FERMENTATION ALCOOLIQUE

§ I. — Conditions alimentaires du développement des levûres.

Nous savons déjà que toute cellule vivant à l'abri de l'air peut transformer le sucre en alcool et acide carbonique et, nous avons vu qu'avec certains champignons (Mucor) cette transformation se fait assez rapidement. Mais, de tous les végétaux, les levûres dont nous avons donné plus haut la description, sont ceux qui agissent le plus activement sous ce rapport, et nous réserverons le nom de fermentation alcoolique au dédoublement des sucres en alcool et acide carbonique produit par les levûres, c'est-à-dire au phénomène le plus fréquemment utilisé pour la production industrielle des liquides alcooliques {a).

Les besoins alimentaires des levûres peuvent en quelque sorte se déduire de leur composition. Laissant de côté l'analyse élémentaire de ces végétaux, qui pouvait avoir de l'importance alors qu'on regardait la levûre comme un précipité chimique, mais qui n'en a plus aujourd'hui que l'on sait qu'elle est un être vivant, nous ne nous occuperons ici que de Fanalyse immédiate, c'est-à-dire des principes immédiats que l'on peut rencontrer dans la levûre.

D'après Naegeli et Lœw (2), la levûre de bière desséchée (levure basse) renferme : i

(a) La fermentation alcoolique a été l'objet d'un nombre trop considérable de Iravaux poui que nous songions à en donner une bibliographie complète, anciens, ou qui ne présentent qu'un intérêt secondaire dans cet expose, je renvoie aux traités spéciaux (1).

Cellulose avec mucilage végétal 87

I albumine ordinaire 36

Matières protéiques } matières phospiiorées peu,

( stables 9

Peptones précipitables par l'acétate de plomb 2

Matière grasse 5

Matières extractives ctc 4

Cendres 7

La cellulose est une cellulose particulière qui d'après Liebig ne se dissout pas dans Toxyde de cuivre ammoniacal. Soumise à l'action prolongée de l'eau bouillante elle se transforme partiellement et peu à peu en mucilage. Traitée par l'acide sulfurique étendu, elle donne un sucre réducteur et fermentescible (3). Les matières protéiques sont en partie solubles dans l'alcool, en partie insolubles. La matière grasse parait en grande partie composée d'oléine.

Les matières extractives sont constituées par de la leucine, de la tyrosine, de la guanine, de la xanthine, en un mot par les produits de dédoublement des albuminoïdes, tels qu'ils se forment dans un tissu animal ou dans une graine en germination. Il faut encore ajouter à ces produits une petite quantité de glucose et d'acide succinique, de l'invertine, peut-êt7'e du. glycogène (4), de la cholestérine (5) de lanucléine et de la lécithine (6). Les cendres se composent principalement de pbosphate de potasse avec de la magnésie et un peu de cbaux. 100 parties de cendres pures renferment d'après Belohoubek : 51,1 d'acide phospborique, 38,68 de potasse, 4,16 de magnésie, 1,99 de chaux. Le reste est composé par de l'acide sulfurique, de l'acide siliciqueet de la soude.

Nous devons évidemment retrouver dans les aliments nécessaires au développement delà levure les éléments qui entrent dans sa composition. Nous aurons donc à étudier successivement l'alimentation minérale, Palimentation azotée et l'alimentation hydrocarbonée des levûres.

Alimentation minérale des levûres. C'est Pasteur qui le premier a démontré que la levûre ne pouvait se développer en l'absence d'aliments minéraux (7). En effet, tandis que la fermentation du sucre se fait régulièrement lorsqu'on ensemence une trace de levûre dans un liquide renfermant en solution du sucre, du tartrate d'ammoniaque et les produits solubles des cendres de levûres

elle devient impossible lorsqu'on supprime les cendres. La levùre ne se développe pas non plus, ou elle se développe mal lorsqu'on modifie la nature des principes minéraux des cendres de levure; lorsque, par exemple, on enlève les phosphates alcalins, ou lorsqu'on remplace les cendres simplement par du phosphate de magnésie.

Pasteur s'était borné à établir ces notions sans chercher à les approfondir. En 1869, Ad. Mayer a repris la question. Ce chimiste a cherché à déterminer la valeur alimentaire relative des dilï'érents principes entrant dans la composition des cendres de levure (8). Sa méthode consistait à introduire des poids connus de différentes substances minérales dans une solution sucrée additionnée d'azotate d'ammoniaque et à l'ensemencer d'une trace de levure. En fait, dans chacun de ses essais, le seul facteur variable était la ou les substances minérales. Il était donc facile, en suivant régulièrement le dégagement d'acide carbonique et en . dosant Talcool lorsque la fermentation paraissait terminée, de se rendre compte de l'importance alimentaire de chacune de ces substances.

