FERMENTATIONS

tact (Berzeliüs), soit par une théorie mécanique assez séduisante.

D’après Liebig, le ferment est une substance azotée, éminemment altérable et en voie continuelle»de transforma- ' tion et de mouvement moléculaire; ce mouvement se transmet au sucre et détermine sa décomposition. Ces interprétations, comme le fait judicieusement observer M. Pasteur, étaient nées surtout de l’étude d’autres fermentations (lactique, butyrique), où l’on n’avait pu démêler de ferment organisé. Toutes les fois qu’on ajoute de lalevûre de bière lavée, dans un milieu convenable, tel qu’une décoction d’orge germée contenant du sucre, des sels et des matières azotées solubles, on voit celte levûre augmenter en quantité, il y a multiplication des globules, et cette multiplication se fait par une espèce de bourgeonnement. Le globule mère présente d’abord une simple proéminence qui augmente progressivement jusqu’à ce qu’elle ait acquis la grosseur du globule primilif, pendant tout ce temps elle reste soudée et ne se détache qu’à ce moment. Les

globules sont tantôt translucides, sans granulations internes, ce sont les plus propres au bourgeonnement; tantôt leur contenu est granuleux, ces granulations apparaissent dans les anciennes cellules. D’après M. Payen, la levûre est formée de :

Matière aïotée ; 62, t3

Cellulose 29,37

Substances srasies 2,10

Matière minérale 6,80

M. Schlossberger a séparé chimiquement la matière

SO CBlMtB PHTSIOLOGIQl'E.

azotée de la cellulose, il lui a reconnu la composition élémentaire des matières protéiques. Les cendres se composent principalement de phosphates de soude et de magnésie avec un peu de chaux. Nous parlerons avec quelques détails de l’expérience capitale par laquelle M. Pasteur démontre que la décomposition du sucre est bien la conséquence du développement organique des cellules végétales. Guidé par des idées bien arrêtées sur la nature végétale du ferment, il a cherché à se placer dans des conditions telles, que la fermentation et le développement des globules dont elle est une conséquence ne puissent pas être attribués à une matière organique en voie de décomposition. Il prend une liqueur composée de

lOr.OO Sucre candi pur.

loOi',00 Eau.

Cendrea de I gramme de lerûre.

Ot'.IOO Tartiate droit d’ammoularpie.

Trace! de levûre de ia groweur d’une Ute d’épingie, à i’état humide.

Le vase étant rempli jusque dans le goulot et muni d'un tube de dégageaient plongeant dans l’eau, la fermentation ne tarde pas à se déclarer ; après vingt-quatre heures, la liqueur commence à donner des signes sensibles d’un dégagement d’acide carbonique, en même temps elle se trouble. Le trouble augmente les jours suivants, et un dépôt couvre peu à peu le fond du flacon. Ce dépôt examiné au microscope offre une belle levûre Irès-ramifiée, extrêmement jeune d’aspect ; on y distingue les anciens globules par leur enveloppe épaisse et leur contenu granu-

t'BRMBNTATIOKS. SI

leiuc. Âu bout d’uii mois il avait disparu 4", 5 de sucre — O*', 0062 d’ammoniaque, et il s’était formé 0,043 de levùre (supposée sèche).

La signification de ces résultats est bien nette :

La très-petite quantité de levùie ajoutée s’est comportée comme une semence qu’on met dans un milieu propre à son développement; elle a bourgeonné en empruntant à l’ammoniaque l’azote dont elle a besoin pour la synthèse de ses composés protéiques, le carbone au sucre et ses sels minéraux à la cendre de levùre, et pendant ces évolutions elle a déterminé la décomposition du sucre en alcool et acide carbonique.

Le sel ammoniacal de cette expérience peut avec avantage être remplacé par une matière albuminoïde appropriée, telle qu’on la trouve dans les sucs végétaux, l’infusion d’orge germée et les parties solubles de la levùre elle-même. Avec l’albumine du blanc d’œuf les cellules ensemencées ne commencent à se multiplier et le sucre à fermenter qu’au bout d’un temps assez long ; cette matière azotée à l’état frais ne présente pas les conditions nécessaires à la nutrition des globules, et doit subir une altération préalable au contact de l’air. I>ans toutes les expériences, on voit la décomposition du sucre commencer avec les manifestations de la vie dans les globules, s’arrêter, se ralentir avec elles; il y a donc corrélation évidente entre ces deux phénomènes.

