ALIMENTATION AZOTÉE DE LA LEVURE

La question des rapports de l’azote avec la levure a depuis longtemps excité les efforts et la sagacité des chimistes. On sait depuis Kunckel, dont nous avons rappelé plus haut l’observation, que la levure est azotée, et, à raison de ce fait, on l’a longtemps rapprochée des substances animales. Dans un mémoire sur les fermentations, couronné en 1787 par l’Académie de Florence et lu à la Société philomathique de Paris en 1799, un savant Italien, Fabroni, se rapproche davantage de la vérité, en assimilant la levure à une substance azotée, quoique de nature végétale, le gluten.

Ce mémoire commence Père des recherches. Un an après sa publication en France, l’Institut proposait comme sujet de prix la question suivante : Quels sont les caractères qui distinguent, dans les matières végétales et animales, celles qui servent de ferment de celles auxquelles elles font subir la fermentation? En essayant de répondre à cette question, Thénard se trouva conduit à préciser les rapports de l’azote avec la levure, et voici le résumé de ses observations sur ce sujet.

11 confirme d’abord l’ancienne observation qui avait fait voir dans la levure un corps riche en azote. Soumise en effet au seul procédé que l’on connût alors pour démontrer l’existence de ce corps, à la méthode de la distillation sèche, il constata qu’elle fournissait beaucoup d’ammoniaque.

Cette même levure, mise en contact avec du sucre, le faisait fermenter, et se déposait au fond du vase. En décantant le liquide et ajoutant de nouvelle solution sucrée, une nouvelle fermentation s’établissait, un peu plus lente que la première. En recommençant une seconde fois la même opération, on arrivait à une levure qui n’exerçait plus aucune action sur une nouvelle quantité d’eau sucrée. Le poids de ce résidu était à peu près moitié du poids initial. La levure avait donc disparu en partie, en se transformant en produits solubles. Ce qui en restait était une matière blanche, présentant les propriétés du ligneux, c’està-dire ne donnant plus d’ammoniaque quand on la soumettait à la distillation, et par conséquent, d’après les idées du temps, ne contenant plus d’azote.

Disons tout de suite que cette dernière conclusion est inexacte, et tient seulement à l’imperfection du procédé analytique mis en œuvre; mais en l’acceptant

DUCLAUX. — CHIMIE BIOLOGIQUE

comme vraie, Thénard se trouve conduit à se demander ce qu’est devenu l’azote disparu. Il le cherche d’abord dans le résidu du liquide fermenté soumis à l’évaporation, et ne l’y trouve pas, toujours pour la même raison que tout a l’heure. Il le recherche ensuite dans l’acide carbonique dégagé, mais, comme l’avait vu Lavoisier, ce gaz est complètement absorbable par la potasse. Qu’est donc devenu cet azote? Thénard ne trouve pas de réponse à cette question, et continue à la poser jusque dans les dernières éditions de son traité de chimie, bien qu’il connût l’existence d’une solution proposée par Dôbereiner, et qui avait rencontré créance dans le monde savant.

Dôbereiner avait écarté la difficulté soulevée par Thénard en annonçant que ce savant s’était trompé sur un point, et que le résidu soluble du liquide fermenté renfermait l’azote du ferment à Tétat d’ammoniaque. Il le prouvait en distillant ce résidu avec des alcalis fixes, de la potasse ou de la soude. 11 y avait, dans le travail de Dôbereiner comme dans celui de Thénard, deux choses à séparer, le fait brut, expérimental, et la conclusion.

Le fait brut est exact, il y a en effet de l’azote dans le résidu ; et si Dôbereiner s’en fût tenu là, sa conclusion était inattaquable. Mais il ajouta que cet azote était à l’état d’ammoniaque, et c’est là qu’est l’erreur; car on sait aujourd’hui que la potasse décompose à l’ébullition certaines matières albuminoïdes très altérables, comme celles qui existent dans l’extrait de la levure, et peut en dégager de l’ammoniaque alors qu’elles n’en renferment pas.

Quoi qu’il en soit, cette affirmation de Dôbereiner fut avidement accueillie par Liebig et son école, qui y trouvaient une confirmation précieuse de leurs vues sur le mécanisme de la fermentation. L’agent actif de ce phénomène" étant, dans la théorie de Liebig, une matière animale en voie de décomposition, il y avait un grand intérêt à prouver'que le ferment le plus puissant, la levure de bière, fournissait, pendant son action, le même produit que celui qui résultait de la destruction et de la putréfaction des substances animales ou végétales, à savoir, de l’ammoniaque. Aussi les conclusions de Dôbereiner et les idées de Liebig sont-elles entrées dans la science côte à côte, se soutenant et se défendant les unes les autres, et pendant longtemps elles n’ont trouvé aucun contradicteur.

Absoi'iitio» d’ammoniaciue fieudant la ieriiieutation. — En

teprenant cette question, M. Pasteur avait, pour l’élucider, un fait nouveau. M. Boussingault avait montré que la magnésie calcinée décompose tous les sels ammoniacaux, tandis qu’elle ne dégage aucune trace d’ammoniaque des matières organiques azotées les plus altérables par la potasse, la soude, la baryte ou la chaux. Il y avait donc à recommencer les expériences de Thénard et de Dôbereiner avec ce réactif nouveau, et M. Pasteur trouva ainsi, en dosant l’ammoniaque avant et après la fermentation du sucre dans de l’eau de levure de bière, non seulement qu’il ne se formait pas trace de ce composé, mais que celui qui existait dans la liqueur originelle pouvait disparaître.

