Comparaison entre la caséine du lait de vache et celle du lait de

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Comparaison entre la caséine du
lait de vache et celle du lait de
chèvre
Par : Sarah Gilbert, Sarah Lamontagne et Simon
Gosselin
Résumé: Comparaison entre la caséine du lait de vache et celle du lait de chèvre Gilbert.S,
Lamontagne.S, Gosselin.S. 2013. Rapport interne. Sciences de la nature, Cégep St-
Félicien. Les caséines du lait de vache et celles du lait de chèvre ont été comparées suite à
leur extraction, à leur hydrolyse et à leur chromatographie sur papier. Comme les
hypothèses prévoyaient, l’extraction des caséines fut possible et le lait de vache contient
plus de caséines que le lait de chèvre bien qu’ils aient les mêmes acides aminés.
Abstract: Comparison of casein in cow's milk and goat's milk ,Gilbert.S, Lamontagne.S,
Gosselin.S. 2013. Internal repport. Sciences, Cégep St-Félicien. The casein in cow’s milk
and goat’s milk were comparated after their extraction, their hydrolysis and their paper
chromatography. As the assumptions provided, the casein’s extraction was possible and
the cow’s milk contains more caseins than goat’s milk although they have the same amino
acids.
Mots clés: chimie, biologie, lait, caséine
Les protéines constituent le principal matériau de construction des cellules1. Il est donc
important d’en avoir un apport adéquat dans notre alimentation, ce que le lait permet
puisqu’il en est une excellente source. En effet, les caséines qui composent 80% de ses
protéines2 (dans le cas du lait de vache) possèdent tous les acides aminés essentiels à
l’homme. L’expérimentation qui suit comparera celles que l’on retrouve dans le lait de vache
et celles qu’on retrouve dans le lait de chèvre.
Les hypothèses:
1. Il est possible d’extraire les caséines pures d’un lait de vache et de chèvre
expérimentalement en laboratoire.
2. Le lait de chèvre est moins protéique que le lait de vache.
3. Les caséines du lait de vache et du lait de chèvre contiennent les mêmes acides
aminés.
Théorie
La caséine est l’une des protéines que l’on retrouve en plus grande quantité dans le lait. Il
existe plusieurs types de caséines, soit α1, α2, β et K (ou kappa)3, qui précipitent au même
pH
4
. Pour ce faire, on doit amener le lait au point isoélectrique de la protéine. Ce dernier
1 CAMPBELL, Neil A. et Jane B. REECE (2007). Biologie, Canada, ERPI, 1334 pages. (3e édition)
2 http://www.guide-proteines.org/proteines/caseine-proteine-lait/
3 http://fr.wikipedia.org/wiki/Cas%C3%A9ine
4 http://fr.wikipedia.org/wiki/Lait_de_vache

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Figure 2: Structure de base d'un acide aminé
correspond en fait au pH où celle-ci est la moins soluble, ce qui permet sa précipitation. Les
protéines sont composées de plusieurs d’acides aminés qui déterminent leur structure et leur
fonction. Comme il n’y a que 20 acides aminés, leur disposition est très importante. Ils sont
construits selon la même base azotée, donc ils ne se différencient que par leur partie ‘’R’’ qui
peut être polaire ou non polaire5 (fig.2). Ces derniers sont tous reliés entre eux par des
liaisons peptidiques. Afin de comparer la composition en acides aminés des deux caséines, il
faudra effectuer l’hydrolyse de celles-ci, soit
briser les liens qui unissent les acides aminés,
afin de faire une chromatographie sur papier.
Ce procédé physique consiste à séparer
diverses espèces chimiques6. Pour ce faire, les
caséines seront solubilisées et mise en contact
avec une phase mobile (solvant de n-propanol
et d’hydroxyde d’ammonium) qui entraînera
les constituants le long d’une phase
stationnaire (papier). Comme chaque espèce
se déplace à une vitesse différente dépendamment de ses affinités avec les deux
phases utilisées, les acides aminés pourront donc être séparés et identifiés7, à l’aide de
solutions témoins d’acides aminés. Ainsi, il sera possible de comparer les caséines quant à
leur composition en acides aminés et leur valeur protéique, puisque la quantité de caséine
extraite sera pesée pour chaque lait.
Matériel* et méthodes
1. Extraction
2. Mise en solution et chromatographie sur papier vérifiant la pureté des caséines
3. Hydrolysats
4. Chromatographie sur papier vérifiant la composition en acides aminés des caséines
5. Isolation de deux acides aminés contenus dans les hydrolysats (alanine, acide
glutamique)
1- L’extraction des caséines s’est faite par coprécipitation. Le lait (100ml) a donc été
amené à une température de 40°C à l’aide d’une plaque chauffante, puis acidifié avec
de l’acide acétique jusqu’à l’obtention d’un précipité. Celui-ci a alors été broyé avec
un pilon dans un mortier, mélangé à de l’acétone et filtré avec un petit Büchner. Le
résidu obtenu fut de nouveau lavé et broyé dans le mortier, mais cette fois-ci avec
des portions d’éther anhydre. Pour finir, un dernier lavage a été effectué avec de
l’acétone et le mélange filtré sous-vide avec le Büchner. Le résidu fut alors laissé
sécher sur le papier filtre et récolté dans un contenant fermé hermétiquement.
(Cette méthode fut appliquée avec 100ml de lait de vache et 100 ml de lait
de chèvre).
2. Avec les caséines extraites, on a fait 2 solutions distinctes en les solubilisant avec du
NaOH. Une portion de caséines pures (disponible en laboratoire) fut également mise
en solution dans du NaOH. Une solution de gélatine a également été faite à des fins
de comparaison, en mélangeant la protéine pure à de l’eau distillée. Ces solutions
5 http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/biologie-4/d/acide-amine_8/
6 http://fr.wikipedia.org/wiki/Chromatographie
7 Idem

