ROTATION A DROITE

lO

ÏI2 LES ENZYMES

Avec la dose d'acide qu'on emploie dans l'industrie, soit •2 grammes et demi, l'inversion est donc minime ; la rotation descend seulement de 38'' à 36". Nous constatons même qu'en employant une quantité d'acide 5 fois plus forte, nous sommes encore loin d'obtenir une inversion complète : l'acide sulfurique employé à la dose de i2,5 ne nous donne qu'une rotation à droite, de 3°, 6, tandis que l'inversion complète aurait donné une rotation à i2anclie de 8° et demi.

Dans beaucoup d'usines, on pratique l'ébullition des mélasses acidifiées, après leur dilution avec l'eau. On voit que l'inversion est, en ce cas, presque nulle. Nous avons pu ^constater cependant que l'inversion est plus avancée lorsqu'on chauffe les mélasses acides avant de les diluer.

Dans la pratique de la distillation des mélasses, c'est la su- 'crase des levures et non l'acide employé qui produit l'hydratation du saccharose et la marche de la fermentation dépend, |)Our une très grande part, de la façon dont se fait la sécrétion des diastases par les cellules. Or, l'action de la sucrase est considérablement influencée par les substances salines contenues dans les mélasses. L'expérience suivante est très propre à démontrer le fait :

On acidifie une solution sucrée à 12° Balling avec de l'acide sulfurique à raison de o,5 grammes par litre et on prélève deux échantillons, A et B, de ce moût. A l'échantillon A, ■([ui est l'échantillon témoin, on ajoute 10 centimètres cubes de sucrase de levure. Le second échantillon reçoit la même ([uantité de sucrase, puis la cendre exactement neutralisée ■de 100 centimètres cubes d'un moût de mélasse à 12° Bail. Les deux échantillons sont alors abandonnés au bain-marie à la température de 3o°.

Voici la marche comparative de l'inversion dans les deux «ssais :

FERMENTAT 10 s DES MÉLASSES ni-

A ii

MINUTES SUCUK INTERVERTI SUCUK INTEUVEUTI

/)0 min. 4 >7 a ,4

4ti- 9,9 4,6

Ces clilfFrcs prouvent d'une façon concluanic que les sublances minérales des mélasses retardent considérablement l'inA^ersion. Après /j heures d'action, on trouve xlans la solution témoin g, 2 de sucre interverti, tandis que dans la solution additionnée de cendre de mélasse, on n'en trouve que /|,6. Ces données mettent en lumière le genre de diilicultés auxquelles on peut se heurter dans les fermentations de mélasses.

On pourrait toutefois objecter que, dans les industries de fermentations, on ne se sert pas d'une solution de diastase r mais que l'inversion se fait par les cellules vivantes. On pourrait donc admettre que les conditions de transformation sont complètement différentes ; que l'inversion par les levures. ])Ouvant se faire à l'intérieur des cellules, la composition du liquide extérieur a naturellement, dans ce cas, une influence bien moins considérable.

Pour répondre à cette objection nous avons foit les essais. suivants :

Une solution de sucre de canne à 10 pour 100 est additionnée de cendres de levure. Cette solution sert à former deux échantillons, A et B, de 5oo centimètres cubes. Dans l'échantillon A, on introduit la cendre neutralisée de 5o grammes de mélasse et 5 grammes de le^ure. L'échantillon B est soumis à l'influence de la même quantité de levure, mais' sans addition de substances salines.

Voici la marche comparative de la fermentation des deux échantillons.

EiFRONT. Les Enzymes. 8

iili LES ENZYMES

( Sucre interverti. . . . o,5 i,8

Apres 0 heures.! ., , , „^

^ ( Alcool 0,4 0,00

( Sucre interverti. ... 0,2 3

Après 12 heures.? ... „

^ ( Alcool 1,0 2,0

, ( Sucre interverti. . . . o,5 0,2

Apres 24 heures! ., , „ ,-

'■ l Alcool 0 5,9

En comparant les quantités de sucre interverti après 6 heures dans les deux solutions, nous voyons que l'inversion marche beaucoup plus lentement dans la solution A pratiquée avec les sels contenus dans les mélasses. Il est vrai qu'après 2 4 heures nous trouvons une quantité plus grande de sucre interverti dans la solution A que clans la solution B, mais si nous tenons compte de la quantité d'alcool formé à ce moment dans les deux solutions, il devient évident que l'hydratation a suivi une marche beaucoup plus régulière en B qu'en A.

