CHAPITRE II

Fehmentation alcoolique.

§ I. — Conditions alimentaires du développement des levûres.

Nous savons déjà que toute cellule vivant à l’abri de l’air peut transformer le sucre en alcool et acide carbonique et, nous avons vu qu’avec certains champignons (Mucor) cette transformation se fait assez rapidement. Mais, de tous les végétaux, les levures dont nous avons donné plus haut la description, sont ceux qui agissent le plus activement sous ce rapport, et nous réserverons le nom de fermentation alcoolique au dédoublement des sucres en alcool et acide carbonique produit par les levûres, c’est-à-dire au phénomène le plus fréquemment utilisé pour la production industrielle des liquides alcooliques («)•

Les besoins alimentaires des levûres peuvent en quelque sorte se déduire de leur composition. Laissant de côté l'analyse élémentaire de ces végétaux, qui pouvait avoir de l’importance alors qu’on regardait la levûre comme un précipité chimique, mais qui n’en a plus aujourd’hui que l’on sait qu’elle est un être vivant, nous ne nous occuperons ici que de Panalyse immédiate, c’est-à-dire des principes immédiats que l’on peut rencontrer dans la levûre.

D’après Naegeli et Lœw(2), la levûre de bière desséchée (levûre basse) renferme :

(a) Ln. formoiitation alcoolique a 6t6 l’objet d’un nombre trop considérable de travaux, pour que noua songions à en donner une bibliographie complète. Pour les mémoires anciens, ou qui no présentent qu’un intérêt secondaire dans cet exposé, je renvoie aux Iraités spéciaux (1).

Cellulose avec mucilage végétal.

! albumine ordinaire.

matières pliospliorées pou

stables.

Peptones précipitables par l’acétate de plomb.

Matière grasse.

Matières extractives etc.'.

Cendres.

La cellulose est une cellulose particulière qui d’après Liebig ne se dissout pas dans Toxyde de cuivre ammoniacal. Soumise à l’action prolongée de l’eau bouillante elle se transforme partiellement et peu à peu en mucilage. Traitée par l’acide sulfurique étendu, elle donne un sucre réducteur et fermentescible (3). Les matières protéiques sont en partie solubles dans l’alcool, en partie insolubles. La matière grasse paraît en grande partie composée d’oléine.

Les matières extractives sont constituées par de la leucine, de la tyrosine, de la guanine, de la xanthine, en un mot par les produits de dédoublement des albuminoïdes, tels qu’ils se forment dans un tissu animal ou dans une graine en germination. Il faut encore ajouter à ces produits une petite quantité de glucose et d’acide succinique, de l’invertine, peut-être Aa glycogène (4), de la cholestérine (5) de la nucléine et de la lécithine (0). Les cendres se composent principalement de phospliate de potasse avec de la magnésie et un peu de chaux. 100 parties de cendres pures renferment d’après Belohoubek : 51,1 d’acide phosphorique, 38,08 de potasse, 4,16 de magnésie, 1,99 de chaux. Le reste est composé par de l’acide sulfurique, de l’acide siliciqueet de la soude.

Nous devons évidemment retrouver dans les aliments nécessaires au développement de la levure les éléments qui entrent dans sa composition. Nous aurons donc à étudier successivement l’alimentation minérale, l’alimentation azotée et l’alimentation hydrocarbonée des levures.

Alim.entation minérale des levures. C’est Pasteur qui le premier a démontré que la levure ne pouvait se développer en l’absence d’aliments minéraux (7). En effet, tandis que la fermentation du sucre se fait régulièrement lorsqu’on ensemence une trace de levure dans un liquide renfermant en solution du sucre, du tartrate d’ammoniaque et les produits solubles des cendres de levures.

elle devient impossible lorsqu’on supprime les cendr.es. La levûre ne se développe pas non plus, ou elle se développe mal lorsqu’on modifie la nature des principes minéraux des cendres de levure ; lorsque, par exemple, on enlève les phosphates alcalins, ou lorsqu’on remplace les cendres simplement par du phosphate de magnésie.

Pasteur s’était borné à établir ces notions sans chercher à les approfondir. En 1869, Ad. Mayer a repris la question. Ce chimiste a cherché à déterminer la valeur alimentaire relative des dilférents principes entrant dans la composition des cendres de levure (8). Sa méthode consistait à introduire des poids connus de différentes substances minérales dans une solution sucrée additionnée d’azotate d’ammoniaque et à l’ensemencer d’une trace de levure. En fait, dans chacun de ses essais, le seul facteur variable était la ou les substances minérales. Il était donc facile, en suivant régulièrement le dégagement d’acide carbonique et en dosant l’alcool lorsque la fermentation paraissait terminée, de se rendre compte de l’importance alimentaire de chacune de ces substances.

Il ressort des expériences de Mayer que, de tous les sels qui peuvent servir à la nutrition minérale de la levure, le phosphate de potasse est celui dont l’effet est le plus marqué. Gela ne doit pas nous surprendre. Puisqu’il constitue à lui seul plus de la moitié dos cendres de levure, la levûre doit en avoir un besoin plus grand que de tout autre sel. Il ne peut d’ailleurs être remplacé par le phosphate d’ammoniaque.