Il ressort des expériences de Mayer que, de tous les sels qui peuvent servir à la nutrition minérale de la levure, le phosphate de potasse est celui dont l'effet est le plus marqué. Gela ne doit pas nous surprendre. Puisqu'il constitue à lui seul plus de la moitié des cendres de levure, la levûre doit en avoir un besoin plus grand que de tout autre sel. Il ne peut d'ailleurs être remplacé par le phosphate d'ammoniaque.

Les sels de magnésie sont également nécessaires, et après viennent les sels de chaux.

Le mélange salin qui a donné les meilleurs résultats (8 p. 42)

se composait de :

Phosphate de potasse 0.5 ) Pour 100 c. c. de solution sucrage

Sulfate de magnésie 0.25 renfermant 15 gr. de sucre candi

Phosphate de chaux 0.05 ) et 0 gr. 75 d'azotate d'ammoniaque.

Il se trouve précisément que parmi les mélanges employés par Mayer, celui-ci est un de ceux dont la composition se rapproche le plus de celle des cendres de levûre.

Alimentation azotée des levûres. Les levûres peuvent ^tirer l'azote qui sert à former les matières protéiques ou azotées qu elles renferment de trois sources différentes: les sels ammoniacaux, les nitrates et les matières albuminoïdes,

C'est encore à Pasteur qu'on doit les premières recherches sur ce sujet (7), recherches qu'il a entreprises après avoir reconnu que l'ammoniaque contenue dans les jus sucrés disparaissait pendant leur fermentation, sans qu'il y eut un dégagement sensible d'azote. Il en avait conclu que très probablement l'azote de cette ammoniaque était assimilé par la levûre et employé par elle à la formation de ses matières albuminoïdes.

Afin d'examiner de plus près la question, il imagina de cultiver la levûre dans un milieu artificiel composé d'eau, de sucre, de cendres de levûre et d'un sel ammoniacal, le tartrate d'ammoniaque. Il vit encore dans ce cas l'ammoniaque disparaître, et, comme au lieu de la quantité infinitésimale de levûre qui avait été ajoutée pour l'ensemencement, il y en avait une proportion relativement grande à la fm de l'opération, on pouvait admettre que l'azote disparu avait servi à la formation des matières albuminoïdes de cette levûre.

D'ailleurs, cette conclusion a été formellement établie dans la suite par une expérience de Duclaux, dans laquelle ce chimiste a effectué la fermentation de 40 gr. de sucre en présence de 1 gr. de tartrate d'ammoniaque par 15 gr. de levûre en pâte. Avant la fermentation les quantités d'azote étaient :

Dans la levûre. . . . , 0 gr. 215 ) „ , ^ ^

Dans le tartrate 0 gr. 152 j ^

Après la fermentation Duclaux a retrouvé :

Dans la levûre 0 gr. 148 \

Dans la matière alb. du /

liquide environnant... Ogr. 170 ( 0 gr, 363

Al'état de sel ammoniacal. 0 gr. 045 )

Les quantités totales d'azote n'ayant pas sensiblement changé, il faut bien admettre que celui que renfermait le sel ammoniacal décomposé a été employé à la formation des matières albuminoïdes (9).

Ajoutons que d'après les travaux d'A. Mayer, on peut remplacer le tartrate d'ammoniaque par d'autres sels ammoniacaux et en particulier par le nitrate.

La levûre s'accommode également de quelques substances organiques azotées telles que l'allantoïne et la pepsine (sans doute en raison des principes en partie digérés qui accompagnent ce ferment);

mais Palbumine. la caséine, la créatine, la créatinine, la caféine n'ont aucune propriété nutritive pour ce végétal (8).

Alimentation hydrocarhonée. On a pu remarquer, dans ce qui précède, de très grandes analogies entre les levures et les végétaux supérieurs au point de vue de leur alimentation par les éléments minéraux et les sels ammoniacaux. On sait en effet quelle est l'importance des phosphates, des sels de potasse et des sels ammoniacaux dans l'agriculture. Il parait exister au contraire une différence complète dans l'assimilation du carbone : la levûre l'emprunte uniquement à des substances organiques ternaires, à des hydrates de carbone, alors que les végétaux supérieurs le tirent de l'acide carbonique de l'air.