Nous savons déjà que les sucs végétaux sucrés peuvent fermenter spontanément avec production de levùre, pourvu qu’ils reçoivent le contact de l’air, ne fùt-ce que

cnmiE PBVsioLOGigiE.

quelques instants, tandis que d’autres milieux fermentescibles, celui de l’expérience précédente par exemple, exigent impérieusement l’addition de traces de leyùre. D’où vient cette différence, et comment le ferment nait-il dans les sucs des plantes?

M. Pasteur admet que les germes du ferment se trouvent dans l’air, et sont apportés par lui aux liquides; si le milieu est très-favorable à la multiplication de ces germes toujours peu nombreux, il y aura fermentation : c’est le cas du suc de raisin ; si, au contraire, les conditions sont moins bonnes, ces germes resteront inutiles. Cette manière de voir n’est pas généralement admise ; quelques observateui’s rejettent la préexistence nécessaire des germes et donnent au liquide fermentescible la vertu d’engendrer spontanément des êtres organisés. Nous touchons ici à une question qui a préoccupé bien des intelligences et donné lieu à des luttes mémorables. Il nous est impossible de suivre M. Pasteur et son adversaire M. Pouchet, dans leurs nombreuses et belles expériences, nous serions conduit par là bien loin du but que nous voulons atteindre (1).

La levure semée dans une liqueur sucrée et azotée, mais complètement privée d’oxygène, se multiplie, augmente de poids et détermine la fermentation alcoolique ; on présence de l’air, elle se développe également, mieux même que dans le premier cas ; mais alors elle n’a qu’une

(I) Le lecteur qui détire étudier cette Importante quettion peut con- ■ulter les Mémoires originaux de M. Pasteur (Comptes rendus. — Annales. — Leçons de la Société chimique;, ainsi que l'ouvrage de -M. Pouchet sur les Générations spontanées.

PEBUBNTATIONS.

activité relativement faible comme ferment, bien qu’elle agisse énergiquement sur le sucre si on la met ultérieurement en contact avec de l’eau sucrée à l’abri de l’oxygène. 11 parait donc y avoir corrélation entre 1e caractère ferment et le fait de la vie sans gaz oxygène libre. D’après M. Pasteur , le mode de nutrition de la plante reste le même au fond en présence ou en l’absence de l’oxygène ; mais dans le second cas elle respire avec l’oxygène emprunté à la matière fermentescible, et provoque ainsi la rupture d’équilibre de la molécule sucrée. Ce serait, par conséquent, dans cet acte physiologique qu’il faudrait placer l’origine du caractère ferment.

Des expériences récentes tendent à établir que les levùres spontanées ne sont pas identiques par leur forme, leur nature et l’énergie de leur action ; il y aurait aussi à établir une différence de même ordre entre la levùre de bière et celle du suc de raisin.

Ces obsen ations ne changent rien aux conclusions générales, car deux espèces végétales peuvent avoir le même mode de développement physiologique et produire le même effet.

On peut déterminer la fermentation alcoolique en ajoutant de la levùre à un liquide sucré pur ; dans ce cas, elle ne produit que la décomposition d’une quantité limitée de sucre, et quand celte limite est atteinte, elle a perdu toute son activité ; son développement se fait comme dans le cas de la présence de matières azotées, mais les globules se nourrissent en usant leur propre substance, c’est-à-dire leurs principes azotés solubles; ils les transforment en

CBIMIE PHYSIOLOGIQl'E.

composés insolubles; après cela, révolution s’arrête et la fermentation aussi. M. Thénard avait montré que la levïire devient moins riche en azote dans ces conditions, et Dœbereiner supposait que l’azote éliminé se change en ammo niaque. Cette manière de voir est erronée ; non-seulement il ne se forme pas d’ammoniaque pendant la fermentation, mais celle qu’on ajoute peut disparailre. Que devient donc l’azote? D’une part, le poids absolu de la levùre augmente par l’addition d’une matière hydrocarbonée (cellulose) formée par le sucre, et de l’autre une partie des principes azotés de 1a levùre se dissout dans le liquide et se retrouve dans l’extrait filtré.

Les fermentations avec grand excès de levùre présentent une particularité intéressante : la production d’alcool et d’acide carbonique continue quelque temps avec assez d’activité lorsque tout le sucre est déjà transformé ; en fin de compte, on recueille une proportion de ces deux corps de beaucoup supérieure à celle que peut donner la glucose seule. Nous voyons d’après cela l’activité du ferment s’exercer sur ses propres tissus avec une énergie et une rapidité extraordinaires.

