III.— LEVURES

Ce sont des champignons thécaphores simples, sans véritable mycélium, car chaque cellule peut devenir une thèque, et qui se développent généralement par bourgeonnement. Leur histoire botanique a fait des progrès importants depuis la rédaction de l’article Fermentations, t. 1, p. 1444.

Tout d’abord M. Rees a découvert leur sporulation; puis, appliquant à lout le genre la dénomination de S iccliaromyces (IWeyen, 1837), il a donné aux différentes espèces des noms qui ont été adoptés par M. Pasteur. Ce dernier et quelques autres savants ont décrit de nouvelles espèces.

Les cellules des levùres sont de formes très variables suivant l’espèce; elles sont constituées par un protoplasme incolore, hyalin chez les jeunes cellules, rempli de petites granulations

amorphes chez la plante adulte et surtout vieille On n’y a pas encore découvert de noyau, à aucun moment de leur développement, mais on observe dans le protoplasme une ou deux, rarement un plus grand nombre de vacuoles sphériques ou ; elliptiques, remplies de suc cellulaire. La mem- ! brane enveloppe de la cellule est mince, élasti- | que, non colorée et formée d’une matière cellulosique. Les cellules sont généralement isolées à l’état de repos, rarement accouplées par paires.

Placées dans un milieu sucré, les levùres se développent rapidement par bourgeonnement et le liquide entre en fermentation alcoolique. Ces fait.', ont été longuement exposés [t. I, p. 1445 et suivantes]. Tant que le milieu est fertile, le bourgeonnement est le seul mode de reproduction des levùres; mais lorsqu’on les prive brusquement de nourriture et qu’on les expose en même temps à une humidité convenable, on ne tarde pas à les voir fructifier, par formation de spores à l’intérieur de la cellule. Cette évolution spéciale a ôté découverte par M. Rees \Butan. Zeitung, 1860, n° 7, et Hotan. Untersuch. iiber die A llcohohjührungspilze, p. 9, Leipzig. 1870] , et coniirmée par M. Engel [ Theses de la Faculté des sciences de Paris, 1872].

M. Rees a observé cette sporulation en abandonnant de la levûre sur des tranches de carottes, de pommes de terre, detopina i bours, etc. M. Engei préfère se placer dans les conditions suivantes: On prend de la levure fraîche, on décante autant que possible le liquide fermeniescible qui surnage et on ladèlayo dans de l’eau distillée de manière à obtenir une bouillie très fluide. Quelques gouttes de cette bouillie sont ensuite répandues uniformément à la surface polie d’un bloc de plâtre (coulé sur une glace non huilée), de manière à obtenir une couche très mince de cellules de levure, adhérente après absorption de l’eau par le plâtre. Le bloc est alors placé dans un vase que l’on peut recouvrir d’une plaque de verre, et abandonné à lui-même, après que l’on a eu soin d'introduire de l’eau en quantité suffisante pour que le bloc baigne dans ce liquide jusqu’à I centimètre de sa face supérieure recouverte de ferment. En peu d’heures, on voit alors les vieilles cellules tomber en détritus, d’autres grandir et devenir homogènes à. leur intérieur, par suite d’une fusion uniforme du protoplasme.

Au bout de 6 à 10 heures, il se forme, au milieu de ce protoplasme, deux à quatre ilôts plus brillants et plus denses, autour desquels se rassemblent de fines granulations. 12 à 24 heures plus tard encore, chaque Ilot devenu sphérique s’entoure d’une membrane, très ténue d’abord, qui s’épai-sit peu à peu. Chaque cellule do levûre est. alors une thèque contenant deux, trois ou quatre spores de 4 à 5 p. de diamètre.

La thèque des dyades est elliptique ; celle des triades, triangulaire, à angles arrondis; celle des tétrades offre la forme d’un losange ou d'un tétraèdre, suivant que les quatre spores sont rangées en croix ou superpo-ées.