Cette différence n'est qu'apparente. Les végétaux supérieurs possèdent une fonction, la fonction chlorophyllienne qui fait défaut aux champignons. Les cellules à chlorophylle possèdent la propriété de former à la lumière des hydrates de carbone à l'aide de Teau du suc cellulaire et du carbone emprunté à l'acide carbonique de l'air qu'elles décomposent. Mais ces hydrates de carbone entrent en circulation dans les sucs végétaux et sont portés aux cellules dépourvues de chlorophylle qui les assimilent. Gomme on le voit la phase assimilatrice est identique dans les deux cas. Seulement les levùres ont besoin de rencontrer les hydrates de carbone tout préparés.

Les aliments hydrocarbonés de la levùre sont les sucres, et, à vrai dire, la décomposition nutritive des sucres par la levùre constitue à elle seule l'histoire presqu'entière de la fermentation alcoolique. Les sucres représentent la substance fermentescible : ce sont des aliments d'une nature particulière, dont la consommation est hors de proportion avec l'accroissement du végétal qui n'en utilise qu'une minime partie pour la formation de ses tissus. C'est pour cela que nous allons les étudier à part, ainsi que les produits de leur décomposition.

§ II. — Corps fermentescibles. Produits et processus de la fermentation alcoolique.

Les matières sucrées se divisent en deux groupes : \qs glucoses et les saccharoses. Les glucoses dont le type estle glucose proprement dit ou dextrose ont pour formule : G^' H'' 0'\ Les saccharoses,

dont le représentant le plus connu est le sucre de canne, ont pour formule C?* H"' 0'' ; ils résultent de Funion de deux molécules de glucose avec élimination d'une molécule d'eau.

Les sucres appartenant à chacun de ces deux groupes ne sont pas tous fermentescibles en présence de la levûre de bière. Les glucoses fermentescibles sont: le dextrose, le lévulose et le galactose. Les saccharoses fermentescibles sont: le saccharose proprement dit et le maltose.

Les autres membres de la famille des sucres se sont montrés jusqu'ici réfractaires à l'action décomposante des levûres. Nous disons jusqu'ici, parce que la fermentescibilité peut être parfois une question de conditions alimentaires du ferment^ parfois aussi une question d'espèce de levûre.

C'est ainsi que jusque dans ces derniers temps, la plupart des physiologistes regardaient le galactose comme ne fermentant pas en présence de la levûre de bière (10).

J'ai constaté qu'avec la levûre basse pressée, on détermine toujours la fermentation du galactose lorsqu'on ajoute aux liqueurs une faible proportion de l'un des sucres fermentescibles suivants : dextrose, lévulose, ou maltose. Il semble que ces derniers sucres, facilementdécomposables,fournissentpar leur destruction, l'énergie nécessaire à la levûre pour attaquer le galactose, sucre difficilement fermentescible (11).

Au reste, Tollens et Stone ont établi depuis, qu'on arrive au même résultat en opérant dans un liquide riche en matières nutritives (12).

Relativement à la question d'espèce, Duclaux a rencontré récemment une nouvelle levûre qui possède la propriété de faire fermenter le sucre de lait^ sucre qui résiste à toutes les autres levûres (13).

Il faut donc considérer la proposition que nous émettions tout à l'heure sur la non-fermentescibilité de certains sucres^ comme une proposition provisoire, que des découvertes ultérieures pourront modifier.

D'après ce qui précède, on peut déjà supposer que les différents sucres fermentescibles ne le sont pas au même degré. Dubrunfaut, qui le premier a attiré l'attention sur ce point (14), avait conclu de ses observations sur la fermentation du sucre interverti (glucose et lévulose mélangés) que l'action de la levûre dans cette fermenta-

lion se porte d'abord sur un sucre neutre qu'il supposait exister dans la liqueur (correspondant à 2 éq. de glucose pour 1 ég. de lévulose), pour attaquer en dernier lieu le lévulose restant. La levure lui semblait posséder la propriété de choisir parmi les deux sucres fermentescibles, et Dubrunfaut faisait nettement ressortir sa manière de voir en créant pour désigner le phénomène, l'expression de fermentation élective.

Cette expression doit être rejetée aujourd'hui ; elle ne répond pas a la réalité des faits. Quelques soient les sucres fermentescibles présents dans une solution : dextrose, lévulose, maltose et même galactose, la levùre ne les détruit jamais successivement mais simultanément (15). Toutefois, les proportions relatives de chacun des sucres ne se conservent pas pendant la fermentation, parce que chaque sucre possède un coefficient propre de résistance à l'action fermentaire de la levùre. Ce coefficient peut d'ailleurs varier lui-même avec les conditions de Texpérience.

