MÉCANISME DE LA COMBUSTION DES ALIMENTS HYDROCARBONÉS

Pour ne pas interrompre la marche de notre exposé, nous avons supposé jusqu’ici que la combustion du sucre se faisait en une seule fois, sans stades intermédiaires. Nous allons voir qu’il n’en est pas ainsi, et en étudiant le mécanisme de destruction, non seulement du sucre, mais encore de tous les aliments hydrocarbonés qui peuvent servir de nourriture aux mucédinées, nous rencontrerons des faits curieux qui gagneront à être groupés ensemble.

Coiiibuütion tlii sucre. — Le sucre n’est jamais brûlé, sous l’action de l’aspergillus, sans donner un produit intermédiaire, que j’ai reconnu être de l’acide oxalique. L'acidité du liquide Raulin, pendant la vie de la mucédinée, va en augmentant à mesure que le sucre se consomme, passe par un maximum, et commence à décroître au moment où le sucre commence à devenir rare. A partir de ce moment le sucre et l’acide oxalique sont brûlés concurremment, puis le sucre disparaît le premier, et enfin l’acide oxalique. De sorte qu’à la fin de l’opération, la mucédinée ayant aussi brûlé, comme nous l’avons vu plus haut, l’acide tartrique de la liqueur, celle-ci devient absolument neutre, tous ses éléments hydrocarbonés y ayant disparu.

On observe surtout cette formation transitoire d’acide oxalique dans deux cas : d’abord lorsque la végétation est languissante, réduite à son mycélium, se poursuivant dans de mauvaises conditions de température et de milieu. L’acide oxalique est, il est vrai, produit alors en faibles quantités, mais il représente une proportion plus notable du poids du sucre que dans les conditions ordinaires. On observe aussi une formation transitoire du même acide lorsque, après avoir produit a la surface de la cuvette une épaisse couche de la mucédinée, on remplace le liquide sur lequel elle a vécu par du liquide neuf, sur lequel la combustion commence de suite, mais dans des conditions telles que les filaments de la plante, surtout les filaments mycéliens, serrés les uns contre les autres, n’ont pas à leur disposition tout l’oxygène nécessaire pour brûler l’aliment qui leur est offert.

Pans les deux cas, l’acide oxalique représente comme le résultat d’une coin-

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bustion imparfaite, et ce fait, de même que sa production aux dépens du sucre a son intérêt quand on songe qu'il se forme abondamment dans les tissus végétaux. L’oxalate de chaux qu’on rencontre aussi quelquefois dans ces tissus résulte sans doute d'un mécanisme secondaire qu’une simple expérience avec l'aspergillus permet de découvrir. Si l’on met un sel de chaux dans le liquide Raulin, l’acide oxalique, qui d’ordinaire est brûlé intégralement, donne de l’oxalate de chaux en beaux octaèdres, que leur insolubilité protège contre toute ■ combustion nouvelle. C’est évidemment par un mécanisme analogue que l’oxalate de chaux se dépose dans les plantes qui en contiennent.

Nous avons vu dans le chapitre précédent qu’on observait cette formation d’oxalate de chaux avec un grand nombre de matières alimentaires. Je me suis assuré en effet qu’on en obtenait avec tous les éléments hydrocarbonés susceptibles de nourrir l’aspergillus. Voici le résumé des observations que j’ai faites sur ce sujet.

Coiiildistion lies aliments liyilrocarlioiiés. — Pour des raisons, que nous allons apprendre tout à l’heure, il faut faire les essais en produisant d’abord sur une cuvette une couche florissante d’aspergillus à l’aide de liquide Raulin, siphonnant alors le liquide, et le remplaçant par une dissolution de ht matière alimentaire hydrocarbonée que l’on veut étudier.

De l’empois d’amidon ainsi traité se liquéfie d’abord, puis se saccharifie. En lin de compte, maltose et dextrine sont brûlées, et il reste un liquide limpide ne renfermant en suspension que de très petits cristaux losangiques d’oxalate de chaux, La saccharification de famidon n'exige la production, de la part de l'aspergillus, d’aucune diastase nouvelle, car il sécrète de l’amylase, môme lorsqu’il n’a que du sucre pour aliment. Mais comme il ne reste aucune trace dans le liquide de l’enveloppe de cellulose des grains d’amidon, que famylase ne peut dissoudre, comme nous l’avons vu, il faut bien que le végétal sécrète à un certain moment, pour son alimentation nouvelle, la diastase dige.stive dont il a besoin.