Des phénomènes de cette nature — lenteurs dans la fermentation, irrégularités dans la marche de la transformation — s'observent souvent dans les distilleries de mélasses et y sont généralement attribuées à la dégénérescence des le- A'ures.

Cette opinion est absolument erronée ; la levure ne dégénère généralement pas dans les moûts de mélasse ; au contraire, elle s'y reproduit abondamment et les cellules formées dans ces conditions jouissent généralement d'une activité assez grande. Ces levures donnent une fermentation très rapide des moûts de grains, seulement, la quantité d'invertinc qu'elles sécrètent diminue.

C'est à cet affaiblissement diastasiquc qu'il faut attribuer les difficultés qu'on éprouve à faire fermenter, avec des levures cultivées dans des mélasses, le sucre non interverti.

Toutes les levures de bière ne contiennent pas la même quantité de sucrase ; la quantité d'invertine sécrétée varie avec la race. Dans le choix d'une levure pour mélasse, il faut avant

FERMENTATION DES MELASSES ii5

tout tenir compic du })0uv()ir iiivcilir, ainsi que dn degré de résistance delà substance active qu'elle conlienl.

Généralement le disiillaieur clierche à substituer la quantité à la qualité des IcMu-es. Celte pratique est peu rationnelle. La dépense en leviUT est ainsi rendue assez considérable et le rendement alcoolique est diminué, car la levure consomme une partie de riiydrate de carbone pour la construction de ses tissus et pour leur entretien.

Pour essayer une levure au point de vue du travail des mélasses, il ne suffit pas de déterminer son jiouvoir invertif dans une solution de saccbarose pur. Il est plus rationnel de faire les essais en présence de substances salines. L'avantage de cette méthode est de donner des résultats plus certains, parce qu'on se rapproche davantage des conditions de la pratique.

Nous avons eu l'occasion de faire des essais avec des levures de différentes provenances et ces essais nous ont montré que le deg'ré de résistance de la sucrase contenue dans les cellules dilTère beaucoup suivant la race. Ces expériences nous ont prouvé, en outre, que la résistance de l'invertine joue un rôle très important, au point de vue du rendement pratique .

Les levures pressées ainsi que les levures de bière ont été remplacées, dans la fermentation des mélasses, par- le levain. Le distillateur cultive lui-même ses levures et, à cet effet, il emploie des moûts de grains préparés soit par l'acide sulfurique, soit par le malt.

On emploie généralement pour la préparation du moût levain 3 à 5 kilogrammes de grains pour loo kilogrammes de mélasse. Dans beaucoup d'usines on augmente encore ce poids de grains. Parfois on conseille d'ajouter aux mélasses ou aux moûts levains une certaine dose de matières nutritives azotées, telles que des radicelles de malt, des amides et des peptones.

Il est indiscutable que l'emploi des grains et des matières

n6 LES ENZYMES

azotées fournit des résultats apjiréciables avec ccrlaines races, (le levures qui deniandent un milieu spécial pour acquérir leur pouvoir invertif. Il faut toutefois reconnaître que le j^rincipe même de cette pratique est complètement iaux et que les résultats qu'on obtient sont loin d'être satisfaisants au point de vue économique.

Les mélasses contiennent en somme toutes les substances nutritives nécessaires pour nourrir et bien nourrir les cellules de levure.

Si une race de levure ne peut s'accoulumer au travail des mélasses, s'il faut adopter un mode de nutrition spécial pour qu'elle puisse vivre dans ce milieu, il faut abandonner cette leA'ure et se servir d'une autre race moins délicate.

En visitant, en i8g5, des distilleries de mélasses à Breslau, à Leipzig-, à Darmstadt, etc., nous avons pu constater que le levain servant à la fermentation des mélasses revenait dans ces usines de 8 à lo francs par hectolitre d'alcool fabriqué. Ces dépenses, faites en pure perte, provenaient de ce que ces distilleries emjiloyaient à la confection de leur moût levain du malt et des grains sans lesquels leurs le- \aires auraient mal travaillé.