Les conditions physiques dans lesquelles la fermentation alcoolique se fait le mieux sont aussi les plus favorables au développement des végétaux inférieurs. Les agents chimiques capables de s’opposer à la vie végétale (créosote, sels mercuriels, excès d’alcool) entravent et arrêtent la fermentation. Un milieu neutre est, en somme, plus convenable qu’un milieu acide; mais, comme il s’oppose aussi beaucoup moins à l’apparition d’autres levures

FIRMBNTATIOKS. SK

(lactique), la pratique a montré que les liqueurs légèrement acides étaient préférables.

Ce genre de phénomènes nous intéressait surtout comme exemple authentique d’une réaction chimique définie, se produisant par l’intervention d’un acte de physiologie. Les détails que nous avons donnés noos permettront d’être beaucoup plus courts dans l’exposé de faits analogues.

Fermentation lactique ou transformation du sucre en acide lactique sous l’influence de la levùre lactique. La fermentation lactique s’observe dans beaucoup de circonstances, et notamment quand le lait abandonné à lui-même se caille et devient acide. La production de l’acide se fait aux dépens du sucre de lait, elle s’arrête dès que la réaction de la liqueur s’est développée et que le caséum est précipité, mais il suffit de saturer avec un carbonate pour la voir recommencer.

En se plaçant dans ces conditions, c’est-à-dire en réunissant dans une même liqueur, du sucre, une matière azotée convenable et de la craie, la réaction est complète au bout d’un certain temps, le sucre a disparu et se trouve remplacé par du lactate de chaux.

Toutes les glucoses, même celles qui ne peuvent donner de l’alcool, fermentent lactiquement ; les sucres de formule se changent préalablement en glucose.

L’acide lactique est le seul produit jusqu’à présent reconnu de cette fermentation^ sa composition centésimale est la même que celle de la glucose, nous n’avons donc affaire qu’à une transposition moléculaire. M. Pas-

56 CHIMIB PBTSIOLOGIQl'E.

leur a clierché et trouvé avec sa perspicacité ordinaire le ferment ou la levûie lactique méconnue jusqu’à lui. Celte substance est formée de très-petits globules ou d’articles très-courts, isolés ou en amas ; ensemencée dans un milieu convenable (eau, sucre, matière azotée, sels et craie), elle se multiplie, augmente de volume et détermine la transformation du sucre. Dans toutes les fermentations lactiques, on peut par un examen attentif reconnaître sa présence. Si la fermentation alcoolique se complique, ce qui arrive souvent, de' la production d’acide lactique, on voit toujours la levùre lactique apparaître à côté du ferment principal. Lorsqu’on n’ensemence pas la levàre, sa présence est due à des germes apportés par l’air.

FementaUon Tlsqneiiie de* loerei.

Sous l’influence d’un ferment organisé spécial, composé de petites cellules en chapelets, les sucres se dédoublent en mannite, en une matière gommeuse filante, en acide carbonique et en eau d’après l’équation

= l!C'*H'«0>» ■+■ -h I2C0> -I- 12HO.

. Sucre. Uouime. Mannite.

Les conditions générales de ce phénomène sont les mêmes que dans la fermentation alcoolique, la levùre seule est différente par sa nature et ses effets.

L’hydratation de l’urée et sa conveision en carbonate d’ammoniaque dont elle esU’amide, sont déterminées par

FERHENTATIONS.

un ferment en chapelets de globules très-semblables à ceux de la levure de bière, mais doués d’une action spécifique que cette dernière ne peut montrer.

Fementatlon ■rétl«Be.

La fermentation acétique est l’oxydation de l’alcool sous l’influence d’un organisme végétal. Les vapeurs d’alcool exposées à l’action simultanée de l’air et du noir de platine, se changent en aldéhyde et en acide acétique, comme le montrent les équations ;

C‘H«0« + 0« = C'H‘0« + ÎHO

.41co(.|. Aldéhyde.

Aldéhyde. Ac. acétique.

Cette oxydation due à unp action de contact se reproduit exactement dans certains liquides alcooliques, le vin par exemple, sans l’intervention du platine. Le métal poreux est remplacé dans ce cas par des végétaux particuliers (mycodermes), dont les germes apportés par l’air se développent sous forme de pellicules lisses ou ridées, à la surface de tous les liquides fermentés ; on les nomme fleurs.