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furent utilisées pour faire une première chromatographie, qui permettrait de s’assurer
de la pureté des caséines extraites (protocole de la chromatographie en annexe).
3- Afin de vérifier la composition en acides aminés de nos caséines et encore une fois de
définir son degré de pureté, on a fait des hydrolysats. On a donc pesé 2g des
caséines pures et on l’a inséré dans un erlenmeyer à joint rodé de 250 ml. On y a
ajouté 100 ml d’HCl 20% et un agitateur magnétique, puis on l’a installé sur un statif.
Un réfrigérant fut installé au-dessus de l’erlenmeyer avec des pinces et on y a fait
circuler de l’eau froide. Le montage a alors été posé sur une plaque agitatrice et on a
chauffé pendant environ 1h30. On a arrêté le chauffage sans enlever le réfrigérant ni
la circulation d’eau. (Le réfrigérant contenait les vapeurs toxiques d’HCl transformées
en liquide d’HCl.) La plaque chauffante a alors été remplacée par un bac de glace et
on a laissé refroidir l’erlenmeyer jusqu’à température pièce afin qu’il n’y ait plus de
vapeurs toxiques. Le montage a alors été défait et le réfrigérant déconnecté.
L’erlenmeyer a été placé sous la hotte où on a ajouté au mélange ½ cuillère à thé de
carbone à décoloration. Le tout a été brassé et filtré avec un entonnoir et un papier
filtre. Le liquide ainsi récupéré était l’hydrolysat des caséines pures. On a procédé de
la même façon pour les caséines de vache et de chèvre extraites mais en prenant 1g
des caséines et 50 ml d’HCl.
4- Pour procéder aux deuxièmes chromatographies permettant la séparation des acides
aminés, on a dû mettre en solution les 4 acides aminés qui étaient disponibles en
laboratoire soit l’alanine, la proline, l’acide glutamique et l’acide aspartique (recettes
en annexe). Ceux-ci devaient nous servir de témoins afin de déterminer leur
présence ou leur absence dans nos protéines. Avec ces solutions témoins et nos
hydrolysats, on a fait trois chromatographies comportant chacune les quatre témoins
d’acides aminés et un des hydrolysats (protocole de la chromatographie en annexe).
5- Comme il restait du temps à l’expérimentation, on a tenté d’isoler un des acides
aminés dont on avait découvert la présence dans les caséines. On a d’abord fait
précipiter l’alanine en ajoutant une solution de NaOH 10% à l’hydrolysat de chaque
caséine jusqu’à l’obtention d’un pH de 6,3 (point isoélectrique de l’alanine). Le pH
était lu avec un pH-mètre et la solution reposait avec un agitateur magnétique dans
un bécher de pyrex sur une plaque agitatrice. Une fois le pH atteint, on a laissé
reposer la solution pendant 1 semaine, on l’a filtrée avec un Büchner et on a recueilli
le précipité sur un papier filtre qu’on a pesé et avec lequel on a fait des solutions
(recettes en annexe). On a alors procédé à une nouvelle chromatographie avec ces
solutions et les mêmes quatre témoins d’acides aminés utilisés précédemment (voir
le protocole en annexe). Ces mêmes manipulations furent appliquées afin d’isoler
l’acide glutamique. Toutefois, le pH atteint était de 3,3 et on a dû acidifier nos
hydrolysats avec une solution d’acide chlorhydrique à 10%.
Résultats et discussion
Voici les résultats obtenus sous forme de photos qui ont été prises au cours de
l’expérimentation.