Tous les amidons ne sont pas brûlés avec la même facilité, à cause de leurs proportions différentes de cellulose. L’amidon de riz, qui en renferme proportionnellement beaucoup, ré.siste mieux que ta fécule, mais il finit aussi par être brûlé complètement.

La glycérine est aussi brûlée intégralement, avec production transitoire d'acide oxalique. Il en est de même de la mannite et du sucre de lait.

Avec f alcool, l’aspergillus se comporte comme avec le sucre; il le brûle, sans le faire passer à l’état d’acide acétique, mais en s’arrêtant partiellement à facide oxalique, qu’il attaque à son tour quand l’alcool commence à être en trop petite quantité.

L’acide acétique lui-même e.st brûlé intégralement avec production transitoire, très abondante, d'acide oxalique.

On voit, en résumé, que la plante peut servir d’agent comburant pour une foule de substances de compositions très différentes, et de molécules très inégalement complexes, depuis la cellulose jusqu’àl’acide oxalique. Tous ces aliments si divers ne lui sont pas indifférents; il en est qu’elle préfère et qu’elle brûle

ÜUCLAUX. — CHIMIE ÜIOLOGIUHE.

les premiers, pour s'adresser ensuite à ceux qui lui conviennent moins, et son alimentation résulte par suite d’un mécanisme compliqué, dans lequel interviennent non seulement les questions de nature de l’aliment, mais encore, comme le prouve l’exemple de la combustion concomitante de l’acide oxalique et du suci'e, les questions que, dans l’ancienne chimie, on appelait les questions de masse. Nous y verrons bientôt intervenir une question nouvelle, celle du pouvoir rotatoire, mais nous avons d’abord une remarque importante à faire.

La plupart des substances que nous venons de mentionner comme pouvant, lorsqu’on les offre à une végétation d’aspergillus déjà formée et florissante, la faire vivre et augmenter de poids, lui servir d’aliment en un mot, sont tout à fait incapables de servir à son développement quand on les substitue au sucre dans un liquide Raulin, à la surface duquel on sème des spores. En présence de l’acide oxalique, de l’acide acétique, de l’alcool, de la mannite, de la cellulose, même du sucre de lait, ces spores restent inertes ou ne poussent que des lilaments mycéliens très courts, dont la croissance s’arrête presque aussitôt.

Cette impuissance provient sans doute de causes diverses : pour la cellulose, il est probable qu’elle agit surtout par son insolubilité. Elle peut être liquéfiée par la plante, mais par la plante déjà adulte, et quand il s’agit de spores, il se fait un cercle vicieux dont la plante ne peut sortir.

Mais cette raison n’existe pas pour l’alcool, la mannite, l’acide acétique, solubles dans l’eau et assimilables en dehors de toute action de diastases. De là deux conséquences, .l’une théorique, l’autre pratique.

La conséquence théorique, tout à fait d’accord avec les considérations que nous avons développées au chapitre précédent, est que ces substances, en brûlant, peuvent encore développer assez.de chaleur pour servir à la nutrition d’organes déjà formés, et même en augmenter le poids vivant, mais qu’elles sont incapables de donner en même temps la quantité de chaleur que nous avons reconnue nécessaire à l’édification des tissus de la jeune plante, de servir, en un mot, à la fois à la nutrition et à la reproduction. Nous sommes autorisés à y voir ce que nous avons appelé précédemment des matériaux d’entretien, mais point des matériaux de construction. Il faut à la jeune plante quelque chose de plus qu’à la plante déjà faite, et ce quelque chose nous sommes autorisés à le chercher, non dans les matériaux minéraux que nous savons être suffisants, mais dans un défaut de qualité dans la substance hydrocarbonée, défaut de qualité qu’on ne saurait remplacer par un excès de quantité, pas plus qu’on ne saurait nourrir un animal en lui donnant en abondance une substance non alimentaire.