Encouragé par ces résultats, il ajouta de l’ammoniaque, à l’état de tartrate droit ou de tartrate gauche, à des liquides renfermant seulement du sucre et ce qu’il aurait fallu de levure pour le faire fermenter. 11 vit encore dans ce cas

EXGyCLOPéülE CHI.MIQUE.

raiiimoniaque disparaître. Les questions de chiffres étant importantes dans ces matières, voici le tableau résumant les résultats ;

Ammoniaque Origine Ammoniaque

avant. de l’ammoniaque. disparue.

Observations.

0*'',038 Eau de levure. O*'', 018

0 ,0073 Idem. 0 ,007

0 ,0183 ïartrate gauche. 0 ,017

0 ,088 Tartrate droit. 0 ,017

Fermentation rapide.

Fermentation plus rapide.

Fermentation très longue.

Fermentation plus longue.

C’est après avoir constaté ces faits, qui montraient que la levure pouvait absorber de l’ammoniaque même lorsqu’elle était en présence des matières azotées pourtant très assimilables que lui fournit l’eau de levure de bière, que M. Pasteur fut conduit à son expérience capitale de la reproduction de la levure, avec fermentation du sucre, dans un milieu ne renfermant que du sucre candi, un sel d’ammoniaque, des cendres de levure, et une quantité pour ainsi dire impondérable de globules frais. Nous avons indiqué, en commençant ce livre, la forme définitive que M. Pasteur a réussi à donner depuis à cette expérience importante, qui a suffi à détrôner la théorie de Liebig. Celle qu’il avait faite à l’origine, et qui se trouve relatée dans son mémoire sur la fermentation alcoolique, n’en a pas moins une valeur historique; et il y a encore intérêt a l’examiper de près, parce qu’elle a été plus complète au point de vue des dosages, et qu’elle se prête à des enseignements que nous n’avons pas pu donner au commencement de ce livre, et qui trouveront tout naturellement leur place ici.

Cette fermentation, pour laquelle on avait mis gros comme une tête d’épingle de levure dans un liquide renfermant 10 grammes de sucre, 0®M0O de tartrate droit d’ammoniaque, et les cendres de 1 gramme de levure, se montra très régulière et très franche les premiers jours ; mais il devint bientôt évident qu’elle était troublée par le développement concomitant d’une fermentation lactique. M. Pasteur ne savait pas encore, à ce moment, préparer de la levure pure. Le milieu minéral qu’il lui offrait étant moins favorable à la levure qu’à des organismes plus simples et moins difficiles, comme le ferment lactique, celui-ci dispute le champ à la levure, et finit par la paralyser.

En interrompant la fermentation au moment où il y avait à peu près la moitié du sucre disparu, M. Pasteur y trouva de l’alcool, et un poids de 0®'.043 de levure sèche. La levure s’était donc multipliée d’une façon non douteuse. On a trouvé dans le liquide de la glycérine et de l’acide succinique. Il y avait donc eu fermentation alcoolique véritable, qui s’était mélangée d’une fermentation lactique reconnaissable aussi à ses produits.

Si donc l’expérience avait échoué au point de vue de la production d’une fermentation alcoolique pure, elle n’en était, au point de vue théorique, que plus probante, puisqu’elle montrait deux fermentations, prises parmi celles dans lesquelles les idées de Liebig avaient trouvé un appui solide, et s’accomplissant toutes deux dans des conditions en contradiction complète avec ces idées.

Mais sur certains détails, elle laissait prise à la critique. Parmi les objections qui lui ont été faites, je citerai seulement les deux plus importantes.

UUCLAUX. — CHIMUfi BIOLOGIQUE.

Sur 0«'.0185 d’ammoniaque que contenait le lartrate d’ammoniaque introduit, M. Pasteur avait trouvé qu’il n’y en avait que 0''.0062 disparue, quantité évidemment très faible. Liebig prétendit que cette perte d’ammoniaque, que M. Pasteur attribuait 'a une absorption par la levure, était apparente, et tenait à la formation, dans les conditions de l’expérience de M. Pasteur, et aux dépens du phosphate et de la magnésie des cendres de levure, ou bien de la magnésie ajoutée à la fin, d’un peu de phosphate ammoniaco-magnésien, que la magnésie était incapable de décomposer à l’ébullition.

Sur ce point, les constatations très bien faites de M. Mayer sont en complète contradiction avec cette opinion de Liebig, et prouvent que la magnésie permet de retirer du phosphate ammoniaco-magnésien toute l’ammoniaque qu’il contient.

Cette même disparition de l’azote, fondamentale dans l’espèce, a été attribuée parM. Millon à une cause tout autre, àson enlraînement par le courant d’acide carbonique qui se dégage. Quelque singulier qu’il fût de voir de l’ammoniaque se dégager ainsi du milieu du liquide acide, j’ai tenu à recommencer l’expérience de M. Millon, et, dans aucun cas, qu’il y eût peu de levure ou qu’il y en eût beaucoup, que la fermentation et, par conséquent, que le courant de gaz fût rapide ou se fît avec lenteur, j’ai toujours vu qu’il n’y avait aucune trace d’ammoniaque entraînée.

