CHAPITRE II

FERMENTâ SOLUBLES ET FERMENTATIONS INDIRECTES

Dans les phénomènes chimiques que nous avons étudiés jusqu'ici, nous avons trouvé la cause de la réaction liée d'une manière si intime à la présence d'un organisme cellulaire, que tous les efforts tentés en vue de séparer cette cause de l'être vivant, ne fût-ce qu'un instant, ont échoué, ou tout au moins n'ont amené aucun résultat précis et définitivement adopté par les savants. Les progrès ultérieurs de la science permettront, nous l'espérons, de pénétrer plus profondément dans l'essence même du phénomène.

Si les remarquables et importants travaux de Pasteur nous ont appris que les transformations du sucre en alcool, en acide lactique, en acide butyrique, en gomme, enmannite; celles des matières albuminoïdes en principes putrides très-divers, ainsi que la conversion de l'alcool en acide acétique dépendent de la présence d'organismes inférieurs, et que les germes de ces organismes viennent du dehors; il n'en est pas moins vrai que nous n'avons encore aucune idée certaine sur le mode d'action des ferments organisés. Les hypothèses n'ont, il est vrai, pas manqué pour approcher davantage la solution. Liebig, obligé de donner plus de place qu'il ne l'avait fait tout d'abord à la présence des organismes vivants, dit, dans son dernier

mémoire (Ann. chim. phys. (4), XXIII, p. 6), qu'au point do vue chimique, le seul qu'il ne veut pas abandonner, un « acte vital » est un phénomène de mouvement, et que dans ce sens l'opinion de M. Pasteur * n'est pas en contradiction avec la sienne et n'en est pas une réfutation.

Nous avons déjà discuté ailleurs la théorie de M. Pasteur, mise en avant dès 1861 et reprise avec plus de confiance dans ces derniers temps.

La fermentation est une conséquence de la vie des levures sans oxygène. Ces organismes simples ont tellement besoin d'oxygène que lorsqu'ils se trouvent dans un milieu qui en est privé, elles l'enlèvent même au sucre et aux autres corps analogues. La fermentation est alors une conséquence de la rupture d'équilibre résultant de cette respiration.

Cette manière de voir est en complet désaccord avec le fait que la production de l'alcool aux dépens du sucre sous l'influence de la levure n'est nullement entravée par la présence de l'oxygène; d'après Mayer, elle ne serait ni activée ni amoindrie; d'après Pasteur, elle serait plutôt exaltée par l'oxygène.

Il est certain que la levure peut vivre et se développer dans un milieu sucré, azoté et minéralisé, sans le concours de l'oxygène. Ces mêmes évolutions sont plus actives sous l'influence de l'air. La seule conséquence que Ton puisse tirer de ces faits bien établis, c'est que jusqu'à un certain point le sucre que la levure décompose toujours en alcool et acide carbonique, dès qu'elle le rencontre et à moins qu'elle ne soit épuisée, c'est que le sucre peut fournir à la levure les forces vives exigées pour son développement. Mais la décomposition alcoolique est-elle une conséquence de cet emprunt de forces vives ou le phénomène antécédent? nous n'en savons rien.

M. M. Liebig vise ici la pbrase suivante de M. Pasteur : « L'acte chimique de la fermentation est essentiellement un phénomène corrélatif d'un acte vital, com • mençant et s'arrêtant avec ce dernier. Il n*y a Jamais fermentation alcoolique sans qu'il y ait simultanément organisation, développement, multiplication des globules, on vie poursuivie, continuée, de globules déjà formés. » Pour le savant allemand la fermentation est un mouvement communiqué par des corps instables, en voie de transformation chimique ; peu lui importe que ces tradâforma lions aient lieu ou non dans un organisme vivant.

On a cherché la cause chimique de la fermentation alcoolique provoquée par la levure dans un autre ordre d'idées qui doit faire actuellement l'objet de notre étude.

On sait qu'avant de fermenter alcooliquement le sucre de canne subit une hydratation qui le dédouble, comme cela arrive sous l'influence des acides,* en deux glycoses inverses; la glycose ordinaire ou sucre de raisin qui dévie à droite le plan de polarisation et la glycose levogyre ou sucre incristallisable. Cette inversion fut d'abord attribuée à l'acidité de la levure. M. Berthelot et après lui M. Béchamp montrèrent que l'agent actif est uu principe soluble, neutre, azoté, excrété par la levure, que l'on rencontre en plus ou moins grande abondance dans l'eau de lavage filtrée de la levure (zymase de Béchamp; ferment inversif de Berthelot). Ce principe soluble, auquel on ne peut attribuer aucune organisation, mais qui dérive immédiatement d'un être vivant, possède le pouvoir remarquable d'intervertir en quelques instants le sucre de canne.

Lorsque ce fait fut établi pour le ferment inversif, soluble, non organisé, on connaissait déjà et depuis longtemps des composés analogues, également solubles, azotés, non organisés, qui se caractérisaient surtout par des actions spécifiques qu'ils pouvaient exercer chimiquement sur divers principes.