La fleur de vinaigre est particulièrement apte à déterminer l’acétification de l’alcool, tant qu’elle reste à la surface et en contact avec l’air ; une fois immergée, elle ne produit plus d’effet. La fleur de vin détruit l’alcool, mais sans former d’acide ; il y a plus, celui qu’on ajoute dis-

ÜH

CHIMIE PHÏSIOLOOIQOE.

parait au bout de quelque temps ; ce résultat est encore le fait d’une combustion, mais plus active que la première et poussée jusqu'à ses dernières limites. Quant à l’explication du phénomène, elle ne peut être cherchée que dans un état physique propre de la plante, analogue à celui du platine divisé, lui permettant de transporter comme lui l'oxygène à l’alcool. Cet état physique est étroitement lié à la vie de la plante.

La fennmtation butyrique et les putréfactiont dont il nous reste à parler se distinguent par la nature du ferment qui cesse d’être végétal.

Les globules ou cellules sont remplacés par des infusoires du genre vibrion dont le caractère commun le plus tranché et le plus remarquable est de pouvoir vivre dans des milieux privés d’oxygène et de périr sous l’influence de ce gaz.

Dans les fermentations lactiques ordinaires, l’acide lactique n’est pas le seul produit, il se forme encore des gommes, de la mannite, de l’alcool, et enfin de l’acide butyrique, soit simultanément, soit progressivement. Ces phénomènes complexes résultent de la présence de ferments spéciaux qui agissent avec indépendance les* uns à côté des autres.

Nous avons étudié l’influence de chacun d’eux en particulier, mais l’acide butyrique ne peut être produit par aucun des végétaux microscopiques connus. La transformation du sucre, de l’acide lactique et de la mannite en acide butyrique est due exclusivement à des infusoires. Ils ont la forme de petites baguettes arrondies à Ipurs

fermentations.

extrémités, droites, isolées uu réunies en chaînes de deux ou plusieurs articles, ils s’ avancentenglissant, pirouettent, se balancent ou font trembler vivement leurs extrémités.

On peut les semer dans un milieu convenable qui ne renferme que du sucre, un sel ammoniacal et des phosphates; on les verra alors se multiplier et convertir la substance hydrocarbonée en acide butyrique. L’oxygène les tue ; aussi ne prennent-ils naissance que lorsque ce gaz est éliminé du liquide par des végétations antérieures.

La décomposition du sucre se formule ainsi

= CTIK)* -I- CH)* + H‘

Sucre. Ac; butyrique.

Ces premières observations d’infusoires ferments, vivant sans gaz oxygène libre, ont trouvé une contirmation importante dans les circonstances de transformation du tartrate de chaux, en acide propionique homologue de l’acide butyrique.

Ac. tartrique. Ac. propionique.

Cette réaction est duo à la même cause. Les vibrions tartriques diffèrent, en apparence du moins, des vibrions butyriques. Il en est probablement ainsi pour la fermentation succinique et acétique de l'acide malique

2C*1I«0'« = C»H*0« + C‘H‘0‘ + CKt* -(- H*

Ac. malique. Ac. succinique. Ac. acétique.

Les pbénomènes de putréfaction et de combustion lente.

ou CHIMIE PHYSIOLOGIQUE.

par lesquels les matières azotées animales soustraites à la vie se résolvent peu à peu en composés de plus en plus simples, ont été longtemps attribués à une sorte d’aptitude propre aux corps de cette classe. On les croyait doués du pouvoir de fixer l’oxygène et de se brûler spontanément ; il suffisait même, pensait-on, d’une très-petite quantité de ce gaz pour commencer l’altération et communiquer à toute la masse un ébranlement capable de détruire tout l’édifice.

Ces hypothèses vagues, créées pour l’explication de phénomènes mal étudiés (putréfactions, combustions lentes), tombent devant les expériences si nettes que M. Pasteur ' vient de publier. Nous pouvons les résumer en peu de mots.

Une matière animale choisie parmi les plus altérables, du sang par exemple, ou de l’urine, se conserve indéfiniment en présence de l’air calciné ou privé de ses germes ; dans ces conditions, l’absorption d’oxygène est peu sensible et la putréfaction est nulle, en même temps il ne se produit pas d’infusoires. Si, au contraire, cette même substance reste exposée à l’air ordinaire, elle s’oxyde, se putréfie et il se développe des infusoires. C’est donc bien à ces infusoires qui paissent par milliers qu’il faut attribuer la décomposition spontanée. M. Pasteur a suecessivement étudié les putréfactions à l’abri de l’air et celles qui se font au contact de l’oxygène. Nous citerons sans changements les passages de son mémoire {Comptes rendus, juin 1863), qui se rapportent à ces deux phénomènes obsenés sur des liquides.