Mais il y a un moyen de lever tous les doutes que peuvent provoquer la disparition et l’attribution à une fonction physiologique d’une aussi petite quantité d’ammoniaque que celle de l’expérience de M. Pasteur, c’est de revenir aux conditions expérimentales inaugurées par ce savant dans ses premiers essais, et dans lesquelles il ajoutait du tartrate d’ammoniaque ii un mélange d’eau sucrée et de levure capable de subir par lui-même la fermentation alcoolique. L’absorption d’ammoniaque est plus forte que lorsqu’on emploie seulement une trace de levure ; on peut l’augmenter en augmentant la proportion de ferment, et on peut faire disparaître toute incertitude sur le rôle qu’elle a joué, en la retrouvant à la fin de l'opération, dans le liquide, à l'état de matière albumino'ide.

Voici une expérience qui réalise ces conditions. Je l’ai faite en ajoutant à un liquide renfermant 40 grammes de sucre, etl gramme de tartrate droit d’ammoniaque, IS grammes de levure en pâte, représentant 2“,801 à l’état sec, et renfermant 0,213 d’azote.

Ce liquide renfermait donc avant la fermentation les quantités d’azote suivantes :

bans la levure. . . 0,213

Dans le tartrate . 0,1S2

Soit, en tout . 0,367

Sprès la fermentation on a retrouvé :

2S',236 de levure à 6,36 p. 100 d’azote, soit . 0,148

A l’état de sel ammoniaeal. . . 0,045

■ A l’état de matière albuminoïde, 0,170

La petite différence trouvée est imputable à une légère action de la magnésie sur les matières albuminoïdes pendant le dosage de l’ammoniaque dans le liquide fermenté, et pendant l’évaporation du résidu pour l’étude de la matière albuminoïde dissoute, évaporation qui a été faite en présence d’un excès de magnésie. Brücke a, en effet, montré que la magnésie pouvait agir comme la potasse sur certaines matières albuminoïdes très altérables.

En négligeant cette perte, on voit que 107 milligrammes d’azote, existant primitivement à l’état d’ammoniaque , ont été transformés en matière albuminoïde dans l’expérience ci-dessus. Au point de vue de la quantité et de la qualité, la preuve est donc complète, et nous pouvons considérer comme démontré le fait important que la levure peut construire ses matériaux albuminoïdes aux dépens des sels ammoniacaux.

En dehors de son intérêt théorique pour la solution de la question que nous nous sommes posée au commencement de ce chapitre, ce fait permet de rapprocher la levure des végétaux supérieurs qui, comme on le sait, jouissent aussi de la propriété de pouvoir former leurs matériaux azotés aux dépens de l’ammoniaque. Mais cette ressemblance n’est pas complète : tandis que les végétaux peuvent aussi emprunter leur azote aux nitrates, la levure, comme l'a montré M. Mayer, est incapable de s’alimenter à la même source. Elle se borne aux sels ammoniacaux.

Aliments azotés tle prédilection de la levure. — Pourtant, il ne faudrait pas croire que lorsqu’elle est réduite à ces sels pour nourriture azotée, sa production et la fermentation qu’elle produit soient aussi rapides que lorsqu’on la fait vivre en présence du jus de raisin, du moût de bière ou même de l’eau de levure. Cela ne veut pas dire que les sels ammoniacaux soient pour elle un mauvais aliment. Nous verrons bientôt qu’elle les préfère à d’autres matériaux azotés, qu’on pourrait supposer, au premier abord, plus facilement assimilables, mais cela prouve qu’il y en a de meilleurs ; et nous voilà conduits à nous demander quels sont, dans la presque infinie variété des aliments azotés ou albuminoïdes, ceux que la levure préfère et ceux qu’elle dédaigne.

C’est un sujet que M. Pasteur avait effleuré dans son travail, que M. Mayer a étudié depuis avec beaucoup de soin, qui en outre s’est éclairé peu à peu d’une foule de faits épars. Pour bien saisir l’ensemble des résultats obtenus, il est nécessaire d’anticiper un peu sur des notions que nous aurons à développer à propos des ferments des matières albuminoïdes, mais sur lesquelles il est utile de dire un mot à cette place.

Sans entrer dans le détail, d’ailleurs très obscur, de la constitution des diverses matières albuminoïdes ou azotées des êtres vivants, on peut se les représenter comme formant une chaîne continue, à chaînons très nombreux, passant avec des transitions ménagées des unes aux autres, et commençant par les matières albuminoïdes proprement dites, comme l’albumine, la caséine, la fibrine, pour finir par des matériaux azotés et cristallisables, comme le sont la leucine, la tyrosine, l’urée et le carbonate d’ammoniaque.

Envisagé au point de vue des transformations qu’il fait subir à ces matériaux

DUCLAUX. — CHIMIE BIOLOGIQUE

divers, le phénomène de la nutrition revient à utiliser les termes intermédiaires de la série, pour en élever une portion à un niveau d’organisation supérieur, pendant que l’autre descend l’échelle de destruction organique, et se retrouve dans les produits d’excrétion des cellulqs, comme une sorte de résidu vital.