Les sels de magnésie sont également nécessaires, et après viennent les sels de chaux.

Le mélange salin qui a donné les meilleurs résultats (8 p. 42) se composait de :

Phosphate de potasse. 0.5 | Pour 100 c. c. de solution sucrée

Sulfate de magnésie..,. 0.25 > renfermant 1.5 gr. de sucre candi

Phosphate do chaux. 0.05 ) et 0 gr. 75d’azotate d’ammoniaque.

Il se trouve précisément que parmi les mélanges employés par Mayer, celui-ci est un de ceux dont la composition se rapproche le plus de celle des cendres de levure.

Alimentation azotée des levures. Les levûres peuvent tirer l’azote qui sert à former les matières protéiques ou azotées qu’elles renferment de trois sources différentes : les sels ammoniacaux, les nitrates et les matières albuminoïdes.

C’est encore à Pasteur qu’on doit les premières recherches sur ce sujet (7), recherches qu’il a entreprises après avoir reconnu que l’ammoniaque contenue dans les jus sucrés disparaissait pendant leur fermentation, sans qii’ily eut un dégagement sensible d’azote. Il en avait conclu que très probablement l’azote de cette ammoniaque était assimilé par la levùre et employé par elle à la formation de ses matières albuminoïdes.

Afin d’examiner de plus près la question, il imagina de cultiver la levùre dans un milieu artificiel composé d’eau, de sucre, de cendres de levùre et d’un sel ammoniacal, le tartrate d’ammoniaque. Il vit encore dans ce cas l’ammoniaque disparaître, et, comme au lieu de la quantité infinitésimale de levùre qui avait été ajoutée pour l’ensemencement, il y en avait une proportion relativement grande à la fin de l’opération, on pouvait admettre que l’azote disparu avait servi à la formation des matières albuminoïdes de cette levùre.

D’ailleurs, cette conclusion a été formellement établie dans la suite par une expérience de Duclaux, dans laquelle ce chimiste a effectué la fermentation de 40 gr. de sucre en présence de 1 gr. de tartrate d’ammoniaque par 15 gr, de levùre en pâte. Avant la fermentation les quantités d’azote étaient :

Dans la levùro..

Dans le tartrate.

0 gr. 215 0 gr. 152

En tout 0 gr. 367.

Après la fermentation Duclaux a retrouvé ;

Dans la Icvftre. 0 gr. 148

Dans la matière alb. du liquide environnant... Ogr. 170 Arétatdeselamrnoniacal. 0 gr. 045

tout 0 gr. o63

Les quantités totales d’azote n’ayant pas sensiblement changé, il faut bien admettre que celui que renfermait le sel ammoniacal décomposé a. été employé à la formation des matières albuminoïdes (9).

Ajoutons que d’après les travaux d’A. Mayer, on peut remplacer le tartrate d’ammoniaque par d’autres sels ammoniacaux et en particulier par ie nitrate,

La levùre s’accommode également de quelques substances organiques azotées telles que l’allantoïne et la pepsine (sans doute en rai. son des principes en partie digérés qui accompagnent ce ferment) ;

mais l'albumine, ia caséine, la créatine, la créatinine, la caféine n’ont aucune propriété nutritive pour ce végétal (8).

Alimentation hydrocarbonée. On a pu remarquer, dans ce qui précède, de très grandes analogies entre les levûres et les végétaux supérieurs au point de vue de leur alimentation par les éléments minéraux et les sels ammoniacaux. On sait en effet quelle est l’importance des phosphates, des sels de potasse et des sels ammoniacaux dans l’agriculture. Il paraît exister au contraire une différence complète dans l’assimilation du carbone : ia levure l’emprunte uniquement à des substances organiques ternaires, à des hydrates de carbone, alors que les végétaux supérieurs le tirent de l’acide carbonique de l’air.

Cette différence n’est qu’apparente. Les végétaux supérieurs possèdent une fonction, la fonction chlorophyllienne qui fait défaut aux champignons. Les cellules à chlorophylle possèdent la propriété de former à la lumière des hydrates de carbone à l’aide de l’eau du suc cellulaire et du carbone emprunté à l’acide carbonique de l’air qu’elles décomposent. Mais ces hydrates de carbone entrent en circulation dans les sucs végétaux et sont portés aux cellules dépourvues de chlorophylle qui les assimilent. Gomme on le voit la phase assimilatrice est identique dans les deux cas. Seulement les levûres ont besoin de rencontrer les hydrates de carbone tout préparés. . .

Les aliments hydrocarbonés de la levure sont les sucres, et, à vrai dire, la décomposition nutritive des sucres par la levure constitue à elle seule l’histoire presqu’entière de la fermentation alcoolique. Les sucres représentent la substance fermentescible : ce sont des aliments d’une nature particulière, dont la consommation est hors de proportion avec l’accroissement du végétal qui n’en utilise qu’une minime partie pour la formation de ses tissus. C’est pour cela que nous allons les étudier à part, ainsi que les produits de leur décomposition.