Les glucoses éprouvent directement la fermentation alcoolique. Il n'en est pas de même du sucre de canne qui ne fermente en présence des levûres que si ces levùres sécrètent de l'invertine, ferment soluble qui, nous le savons, transforme le sucre de canne en sucre interverti. Certaines levùres qui ne sécrètent pas d'invertine sont incapables de le faire fermenter (Levùre de Roux (16), levùre apiculée, d'après Hansen (17).).

On avait supposé que le maltose, sucre appartenant au même groupe que le sucre de canne et qui constitue la majeure partie, sinon la presque totalité du sucre du moût de bière, devait aussi être dédoublé avant de fermenter. Mais des recherches directes ont montré qu'il n'en est pas ainsi. La fermentation du maltose paraît avoir lieu directement, ou s^il y a dédoublement préalable, celui-ci suffit seulement à la consommation par la levùre, car à aucun moment d'une fermentation de maltose on ne trouve de glucose dans la liqueur (18).

Les deux produits les plus importants de la fermentation alcoolique sont l'alcool et l'acide carbonique, et, si on ne tient pas compte des produits secondaires sur lesquels nous allons revenir, la réaction peut être formulée, pour les glucoses, ainsi qu'il suit : Q12 fji2 - 2 0* + 2 C^ 0^

Pour les saccharoses, on aurait en tenant compte de l'hydratation préalable.

Q24 0'-^ + 0- = 4 G' 0'^ 4- 4 G* 0^ Ges deux formules établies à la suite des travaux de Dumas et Boulay (1828; étaient considérées comme représentant exactement les phénomènes de la fermentation alcoolique. Mais en 1847, Schmidt de Dorpat (19) signalait la présence à^V acide succinique dans les liquides fermentés.

Plus tard Pasteur (1860) y découvrait, outre Pacide succinique, une certaine proportion de glycérine (7) et démontrait la formation constante de ces deux composés dans toute fermentation par la levûre .

En 1863 Béchamp y rencontrait de petites quantités d'acide acétique (20) et le fait était confirmé en 1865 par Duclaux (9).

On sait en outre que les alcools industriels renferment des alcools homologues de l'acool ordinaire (alcool propylique, isobutylique, amylique). Enfin, Henninger en opérant sur de grandes quantités d'un vin de Bordeaux, en a extrait un glycol, l'isopropylglycol (21).

Mais, ce n'est pas tout. Les proportions de ces différents corps varient avec les conditions de la fermentation. G'est ainsi qu'il se fait plus d'acide succinique quand la fermentation est lente que quand elle est rapide (22). Elles varient encore avec l'espèce et même avec la variété de levûre employée, comme l'a observé Amthor en étudiant les fermentations d'un même moût de raisin déterminées par deux variétés de levûre apiculée (23).

Elles varient enfin avec les sucres qui fermentent.

Il serait donc superflu de s'attacher à vouloir actuellement mettre en formule une réaction aussi complexe. Autant vaudrait chercher à représenter par une équation les transformations que peut subir un aliment par le fait de la nutrition.

En réalité, l'équation approchée qui représente la formation de l'alcool et de l'acide carbonique est la seule qui importe dans la pratique, et pour tous les autres produits, il suffit de savoir qu'ils représentent environ 4 à 5 0/0 du produit total.

§ III. — Influence des agents physiques et chimiques sur la fermentation alcoolique.

L'influence des agents physiques ou chimiques sur le développement et l'action des levûres doit évidemment présenter des dilîé-

rences suivant l'espèce de levûre considérée. On n'a guère fait de recherches à ce sujet que sur les levures industrielles, haute et basse, souvent sans même attacher d'importance à leur distinction Dans ce qui suit, l'expression « la levûre > ne peut donc avoir dé signification autrement précise.

Agents physiques. La levûre peut supporter des froids excessifs al ant jusqu'à 100» au-dessous de 0, sans perdre sa vitalité. Quand ellea ete desséchée avec précaution, elle supporte plusieurs heures la température de 100° sans périr; mais, lorsqu'elle est humide ou en suspension dans l'eau, elle meurt vers 70° dans un liquide neutre et vers 55° dans un liquide acide comme le vin.

