CHAPITRE IX

FERMENTATION LACTIQUE.

Les développements étendus, que nous avons donnés à pro« pos de l'histoire de la fermentation alcoolique, nous permettent d'être beaucoup plus courts en ce qui touche les autres phénomènes de cet ordre attribués assez généralement, depuis les travaux de Pasteur, à l'intervention d'organismes inférieurs. Sauf la réaction chimique et la forme du ferment, les caractères généraux de ces fermentations sont les mêmes, par la raison bien simple que les conditions de nutrition et de développement des ferments organisés ne varient pas dans des limites très-étendues.

Par fermentation lactique, on entend la transformation de certains sucres, sucre de lait, sucre de raisin, en un acide sirupeux, soluble dans l'eau, l'acide lactique. En comparant les formules du sucre qui fermente et de l'acide lactique produit unique de sa fermentation, on voit qu'il s'agit ici d'une simple transformation moléculaire ou plutôt du dédoublement d'une molécule en deux molécules équivalentes plus simples.

On a, en effet :

Soon. Acide UcUqae.

SGHUTZBRBEAGEa. il

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Cette transfonnation a été observée depuis longtemps dans une foule de circonstanœs.

MM. Boutron et Frémy la considérèrent les premiers comme le résultat d'une fermentation spéciale, indépendante de la fer^ mentation visqueuse avec laquelle elle était confondue (Ann. ch. phys. (3), t. II, p. 257, 271).

Lorsque le lait s'aigrit spontanément, c'est le sucre de lait qu'il contient qui se convertit en acide lactique, et c'est du petit-lait aigri que Scheele retirait pour la première fois l'acide lactique, dès 1780. Braconnot rencontra le même adde dans le riz abandonné sous l'eau en fermentation, dans le jus de betterave qui, après avoir éprouvé la fermentation visqueuse et un mouvement de fermentation alcoolique, devient aigre et donne de l'acide lactique et de la mannite ; dans l'eau de fermentation de pois et de haricots bouillis, dans l'eau STU*e du levain des boulangers. On retrouve le même produit dans l'eau sure des àmidonniers et la choucroute. MM. Frémy et Boutron, Pelouze et Gélis ont fixé les meilleures conditions pour amener la transformation rapide du sucre en acide lactique. D'après leurs recherches, la fermentation lactique exige la présence de matières azotées albuminoïdes en voie de décomposition, et ne peut se continuer que si Ton empêche le degré d'acidité de la liqueur de dépasser certaines limites. On atteint le mieux le but, soit en Baturant de temps en temps avec du carbonate de soude, soit en ajoutant préalablement une quantité de craie suffisante pour neutraliser tout l'acide qui pourra se former aux dépens du sucre.

Voici brièvement les meilleurs procédés publiés par les auteurs qui se sont occupés de cette question. On prend 3 ou 4 litres de lait, auquel on ajoute une dissolution de 200 ou 300 grammes de sucre de lait; on abandonne la liqueur à l'air, dans un vase ouvert, pendant quelques jours, entre 15 et 20 degrés. On reconnaît, après ce temps, que la liqueur est devenue acide ; on la sature par du carbonate de soude, et on continue ces saturations successives, de 24 heures en 24 heures, jusqu'à ce que tout le sucre de lait. soit transformé. A ce mo-

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ment, on fait bouillir, on filtre et on évapore à sirop avec ménagements. Le résidu est repris par Talcool à 38<», gui dissout le lactate de soude. Cette solution est précipitée par une quantité convenable d'acide sulfurique, qui précipite la soude; on filtre et on évapore. Le résidu saturé par la craie donnera des cristaux mamelonnés de lactate de chaux pur. (Boutron et Frémy .)

Le procédé de Bensch est aussi très-recommandable. Il consiste à faire dissoudre 3 * de sucre de canne et 15 «' d'acide tartrique dans 13 ^ d'eau bouillante. La solution est abandonnée à elle-même pendant quelques jours; après quoi on y ajoute 60 «' de vieux fromage pourri, délayé dans 4 kilog. de lait caillé et écrémé, ainsi que 1^ 1/2 de craie lavée. Le tout est mis dans un lieu chaud (30-35«) et remué de temps en temps. Après 8 ou 10 jours le liquide se prend en masse de lactate de chaux. On ajoute 10 ^ d'eau bouillante et 15 grammes de chaux éteinte; on fait bouillir et on passe par une toile; on évapore et on laisse cristalliser. Les cristaux sont exprimés et purifiés par de nouvelles cristallisations. Le lactate de chaux est ensuite dissous dans l'eau, précipité par une quantité convenable d'acide sulfurique (210 grammes pour 1 ^ de lactate) ; on sépare le sulfate de chaux et on neutralise le liquide par le carbonate de zinc ; on obtient ainsi du lactate de zinc facile à purifier par cristallisation, que l'hydrogène sulfuré décompose aisément en acide lactique et en sulfure de zinc insoluble. 9 kil. de sucre donnent ainsi facilement 10 1/2 kilogr. de lactate de chaux.