En consommant, par exemple, du bouillon de viande, un homme peut suffire à son alimentation azotée et se faire de la chair et du sang, en même temps qu’il évacuera des matériaux tels que l’urée, qui ne sont plus assimilables.

11 semble, au premier abord, qu’il suive une tout autre marche quand ii consomme lui-même de la viande ou de l’albumine d’œuf, dont la constitution rappelle celle de ses propres tissus. Mais cette fibrine et cette albumine ne sont assimilées qu’après avoir été transformées par la digestion, et avoir descendu, ne fût-ce que de quelques degrés, l’échelle de destruction organique.

L’albumine, la caséine, la fibrine ne sont, en effet, pas assimilables sous leur état actuel pour la plupart des cellules. Elles ne le sont que pour certaines cellules, sécrétant des diastases particulières qui agissent sur ces substances comme la diaslase de la levure sur le sucre candi, pour transformer en produit alimentaire une substance qui ne l’est pas par elle-même.

Ce sont ces cellules appartenant soit au monde des infiniment petits, soit à celui des animaux supérieurs, qui, seules, peuvent se nourrir de ces aliments complexes; encore ne peuvent-elles le faire qu’après les avoir modifiés et rendus solubles dans l’eau, lorsqu’ils ne le sont pas.

Ces aliments modifiés sont devenus maintenant capables d’alimenter d’autres cellules qui les transforment, en ramènent une partie à l’état solide et vivant, et en laissent l’autre partie à l’état de résidu alimentaire. Ce résidu est a son tour repris par une espèce différente, jusqu’à ce qu’en dernière analyse, les aliments primitifs aient pris en totalité d’un côté une forme animée, de l’autre côté une forme in assimilable.

On peut donc prévoir, a priori, que chaque espèce de cellules vivantes doit avoir la propriété de choisir, dans l’échelle des composés azotés et albuminoïdes, un certain nombre de termes qui lui conviennent de préférence, et auxquels elle empruntera plus facilemeut sa nourriture azotée qu’à tous les autres. Elle pourra les prendre tantôt au haut, tantôt au bas de l’échelle, tantôt à la fois au haut et au bas, suivant ses aptitudes, mais en obéissant toujours à la loi qui lui impose, à mesure qu’elle en assimile une partie, l’obligation de donner à une autre portion une forme nouvelle, assimilable peut-être pour les espèces voisines, mais inassimilable pour elle.

Cela posé, demandons-nous à quelles sources s’alimente de préférence la evure. Commençons par les matières albuminoïdes proprement dites.

Après avoir prouvé que la levure pouvait emprunter son azote aux sels ammoniacaux, M. Pasteur essaya l’influence de l’albumine du blanc d’œuf : « J’ai été surpris, dit-il, de trouver cette matière tout à fait impropre à nourrir les globules de levure de bière. Que l’on dissolve du sucre dans de l’albumine d’œuf frais, délayée dans de l’eau et filtrée, rendue ou non très peu acide: que l’on ajoute une très petite quantité do levure de bière, les globules semés ne se développeront pas du tout; il n’y aura pas trace de fermentation. »

ENCYCLOP. CHIM. i2

338 ENCYÛLOPiDIB CHIMIQUE,

Colin et Thénard avaient pourtant avancé qu’une dissolution d’albumine sucrée et abandonnée à elle-même fermente, mais cela n’a lieu qu’après trois semaines ou un mois de séjour à l’étuve; or, dans l’intervalle de temps qui s’écoule jusqu’à l’apparition de la fermentation alcoolique, l’albumine nourrit une infinité d’êtres appartenant en général au monde des bactéries, possédant la propriété de se nourrir aux dépens de l’albumine, par conséquent de la modifier, et pouvant dès lors préparer pour la levure un aliment différent de l’aliment originel, et plus ou moins assimilable pour elle.

Résultats lie M. Mayer. — D’après les expériences de M. Mayer, la caséine, la fibrine, sont îi peu près dans le même cas que l’albumine. La fermentation en leur présence n’est jamais nulle, mais elle est extraordinairement pénible et lente. En résumé, ces matériaux constitutifs de l’organisme ne sont pas assimilables pour la levure.

Il en est tout autrement du sérum du sang ou de celui des muscles. Si on les considère comme des produits destinés à l’alimentation des tissus, ils ne sont pas encore montés au rang qu’ils doivent occuper. Si on les considère comme des produits de régression, ils en sont descendus. Avec eux, le sucre fermente presque aussi facilement que s’il était dissous dans un jus naturel ou dans de l’eau de levure. 11 y a, il est vrai, dans le sérum ou dans le liquide exprimé des muscles, un peu d’albumine; mais cette albumine paraît ne pas prendre parta leurs propriétés nutritives pour la levure, car le sérum coagulé par la chaleur, puis bouilli et filtré à limpidité parfaite, pour séparer l’albumine coagulée, alimente la fermentation comme le sérum normal.