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On peut observer (fig.4) les caséines
extraites du lait de chèvre sur la gauche et
celle du lait de vache sur la droite. Pour les
caséines du lait de chèvre, il s’agit d’une
poudre de grains beaucoup moins fins que
celles du lait de vache. Cela est causé par
les caillots formés par le lait de chèvre qui,
lors du rinçage, ont formé un mélange qui
ressemblait à une sorte de pâte molle. En
séchant, le précité était donc plus épais ce
qui lui a donné cette texture particulière.
Notre première hypothèse est confirmée.
Fig. 4 : Photo des caséines extraites
On remarque (fig.5) qu’il y a environ deux
fois plus de caséines de vache que celles de
chèvre pour la même quantité de lait (100
mL). Cette différence aurait dû, en théorie,
être moins grande, soit un écart d’environ
20%. On explique ceci par la difficulté à
manipuler sans perte les protéines sous
forme de poudre. En effet, plusieurs de nos
instruments créaient de l’électricité statique
ce qui la repoussait. On peut tout de même,
avec les résultats recueillis, considérer que
la quantité de caséines présente dans le lait
de vache est supérieure à celle que l’on
retrouve dans le lait de chèvre puisque
l’écart entre les deux est très grand, soit
près de 50%. En effet, les pertes n’étaient
pas assez importantes pour venir renverser
l’écart, soit l’obtention de plus de caséines
de chèvre que celles de vaches. L’hypothèse
2 est donc confirmée.
Fig 5: Tableau de la masse des caséines
extraites pour 100 ml de lait
Caséine
g
Vache
4,2099±0,0002
Chèvre
2,3804±0,0002
Sur chacun des papiers à chromatographie,
on retrouve les mêmes témoins d’acides
aminés en solutions (alanine, proline, acide
glutamique, acide aspartique). Ceux-ci
serviront à identifier les acides aminés
présents dans chaque hydrolysat de
caséines. Chaque hydrolysat des caséines
extraites et celui de la caséine pure en
laboratoire sont situés sur un papier
différent. Sur la figure 6, ils constituent la
deuxième colonne de chaque papier dans
l’ordre suivant : chèvre, vache et pure.
Qualitativement, on voit que des taches
dans les hydrolysats ont migré à la même
hauteur que les témoins ce qui a permis
l’identification des 4 acides aminés dans les
deux caséines. Ceci vient alors confirmer la
troisième hypothèse, comme quoi ils
comporteraient les mêmes acides aminés.
Fig. 6 : Les résultats de la
chromatographie sur papier (annexe 4)

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La chromatographie permettant de vérifier
la pureté des caséines n’a pas été très
concluante. En effet, la figure 7 démontre
que les protéines (gélatine, caséines
pures, caséines de chèvre et caséines de
vache) n’ont pas migré. Ceci peut
s’expliquer par le fait que les protéines
étaient peut-être trop imposantes. Leur
grosseur les a donc empêchées d’être
entraîné par le solvant. Ainsi, il n’a pas
été possible de déterminer si nos
caséines extraites étaient vraiment pures.
Pour cela, il aurait fallu qu’elles migrent à
des distances différentes ce qui aurait
permis la séparation des protéines
contenues dans nos protéines extraites.
Fig. 7 : Photo de la chromatographie des
caséines non hydrolysées et de la gélatine
Comme il restait du temps à
l’expérimentation, on a tenté d’isoler un
des acides aminés contenus dans nos
caséines. On a pu constater (fig.8) une
faible quantité de précipité obtenue.
Fig. 8 : Photo d’un précipité d’hydrolysat à
un point isoélectrique quelconque
Le tableau ci-contre (fig. 9) permet de
quantifier à l’aide de chiffres assez précis
la masse du précipité obtenu. Il est
également possible de remarquer que
pour chaque acide aminé précipité, des
masses similaires ont été recueillies dans
les diverses caséines. L’alanine semble
toutefois être en plus faible quantité dans
le lait de vache que dans les autres laits,
alors que l’acide glutamique semble être
en plus grande quantité dans ce lait que
dans les autres.
Fig. 9 : Tableau des masses des précipités
recueillis
Précipité
(Alanine)
g
Incertitudes
Pure
0,1450
±0,0002
Vache
0,0897
±0,0002
Chèvre
0,1111
±0,0002
Précipité
(Acide
glutamique)
g
Incertitudes
Pure
0,0703
±0,0002
Vache
0,0909
±0,0002
Chèvre
0,0739
±0,0002
Sur l’image (fig. 10), on retrouve sur
chaque papier à chromatographie, (de la
gauche vers la droite), les dépôts de nos
solutions d’acides aminés isolés qui sont
non apparents et les témoins d’acides
aminés ; l’alanine, la proline, l’acide
glutamique et l’acide aspartique. Dans
cette autre chromatographie servant à
vérifier si on avait bien réussi à isoler les
acides aminés des hydrolysats, on voit
que les témoins sont bel et bien visibles,
mais que les solutions des précipités
d’acides aminés ne sont pas apparues. On
a donc conclu que l’isolation n’avait pas
été réussie ou que la quantité des
précipités obtenus n’était pas suffisante
pour que les taches soient observables sur
les papiers à chromatographie.
Fig. 10 : Photo de la chromatographie sur
papier des précipités recueilli