Le jus de betterave fermenté (Pelouze et J. Gay-Lussac), l'eau de lavage de la choucroute (Liebig) peuvent également servir à l'extraction de l'acide lactique par des méthodes analogues (emploi de la craie ou du carbonate de zinc). On connaissait donc bien les termes de la réaction et les conditions favorables à sa production, mais avant les travaux de Pasteur on n'avait que des idées vagues et mal assises sur la cause provocatrice du phénomène. L'absence apparente d'un ferment organisé que Ton n'avait pu observer * prêtait im puissant

L Le véritable fennent lactique avait cependant été déjà entrevo par le

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appui aux idées de Liebig. La caséine ou la matière albuminoïde semblait n*agir sur le sucre qu'en se décomposant ellemême, et Ton pouvait supposer que le mouvement moléculaire, suite de cette altération spontanée, était capable de se transmettre aux principes sucrés contenus dans la liqueur.

M. Pasteur, dès 1857, guidé par des idées bien arrêtées sur les causes de la fermentation alcoolique et des fermentations en général, chercha la* levure lactique, c'est-à-dire Torganisme qui transforme le sucre en acide lactique par l'effet de sa nutiition et de son développement, et parvint à la découvrir et à Té-* tudier, bien qu'elle n'apparaisçe pas avec la même netteté que la levure alcoolique.

« Si l'on examine, dit-il (Ânn. de chim. et de phys. (3) t. LU, p. 407, mémoire sur la fermentation appelée lactique), avec attention une fermentation lactique ordinaire, il y a des cas où Ton peut reconnaître au-dessus du dépôt de la craie et de la matière azotée des taches d'une substance grise formant quelquefois zone à la surface du dépôt. Cette matière se trouve d'autres fois collée aux parois supérieures du vase, où elle a été emportée par le mouvement gazeux. Son examen au microscope ne permet guère, lorsqu'on n'est pas prévenu, de la distinguer du caséum, du gluten désagrégé, etc., de telle sorte que rien n'indique que ce soit une matière spéciale, ni qu'elle ait pris naissance pendant la fermentation. Son poids apparent est toujours très-faible, comparé à celui de la matière azotée primitivement nécessaire à l'accomplissement du phénomène. Enfin, très-souvent, elle est tellement mélangée à la masse de caséum et de craie, qu'il n'y aurait pas lieu de croire

D' Remak (Remak Canstatt's Jahersbericbt. 1, 1841), et oanctérisé en partie par Blondeau (1848), Joura. de pharm. (3), XII, 244 et 336.

Remak avait observé que les globules de levure de bière soot souvent mélaD> gés à des globules plus petits qui donnent lieu à une fermentatkm epécîàiid, et ne peuvent en aucun cas se transformer en globules de levure de bière.

Blondeau indique dans la levure de bière, deux espèces de cellules, le» celluleS' ordinaires de 0», 01 de diamètre, déterminant la fermentation alcoolique et des cellules environ quatre fois plus petites, et déterminant la fermentation lactique^ Blondeau leur attribue également la fermentation butyrique et la fermentation am» moniacal^ de Purée sen cela û ae trompait.

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A son existence. C'est elle néanmoins qui joue le principal rôle. »

Pour le prouver, M. Pasteur épuise de la levure fraîche par quinze à vingt fois son poids d'eau touillante. Le liquide filtré avec soin renfermant l'aliment azoté et minéral le plus approprié à la nutrition des ferments organisés, est additionné de 50 à 100 grammes de sucre par litre et de craie. On y sème une trace de la matière grise indiquée plus haut, on remplace l'air par de l'acide carbonique et on maintient le tout à 30 ou 35 degrés. On voit en peu de temps se développer tous les symptômes d'une fermentation lactique, accompagnée de ceux d'une faible fermentation butyrique.

Lorsque la craie a disparu, le liquide concentré fournit uno abondante cristallisation de lactate de chaux, tandis que l'eau mère retient du butyrate de chaux. Quelquefois la liqueur devient très-visqueuse. En im mot, on a sous les yeux une fermentation lactique des mieux caractérisées, avec tous les accidents et toute la complication habituelle de ce phénomène. En même temps que se passent les réactions décrites, le liquide, limpide à l'origine, se trouble; un dépôt apparaît qui augmente continuellement à mesure que la craie se dissout. On peut dans cette expérience remplacer la décoction de levure par celle de toute matière azotée plastique, fraîche ou altérée.

La substance qui s'est déposée et dont la production est corrélative des réactions connues sous le nom de fermentation

Flg. SI. — Ley&re lactique.

lactique, ressemble tout à fait, prise en masse, à de la levure ordinaire, égouttée et pressée. Elle est un peu visqueuse, de couleur grise. Au microscope, elle apparaît comme formée de petits globules ou d'articles très- courts, isolés ou en amas, .constituant des flocons ressemblant à ceux de certains précipi*

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tés amorphes. (Fig. 21.) Les globules, beaucoup plus petits que ceux de levure de bière, sont agités vivement, lorsqu'ils sont isolés, du mouvement brownien. Lavée à grande eau par décantation, pui& délayée dans de Teau sucrée pure, elle Tacidiôe inmiédiatement , progressivement, mais avec une grande lenteur, parce que Tacidité gêne beaucoup son action. Si Ton fait intervenir la craie, qui maintient la neutralité du milieu, la transformation du sucre est sensiblement accélérée; au bout d*ime heure le dégagement de gaz est manifeste ; la liqueur se charge de lactate et de butyrate de chaux en quantités variables.