Ceci nous amène à penser que nous devons surtout rechercher les aliments azotés de la levure parmi ces matières albuminoïdes solubles dans l’eau, dialysables, et plus ou moins insolubles dans l’alcool, qu’on rencontre dans le sérum. Nous sommes confirmés dans cette idée en songeant à la composition des liquides organiques les plus propres îi la fermentation alcoolique. Le jus de raisin, le jus de betterave acidulé suivant la pratique de M. Dubrunfaut, le moût de bière ne renferment pas d’albumine ou l’albumine n’y joue aucun rôle. Ils renferment en revanche beaucoup de matières protéiques solubles dans l’eau bouillante et les acides étendus, ce que ne sont pas les matières albuminoïdes proprement dites.

M. Mayer, de son côté, a trouvé que la pepsine, préparée par la méthode de Wasmann, donnait aussi des fermentations promptes et régulières. Elles le sont moins pourtant, toutes choses égales d’ailleurs, qu’avec le moût de bière ou de raisin. Il a insisté sur ce fait qu’il ne fallait pas voir là l’action de la pepsine comme diastase, puisque la puissance de cette substance persistait après l’ébullition qui détruisait la diastase. L’effet est dû aux matériaux albuminoïdes déjà en partie assimilés qui accompagnent la pepsine pendant sa préparation; et la preuve, c’est que si on emploie la méthode de Brucke, qui donne une diastase plus active et un produit plus pur, on le trouve plus impropre que la pepsine de Wasmann à activer la fermentation alcoolique. D’un autre côté, d’autres ferments digestifs, la ptyaline; la pancréatine, se montrent à peu près sans action.

DUGLAüX, — CHÏMiE BIOLO&IQUE, 339

Peut-on descendre très bas dans l’échelle des composés azotés et arriver aux derniers termes? M. Mayer, qui a fait sur eux de nombreuses expériences, en s’adressan t naturellement de préférence à ceux qui étaient cristallisables et faciles à obtenir purs, les a trouvés en général impropres à fournir à la levure son aliment azoté. ,

La créatine et la créatinine sont à peu près au même niveau que l’albumine, ^ la fermentation ne marche pas mieux qu’en l’absence de tout aliment azoté. Remarquons que ce sont des produits d’excrétion des tissus.

La guanine, la caféine, sont aussi à peu près sans action. Il en est de même de l’asparagine en liquide un peu acide. En liquide faiblement alcalin, elle se comporte un peu mieux, sans doute par suite de sa transformation en sel d’ammoniaque.

L’urée peut alimenter une fermentation très lente. L’allantoïne se rapproche davantage par son activité des sels ammoniacaux. On peut, du reste, dire d’une manière générale, avecM. Mayer, que les substances les plus impropres à l’alimentation de la levure sont les substances à composition complexe, et pauvres en oxygène, tandis que celles qui sont plus oxydées et plus voisines par leur composition des sels ammoniacaux participent à leurs propriétés, sans pourtant atteindre leur puissance.

Késültats de BIM. ISâaloblockl et Itosler. — Tous ces résultats de M. Mayer, que nous venons d’énumérer, ne sont pas absolus, et relèvent plus ou moins de la critique que nous avons faite au chapitre précédent, des travaux de ce savant. Ils ont été obtenus en mettant dans un milieu minéral, en somme peu favorable, la matière azotée à étudier, en proportions telles qu’il y eût toujours la même quantité d’azote, et en ajoutant de la levure du commerce, qui apportait et laissait se développer plus ou moins, suivant l’occasion, les germes d’autres fermentations. Quelques-uns des résultats négatifs signalés plus haut tiennent sans doute au trouble produit par ces fermentations concomitantes.

Du moins, dans d’autres expériences, conduites sur le môme plan que les précédentes, quoique sans beaucoup plus de garanties au sujet de la pureté de la levure, MM. Bialoblocki et Rosier ont obtenu d’autres résultats. La guanine, sans action dans les expériences de M. Mayer, a atteint à peu près le niveau de la pepsine. Il en est de même pour l’acide urique. Le nitrate d’urée et l’amygdaline n’ont alimenté que des fermentations très lentes. Avec le nitrate d’ammoniaque, la fermentation a été deux fois environ plus lente qu’avec la pepsine, mais il y était intervenu des organismes etrangers.

Toute cette question serait, comme on voit, à reprendre de près, pour mettre en lumière, d’une façon sûre, l’influence particulière de ces diverses substances. Mais lorsqu’on envisage dans leur ensemble les résultats obtenus, ils justifient assez bien tes conclusions de M. Mayer que nous avons signalées plus haut.