L'action des levûres, même de la levûre basse, est à peu près nulle au voisinage de 0. Elle ne commence guère que vers 2" ou 3°. Elle cesse plusieurs degrés au-dessous de la température à laquelle elle meurt, mais les divers auteurs ont donné sur ce point des chiffres différents. A. Mayer donne 53°, tandis que Blankenhorn et Moritz affirment qu'à 45° et même à 40° la levûre ne provoque de fermentation que si elle a été amenée peu à peu à ces températures (24). On s'explique ces différences par ce fait que les chimistes qui ont étudié l'influence de la température sur les levûres n'ont pas expérimenté dans les mêmes conditions de levûre et de milieu. Non seulement la réaction du milieu, mais aussi la nature des sucres peuvent avoir de l'impoinance. En efl'et, dans mes recherches sur la fermentatioL alcoolique d'un mélange de sucres, j'ai constaté qu'à 40-41° la fermentation du maltose s'arrête, tandis que celles du lévulose et du glucose se font encore activement (15). Quant à la température la plus favorable à l'activité de la levûre, elle paraît être de 25 à 30°.

Relativement à l'action de la lumière et de Vélectricité, Régnard a apporté récemment quelques données plus précises que celles qui ressortaient des expériences antérieures, instituées toutes dans des conditions défectueuses (25). La fermentation alcoolique est plus rapide à la lumière qu'à l'obscurité. Comme Dumas l'avait déjà observé, les étincelles d'induction n'agissent pas sensiblement sur la levûre lorsqu'on les fait passer dans le liquide en fermentation. Mais si on fait traverser de la levûre humide par de grandes étincelles (50 centim.) on la tue rapidement. On la tue également avec un courant de 10 éléments Bunsen.

Agents chimiques. Dumas (26) a placé de la levûre de bière en

bouillie épaisse dans des flacons pleins d'oxygène, d'hydrogène, d'azote, d'oxyde de carho7ie, de protoxy de d'azote, d' hydrogène proiocarboné. Au bout de trois jours cette levure mise en présence du sucre, agissait comme la levure conservée à l'air.

L'influence des acides et des bases a été examinée par le même chimiste. On sait que la levûre de bière a toujours une réaction acide. Aussi une très petite quantité d'acide ne fait-elle que favoriser la fermentation. Mais lorsqu'on en ajoute une proportion égale à 10 fois l'équivalent de l'acide contenu dans la levûre, la fermentation devient traînante et s'arrête avant d'être terminée. Avec 100 équivalents de l'un des acides sulfurique, azotique, phosphorique, arsénieux, borique, oxalique, acétique, la fermentation ne commence pas. Avec les acides chlorhydrique et tartriqueilen faut davantage pour produire le même efî"et.

De petites quantités de bases n'ont pas d'influence marquée sur le phénomène. Mais lorsqu'on ajoute par exemple 8 à 16 fois autant d'ammoniaque qu'il en aurait fallu pour saturer Tacide de la levûre, la fermentation est retardée et l'acidité reparaît bientôt dans les essais. Avec une quantité d'ammoniaque correspondant à 24 fois l'acide de la levûre, la fermentation ne commence pas.

On observe des faits analogues avec les carbonates alcalins ; mais les proportions de ces sels qui retardent ou arrêtent la fermentation doivent être beaucoup plus ébvées.

Dumas a encore étudié l'action d'un grand nombre de sels sur la levûre. Toutefois il l'a fait dans des conditions spéciales qui ne répondent pas à celles de la pratique industrielle. Ainsi, il préparait des solutions saturées des sels à examiner et mettait ces solutions en contact avec de la levûre de bière essorée. Après trois jours, il décantait la solution saline et la remplaçait par une solution sucrée.

L'effet que l'on observe dans ces conditions ne peut évidemment être assimilé à celui qu'on observerait en mettant en présence à la fois le sel, la levûre et le sucre. On a également fait des recherches dans cette dernière direction ; mais les résultats sont loin d'être concordants. C'est qu'ils dépendent de la qualité et de la quantité de levûre employée, du degré de son acidité, de la nature du moût et de la température. Il y a là- un ensemble de facteurs dont les différents observateurs n'ont pas toujours tenu compte.

Quelques faits sont cependant bien établis. L'acide cyanhydri-

que à dose suffisanle, (plus de 0 gr. 018 d'acide anhydre pour 5 -r de levure. - Liebig) arrête l'action de la levûre. Le chlorofoi™ ajoute a la dose de 1 centième, empêche l'action d'une levûre vieille mais mlentit seulement raction d'une levûre jeune. La fermentation est arrêtée par l'oxyde de mercure et le sublimé (Ogr 5 0/0) (27)elle est retardée parla quinine et par la strychnine qui l'accélèrent a abord.

