétion des bactéries donc marqueurs de la fermentation lactique ?) ? [4]
    • Recherche des marqueurs des additifs ?
  • Analyses isotopiques : Questions et objectifs[5]
    • Avoir un référentiel en ce qui concerne les signatures isotopiques des acides gras pour la Bretagne[6]
  • Comparaison entre les signatures isotopiques des graisses du lait cru non transformé (brebis, chèvres et vaches) et les graisses des produits finis (beurre, fromages)[7]
  • Questions relatives aux procédés expérimentaux et aux protocoles de prélèvements :
  • Prélèvements sur produits finis et durant leur transformation (pendant les étapes intermédiaires de production/transformation). Pour chaque produit, combien de prélèvements et à quel rythme ?
  • Prélèvements sur sous-produits/déchets (petit lait, babeurre…). Prélèvements systématiques des sous-produits ?
  • Sur quel support chercher les marqueurs : directement sur produits laitiers ou sur produits laitiers adsorbés sur des supports en céramique ?
  • Recherche des marqueurs d’affinage (bactéries, levures, moisissures) dans : le cœur du fromage ? la croûte ? Procédés biologiques
  • Beurre ranci : procédé oxydatif purement chimique. Recherche des produits d’oxydation des acides gras et des stérols
  • Quel type de chauffe adopter ? Sachant que nous avons fait le choix de ne pas travailler sur l’interaction céramique/chauffe et que seules des chauffes modérées seront adoptées, il sera plus simple de recourir à une chauffe sur brûleur gaz en évitant de poser le vase directement sur le brûleur (utilisation d’une plaque en céramique entre le vase et le brûleur)

Objectif 2 : Identification de marqueurs liés à la production de fromages antiques (ex : apparition de marqueurs moléculaires liés aux mélanges/chauffes de différentes substances). Reproduction de recettes romaines.

Sous-objectif 1 : L’incidence du nettoyage des céramiques

Une donnée importante pour la fabrication régulière des fromages, c’est toujours de très bien nettoyer les outils et les récipients afin que ne prolifèrent pas des bactéries qui changeront complètement le goût et la nature du fromage d’une fois à l’autre. C’était donc une nécessité, dans l’antiquité comme aujourd’hui de parfaitement bien nettoyer les instruments et la vaisselle à fromage. Ce qui peut avoir une incidence sur le résultat des analyses si la vaisselle était nettoyée avec de la cendre[8], un mélange de graisse animale et de cendre[9], ou du vinaigre[10]. Forcément, les parois poreuses absorbent les produits de nettoyage et leurs marqueurs. Une céramique sera systématiquement nettoyée à la cendre, une autre le sera au vinaigre et une 3e d’un mélange de suif et de cendre. Les autres céramiques seront simplement nettoyées à l’eau et frottées à la brosse.

Propositions de travail :

  • Expérimentations, prélèvements et analyses :
    • Expérimentations et prélèvements : Georgi Iliev en collaboration
    • Analyses des produits bruts : Nicolas Garnier et Maxime Rageot[11]
    • Analyses des imprégnations : Nicolas Garnier et Maxime Rageot[12]
    • Analyses protéomiques : Christian Rolando
    • Analyses isotopiques : Ramiro March
  • Protocoles d’expérimentations : voir infra, partie détaillée
  • Protocoles de prélèvements : Deux méthodes, l’une en utilisant des petits carrés de céramique longuement imprégnés des produits et l’autre de la poudre céramique imprégnée (céramique cuite réduite en poudre au broyeur mécanique). La poudre est imprégnée du produit, déposée sur du papier aluminium puis séchée avant fermeture du papier aluminium.
  • Protocoles chimiques :
    • Recherche des acides gras totaux (inclus dans TAG, DAG, MAG et molécules estérifiées). Extraction simple ou saponification, analyse GC-MS.
    • Stérols, libres ou totaux ? idem
    • Protéines
    • Petites molécules métabolites : protocole du vin de Nicolas Garnier, GC-MS.
  • Protocoles isotopiques :
    • Mesurer l’isotopie moléculaire du carbone (12C/13C) des acides palmitique et stéarique. Ces deux molécules étant les principaux acides gras généralement identifiés parmi les graisses animales en contexte archéologique.