Dans le cas où la solution de sucre renferme une matière azotée et des sels convenables à la nutrition des ferments, la levure lactique se développe et Ton en recueille des quantités qui n'ont de limites que dans les poids du sucre et de la matière albuminoïde employés. Il faut très-peu de cette levure pour transformer un poids considérable de sucre. Son activité n'est qu'affaiblie quand on la dessèche ou qu'on la fait bouillir avec de l'eau. La fermentation doit s'effectuer de préférence à l'abri de l'air, pour ne pas être gênée par les végétations et les infusoires étrangers.

La fermentation lactique, dans les conditi^s indiquées plus haut par M. Pasteur, lorsque le ferment lactique se développe seu{, est souvent plus rapide que la fermentation alcoolique et moins longue que dans la pratique ordinaire (procédés Boutron et Frémy, Bensch, etc.).

La température la plus favorable paraît être de 35 degrés centigrades environ.

Si, sans rien changer aux conditions du milieu sucré qui,' ensemencé avec la levure lactique, donne une fermentation lactique, on ensemence ce milieu avec des globules de levure, on voit apparaître la fermentation alcoolique et le développement de la levure alcoolique.

Enfin, pour compléter l'analogie entre les deux espèces de fermentations, M. Pasteur fait ressortir que le ferment lactique peut, comme la levure alcoolique, se produire spontanément^en <

FÈRMENtÀTION LACTIQUE 16>

apparence dans les liquides sucrés d'une composition appropriée à son développement. Ainsi, dans les fermentations alcooliques dans un milieu artificiel, ensemencé de traces de levure alcoolique, M. Pasteur a presque toujours vu apparaître la levure et la fermentation lactiques, à côté de la levure et de la fermentation alcooliques.

Dans ces cas de production spontanée de levure lactique, en présence de levure alcoolique, la prédominance de Fun ou de l'autre organisme, et par conséquent de ses effets, dépend de la^ composition du milieu, plus ou moins appropriée à l'une ou à l'autre levure, et notamment des conditions de neutralité du liquide.

Ainsi, si à un mélange d'eau sucrée et de levure de bière on agoute de la magnésie, il y aura à la fois fermentation alcoolique et fermentation lactique avec précipitation de lactate demagnésie, et l'on verra, mêlés aux globules de levure de bière, une quantité considérable de petits globules de ferment lactique. Un milieu légèrement alcalin convient le mieux au déve-^ loppement de la nouvelle levure ; il en est de même, du reste,^ pour le ferment alcoolique.

Le développement concomitant de la levure alcoolique et du ferment lactique explique pourquoi on a pu, à plusieurs reprises, signaler la présence de l'acide lactique comme l'un desproduits de la décomposition du sucre sous l'influence de la. levure de bière.

Les expériences les plus précises et les plus multipliées ont prouvé à M. Pasteiu» qu'il ne se forme pas la plus petite quantité d'acide lactique dans les fermentations alcooliques normales.

Lorsqu'il y apparaît, ce qui est fort rare, à moins qu'on ne choisisse les conditions favorables, on peut être assuré que la levure de bière est mêlée de levure lactique facile à reconnaître par sa forme, son volume, son fourmillement.

Pour s'assurer de la présence ou de l'absence de l'acide lactique, on opère comme nous l'avons dit plus haut, page 25, pour la recherche de l'acide succinique et de la glycérine. La

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solution éthérée alcoolique de Textrait du liquide fermenté est évaporée ; le résidu est saturé par Tcau de chaux ; le liquide est évaporé à nouveau, et le résidu est repris par l'alcool éthéré. Le résidu est enfin épuisé par l'alcool bouillant à 95 p. 100 gui dissout le lactate de chaux.

Sont susceptibles de subir la feimentation lactique : les glucoses et les substances conversibles en glucoses. Les saccharoses qui subissent le plus facilement la fermentation alcoolique sont celles qui ont le plus de peine à se transformer en acide lactique et réciproquement. Le sucre de lait donne très-difilcilement lieu à la production d'alcool, tandis qu'il se convertit beaucoup mieux en acide lactique, bien que d'après Lubolt (Joum. J. Prakt. Chem. LXXVII, 282) et Proust (Ann. eh. phys. (2) X, 29) l'action soit très-lente, le sucre de lait se retrouvant dans la liqueur jusqu'à la fin de la fermentation.

La sorbine, l'inosite, la mannite, la dulcite ne subissent pas la fermentation alcoolique, mais sont entamées par le ferment lactique.

Le malate de chaux et, en général, toutes les substances dont la fermentation produit de l'acide butyrique, semblent pouvoir donner de l'acide lactique.

Dans la fermentation du malate de chaux, il se dégage de r^cide carbonique.

Acide maliqae. Acide laetiqae.