Sans doute la distinction que nous venons d’établir expérimentalement entre les aliments d’entretien et les aliments de construction n’est pas absolue. Dans la naturelles deux fonctions que nous avons séparées, pour obéir à un des besoins de l’esprit humain qui n’arrive à la synthèse que par l’analyse, sont confondues runè avec l’autre. Mais il suffit que l’expérience nous montre des aliments comme le sucre, dans lequel elles sont toutes deux en puissance, et d’autres comme l’alcool, où il n’y en a guère qu’une de possible, pour que nous soyons autorisés à les distinguer. Notons tout de suite qu’il y a dahs l’alcool moins d’énergie que dans le sucre, en prenant ce mol énergie dans le sens qu’il

ENCYCLOPÉBIE CHIMIQUE.

a dans la théorie mécanique de la chaleur. C’est ce que nous montrerons à propos de la fermentation alcoolique.

Au point de vue pratique, ces phénomènes conduisent en outre à une conclusion intéressante. Un subslratum de cellulose, qui est incapable à lui seul de faire pousser une mucédinée, peut parfaitement être détruit par elle, lorsqu'il est accompagné d’une autre substance pouvant servir à son développement. Du bois inaltérable par les moisissures est peu à peu corrodé et détruit par elles, lorsqu’il est imprégné d’une substance organique, qui en favorise à la fois la production et la reproduction. En fait, les êtres inférieurs finissent par avoir raison de tout, même des matériaux qui paraissent les plus impropres àleur nutrition. Et dans cette œuvre de destruction les mucédinées sont particulièrement actives, parce que, vivant au contact de l’air et y puisant de la force sous forme d’oxygène, elles n’ont pas besoin d’en emprunter, comme nous verrons que le font les ferments vrais, aux matériaux aux dépens desquels elles vivent.

Tous les résultats que nous avons énumérés jusqu’ici se rapportent à Faspergillus niger. Aucune autre mucédinée n’a été étudiée avec autant de soin et de précision. Pourtant on a, à propos de quelques espèces, des renseignements épars, mais intéressants, et qui trouvent tout naturellement leur place ici.

As|iergillusi g;laucu». — M. Gayon a étudié un autre aspergillus sans doute identique à celui que nous avons rencontré au chapitre précédent. Il a constaté qu’à la température de 25”, et sur du liquide Raulin, cet aspergillus poussait à peu près trois fois plus vite que Faspergillus niger, ce qui prouve, à la fois, qu’il s’accommode du même aliment minéral et hydrocarboné, et qu’il n’exige pas les mêmes conditions de température.

M. Gayon a Vu en outre que son aspergillus faisait plus rapidement disparaître l’acidité de la liqueur que Faspergillus niger. Mais c’est une différence du plus au moins qui est sans grande importance. Je me suis assuré que dans les deux cas, le mécanisme de Faction était le même, et qu’il y avait toujours formation passagère d’acide oxalique qui, dans les conditions dans lesquelles a opéré M. Gayon, était brûlé plus rapidement, parce qu’il était en contact avec un poids plus notable de plante.

Pénicillium g'iaiiciini. — Toutes les fois qu’on met une culture, même florissante, d’aspergillus niger, au contact d'un élément hydrocarboné de difficile digestion, on peut être assuré de voir apparaître, au bout de quelques jours, le pénicillium glaucum, qui se développe d’abord aux bords de lu cuve, et en envahit bientôt toute la surface. Les spores de cette mucédinée sont présentes partout, et on se l’explique, car le fiiit que nous venons de constater témoigne qu’elle est beaucoup moins délicate sur le choix de ses aliments hydrocarbonés que Faspergillus niger, qui lui-même est une des mucédinées les moins difficiles.

Ce même fait témoigne encore de ce que prouve aussi l’expérience directe, que le milieu minéral du liquide Raulin convient très bien au pénicillium. J’ai trouvé pourtant que le végétal poussait mieux lorsqu’on y ajoute un sel de chaux en petites quantités.

DUCLAUX. — CHIMIE BIOLOGIQUE

La diffusion de cette mucédinée fait qu’elle est intervenue dans une foule de phénomènes et qu’on a eu fréquemment l’occasion d’étudier les résultats de son action. Mais les travaux où l’on s’est préoccupé de sa pureté sont rares, et ceux-là seuls ont de l’intérêt pour nous. Nous allons y voir apparaître un fait nouveau d’une importance capitale, l’intervention de la dissymétrie moléculaire dans un phénomène de nutrition.