C'est ainsi que l'orge germée moulue traitée par l'eau avait fourni à MM. Payen et Persoz une substance soluble, capable de saccharifler l'amidon. Dans les amandes on avait recx)nnu la présence de Témulsine qui transforme l'amydaline en essence d'amandes amères.

Ce qui distingue surtout ces réactions chimiques, provoquées par ces divers principes solubles, non organisés, c'est la grandeur de l'eflFet comparée à la masse très-petite de l'agent actif. Ce même caractère se retrouve dans les fermentations directes, dues à l'intervention immédiate d'organismes vivants. . Nous donnerons le nom de fermentations indirectes aux réactions dont nous venons de parler et dont la cause dérive d'un organisme, mais peut agir en dehors de lui.

HZO FERMENTS SOLUBLES

Il était naturel de rechercher la raison des fermentations directes dans l'intervention de produits actifs solubles ou non, élaborés par les organismes ferments. On reliait ainsi deux ordres de phénomènes très-voisins, qui certainement ne sont pas sans rapports.

Cette théorie, gui ramènerait les fermentations directes ou vraies de M. Pasteur à se confondre quant à leur essence avec les fermentations indirectes ou à ferments solubles non organisés, n'a pas trouvé Tappui d'assez de faits caractérisés et bien étudiés, pour s'imposer à l'esprit comme une vérité démontrée ; mais elle n'a pas non plus rencontré jusqu'ici de contradiction absolue. Il est du reste facile de voir qu'une pareille explication devient inutile. Si la force décomposante dérive de la cellule, à quoi bon cet intermédiaire solide soluble ou insoluble qui transmet la force ?

Caractères généraux des ferments solubles. — LéK ferments solubles dérivent tous directement d'organismes vivants, au sein desquels ils prennent naissance. Jusqu'à présent, on n'a pu encore communiquer à aucune substance organique artificielle les caractères spécifiques dont nous parlerons tout à l'heure. On est donc fondé à croire, que ce caractère spécifique' est une conséquence de l'origine des ferments solubles. Leur <:omposition les rapproche des matières albuminoïdes ; en eflfet ils renferment du carbone, de l'azote, de l'hydrogène et de l'oxygène. Mais l'analogie ne va pas plus loin. Lorsque par des procédés convenables, que nous allons décrire, on a éliminé les matières albuminoïdes, qui accompagnent toujours les ferments solubles dans leurs premières solutions, on constate que le produit, tout en conservant son activité chimique, n'offre pliîs les réactions générales des matières albuminoïdes. Il ne précipite plus par le tannin et le sublimé corrosif; l'iode et Pacide azotique ne le colorent plus.

Les analyses élémentaires ont aussi révélé des différences «ensibles, mais comme rien ne prouve que les produits analysés étaient purs, on ne peut tirer de là aucune conclusion «ur la nature chimique des ferments solubles. Il est probable

FERMENTS SOLUBLES 23t

qu'ils dérivent du dédoublement physiologique des matières protéiques.

Les ferments solubleSy indirects ou les zymases se présentent à Tétat sec sous forme d'une matière amorphe, incolore, pulvérulente ; ils sont généralement précipités de leurs solutions aqueuses par l'alcool, le sublimé corrosif, l'acétate neutre, l'acétate basique de plomb. Ces précipités, décomposés par l'hydrogène sulfuré, restituent à l'eau la matière soluble non altérée et conservant ses propriétés spécifiques; mais elle est encore, dans ces cas, accompagnée de plus ou moins de matières albuminoïdes.

Si le sublimé les précipite des liquides extraits de l'organisme, c'est plutôt par entraînement mécanique, .que par le fait d'une combinaison chimique ; car nous venons de voir que les ferments solubles, privés de principes albumineux, ne sont pas précipités par le sublimé.

G'est en se fondant sur cette facilité avec laquelle les zymases sont entraînées mécaniquement par des dépôts solides, en voie de formation au sein du liquide qui les contient, que certains chimistes ont trouvé des méthodes de purification. Ainsi Conheim sépare la ptyaline pure (diastase salivaire), en acidulant fortement la salive avec de l'acide phosphorique trihydraté; l'acide phosphorique est ensuite neutralisé par de l'eau de chaux, jusqu'à réaction alcaline. Le précipité de phosphate tricalcique entraîne, en se formant, la ptyaline et de la matière albuminoïde; le liquide filtré est inactif sur l'amidon. Le dépôt lavé à l'eau cède la ptyaline au dissolvant, et retient la matière protéique; il ne reste plus qu'à précipiter par l'alcool, pour obtenir un dépôt blanc, léger et floconneux, qui, séché dans le vide, se présente sous forme d'une poudre presque incolore.