L'action de l'acide salicylique varie avec les proportions de levure.

Ainsi, 0 gr. 02 d'acide salicylique suffisent à paralyser l'action de 0 gr. 5 environ de levûre sèche dans 100 cent, cubes de moût, mais n'ont aucun effet sur des poids de levûre supérieurs (28).

D'après P. Bert et Regnard l'eau oxygénée tue subitement la levure de bière (29). Enfin le dernier de ces deux observateurs a étudié graphiquement les fermentations déterminées en présence de doses variées d'antiseptiques.

A la dose de 1 p. 2.500 d'eau, le thymol, le phénol, le nitrate d'argent et l'iode empêchent la fermentation. Il en est de même de 1/25000 de sublimé (30).

§ IV. — Applications.

Sucs de fruits acides. La fermentation alcoolique est utilisée pour la préparation des boissons dites fermentées, telles que le vin, la^ bière, le cidre. Nous avons indiqué plus haut les espèces de levûres qui interviennent dans ces préparations, ^ous avons également donné, pour autant qu'elles sont connues, les propriétés particulières à chacune de ces levûres. Quant aux détails de fabrication, nous ne pouvons ici que renvoyer aux traités spéciaux. Mais nous devons dire quelques mots d'une fermentation alcoolique spontanée, dont le pharmacien se sert depuis longtemps dans la préparation des sucs acides et par conséquent des sirops correspondants.

Lorsqu'on a abandonné un suc acide, tel que le suc de groseilles, dans un lieu dont la température est au moins de 15°, on voit, au bout de quelques heures, s'établir dans le produit une fermentation alcoolique avec tous ses caractères : production d'alcool et dégagement d'acide carbonique. Il se produit au sein du liquide une sorte de coagulum qui est entraîné à la partie supérieure. Le suc

visqueux et trouble, à l'origine devient l'impide et clair. On saisit le moment ou la limpidité est parfaite pour séparer par filtration le suc des matières ainsi précipitées ou coagulées, après quoi, on le fait servir à la préparation des sirops ou on le conserve par la méthode Appert (31).

Qu'il y ait naturellement dans ces sucs des germes de levures, cela ne doit pas nous surprendre, puisque nous savons qu'à la surface de tous les fruits mûrs on rencontre le Saccharomyces ellipsoïdeus et IqS. apicidatus. Ces sucs sont d'ailleurs des milieux éminemment propres à leur développement, puisqu'ils sont acides, renferment des matières albuminoïdes et des matières sucrées.

La clarificalion paraît être le résultat de deux fermentations combinées. Ces sucs renferment en effet de la pectine et de la pectase. La pectine est une matière soluble dans l'eau. La pectase est un ferment soluble qui transforme la pectine en acide pectique, lequel se prend en gelée. Nous avons donc là une coagulation qui a pour cause un ferment soluble.

D'autre part les composés pectiques et les matières albuminoïdes sont insolubles dans l'alcool. Par conséquent la formation de l'alcool favorise la coagulation. Le coagulum emprisonne les matières en suspension et le liquide devient clair.

Toutefois, il est probable que le rôle de l'alcool est ici peu considérable, car la clarification est déjà complète, alors que la proportion d'alcool formé n'a pas encore atteint 0,5 0/0. Ainsi d'après H. Mayet (32), un suc de groseilles à 111 gr. de sucre interverti par litre est suffisamment clarifié, lorsque la fermentation n'a détruit que 6 gr. de sucre par litre — ce qui représente la formation de 3 gr. environ d'alcool par litre.

§ V. — Théorie de la fermentation alcoolique et des fermentations en général.

Tout ce que nous savons jusqu'ici c'est que la fermentation alcoolique doit être envisagée comme un travail physiologique des organismes qui la produisent. Mais quelle est la nature de ce travail ?

« La fermentation, dit Pasteur, est la conséquence de la vie sans air ». Voyons par quelle suite de déductions ce savant est arrivé à cette conception.