A la maturité complète, la membrane des thèques se rompt et les spores s’échappent. Ensemencées dans un moût sucré, les spores germent en se gonflant et donnent naissance à de la levûre par bourgeonnement.

M. Pasteur a fait connaître une nouvelle phase dans la vie des levùres. A la fin d’une fermentation alcoolique pure, les cellules de levûre, au lieu de rester inertes, en ne faisant que vivre sur elles-mêmes et vieillir progressivement, se remettent à bourgeonner pendant un certain nombre de mois, lorsque l’air pur a accès vers le liquide. Elles viennent former à la surface et contre les parois du ballon, au niveau du liquide, une sortede voile mycodermique qui ressemble a

FER M KN TATIONS.

FERMENTATIONS

s’y méprendre à un voile do Mycoderma vint ; mais le microscope ne parvient pas à y déceler une seule cellule.

Ces formes particulières des ieviires qui vivent à l’air, à la manière des moisissures, ont reçu de M. Pasteur le nom de levûres aérobies. Ensemencées dans un moût sucré, elles le font fermenter alcooliquement, en bourgeonnant comme les levûres ordinaires. Mais ces levûres anaérobies régénérées ne sont pas identiques avec leiSttccharomyces originaires. En partant, parexemple, delà levûi * basse ordinaire, lu transformant en levûro aérobie, et la semant de nouveau dans un moût Ae bière, M. Pasteur a observé en général une fermentation haute, et la bière obtenue présentait des caractères spéciaux. Ces changements dans les allures du ferment ne sont pas passagers, on les retrouve dans des générations successives. L’ouvrage de M. Pasteur : Études sur la bière, p. 201 et suiv., renferme de nombreux détails sur ce sujet; nous devons nous contenter d’y renvoyer, en ajoutant cependant que ces expériences ne réussissent qu’à la condition expresse d’opérer sur des levûres pures et à l’abri des germes de l’air; autrement les milieux sont envahis par les espèces plus vigoureuses de mycodermes ou de mucédinées.

Voici l’énumération des principales espèces de levûres :

Saccliaromyces cerevisiæ (Moyen), levûre de bière ordinaire de la fermentation basse. Cellules rondes ou ovales de 8 à VI p dans leur plus grand diamètre 1 . C’est le principal ferment de la fermentation basse dans la fabrication de la bière dite allemande. Cette levûre fait déjà fermenter les moûts vers 6 à 10°, température à laquelle les autres levûres sont d’habitude inertes. Elle ne monte jamais à la surface du liquide, môme quand la température atteint 20° et que la fermentation devient tumultueuse. Son bourgeonnement est sensiblement moins rameux que celui de la levûre haute (Pasteur). La figure 2 de la planche représente cette levûre, vieille dans la moitié gauche a, rajeunie dans l’autre moitié b.

Levûre haute. — Les cellules sont un peu plus grandes que celles du ferment bas, et présentent un aspect plus globuleux. Son bourgeonnement, très rapide, est plus rameux, de telle sorte que ce ne sont que paquets de branches et de cellules. Elle monte à la surface des liquides en fermentation, caractère qu’elle partage, du reste, avoc certaines autres levûres. Elle se développe de 16 à 2U°; à basse température, elle n’a pas d’action, et on ne parvient pas à la transformer en levûre basse par la culture, pas plus que l’on n’a réussi à opérer le passage inverse. C’est pour cette raison que M. Pasteur rejette l’opinion généralement admise que les levûres basse et haute ne constituent que deux états d’un seul ferment, dont les différences morphologiques sont affaire de milieu.

M. Rees a indiqué, au contraire, que le passage de la levûre haute à la levûre basse et réciproquement est possible. 11 considère, en consèuencc, ces deux levûres comme des variétés ’une môme espèce, le S. cerevisiæ. Il cherche une autre preuve de cette identité spécifique dans le mode de sporulation identique des deux variétés.