Protocoles d’expérimentation : campagne 1 (06 – 10 juillet 2020)

Cette première campagne est conçue comme un approche test, avec fabrication de beurre que l’on laissera rancir un an et de fromages de lait de vache simples, à affinage court

  • Matière première :
    • lait de vache d’un élevage de Pies Noires de Bubry, nourries à l’herbe, au foin et aux céréales
    • 6 litres de lait
    • 5 litres de crème
  • Étape préalable :
    • le lait et la crème sont apportés à la ferme archéologique le vendredi 3. Le lait, conditionné dans une grande jatte couverte (3 litres) et dans trois pots couverts (1 litre chacun) est laissé à reposer jusqu’au lundi. La crème est mise au frigo.
  • Fabrication de beurre : Maud Le Clainche
    • étape 1 : crème barattée avec une cuillère en bois
    • étape 2 : agglomérats de beurre séparés du babeurre et formation de la motte de beurre : récupération du beurre à la cuillère en bois
    • étape 3 : ajout de sel
    • étape 4 : motte disposée dans 3 petits pots fermés
    • étape 5 : chaque pot est disposé dans un environnement différent pour vieillissement
  • Fabrication de fromage : Georgi Iliev
    • Fromage A : caillage naturel, sans ferment ni présure
      •  1 litre de lait laissé à maturer 48h avec couvercle
      • La crème est prélevée, le lait est mis à tiédir jusqu’à 18-20° dans le même récipient
      • Le lait est laissé à incuber pendant 24 à 48h dans le même récipient de façon à cailler naturellement, sans ferment ni présure
      • Caillé disposé avec passoire dans toile à fromage et laissé à s’égoutter durant 12h au-dessus d’un récipient
      • 2% du poids du caillé sont ajoutés en sel puis le caillé est disposé dans moule durant 24h à température ambiante
      • Fromage démoulé, disposé sur cannisse en osier dans une cloche en céramique et laissé à affiner en cave durant une dizaine de jours en le retournant chaque jour
    • Fromage B : caillage au ferment mésophile
      • 1 litre de lait laissé à maturer 48h avec couvercle
      • La crème est prélevée, le lait est chauffé à 30° dans le même récipient
      • Lait laissé à refroidir jusqu’à 18-20°, ajout de ferment mésophile et lait laissé à cailler 24h
      • Caillé disposé avec passoire dans toile à fromage et laissé à s’égoutter durant 12h au-dessus d’un récipient
      • 2% du poids du caillé sont ajoutés en sel puis le caillé est disposé dans moule durant 24h à température ambiante
      • Fromage démoulé, disposé sur cannisse en osier dans une cloche en céramique et laissé à affiner en cave durant une dizaine de jours en le retournant chaque jour
    • Fromage C : caillage au ferment mésophile et vinaigre
      • 1 litre de lait laissé à maturer 48h dans le même récipient avec couvercle
      • La crème est prélevée, le lait est chauffé à 30° dans le même récipient
      • Lait laissé à refroidir jusqu’à 18-20°, ajout de ferment mésophile, bien mélanger et laisser incuber ½ heure
      • Ajout d’1 cuillère à café de vinaigre et lait laissé à cailler 24h ou plus
      • Caillé disposé avec passoire dans toile à fromage et laissé à s’égoutter durant 12h au-dessus d’un récipient
      • 2% du poids du caillé sont ajoutés en sel puis le caillé est disposé dans moule durant 24h à température ambiante
      • Fromage démoulé, disposé sur cannisse en osier dans une cloche en céramique et laissé à affiner une dizaine de jours en cave en le retournant chaque jour
    • Fromage D : caillage au ferment mésophile et à la présure
      • 3 litres de lait sont laissés à maturer 48h dans une grande jatte avec couvercle
      • La crème est prélevée, le lait est chauffé jusqu’à 30° dans le même récipient
      • Lait laissé à refroidir jusqu’à 18-20°, ajout de ferment mésophile, bien mélanger et laisser incuber ½ heure
      • Ajout d’1/4 de cuillère à café de présure et lait laissé à cailler 24h
      • Caillé disposé avec passoire dans faisselle et laissé à s’égoutter durant 12h au-dessus d’un récipient
      • 2% du poids du caillé sont ajoutés en sel puis le caillé est disposé dans moule durant 24h à température ambiante
      • Fromage démoulé, disposé sur cannisse en osier dans une cloche en céramique et laissé à affiner une dizaine de jours en cave en le retournant chaque jour
  • Protocoles de prélèvements :
    • Utilisation de la technique dite des « sachets de thé », à savoir des petits carrés de céramique attachés à des fils en métal trempés durant 15 mn dans le produit laitier. Les carrés de céramique sont ensuite séchés avant d’être conditionnés dans du papier aluminium
    • Pour produit brut (lait cru frais) et produit fini (fromage sorti du moule), prélèvement par solvant (dichlorométhane / méthanol : 1/4 de lait avec ¾ de solvant)
  • Étapes et chronologie des prélèvements : Sera remplie pour chaque prélèvement une fiche expérimentation sur laquelle seront notées les différentes observations (évolution et description du caillé avec temps, température extérieure et température du produit…). Un code de prélèvement sera inscrit sur le papier aluminium ainsi que sur chaque fiche. Sera enfin constituée une fiche de synthèse des prélèvements.
    • Beurre :
      • Prélèvement au solvant de la crème
      • Prélèvement au « sachet de thé » du beurre à temps 0
      • Prélèvement au « sachet de thé » du babeurre à temps 0
      • Prélèvement au « sachet de thé » du beurre à temps J+1
      • Prélèvement au « sachet de thé » du beurre à temps J+8
      • Prélèvement au « sachet de thé » du beurre à temps J+30
      • Prélèvement au « sachet de thé » du beurre à temps J+60
      • Prélèvement au « sachet de thé » du beurre à temps J+90
      • Prélèvement au « sachet de thé » du beurre à temps J+180
      • Prélèvement au « sachet de thé » du beurre à temps J+360
    • Fromages :
      • Prélèvement au solvant du lait cru frais
      • Prélèvement au « sachet de thé » du caillé à temps 0
      • Prélèvement au « sachet de thé » du caillé à temps 0
      • Prélèvement au « sachet de thé » du petit lait à temps 0
      • Prélèvement au « sachet de thé » du caillé à temps J+2
      • Prélèvement au « sachet de thé » du caillé à temps J+4
      • Prélèvement au solvant du fromage à temps J+6
      • Prélèvement au « sachet de thé » du fromage à temps J+8
      • Prélèvement au « sachet de thé » du fromage à temps J+15
  • Céramiques : Sera constituée une fiche céramique pour chaque vase. Chaque céramique portera ainsi un numéro et seront détaillés sur la fiche ses différents usages aux cours des différentes expérimentations.