UécoiiiiiO^ition fie l’acifle i-aeéiiiiqiie |iai* le |iéiiicilllum

islaucuni. — M. Pasteur ii fait voir, en 1860, qu’en semant, sur de l’eau qui ne renfermait absolument que de l’ammoniaque et des phosphates comme aliment minéral, et de l’acide racémique comme aliment hydrocarboné, des spores de pénicillium , on les voyait se développer et fructifier, quoique péniblement. Si l’on étudie la liqueur pendant le cours de la vie de la petite plante, on y trouve de l’acide tartrique gauche en quantité considérable, de sorte que le pénicillium dédouble l’acide racémique en acide droit et en acide gauche, et consomme d’abord le premier.

Si on laisse, en effet, l’expérience se continuer, l’acide gauche est attaqué à son tour. Si la plante est prospère, les deux phénomènes s’accompagnent et marchent ’a peu près du même pas, de sorte que l’acide racémique semble être brûlé en masse, sans dédoublement préalable. Ces deux faits témoignent que les deux acides droit et gauche sont à peu près aussi assimilables l’un que l’autre, et qu’il est utile pour les séparer, de s’adresser à une végétation peu active. Quelques essais dans cette direction m’ont semblé prouver que le dédoublement est surtout opéré par les filaments mycéliens, et que lorsque les organes aériens entrent en action, ils vivent à peu près indifféremment aux dépens des deux acides tartriques. Mais ces particularités n’enlèvent rien à l’importance du fait découvert par M. Pasteur, et où nous voyons intervenir la dissymétrie moléculaire, dans les phénomènes de la vie, comme modificateur puissant des affinités chimiques. Nous verrons un nouvel exemple de ce fait lorsque nous étudierons spécialement la fermentation de l’acide racémique, qui peut aussi être dédoublé par un vibrion en acide droit et gauche , dont le premier est encore consommé de préférence à l’autre. Ce dernier exemple est même historiquement le premier en date, car il a été publié en 1858. Il en a été trouvé depuis un certain nombre d’autres, dont nous ne citerons ici que ceux où interviennent des mucédinées.

Travaux de M. lie Bel. — M. Le Bel a étudié l’action des moisissures sur trois produits organiques possédant le pouvoir rotatoire : l’alcool amylique, le méthylpropylcarbinol, et le propylglycol.

Le pénicillium pousse assez bien sur un liquide contenant, par litre, 3 grammes d’alcool amylique et 1",23 de sels minéraux divers. Quand, au bout de quelques Semaines, la végétation verte, d’abord très prospère, semble dépérir, on sépare par distillation l’alcool amylique restant. On constate alors qu’il y a une perte sur celui qu’on avait introduit, et que de lévogyre, il est devenu sensiblement dextrogyre. La meilleure manière d’interpréter ce résultat est évidemment d’admettre un dédoublement dans lequel l’alcool gauche serait détruit; l’alcoOl

224 HNCYCLUPBDIE CllIMiQUfî.

droit respecté; c’est, on le voit, le contraire de ce qui a lieu pour l’acide racémique.

Voici, au contraire, qui rappelle l'action sur cet acide : M. Le Bel introduit 100 grammes de méthylpropylcarbinol, bouillant entre ttO et 120°, dans 20 litres d’eau additionnée de 24 grammes d’acide sulfurique et de divers sels. Il ne faut pas ajouter de nitrates, car la réduction de l’acide nitrique en ammoniaque diminue trop rapidement l’acidité. Le tout est renfermé dans des flacons de 8 litres, demi-pleins, fermés par une simple feuille de papier à filtrer. La surface, après ensemencement, se couvre de plaques de pénicillium, d’une belle couleur rose, dont le mycélium est très émacié’ le protoplasma condensé en granules réfringents, et qui n’arrivent que péniblement à la fructification.

On laisse à cette végétation languissante quelques mois pour agir, au bout desquels on distille. On parvient à isoler une couche huileuse qui, rectifiée sur de la potasse, et convenablement fractionnée, passe entre 116 et 120°, et a un pouvoir rotatoire ti-ès net à gauche, dont la valeur est malheureusement incertaine, car il n’est pas sûr qu’il ne reste pas encore un peu du méthylpropylcarbinol initial. Quoi qu’il en soit, on voit que celui-ci est nettement dédoublé, comme l’acide racémique, en un corps droit qui est consommé, et un corps gauche qui reste.