Nous avons ainsi résolu la première partie de la question que nous nous étions posée. Nous savons maintenant à quels termes de la série des substances azotées la levure peut emprunter son azote. Nous venons de voir qu’elle ne s’adresse pas tout à fait aux premiers, mais à ceux qui viennent ensuite, et en choisis-

sant entre des limites assez bornées, passé lesquelles il n’y a plus pour elle que des substances inertes. Ce n’est que vers les derniers termes de la série que reparaît sa puissance assimilatrice. Ce n’est pas le moment d’insister ici sur cette particularité curieuse de l’existence de la levure, qu’elle puisse emprunter son azote à deux sources aussi différentes que le moût de bière et les sels ammoniacaux. Nous retrouverons plus lard cette question. Il nous reste pour le moment, et pour terminer avec ordre notre étude de l’alimentation azotée de la levure, à poursuivre la vérification de l’idée que nous nous sommes faite de cette nutrition jusque dans la conséquence que nous en avons tirée, c’est que fiette nutrition doit s’accompagner de l’élimination de produits azotés, impropres ou au moins peu propres à entretenir la vie des globules,

IWatérîaitx «l’élimination «le la levure. — M. Pasteur ale premier constaté que lorsqu’on évapore à consistance d’extrait un liquide fermenté, et qu’on débarrasse cet extrait de tous les produits connus de la fermentation qui proviennent du sucre, on obtient un résidu azoté, fourni à peu près exclusivement par la levure, se rapprochant de celui qu’on obtiendrait dans les mêmes conditions en traitant de la levure fraîche, mais s’en éloignant d’autant plus que la fermentation a davantage épuisé la levure, et que celle-ci a eu à transformer un poids de sucre plus considérable par rapport au sien. Cette sorte de résidu vital des cellules est en outre bien moins propre a alimenter une fermentation nouvelle où on n’introduirait que lui comme élément azoté, et il l’est d’autant moins qu’il provient d’une levure plus épuisée.

A quoi cela est-il dû? On pourrait penser que cet extrait de levure épuisée est moins azoté que celui de levure fraîche, et que la différence de puissance tient à cette différence de composition.

M. Mayer a préparé, par le procédé suivant, de l’extrait d’une levure épuisée. Un liquide de fermentation a été filtré, puis évaporé, débarrassé par des lavages convenables de tous les produits connus de fermentation dérivant du sucre. Le résidu a été redissous dans l’eau additionnée de sucre, et remis au contact de la levure de la première fernientalion, gardée et recueillie sur le filtre. Une nouvelle fermentation s’est produite, plus lente que la première. On a continué ainsi jusqu’à ce que la levure s’est refusée à faire fermenter le sucre, on a filtré, évaporé et séparé de nouveau l’extrait azoté. Celui-ci différait beaucoup de celui que donne la levure fraîche. Comme M. Pasteur l’avait déjà vu, il sent davantage le caramel ou le pain grillé, il est plus brun et plus brillant. Sa teneur en azote était de 5 p. 100, tandis que l’extrait obtenu de la même manière avec la levure fraîche ne renfermait que 4 p. 100 d’azote. Cependant en les employant tous deux à poids égal, le premier a donné une fermentation beaucoup piaf active que l’autre, avec lequel, malgré l’ensemencement, la levure a cédé ii place à des levures étrangères.

L’expérience ci-dessus, dont nous avons cité quelques détails parce qu’ils nous seront utiles plus tard, n’est donc pas absolument probante au point de vue de la comparaison des deux sortes d’extrait; mais nous y voyons pourtant que l’extrait de levure épuisée est plus azoté que l’autre, et que, cependant, cet excès d’azote n’a pas empêché la fermentation, à laquelle il a été employé, de dévoyer,

DUCLAUX. — CHIMIE BIOLOGIQUE, ' 341

malgré la composition en apparence très favorable du milieu. Nous voilà donc conduits, comme nous l’étions du reste par les premiers résultats de M. Pasteur, à penser que ce n’est pas tant une question de quantité qu’une question de qualité qui est enjeu.

Pourtant, avant d’arriver à cette conclusion, nous avons encore une objection à faire disparaître. On a le droit de rechercher les causes des différences d’action que nous venons de constater dans la nature et la proportion des éléments minéraux contenus dans les deux sortes d’extraits. Il est certain qu’ils ne se ressemblent pas sous ce rapport. M. Pasteur a vu que l’extrait du liquide fermenté renfermait de moins en moins de phosphate de magnésie, à mesure que la fermentation devenait plus longue et plus pénible. Ce sel se fixe peu à peu sur les globules de nouvelle formation, et le liquide appauvri doit devenir de plus en plus impropre à nourrir de nouveau ferment. Il est donc nécessaire de montrer par l’expérience que c’est uniquement au changement de nature des matériaux azotés qu’il faut rapporter les différences entre l’extrait de levure fraîche et celui de levure épuisée.

Cette expérience peut être comprise et conduite de bien des façons. Voici celle qu’a adoptée M. Mayer. Il dispose trois fermentations identiques pour le volume du liquide, la quantité de sucre et la quantité d’aliments minéraux, différentes seulement en ce qu’elles contiennent des quantités différentes de l’aliment azoté, dans l’espèce, de pepsine de Wasmann, dont M. Mayer avait reconnu le pouvoir nutritif très grand pour les globules de levure.

Voici quelle était la composition de ces trois liquides :

20" d’une solution à 18 p. 100 de suere,

05'', 1 phosphate acide de potasse,

Os^Oo sulfate de magnésie cristallisé, et 0^,15 puis Os'jlO, puis O*', 05 de pepsine de Wasmann.