Lorsqu'on cultive la levure en grande surface, dans des cuvettes plates par exemple, le liquide étant ainsi largement exposé au contact de 1 air on remarque que la fermentation du sucre est ail)le ; 1 acide carbonique qui se dégage est formé en grande partie par les combustions qui résultent de l'assimilation de l'oxygène, de l'air. Certaines espèces de levures, comme la levure que Duc aux a décrite sous le nom de mycolevûre, placées dans ces conditions ne donnent même pas d'alcool. La levure vit alors à la manière des végétaux supérieurs. La seule différence apparente est qu'avec elle la matière organique, le sucre, est puisé à l'extérieur dans le liquide qui la baigne, tandis que dans les végétaux la matière organique vient des sucs cellulaires. Le rapport des poids de levure formée et de sucre disparu est assez élevé et rappelle celui que l'on observe dans l'accroissement des végétaux ordinaires. Dans une de ses expériences sur ce sujet, Pasteur a trouvé ce rapport égal à 1/4.

Si on diminue l'accès de l'air, si on cultive la levure dans un ballon ordinaire à inoitié rempli de liquide, la proportion d'alcool produit devient plus forte, tandis que le rapport des poids de levure formée et de sucre décomposé diminue. Il était de 1/76 dans l'une des expériences de Pasteur.

Qu'on aille maintenant jusqu'à la suppression totale de l'air; qu'on ensemence avec de la levure un liquide sucré purgé d'air par ébullition et remplissant entièrement le ballon, on aura alors la quantité maximum d'alcool que cette levure peut fournir ; aucune portion de l'acide carbonique produit ne proviendra d'une combustion directe avec l'oxygène de l'air et le rapport des poids de levure formée et de sucre décomposé aura atteint son minimum : 1/89 dans les recherches de Pasteur.

Ces faits nous démontrent que « la puissance fermentaire de la levure varie considérablement entre deux limites fixées par la plus grande et la plus petite participation possible du gaz oxygène libre aux actes de nutrition de la plante. Fournit-on à celle-ci une quantité d'oxygène libre aussi grande que l'exigent sa vie^ sa nutrition, les combustions respiratoires; en d'autres termes, la fait-on vivre à la manière de toutes les moisissures proprement dites, elle cesse d'être ferment... « Au contraire, vient-on à supprimer pour la levùre toute influence de l'air, la fait-on se développer dans un milieu sucré privé de gaz oxygène libre, elle s'y multiplie encore

comme si l'air était présent, quoique moins activement et c'est alors que son caractère ferment est le plus exalté... Enfin, si le gaz oxygène libre intervient, en quantités variables, on peut faire passer la puissance fermentaire de la levùre par tous les degrés compris entre les deux limites extrêmes que nous venons d'indiquer. On ne saurait mieux établir, que la fermentation est dans un rapport direct avec la vie, quand elle s'accomplit sans gaz oxygène libre ou avec des quantités de ce gaz insuffisantes pour tous les actes de la nutrition et de l'assimilation » (33).

Cette manière de voir se trouve corroborée, en quelque sorte, par ce fait, sur lequel nous avons déjà insisté, que des moisissures vulgaires prennent le caractère ferment quand on les fait vivre sans air, par exemple en les submergeant ; que les tissus végétaux maintenus dans une atmosphère privée d'oxygène fournissent de l'alcool et de l'acide carbonique. En un mot les levûres, et nous pouvons ajouter les ferments organisés proprement dits, n'ont qu'à un degré plus élevé, un caractère propre à toutes les cellules vivantes, à savoir, d'être à la fois aérobies ou anaérohies suivant les conditions où on les place.

Lalevùre et les ferments organisés proprement dits s'accommodent plus que tous les autres végétaux de la vie sans air ; mais cela ne veut pas dire que l'oxygène ne soit pas utile à leur développement.

Et d'abord, la levûre respire comme les autres végétaux. Si on la met en suspension dans l'eau, elle en absorbe complètement l'oxygène qu'elle remplace par de l'acide carbonique (34). Son activité respiratoire est mesurable. Elle est faible au voisinage de 10% s'élève jusque vers 40° pour atteindre une valeur maxima, puis diminue et tombe à 0 à la température de 60°, par suite de la mort de la levûre.

Si nous envisageons seulement la prolifération de la levûre nous trouvons que lorsqu'on fait passer un courant d'air continu dans un liquide sucré ensemencé de levûre, cette prolifération est beaucoup plus rapide que dans un liquide au repos (35).

Partant de là, on peut prévoir que lorsqu'on déposera, comme on ie fait d ordinaire pour mettre entrain une fermentation alcooli-

A A -ii>« \i ' y aura à l'origine, aux

dépens de 1 air reste dans le flacon ou dissous dans le liquide, une

prolifération active qui ira en se ralentissant peu à peu. C'est ce qui ressort des recherches effectuées par Pedersen (30). A ce moment le pouvoir ferment est faible ; mais au fur et à mesure que l'oxygène disparaît du liquide, la prolifération diminue et la véritable fermentation commence à l'aide des cellules de la semence et de celles qui se sont formées depuis le commencement de la fermentation.