Autre levûre haute. — Découverte accidentellement par M. Pasteur. Les cellules, par leur

1. Dimensions et forme no présentant, en général rien d'absolu pour chaque ferment; elles peuvent être soumises à des variations nombreuses avec les milieux. Comme nous l’avons déjà dit, les ferments sont nn/iimorphes.

forme ovalaire et leur bourgeonnement peu rameux, se rapprochent de la levûre basse, mais elles montent à la surface comme les précédentes ; elle fournit une bière d’un goût spécial.

Levûre caséeuse. — Cellules allongées, do forme et de dimensions variables, souvent renflées au bout, à la manière du S. Pastorianus ; grand diamètre de 10 à 20 p. Leurs contours sont fermes et leur contenu offre une translucidité et une réfringence plus marquées que la plupart des levûres. Les cellules sont groupées en branches plus ou moins longues, de l’aspect du dematium, qui aux articulations émettent tantôt des articles pareils, tantôt des cellules rondes, ovales, pyriformes, cylindriques. Dans l’eau, cette levûre se délaye difficilement et présente, l’aspect d’un précipité caillebotté, ce qui lui a valu son nom.

Cultivée dans le liquide de Raulin, elle est plus petite et de forme sphérique, mais elle reprend son premier aspect par la culture dans le moût. C’est une levûre montante, que le hasard a fait découvrir a M. Pasteur dans une levûre haute dite de Hollande, cultivéeàune température très élevée (50ü), dans un moût de bière légèrement acide et fortement alcoolisé (moût de bière houblonné, 150cc; eau saturée de bilartrate de potasse, 50cc; alcool à 90°, 25cc) ; il l’a rencontrée depuis dans la levûre haute d’une brasserie des Ardennes et dans le pale-ale.

Sttccharomyces Pastorianus (Rees). — Cellules ovales, pyriformes ou allongées en massue. Grand diamètre de 6 a 20 p. Polymorphe à un haut point, cette levûre fait partie des ferments du raisin, des fruits domestiques et de beaucoup de levûres spontanées. Elle succède, dans la fermentation du jus de raisin, à la levûre apiculée qui se montre constamment au début, et est déplacée peu à peu à son tour par la levûre elliptique. A la sortie de ses germes naturels, tels qu’ils sont répandus sur les fruits ,acides, on voit les S. Pastorianus en articles allongés, rameux, souvent pyriformes; mais à mesure que l’oxygène en dissolution dans le milieu disparait, les ariicles et cellules de nouvelle formation diminuent de longueur et de diamètre. La figure empruntée à l’ouvrage sur la bière de M. Pasteur donne les formes du ferment au début de la fermentation (moitié gauche a) et en cultures suivies (moitié droite b). C’est un des exemples les plus remarquables du polymorphisme des levûres (Pasteur).

S. ellipsoideus (Rees). — Cellules elliptiques, longues de 6 p, larges de 4 à 5 p. C’est le ferment principal du jus de raisin. Comme le S. ccrevisiœ, il fournit de 2 à 4 spores d’un diamètre de 3 à 3p,5.

S. exiguus (Rees). Petites cellules longues de 3 p, larges de 2p,5. Se rencontre dans les liquides fermentés de fruit.

S. conglomeratus (Rees). — Cellules sphéroïdales de 6 p. Les bourgeons, au lieu de se disposer en chaînes, forment de véritables conglomérats autour de la cellule mère. X)n rencontre assez rarement cette levûre dans le jus de raisin ou sur des raisins en voie de putréfaction.

S. apiculatus (Rees). — Cellules ellipsoidales de 6p sur 3 p, portant à chaque extrémité une petite saillie ou apicule, ce qqi leur donne la forme d’un citron. M. Engel rapproche ce végétal des protomyces et le décrit sous le nom de Carpozyma. C’est un ferment très répandu sur toutes especes de fruits et qui apparaît toujours au début de la fermentation. Néanmoins, il est de peu d’importance pratique, puisque en général il est promptement étouffé par des espèces plus vivaces, notamment par le S. Pastorianus. Même en culture pure, il ne peut produire qu’une petite quantité d’alcool ; il n’intervertit pas le sucre de canne.