La nourriture azotée ayant été employée en excès, même pour le liquide qui en renfermait le moins, les trois fermentations marchent à peu près du même pas. Quand elles sont terminées, on filtre, on évapore pour chasser l’alcool, on ramène le liquide à un très petit volume, et on le fait revenir sur sa levure après avoir ajouté partout des quantités égales de sucre. Cette fois-ci, la fermentation la moins riche en pepsine montre un retard, qui s’accuse davantage si l’on recommence la même épreuve, finit par s'exagérer, et aboutit presque à l’impuissance. Il devient de plus en plus manifeste que le liquide de fermentation est de plus en plus impropre à nourrir des générations nouvelles.

A quoi devons-nous attribuer cet effet? Les conditions de température sont les mêmes pour les trois liquides. Les produits de la fermentation, qui en gênent une nouvelle, s’accumulent à très peu près dans la même proportion partout. La quantité de cendres est restée constante dans les trois flacons, et si leur distribution varie, entre le liquide et les cellules vivantes, c’est là où il y a le plus de vie et de bourgeonnement, là où la fermentation est la plus facile, c’est-'a-dire dans les flacons les plus riches en pepsine, que le liquide doit être le plus appauvri. Si l’effet produit tenait aux aliments minéraux, il serait donc en sens inverse de celui qu’on observe. Nous sommes donc réduits à incriminer seulement l’aliment azoté.

Est-ce la quantité ou la qualité qui laissent à désirer, et diminuent à mesure que les fermentations se succèdent? Si c’était la quantité, si les- nouveaux globules formés assimilaient et retenaient sous forme insoluble tout l’azote originairement introduit dans la liqueur, les résultats de M. Mayer auraient une explication toute naturelle : la fermentation se ralentirait par suite de l’appauvrissement du liquide en matériaux nutritifs. Mais tel n’est pas le cas, comme nous allons le voir.

Lorsqu’on met en train une fermentation avec du sucre, de l’eau et de la levure, l’expérience montre que le poids de levure sèche, tel qu’on peut l’obtenir en la jetant sur un filtre et la desséchant, peut augmenter, rester stationnaire, ou diminuer pendant la fermentation, suivant la proportion de sucre que la levure a eu à transformer. Nous aurons bientôt à étudier de près ce phénomène. La seule chose qui nous intéresse ici à son sujet est ceci : soit que le poids de levure sèche augmente ou diminue, le poids total d’azote qu’elle renferme à la fin de la fermentation est toujours inférieur à celui qui y existait au commencement. La différence existe à l’état soluble dans la liqueur fermentée, qui au lieu de s’appauvrir s’enrichit en réalité en azote. Voici quelques chiffres qui le prouvent. Je les emprunte à divers travaux sur la fermentation alcoolique.

Poiils de sucre

Poids

de la levurs

Propor-

Azote total de la

Azote total du

Autorités.

employé.

sèche.

dtote.

levure.

lirpride.

Avant fermentation.

osf',in

Pasteur.

Après fermentation.

Os',029

Avant fermentation.

Duclaux.

Après fermentation.

Avant fermentation.

Schutzemberger.

Après fermentation.

Ces trois expériences indépendantes sont faites, comme on voit, dans des conditions très différentes. Dans celle de M. Pasteur, le sucre est en excès, la fermentation a été longue et laborieuse, et la levure a notablement augmenté de poids. Dans la seconde, la variation de poids a été très faible et en sens inverse de la précédente; la fermentation a été régulière et rapide. Dans celle de M. Schutzemberger, la levure était en excès, et quelques heures ont suffi pour tout terminer.

Dans l’expérience de M. Duclaux, en outre, le liquide où l’on, a introduit la levure renfermait a l’origine 05',152 d’azote a l’état de tartrate d’ammoniaque. Toutes ces différences n’ont pas empêché, dans les trois cas, l’azote total de la levure de diminuer pendant la fermentation, et le liquide de s’enrichir, par suite, en composés azotés.

On trouvera au chapitre consacré à étudier l’autophagie de la levure, d’autres nombres, empruntés à M. Schutzemberger, et qui conduisent à la même conclusion que ceux que nous avons donnés plus haut. Nous pouvons donc accepter le résultat que nous venons de signaler comme appartenant ’a une loi générale.

11 est regrettable que dans l’expérience de M. Mayer, à laquelle nous revenons, il n’ait pas été fait de déterminations d’azote comme celles de plus haut, et que

DUCLAUX. — CHIMIE BIOLOGIQUE

pour en tirer une conclusion, il faille procéder par -voie d’analogie. Cette analogie peut, en effet, être contestée. Il y avait à l’origine, dans le liquide de M. Mayer, de la matière azotée très facilement assimilable; et il paraît bien sûr que la première fermentation qui s’y est accomplie ne peut nullement être rapprochée de celles que nous venons d’étudier, et dans lesquelles la levure ne rencontrait dans le liquide autre chose que du sucre et de l’eau. Mais a partir du moment où les fermenlations sont devenues plus lentes et plus difficiles, on peut bien admettre que les conditions des expériences ci-dessus se sont trouvées à peu près réalisées, et que le liquide de M. Mayer ressemblait à celui de la seconde e.xpérience de notre tableau, ou, au moins, à celui de la troisième, où l’excès de levure introduite a laissé de suite se dissoudre une partie de ses éléments azotés. Or, à partir de ce moment, les fermentations sont devenues plus difficiles dans l’expérience de M. Mayer, bien que la proportion d’azote dans le liquide allât toujours en augmentant. 11 n’en faut pas davantage pour conclure que c’était la qualité de l’élément azoté qui faisait défaut, et que la levure, dans l'acte de sa vie, élimine des matières albuminoïdes peu propres à lui servir d’aliment. 11 y a donc chez elle, comme chez les animaux supérieurs, une sorte d’excrétion de l’azote.