Nous leur avons conseillé de prendre une levure appropriée au travail des mélasses et nous avons eu depuis la satisfaction de constater la suppression presque complète de l'emploi du grain, pour les levains, dans ces pays.

Le levain se fait actuellement avec de la mélasse pure,, et les rendements en alcool sont indiscutablement supérieurs.

La plupart des espèces de levure de bière fournissent une sucrase peu résistante, mais leur altérabilité plus ou moins g-rande dépend surtout du milieu de culture où elles se sont développées.

La sucrase sécrétée par les levures cultivées dans les mélasses possède une résistance inférieure à celle de ces mêmes levures cultivées dans un moût de grains ou de malt.

FEnMENTAriOX DES MELASSES 117

Cet. alTaihlisscrnent de la ivsislaiice n'est due, ni à la nature 'de l'invcitine sécrétée, ni au contact iirolongc des substances salines; sa>crilahlc cause ])r()\ient pluloldii ljrus(|uc passage des cellules d'un milieu dans xm autre.

Nous avons constaté que les levures ca])ables de protluirc la fcrmenlation de mélasses iaiblement concentrées peuvent être amenées à effectuer la l'ermenlation complète de moûts très concentrés, à condition d'acclimater ces levures au nouveau milieu en leur fournissant graduellement des liquides d'une densité croissante.

Les changements qui se produisent dans la résistance ■d'une sucrase par l'acclimatation au milieu peuvent être mis en lumière par les expériences suivantes :

On extrait la sucrase des levures aux différents stades de l'acclimatation et on l'essaie parallèlement sur une solution de sucre pur et sur une solution de sucre additionné de ■cendres de mélasses. On constate ainsi que la levure a acquis de nouvelles propriétés et fournit une diastase cfui s'altère peu en présence des substances salines. Ces nouvelles propriétés acquises par les levures sont du reste des propriétés passagères (i).

(i) Ces expériences jcUent une lumière tout à, t'ait particulière sur le mécanisme de 1 acclimatation ainsi que sur rindividualité des diastases.

En étudiant la sensibilité des levures de bière à laction des dillcrents antiseptiques, nous avons établi qu'on peut arrivera acclimater des levures à des doses relativement fortes de ces agents. C'est ainsi qu'une levure de bière qui se montre déjà très sensible à Faction d'une dose de 10 milligrammes d'acide tluorhydrique et qui ne donne plus de fermentation dans le moût nutritif peut être amenée à se multiplier en présence de doses 3o fois plus fortes de cet acide et à donner des fermentations très actives. Cette acclimatation exige qu'on habitue la levure à des doses croissantes de cet antiseptique.

Les cellules ainsi obtenues acquièrent des propriétés caractéristiques :

Le pouvoir ferment est considérablement augmenté, tandis que la faculté de multiplication est réduit à ses dernières limites.

La levure acclimatée aux antiseptiques conserve la propriété caracté-

ii8 LES ENZYMES

La dillicullé de l'inversion dans la fermentation des mélasses peut encore provenir d'autre chose que de l'insuffisance de la sucrase de la levure. Ainsi, une grande acidité des moûts ou une forte teneur en sucre peuvent produire un ralentissement dans la fermentation.

L'excès de sucre agit défavorablement par suite de l'accumulation de l'alcool dans les moûts. En présence de 5 pour loo d'alcool, la force diastasique est déjà influencée et en présence de lo pour loo l'inversion marche excessivement lentement.

L'acidité des moûls, telle qu'elle se rencontre dans la pratique, n'agit pas directement sur la sucrase et le retard

risiique de leur résister pendant des mois entiers, même lorsqu'on la cultive journellement dans des moûts exempts de l'agent auquel on l'a accoutumée. L'acclimatation a donc produit un changement profond dans les cellules, changement qui se transmet d'une génération à l'autre.

On remarque tout autre chose dans l'action des suJDstances salines sur la levure.