[1] Aucune influence sur les lipides. Seules les protéines sont modifiées. La texture de produit est liée à la dénaturation des protéines, la formation de polysaccharides par les bactéries lactiques texturantes et la formation des liaison sucres/protéines (lactosylation notamment).

[2] C’est le seul point à étudier pour les lipides : chauffe modérée répétée plusieurs dizaines de fois dans le même récipient. Récipient rempli une fois de lait et chauffé à sec plusieurs fois, ou chauffé plusieurs fois avec du lait dedans ?

[3] Pour le vieillissement, un simple vieillissement en cave et en fosse, sachant qu’il faut entretenir le fromage, le retourner régulièrement, vérifier qu’il n’est pas attaqué par de vilaines bestioles comme les mouches.

[4] Le problème est que ce sont des molécules pour la plupart volatiles et/ou solubles dans l’eau (diacétyle, acétoïne, butanediol aussi dans la bière, acétaldéhyde, acétate, formiate, éthanol).

[5] Un faible nombre d’analyses (une dizaine) sera suffisant dans un premier temps.

[6] Les signatures isotopiques seront normalement très proches de celles observées sur les référentiels anglais.

[7] Mesurer les différences permettra d’apporter des données complémentaires pour la discussion/interprétation des échantillons archéologiques.

[8] Pour les cendres les cét-2-ones à longue chaîne.

[9] Marqueurs de la cendre et des graisses sous-cutanées.

[10] Vinaigre de vin fait maison : acide acétique + marqueurs du vin.

[11] Les analyses des produits bruts seront systématiquement pratiquées.

[12] Les analyses des produits imprégnés seront systématiquement faites en double.

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