S. minor (Engel). — Cellules ovales, d’un grand diamètre de 6 (x, isolées ou réunies à deux ou quelquefois à trois. C’est le ferment du levain de farine; il ne dédouble que très lentement le sucre.

Levure sans ferment inversif. — Cellules rondes, de 4[i,5. Rencontrée dans des échantillons de glucose altérés spontanément. Elle fait fermenter rapidement la glucose et forme au fond un dépôt blanc tassé; inerte vis-à-vis de la saccharose, qu’elle ne peut transformer, puisqu’elle ne secrète pas de ferment inversif [E. Roux, Bull. Soc. chim., t. XXXV, p. 371].

S. mycoderma ( Mycoderma vini, fleurs de vin, fleurs de bière). — Cellules ovoïdes de 6 p. sur 4 p., ou bien cylindriques aux extrémités arrondies, larges de 3 p, longues de 12 à 13 p. Bourgeonnement terminal. Ce végétal, qui se développe si aisément à la surface des liqueurs alcooliques et y forme un véritable voile, est, dans ces conditions, un être aérobie qui transforme l’alcool en gaz carbonique et eau ; peut-être se forme-t-il de l’acideacétique comme produit passager. Mais, privé d’oxygène par la submersion, il devient ferment alcoolique du sucre, comme nous l’avons vu plus haut, sans cependant perdre son caractère d’espèce bien distincte des levûres anaérobies. Jamais M. Pasteur n’a observé dans ces conditions, anormales pour le S. mycoderma, la. formation d’un globule de levûre.

Levure aérobie. — M. Le Bel l’a observée sur une solution acidulée d’éther à 2 °/0 ; elle est en cellules presque rondes de 3 à 4 p., qui forment rapidement un voile; elle oxyde énergiquement l’éther [Bull. Soc. chim.,, t. XXXIII, p. 107].

Sacch^romyces ne faisant pas fermenter la glucose. — Elle a été observée par M. Pasteur sur du moût de raisin mis au contact des germes de l’air. Elle se présente en globules ressemblant à ceux de la levûre ordinaire, mais ne produit pas trace d’alcool [Études sur la bière, p. 77].

Composition immédiate de la levure.— Comme pour tous les organismes, nos connaissances sont très imparfaites à ce sujet. Pour étudier les principes immédiats d’une cellule, il faut les isoler à l’aide de dissolvants appropriés ; ces véhicules, même les plus neutres, les plus doux, s’il est permis d’employer ce mot, commencent par tuer la cellule et en altérer profondément le protoplasme. Ces changements, qui se révèlent par une coagulation ou une liquéfaction du contenu cellulaire, sont très probablement accompagnés de réactions chimiques sur la nature desquelles nous ne pouvons, à l’heure actuelle, pas même exprimer une hypothèse plausible1.

Depuis M. Dumas, plusieurs savants ont analysé la levûre de bière ; nous renvoyons à ces travaux, qui sont déjà mentionnés t. I, p. 1445. Voici les résultats d’une analyse immédiate exécutée récemment par MM. von Naegeli et O.Lœw [Journ. prakt. Chem. (2), t. XVII, p. 403; Bull. Soc. chim., t. XXXII, p. 469]. La levûre employée, pauvre en aaotc, contenant 16 à 18 % de ma-

1. Voir, à cet égard, les curieuses expériences de Loew et Bokorny sur les propriétés réductrices (aldéhydiques) du protoplasme vivant, qui disparaissent immédiatement avec la mort. Les auteurs attribuent des propriétés réductrices à la matière albuminoïde qui existerait dans la cellule vivante sous une forme active, c’est-à-dire contenant dans la moléculo des groupes aldéhydiques, lesquels, à la mort, subiraient une transposition moléculaire. L’albumine active devient passive [Die chemisette U rsaclic des Lebens, Munich, 1881|. Tout en n’admettant pas cette hypothèse, qui nous parait prématurée, nous, retiendrons co fait qu'il existe des différences chimiques avant la mort et immédiatement après. A. H.