La résistance que la sucrase arrive à acquérir par 1 acclimatation commence à s'afTaiblir aussitôt que la levure se trouve de nouveau dans iin milieu exempt de sels.

Les propriétés de la sucrase sont donc ici strictement liées à la composition du milieu. Ce fait est en contradiction avec 1 hypothèse de l'existence de différents enzymes agissant sur le même corps et produisant les mêmes réactions chimiques.

D'après cette hypothèse, en effet, il existerait différentes sucrases. La sucrase de l'aspergillus niger, par exemple, serait une autre substance que la sucrase de la levure, etc. Il faudrait encore distinguer entre les sucrases des différentes levures, puisque celles-ci ne sont pas également sensibles à la température et à l'acidité du milieu. La résistance variable de la sucrase aux agents chimiques pourrait évidemment conduire à de nouvelles distinctions, mais ces dernières distinctions seraient absolument illusoires.

La différence dans le mode d'action en présence des substances chimiques provient, non pas d'un changement dans la nature de la sucrase, mais bien dans la différence des milieux extérieurs.

La même chose doit se passer pour les sucrases de diverses provenances, offrant des propriétés diflérentes.

En effet dans les cellules qui la sécrètent, la diastase est accompagnée de substances différentes qui modifient ses j^ropriétés.

F E n M /•: A' TA T I O ;Y f> E S M Ê L 1 S S E S 1 1 rj

observe doll èlre plulul ;illiil)ii(' à clos l'ci'iiicnls étiaiifj;eis qui se développent dans le iiionl à la faxciir de celle acidilé.

Dans des mélasses ditïicilenienl, lermentescibles, nous avons isolé des bâtonnets qui produisaient une l'aible acidification dans des moûts sucrés. De tels ferments arrêtent manifcslement la fermenlalion alcoolique. Ces niicrooi-ganismes agissent aussi sur la levure dans les moiils de grains, mais ils se montrent surtout dangereux dans la Icrmentalion des saccbaroses.

En présence de ces organismes la fermentation des solutions sucrées s'arrête au moment où le moût a encore une faible acidité et où une grande quantité de sucre n'est pas encore transformée.

Les troubles dans la fermentation des mélasses provoqués par suite du manque de sucrase sont accompagnés des symptômes suivants :

La fermentation marche régulièrement au début, mais au moment où 5o pour loo environ de sucre est transformé, c'est-à-dire avant la fin de la fermentation principale, on constate brusquement un ralentissement sensible, puis un arrêt qui se prolonge pendant des heures entières. La levure se dépose lentement; il se produit peu à peu de nouvelles quantités de sucrase et la fermentation recommence, souvent même avec une grande énergie. Il se produit ensuite un second arrêt qui est généralement définitif. Le moût en fermentation contient souvent à ce moment des quantités notables de sucre non interverti.

Telle est la marche du phénomène, lorsqu'on travaille en présence d'antiseptiques.

Dans le cas contraire la fermentation prend une tout autr.^ allure.

Au moment du ralentissement, le moût envahi par le ferment devient franchement acide. La levure dégénère et la fermentation une fois arrêtée ne recommence plus, ou, du moins, ne le fait c[ue très faiblement.

J20 LES ENZYMES

Au point de vue pratique, il est bon que le distillateur de mélasses attache plus d'attention qu'il ne le fait habituellement au mode d'inversion du sucre de canne pendant la fermentation.

Il faut avant tout apporter un grand soin au choix des levures. Il est indispensable ensuite de protéger le moût contre les ferments étrangers par les antiseptiques. Il est bon également de rdtrer ou de décanter les moûts de mélasses après leur acidification. Par une simple cuisson des moûts de mélasses on n'arrive guère à détruire tous les ferments. Les bâtonnets que nous avons trouvés dans des mélasses difficilement fermentescibles ne sont détruits qu'à la température de no", tandis qu'on s'en débarasse facilement, soit par fdtration, ^oit par décantation.

BIBLIOGRAPHIE

Effkoat. — Etude sur la fermentation des mélasses. Moniteur scientifique, i8ç)4. p- 46i.

— Bulletin de la Société d'encouragement jwar l'industrie nationale, 1894.