CHAPITRE XXII

ZYMASE

Zjmasc ou diastaso alcoolique. — Préparation du jus de levure et ses propriétés. — Détermination du pouvoir ferment do la zymase. — Conditions chimiques et physiques de l'action de la zymase. — Expérience d Ef- Iront sur la fermentation intercellulairo. — Applications industrielles do la zymase.

Zymase ou diastase alcoolique. — Les phénomènes que l'on observe dans la lermenlalion alcoolique ont préoccupé depuis très longtemps le monde scientifique et donné lieu à des théories et à des hypothèses nombreuses.

En i858, Traube chercha à expliquer le dédoublement du sucre en alcool et en acide carbonique par l'intervention d'une diastase sécréléc par la levure. Cette manière de voir lut acceptée par Berlhelot ainsi que par quelques autres savants. Aucun d'eux, cependant, n'apporta de preuves expélimentales pour démontrer que la fermentation alcoolique constitue une réaction chimique pouvant se produire en dehors des cellules vivantes.

Les premières tentatives en ce sens furent faites en 1871, par M""*^ Manisseim, qui constata que les cellules de levure une fois mortes peuvent encore produire, dans certaines (Conditions, un dédoublement du sucre en alcool et acide carbonique.

Les expériences de M'"'' Manisseim étaient cependant loin d'être concluantes et n'établissaient pas nettement la nonintervention des cellules.

Ce fut Buchner qui, en 1897, démontra nettement l'exis-

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tence, clans les cellules de levure, d'un enzyme provoquant la fermentation alcoolique. En soumettant la levure à une pression énergique, il réussit, en effet, à obtenir un liquide très actif provoquant la fermentation alcoolique en l'absence de toute cellule. Il donna à l'enzyme contenu dans cet extrait le nom de zymase.

Cette découverte donne une explication définitive de la fermentation alcoolique ; elle exercera certainement une grande influence sur l'étude des phénomènes analogues et amènera la découverte de plusieurs autres enzymes. Une fois établi, en effet, que la fermçntation alcoolique est provoquée par une substance chimique, il y a tout lieu d'admettre que d'autres phénomènes similaires tels que les fermentations butyrique, visqueuse et acétique, sont également dus à des diastases sécrétées par les bactéries produisant ces fermentations. L'isolement de ces diastases ne semble plus être qu'une affaire de temps.

Préparation et propriétés du suc de levure. — M. Bûclmer conseille la méthode suivante, pour la préparation de l'extrait de levure.

On prend i kilogramme de levure auquel on ajoute i kilogramme de sable quartzeux et 25o grammes de terre d'infusoires. On soiunet la masse à im broyage pour la rendre plastique et pâteuse. Cette opération demande beaucoup de soin. Le broyage doit être fait avec une machine sj^éciale et durer deux heures environ par kilogramme de levure. La masse broyée est soumise alors à une pression de 5oo atmosphères. On emploie à cet effet une presse hydraulique et la pression doit s'effectuer lentement et graduellement.

On recueille de cette façon 820 centimètres cubes environ de liquide. La masse, dont on a extrait le suc, est triturée avec i4o centimètres cubes d'eau puis pressée de nouveau très lentement à 5oo atmosphères. On obtient ainsi, après 2 heures, 180 centimètres cubes d'un extrait qui est réuni au

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(iqiiidc prodiiil par la première pression. Par celle niélliodc, i kilogramme de levure Iburnil 5oo centimèlres cubes d'ex- Irail. Le liquide est agité avec /j grammes de terre d'infusoire, filtre sur papier, et versé dans un récipient refroidi.

L'exlrail obtenu par le procédé de Bûchner est limpide, jaune clair et dégage une odeur caractéristique. Suivant la provenance de la levure qui a servi à sa préparation, le liquide fonlicnt de 7 à lo pour 100 de matières sèclies.

L'analyse du liquide conduit aux cbiffres suivants :

Matières sèches . 6,7

Cendres i , 1 5

Matières albuminoïdes 8,7

Les matières albuminoïdes sont, dans cette analyse, calculées d'après la richesse du liquide en azote.

L'extrait de levure est salure d'acide carbonique et, lorscpi'on le porte à l'ébullition, on observe un dégagement abondant de ce gaz et une forte coagulation qui donne au liquide un aspect demi-solide.

Ce liquide se comporte différemment vis-à-vis des divers sucres ; le lactose et la mannilc restent intactes en présence de l'extrait aussi bien qu'en présence des cellules de levure; la saccharose, la dextrose, la lévulose et la maltose, mélangés à une dose égale de l'extrait de levure, donnent au bout d'un quart d'heure un dégagement d'acide carbonique qui dure parfois plusieurs jours.

Le pouvoir ferment du liquide persiste après qu'il a traversé un filtre Berkefeld ; l'activité du liquide n'est pas davantage détruite par le passage sur le filtre Ghamberland, mais le pouvoir ferment s'affaiblit, cependant, dans une proportion plus forte qu'en passant par le fdtre Berkefeld. La fermcntalion est retardée par ces manipulations : le suc fdtré au fdtre Berkefelt ne produit plus la fermentation qu'au bout d'un jour.

La substance active contenue dans l'extrait est susceptible

de diffuser au travers du papier dialyseur ; en effet, lorsqu'on place dans une solution de saccharose à 87 pour 100 un dialyseur renfermant une certaine quantité de suc de levure, on voit apparaître à la surface de la solution sucrée de nombreuses bulles d'acide carbonique.

L'extrait de levure peut-être desséché à oo^-SS" sans perdre son activité. Par la dessiccation dans le vide, on obtient un produit dur, présentant l'aspect du blanc cl' œuf. Une solution filtrée de ce produit possède les mêmes propriétés que l'extrait de levure; à l'état sec, il se conserve pendant plusieurs mois.