Une expérience analogue, mais moins nette, a été faite avec le propylglycol , en solutions à 3 p. 100, additionnées de sels minéraux et de carbonate de chaux précipité. Cette fois, les espèces actives sont restées plus incertaines. M. Le Bel signale un aspergillus, un pénicillium qui a poussé sur un liquide un peu acide, une espèce qu’il assimile, sans raisons bien apparentes, au bacterium lermo d’Ehrenberg, et qui pousse toujours sur le propylglycol bien purifié, enfin deux bacillus indéterminés. Ce phénomène semble pouvoir s’accomplir indift'éreinment sous l’influence de ces espèces diverses. L’important est qu’il y ait toujours vie difficile et oxydation incomplète, c’est à quoi on arrive en opérant dans des flacons presque bouchés, et en empêchant, par une agitation fréquente, les mucédinées de fructifier, ou les bactéries de former couche au contact de l’air.

Quand les végétations ont agi plusieurs mois, on filtre le liquide et on rectifie dans un appareil à colonne. Quelle que soit la culture, on isole un produit ayant une rotation gauche. Mais ce sont les moisissures qui donnent les meilleurs résultats.

Tous ces résultats sont évidemment bien incomplets et mériteraient d’être suivis de plus près, mais ils mettent en évidence cette propriété de certaines cellules vivantes, et probablement de toutes, de se préoccuper de la constitution moléculaire de leurs aliments. Rappelons, pour montrer l'intérêt de cette constatation, que tous les principes connus comme possédant la dissymétrie moléculaire, sont exclusivement produits sous l’influence de la vie végétale ou animale; qu’il n’en existe aucun, provenant de la nature minérale ou de réactions artificielles, qui n’y soit accompagné de son congénère, et que là encore, nous retrouvons 1 analogie déjà tant de lois signalée entre les cellules des infiniment petits et des êtres supérieurs.

Nous terminerons par une remarque. Nous venons de voir les mucédinée.s

UUCLAüX. — CHIMIE MIOLüGIQLE.

consommer de préférence les corps droits. En se rappelant que dans les raisins, on trouve surtout l’acide tartrique droit, et quelquefois l’acide racémique, il semble, d’un autre côté, que l’acide droit qu’on y rencontre le plus souvent soit le résidu d’une combustion d’acide racémique dont le corps gauche a été brûlé par la cellule végétale. Si l’on généralise ces deux faits, on peut croire que les cellules des végétaux fournissent des corps droits, celles des infiniment petits, surtout des corps gauches, ce qui impliquerait une sorte d’antagonisme. Mais la distinction n’est pas absolue. Les diverses albumines végétales et animales sont gauches. Nous verrons, d’un autre côté, qu’aux dépens des matières albuminoïdes peuvent prendre naissance des composés non azotés, tels que de la cellulose, de l’acide o.xaliqueet des acides gras, et que cette transformation peut être réalisée par des cellules vivantes, dont l’analogie générale de propriétés dans tout le monde vivant n’est pas contestable.

Dès lors il se présente une explication de la formation des corps droits différente de celle que nous venons d’indiquer. 11 pourrait se faire que l’acide tartrique droit résultât, non de la combustion de la moitié gauche de l’acide racémique, mais de la combustion incomplète de la moitié droite de l’albumine du jus de raisin, donnant nais.sanee, ainsi que cela arrive presque toujours eu chimie, à des dérivés ayant même pouvoir rotatoire qu’elle-mêrae. C’est là une conclusion assez en rapport-avec l’ensemble des phénomènes connus pour qu’il soit bon de la signaler ici comme en constituant une sorte de synthèse.

U. Gaïo.n. — Développement comparatif de l’asperaillus glaucus et de 1 aspergillus niger. Mémoires de la Société des sciences ‘physiques et naturelles de Bordeaux, 1. 1.

l’.vsTECR. — Mémoire sur la fermentation de l’acide tartrique. Compte'! rendus, t. XLVI, 1858.

— Note sur le pénicillium glaucum et la dissymétrie des produits organiques naturels. Comptes rendus, t. LH, 1860.

Le Bel. — Recherches sur l'alcool lunyliquc. Comptes rendus, I. LXXXVll, I8"8.

— Sur le méthylpropylcarhinol sviithetique. résidu actif par les moisissures. Comptes rendus, t. LXXXIX, 1879. ”

— Sur le propylglycol actif. Comptes rendus, t. XCIl. 1881.

ENXYGLOP. et

ENCYCLOPÉDIK CHIMIQUE.