Tous ces faits nous conduisent à admettre qu'une levùre plongée dans un liquide désaéré ne peut continuer à vivre que si elle a eu le contact de l'air.

C'est d^ailleurs ce qui ressort de l'expérience suivante due à Pasteur. Si on ensemence un liquide privé d'air, d'une levùre déjà vieillie, la fermentation peut devenir interminable et finit même par s'arrêter. Fait-on alors parvenir, par un moyen quelconque, une petite bulle d'air dans le liquide, la fermentation recommence pour cesser quelques jours après et reprendre à la suite de la même opération.

On conçoit, par conséquent, qu'une aération convenable des moûts en fermentation, qui détermine comme nous le disions une multiplication plus abondante de cellules, rend indirectement cette fermentation plus active (37).

La levùre a donc de grands besoins d'oxygène. « Faut-il admettre^ se demande Pasteur, que la levùre si avide d'oxygène qu'elle l'enlève à l'air avec une grande activité, n'en a plus besoin quand on l'en prive^ alors que dans le liquide fermentescible, il y a une matière, le sucre, qui peut le lui présenter à profusion, non à l'état libre, il est vrai, mais à l'état combiné >. Et Pasteur n'hésite pas à répondre : qu'elle en prend à la matière fermentescible quand on lui refuse ce gaz à l'état de liberté, et qu'elle n'est un agent de la décomposition du sucre qu'en vertu de son avidité pour l'oxygène.

Il nous reste un dernier point à développer. Comment expliquer l'énergie destructive si considérable que possèdent les ferments organisés?

« Une cellule vivante, dit Duclaux, n'est vivante qu'à la condition d'exercer autour d'elle un travail positif, pour lequel elle i besoin de trouver de la chaleur quelque part. y> C'est à cela, ei grande partie, que lui sert le phénomène de la respiration don elle est le siège. La combustion de la matière alimentaire à raid( de l'oxygène de l'air fournit précisément cette chaleur et, conse

queinment, l'oxygène est pour la cellule la source de l'activité vitale, de l'énergie qu'elle est, à chaque instant, obligée de dépenser.

Quand la levure est exposée au libre contact de l'air, la source de cette énergie, nous la rencontrons dans la combustion respiratoire de la matière sucrée. Mais quand la levûre est submergée, cette source d'énergie fait défaut, et cependant, si, comme nous sommes obligés de l'admettre, les besoins de la cellule sont restés les mêmes, il faut bien quelque chose pour remplacer l'oxygène. Nous ne trouvons pour cela que le phénomène nouveau qui apparaît dans ces conditions : le dédoublement du sucre en alcool et acide carbonique. Ce dédoublement se fait en effet avec dégagement de chaleur. Théoriquement on peut le démontrer: le sucre est un corps endothermique qui d'après Berthelot peut donner en brûlant 713.000 calories. Des deux corps qu'il fournit en fermentant, l'un, l'acide carbonique, est complètement brûlé, Tautre donnerait en brûlant 642.000 calories. La dilférence 71.000 calories représentent la chaleur mise en liberté dans le dédoublement. Pratiquement tout le monde sait que dans les liquides en fermentation on observe toujours une élévation de température.

C'est cette chaleur dégagée qui est la source de l'énergie nécessaire à la levûre. Mais cette chaleur est bien moins abondante que celle que fournit la combustion complète du sucre, elle n'en représente que le 1/10 environ. Il en résulte que la levûre est obligée de détruire 10 fois plus de sucre pour produire le même effet. C'est là la source de ce qu'on a appelé le caractère ferment, c'est-àà-dire de la disproportion entre le poids de matière morte transformée et le poids de matière vivante entrée en action.

Telle est dans ses grands traits la théorie de la fermentation due à Pasteur. Elle s'applique à toutes les fermentations déterminées par les ferments anaérobies, qui ont été appelés les ferments pro-prement dits. Quant aux autres fermentations, à celles par exemple que nous avons classées parmi les fermentations par oxydation (fermentation acétique et nitrique), elles ne peuvent évidemment être expliquées de la même façon. Les organismes qui les déterminent, qui sont aérobies, ne sont pas des ferments dans le sens que nous venons de donner à cette expression. Toutefois les ressemblances profondes de ces derniers avec les vrais ferments, l'absence d'autre terme font qu'on leur a conservé cette dénomination.