Sî II. - Corps fermentescibles. Produits et processus de la fermentation alcoolique.

Les matières sucrées se divisent en deux groupes : les glucoses et les saccharoses. Les glucoses dontle type estle ghico.se proprement dit ou dextrose ont pour formule: C'“ 11'- ü'h Les saccharoses,

dont le représentant le plus connu est le sucre de canne, ont pour formulée’^ 0'^ ; ils résultent de l’union de deux molécules de glucose avec élimination d’une molécule d’eau.

Les sucres appartenant à chacun de ces deux groupes ne sont pas tous fermentescibles en présence de la levûre de bière. Les glucoses fermentescibles sont; le dextrose, le lévulose et le galactose. Les saccharoses fermentescibles sont : le saccharose proprement dit et le maltose.

Les autres membres de la famille des sucres se sont montrés jusqu’ici réfractaires à l’action décomposante des levures. Nous disons jusqu’ici, parce que la fermentescibilité peut être parfois une question de conditions alimentaires du ferment, parfois aussi une question d’espèce de levûre.

C’est ainsi que jusque dans ces derniers temps, la plupart des physiologistes regardaient le galactose comme ne fermentant pas en présence de la levure de bière (10).

J’ai constaté qu’avec la levure basse pressée, on détermine toujours la fermentation du galactose lorsqu’on ajoute aux liqueurs une faible proportion de l’un des sucres fermentescibles suivants : dextrose, lévulose, ou maltose. Il semble que ces derniers sucres, facilementdécomposables,fournissentpar leur destruction, l’énergie nécessaire à la levûre pour attaquer le galactose, sucre difficilement fermentescible (11).

Au reste, Tollens et Stone ont établi depuis,qu’on arrive au même résultat en opérant dans un liquide riche en matières nutritives (12).

Relativement à la question d’espèce, Duclaux a rencontré récemment une nouvelle levûre qui possède la propriété de faire fermenter le sucre de lait, sucre qui résiste à toutes les autres levûres (13). •

Il faut donc considérer la proposition que nous émettions tout à l’heure sur la non-fermentescibilité de certains sucres, comme une proposition provisoire, que des découvertes ultérieures pourront modifier.

D’après ce qui précède, on peut déjà supposer que les dilférents sucres fermentescibles ne le sont pas au même degré. Dubrunfaut, qui le premier a attiré l’attention sur ce point (14), avait conclu de ses observations sur la fermentation du sucre interverti (glucose et lévulose mélangés) que l’action de la levûre dans cette fermenta-

lion se porte d’abord sur un sucre neutre qu’il supposait exister dans la liqueur (correspondant à 2 éq. de glucose pour 1 éq. de lévulose), pour attaquer en dernier lieu le lévulose restant. La levure lui semblait posséder la propriété de choisir parmi les deux sucres fermentescibles, et Dubrunfaut faisait nettement ressortir sa manière de voir en créant pour désigner le phénomène, l’expression de fermentation élective.

Cette expression doit être rejetée aujourd’hui ; elle ne répond pas à la réalité des faits. Quelques soient les sucres fermentescibles présents dans une solution : dextrose, lévulose, maltose et même galactose, la levûre ne les détruit jamais successivement mais simultanément (15). Toutefois, les proportions relatives de chacun des sucres ne se conservent pas pendant la fermentation, parce que chaque sucre possède un coefficient propre de résistance à l’action fermentaire de la levûre. Ce coefficient peut d’ailleurs varier lui-même avec les conditions de Texpérience.

Les glucoses éprouvent directement la fermentation alcoolique. Il n’en est pas de môme du sucre de canne qui ne fermente en présence des levures que si ces levures secrétent de l’invertine, ferment soluble qui, nous le savons, transforme le sucre de canne en sucre interverti. Certaines levures qui ne secrétent pas d’invertine sont incapables de le faire fermenter (Levûre de Roux (10), levûre apiculée, d’après Hansen (17).).

On avait supposé que le maltose, sucre appartenant au même groupe que le sucre de canne et qui constitue la majeure partie, sinon la presque totalité du sucre du moût de bière, devait aussi être dédoublé avant de fermenter. Mais des recherches directes ont montré qu’il n’en est pas ainsi. La fermentation du maltose paraît avoir lieu directement, ou s'il y a dédoublement préalable, celui-ci suffit seulement à la consommation par la levûre, car à aucun moment d’une fermentation de maltose on ne trouve de glucose dans la liqueur (18).

Les deux produits les plus importants delà fermentation alcoolique sont l’alcool et l’acide carbonique, et, si on ne tient pas compte des produits secondaires sur lesquels nous allons revenir, la réaction peut être formulée, pour les glucoses, ainsi qu’il suit :

QU j ju = 2 (h + 2 1I« 0-

Pour les saccharoses, on aurait en tenant compte de l’hydratation préalable.