Si l’on connaissait bien, et s’il était possible de séparer les uns des autres tous ces produits d’excrétion, il serait facile d’arriver, par une voie plus rapide, à la conclusion que nous venons d’établir. Il suffirait d’essayer de faire vivre la levure en ne lui offrant que ces produits d’excrétion comme aliments azotés. On ne peut malheureusement isoler que les plus simples, ceux qui sont cristaliisables, et leur action ne permet pas de conclure à celle des autres. Mais il n’en est pas moins utile d’étudier leur influence.

Dans les liquides où la levure a longtemps vécu, et laissé dissoudre tout ce qu’il y existait et tout ce qu’il s’est produit d’éléments solubles, on trouve, au milieu de corps nombreux dont nous retrouverons l’étude plus tard, de la leucine qui forme la plus grande partie de la masse; or M. Mayer a trouvé précisément que la leucine est très peu propre à l’alimentation de la levure, et cette infériorité n’est pas foncière chez elle, car elle nourrit très bien le mycoderme du vin et les végétations cryptogamiques.

VRleui- nutritive de l’eau de levure. — Les faits que nous venons de rencontrer soulèvent une question dont nous avons maintenant le devoir de nous préoccuper. Nous avons fréquemment employé, comme aliment azoté de la levure, l’eau de levure fraîche, qu’on obtient, comme nous l’avons dit, en faisant bouillir dans l’eau de la levure venant d’une brasserie, et en filtrant à clair la décoction obtenue. Quelle est au juste la valeur de ce liquide comme matière alimentaire de la levure?

Ce que nous venons de dire peut nous faire prévoir qu’il y en a de mieux appropriées. C’est ce qui est vrai; le moût de bière, le jus de raisin, le jus acide de betteraves nourrissent en effet la levure beaucoup mieux que l’eau de levure. C’est qu’on a beau prendre la levure la plus fraîche possible, ce ne sont pas moins des matériaux déjà entrés dans la constitution des globules que nous offrons à des globules nouveaux. On comprend que ces derniers y trouvent, à

344 ENCYCLOPÉDIK CHIMIQUE.

la rigueur, ce qu’il leur faut, mais on comprend aussi qu’ils puissent trouver mieux ailleurs, précisément dans le liquide qui a servi à nourrir ces globules dont on leur offre la substance, déjà transformée et rendue en partie inerte par un premier travail d’assimilation.

Cette substance, une fois entrée dans ces nouveaux globules, peut en être retirée de nouveau, et devient d’autant plus impropre à servir a un développement nouveau qu’elle a subi un plus long travail à l’intérieur de la cellule. Ceci nous montre que la partie de la cellule qui seule renferme des aliments solubles, le protoplasma, n’est pas identique chez un globule frais et chez un globule vieilli. L’aspect au microscope avertit de ce fait, mais il n’est pas inutile de le voir corroboré par les résultats de l'analyse physiologique. Sans sortir des conséquences légitimes des faits exposés plus haut, nous avons le droit de considérer le protoplasma d’un globule frais, sortant d’un liquide très nutritif, comme renfermant, outre les produits d’excrétion de la vie cellulaire, une sorte de réserve alimentaire, qui a déjà subi, si l’on veut, un commencement de digestion, d’assimilation, mais qui peut encore être retirée sous une forme propre à être offerte à d’autres globules que ceux qui se l’étaient préparée. C’est aux dépens de cette réserve nutritive que vivent les globules qui en possèdent, quand ils n’en trouvent pas autour d’eux, et ils la transforment alors en produits usés. Quand, au contraire, le milieu où ils sont ensemencés leur permet le renouvellement de leur stock alimentaire, ils se maintiennent jeunes et actifs. Nous verrons à diverses reprises reparaître cette idée de la réserve protoplasmique; mais, encore une fois, il n’était pas inutile de la signaler à sa première apparition, puisque l’étude de l’aliment minéral est encore trop incomplète pour nous l’avoir offerte.

Taleur nutritive des sels ainnioniacanx. — Nous pouvons maintenant aborder un dernier problème. Nous venons de faire une sorte de classement des liquides nutritifs de la levure. Nous avons vu que le moût de bière et le jus de raisin étaient à un niveau supérieur k l’eau de levure. Où faut-il placer dans cette série les sels ammoniacaux?

Nous avons dit que la levure pouvait les absorber même en présence de l’eau de levure.

Le moment est venu d’insister sur ce fait pour en bien préciser l’importance et la signification. Nous pouvons le faire facilement en prenant l’exemple de Irois fermentations faites dans des conditions comparatives, l’une avec sel ammoniacal et sans eau de levure, l’autre avec eau de levure mais sans sel ammoniacal, la troisième avec ces deux sortes d’aliments azotés. Le tableau suivant

résume la composition des trois liquides de fermentation et les lenus.

I II

résultats ob-

ni

Sucre candi .