FERMENTATIONS

tières solides avec 8 °/0 d’azote. Voici sa composition centésimale :

Cellulose et mucilage • 37

Albuminoïdes (mycoprotéine, etc.) 36

Albuminoïdes solubles dans l'alcool 9

Peptones précipitables parle sous-acétale. 2

Matières grasses 5

Cendres 7

Matières extractives 4

La cellulose de la levûre est insoluble dans le réactif de Schweizer, mais elle s’hydrate facilement par les acides. La substance mucilagineuse (gomme de MM. Béchamp et Schützenberger), séchée à 110°, renferme, C18I131017. Elle se dissout aisément dans l’eau bouillante et ne réduit la liqueur de Fehling qu’après saccharification par les acides bouillants, hydratation qui ne s’opère que lentement. Pouvoir rotatoire dextrogyre de 78°.

Les albuminoïdes de la levûre constituent un mélange contenant une albumine soluble, et probablement cette même matière que MM. Nencki et Schaffer ont découverte dans les bactéries de la putréfaction et appelée mycoprotéine. L’albuminoïde soluble dans l’alcool bouillant se rapproche de la gluten-fibrine de Ritlhausen [Suppl.,

Les cendres sont presque exclusivement formées de phosphate de potassium, avec magnésie, un peu de chaux et des traces de soude, silice, fer, acide sulfurique.

Les matières extractives sont très nombreuses; elles se trouvent toutes parmi les produits que la levûre engendre en s’altérant spontanément sous l’eau, produits qui ont été si complètement étudiés par M. Schützenberger. Ce sont l’invertine, la leucine et la butalanine, la tyrosine, la carnine, la xantbino, l’hypoxanthine, la guanine, en un mot les produits de dédoublement des albuminoïdes, tels qu’ils se forment dans un tissu animal ou dans une graine en germination.

A ces produits il faut ajouter 4 dix-millièmes d’acide succinique, 6 dix-millièmes de cholestérine, de la lécithine et de la nucléine (Hoppe- Seyler). MM. Naegeli et Lœw avaient nié la présence de ces deux derniers principes immédiats, dont le premier ne manque cependant dans aucune jeune cellule ; mais M. Iloppe-Seyler a depuis confirmé ses anciennes expériences [Zeilschr. physiol. Chem., t. III, p. 374; — Kossel, ibid., p. 284].

MM. Schützenberger et Destrem ont poursuivi, à l’aide de l’analyse élémentaire, les changements que la levûre éprouve dans sa composition, suivant qu’elle est mise en contact pendant un certain temps avec l’eau pure ou l’eau sucrée [Compt. rend., t. LXXXV11I, p. 287, 383 et 593].

Conditions de l'action des levûres alcooliques. — M. Dumas a publié sur ce sujet un mémoire considérable, auquel nous allons faire quelques emprunts très sommaires [Ann. Chim. Phys., (5), t. III, p. 57].

La fermentation alcoolique est un phénomène assez régulier, lorsque les conditions sont constantes, pour qu’un changement observé dans sa marche puisse être ramené à une perturbation déterminée. Ainsi, 20 grammes de levûre décomposent 1 gramme do glucose en 23 à 24 minutes, à la température de 24°. Le sucre de canne fermente environ deux fois plus lentement que la glucose.

Un excès de levûre ne diminue pas le temps nécessaire pour la fermentation, qui est exactement proportionnel à la quantité de sucre.