Pour la préparation du suc concentré de levure, on procède de la manière suivante : 5oo centimètres cubes de suc sont évaporés dans le vide, à 20° ou 26°, jusqu'à consistance sirupeuse. L'évaporation doit se faire très rapidement et durer environ 1/2 heure. Le sirop obtenu est étalé ensuite en mince couche sur des plaques de verre et replacé dans le vide, ou même laissé à l'air libre à la température de Se" ou 35° pour qu'il puisse s'évaporer. Après 24 heures, on gratte la substance desséchée sur le verre, on la réduit en poudre et on la dessèche complètement en ^^résence de l'acide sulfurique. 5oo grammes de suc de levure fournissent 70 grammes d'une poudre très soluble, qui se montre très active.

Il est à remarquer que l'extrait concentré de suc se conserve beaucoup mieux que l'extrait dilué. La solution d'extrait dilué se détruit rapidement en présence de l'oxygène, tandis que cette même solution, amenée à consistance sirupeuse, se conserve très longtemps, même à la température de 3o° et en présence de l'air.

Btichner est parvenu à séparer la diastase du suc de levure en traitant celui-ci par 12 fois son volume d'alcool absolu.

Le précipité ainsi obtenu et desséché est une poudre blanche ayant les mêmes propriétés que l'extrait, mais possédant un pouvoir ferment très affaibli.

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La zyinasc rcnfeiniéc dans les cellules résiste à des températures relaliveuicnt élevées. Une levure sécliéc à l'air à une leuipéralure de '.^-j" et cliaufTée ensuite à loo" pendant 6 heures est encore susceptible de produire la lermcntalion alcoolique dans une solution de saccharose. Les cellules de levure, <jui n'ont pu résister à cette température sont tuées et ne se reproduisent plus.

Si au lieu de la porter à loo", on porte la levure à une température de ï^o°~ï\^°, les cellules perdent tout pouvoir ferment. La zymase esl donc plus résistante à l'action de la •chaleur que les cellules qui la sécrètent.

Détermination du pouvoir ferment de la zymase. — Le pouvoir i'erment de la leviu'e se mesure par une méthode préconisée par jMeissel pour le dosage de l'alcool dans les moûts fermentes. Cette méthode est basée sur le dosage de l'acide carbonique formé pendant la fermentation.

On introduit /|0 centimètres cubes d'extrait dans une fiole d'une capacité de 120 centimètres cubes, on additionne d'une quantité de sucre de canne en poudre suifisante pour obtenir vme solution sucrée de 12 à i5 pour 100. Le llacon est laissé on repos pendant quehpies minutes, après quoi on l'agite ■cl on le bouche a^ec un bouchon en caoutchouc dans lequel passent deux tidocs. L'mi d'eux est muni à l'extérieur d'un robinet et descend jusqu'à la suri>ice du liquide. L'autre tube est ouvert et comnuinique avec un flacon laveur contenant 2 centimètres cubes d'acide sulfurique ; l'extrémité ouverte est pourvue d'vme sou]iape Bunsen en caoutchouc.

A la fin de rex])érience on ouvre le robinet, on laisse passer de l'air dans l'appareil afin de chasser l'acide carbonique ■el on porte l'appareil sur la balance. La difiérencc des poids indique la quanlilé d'acide carbonique dégagé.

Mode de dédoublement du sucre par la zymase. — Lne solution de sucre de canne additionnée d'arséniale de

Eii'RONT. Les Enzymes. lîi

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potassium et mise à fermenter avec [\bo centimètres cubes d'extrait de levure à 12°, pendant [\o heures, a fourni 6"'',G7 d'acide carbonique et 7"', 7 2 d'alcool, déduction faite de l'alcool qui, au début, se trouvait dans l'extrait.

Dans la fermentation produite par les celhdcs de levure on obtient théoriquement /|8,89 parties d'acide carbonique et 5 1, II parties d'alcool. En comparant ces chiflres avec les précédents, Bûchner constate que le rapport des quantités d'acide carbonique et d'alcool est sensiblement le même dans les deux cas et que le dédoublement du sucre par l'extrait de ievm^e se fait de la même façon que par les cellules.

Il résulte de ces données qu'on peut doser le pouvoir ferment du suc de le\ure par l'acide carbonique dégagé pendant son action. Ces expériences de Bïichner ne nous montrent que dans ses grandes lignes la marche du dédoublement du sucre par la zymase. La méthode qu'il a adoptée pour l'analyse de l'alcool et de l'acide carbonique est loin d'être rigoureuse et de fournir des indications sur le degré de pureté de la fermentation obtenue par la zymase. Pasteur a démontré que la totalité du sucre qui disparaît pendant la fermentalion ne se transforme pas suivant l'équation :

Il y a toujours un peu de sucre qui écha[)pc à ce mode de dédoublement et qui fournit la glycérine et l'acide succinique. Il est fort probable qiie la zymase se comporte tout autrement que les levures de bière et que la l'crjucntation obtenue par son emploi peut donner des produits beaucoup plus purs que ceux qu'on obtient par les levures.

Toutefois, la zymase isolée des cellules esl relativement peu active. 100 centimètres cnbes de cet extrait, représentant 200 grammes de levure, fournissent, en agissant sur une solution sucrée, moins d'acide carbonique c[u'un gramme de levure. Il n'existe probablement, dans les cellules de levure.

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fitriino petite quantité de /yniasc f|tii siil)il encore nne altération pendant l'extraction.

Influence des conditions physiques et chimiques. — La zymase se montre très sensible à l'action de la température. Une solution à. 37 pour 100 de sucre, additionnée de snc de levure, produit des quantités d'acide carbonique très dilTérentes suivant la température de la fermentation.

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