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Ce résultat du travail de M. Dumas paraît surprenant au premier moment, voire môme en contradiction avec la théorie biologique de la fermentation. Si cet acte est provoqué par la vie des cellules de la levûre, véritables consommateurs de sucre, il semblerait qu’il devrait être d’autant plus énergique qu’il y a un plus grand ‘ nombre de cellules. Mai », en envisageant les j choses de plus près, on reconnaît qu’à mesure que les cellules de levûre deviennent plus nombreuses, par rapport à un poids donné de sucre, chacune aura à sa disposition une moindre proportion de cet aliment, en absorbera moins par conséquent, et rejettera une plus petite quantité de gaz carbonique et d’alcool.

On conçoit donc que la fermentation puisse, à partir d’une certaine limite, devenir indépendante de la quantité de levûre. Lorsque celle-ci augmente, il y aura, il est vrai, plus de producteurs d’alcool, mais, chacun en produisant moins, l’effet total sera le même.

La température influe notablement sur la fer-

mentation alcoolique; l’optimum est situé vers 25-30°. Un froid de 0° ou même quelques degrés au-dessous ne tue pas la levûre; une chaleur humide de 55° la fait périr. Préalablement séchée à basse température, elle résiste à 100°.

La lumière favorise la fermentation.

Les acides ou les alcalis, employés en petite proportion, n’arrêtent pas la fermentation; en excès, ils y mettent fin. On atteint ce dernier résultat en employant une quantité d’acide équivalant à 100 fois l’acidité normale de la levûre, ou une quantité d’ammoniaque équivalant à 24 fois cette acidité.

Parmi les nombreux sels dont M. Dumas a étudié l’action sur la fermentation alcoolique, les uns n’entravent aucunement la fermentation (tartrate de potassium), d’autres la retardent et l’arrêtent avant que tout le sucre ait fermenté; d’autres encore n’empêchent pas le sucre d'être interverti partiellement, mais ils ne permettent pas à la fermentation de s’établir; une dernière catégorie de sels, enfin, mettent obstacle aux deux phénomènes de l’interversion et de la fermentation. Parmi ces derniers, citons surtout le borax.

Si l’on fait le vide au-dessus d'un liquide alcoolique en fermentation de manière à éliminer le gaz carbonique et l’alcool, au fur et à mesure de leur formation, ces produits ne pouvant plus entraver le développement de la levûre, la fermentation s’accomplit très rapidement. Elle fournit d’ailleurs une proportion de glycérine correspondant aux résultats de M. Pasteur, savoir : 2«r,5 à 2sr,9 par 100 grammes de glucose [Boussingault, Compt. rend., t. XCI, p. 37].

Produits de la fermentation. — On les connaît et il y a peu de chose à ajouter à leur histoire. La même obscurité entoure toujours la production des corps accessoires, notamment des alcools homologues (propylique, isobutylique, amylique, hexylique). On sait aujourd’hui que le sucre candi pur, en fermentant par la levûre de bière inférieure, donne les alcools de l’huile de pomme de terre, et que ces mêmes alcools ne manquent dans aucun jus fermenté, pas même dans le vin que, fidèle au culte de Bacchus, l’on n’avait osé rapprocher des liquides fermentés vulgaires [Henninger et Le Bel, Pull. Soc. cliim., t. XXXVI, p. 642]. ’

A ces produits secondaires M. Henninger vient d’ajouter l’isobutylène-glycol OHi«02, bouillant à 178° qu’il a découvert dans un vin rouge de Bordeaux [Compt rend., t. XCV, p 94].

Il est très probable que chaque espèce de levûre dédouble la glucose d’apres une équation totale déterminée. Dans tous les cas, un môme moût de bière fournit des bières très différentes

Suppl.

suivant l’espèce du ferment que l’on y cultive. Les levûres haute, basse et caséeuse donnent chacune une bière très spéciale ; la levûre elliptique et celle dite de Pasteur transforment le moût de bière en liquides d’un goût vineux, véritables vins d’orge.

Il n’est donc pas prématuré de dire que le goût et les qualités du vin dépendent aussi, pour une grande partie, de la nature spécifique des levûres qui ont fait fermenter le jus de raisin (Pasteur).