La pepsine pure se retire d'une manière analogue du suc gastrique naturel ou artificiel {obtenu en abandonnant la muqueuse stomacale séparée de la membrane musculaire et découpée, à 35 degrés, avec de l'eau contenant 5 p. 100 d'acide phosphorique). Le suc, contenant de l'acide phosphorique, est précipité par l'eau de chaux. Le phosphate tri-

tn FERMENTS SOLUBLES

calcique est transformé, par addition convenable d*acide phosphorique, en phosphate bicalcique, insoluble et cristallisé, qu'il suffit de laver pour enlever la pepsine adhérente. On peut aussi dissoudre le précipité de phosphate de chaux dans Tacide chlorhydrique étendu; verser ensuite dans le liquide une solution de cholestérine dans un mélange de 4 p. d*alcool et de 1 p. d'éther; agiter la cholestérine qui se sépare avec le liquide, la recueillir sur un filtre ; laver à Teau acidulée avec de Tacide acétique, puis à Teau pure. La cholestérine humide, à laquelle adhère la pepsine, est traitée par Téther pur qui la dissout, tandis qu'il reste à la partie inférieure du vase une solution de pepsine pure dans l'eau (Brticke). Cette pepsine ne précipite plus que par le bichlorure de platine, l'acétate neutre et l'acétate basique de plomb. L'acide nitrique, le tannin et le subUmé corrosif sont sans eflfet. Elle ne donne qu'une très-légère coloration avec l'acide nitrique et l'ammoniaque.

Danilewsky se sert du collodion pour précipiter les feiinents fiolubles. Le précipité bien lavé est traité, après dessiccation^ par de l'éther alcoolisé et aqueux, qui dissout la cellulose nitrée, en laissant une solution du principe actif, privé de madèrea albuminoïdes.

Von Wittich (Arch. f. d.ges. Physio., t. 3, p. 339) propose la méthode suivante, applicable à Textraction des ferments solublés en général. L'organe végétal ou animal, qui les contient, est rapidement divisé, débarrassé au besoin du sang par un lavage à Peau et abandonné pendant 24 heures sous l'alcool, puis séché à l'air, pulvérisé et tamisé.

La poudre est délayée dans de la glycérine. Enfin on précipite la solution glycérique par l'alcool. En répétant cette opération plusieurs fois (solution dans la glycérine et précipitation par l'alcool), on obtient une poudre active privée de matières albuminoïdes.

Nous sommes peu renseignés, au point de vue chimique^ BUT les ferments indirects; ont-ils tous la même composition, et ne diffèrent-ils que par leur activité spécifique ? Nous n'en savons rien. Ce qui prête sa^'tout à ces produits un intérêt

considérable, c'est la puissance de transformation, qu'elles exercent sur une foule de composés organiques et le rôle capital qu'ils jouent dans beaucoup de réactions physiologiques. L'activité d'un ferment indirect dépend fle la température, comme celle des ferments organisés. D'une manière générale, on peut dire qu'elle croît avec la température jusqu'à une certaine limite, à partir de laquelle elle subit une dépression brusque jusqu'à zéro. Cette limite varie avec la nature du ferment ; elle est toujours placée au-dessous de 100», et se trouve plus élevée que celle des ferments organisés.

L'action des agents chimiques sur les ferments solubles n'est pas non plus tout à fait comparable à celle exercée sur les organismes ferments.

Ainsi M. P. Bert a observé que l'oxygène comprimé tue les^ derniers au bout d'un temps plus ou moins long, tandis que les ferments solubles ne sont pas modifiés dans leur activité. Cette expérience intéressante établit une ligne de démarcation très -franche entre les deux espèces de ferments, et pourra servir à les classer, toutes les fois que les indications microscopiques laisseront quelque doute sur leur espèce.

M. Bouchardat (Ann. chi. phys. 3, XIV, p. 61), qui a partiticulièrement étudié l'influence des composés chimiques sur la diastase, a observé que certaines substances qui s'opposent à la fermentation alcolique, n'ont pas d'influence sur les effetsde la diastase; tels sont : l'acide prussique, les sels mercuriels, l'alcool, l'éther, le chloroforme, certaines essences (girofle ^ térébenthine, citron, moutarde). Les acides citrique, tartrique, qui ne font qu'entraver légèrement la fermentation alcoolique,annulent complètement l'activité de la diastase.

M. Dumas (Comp. rendus, t. LXXV, p. 295) a tout spécialement expérimenté l'action du borax Sur cette classe de feiments^ Il a reconnu que la solution de borax coagule la levure de bière ; le liquide surnageant a perdu la propriété d'intervertir le sucre de canne ; elle neutralise également l'action de Teau de levure sur la saccharose. Si l'on place de l'eau sucrée et de l'eau de levure dans un tube, et de l'eau sucrée avec de l'eau de levure^

et une solution de borax dans un second tube, le premier oflFrira bientôt des signes d'inversion, le second n'en manifestera point. Des effets analogues s'observent avec la synaptase ou^mulsine, la diastase, la myrosine. Tous ces ferments cessent d'agir sur l'amygdaline, la fécule, l'acide myronique, dès le moment qu'on les met en présence d'une solution de borax. Ce sel parait donc avoir une action spécifique pour détruire l'activité de tous les ferments solubles. Nous avons vu, au contraire, que de la levure mise en contact pendant trois jours avec une dissolution saturée de bftrax peut encore provoquer la fermentation alcoolique. Le borax pourrait donc servir, comme l'oxygène comprimé, de caractère différentiel entre les ferments solubles et les ferments organisés.

Corps ou composés chimiques sur lesquels les ferments solubles peuvent agir, genres de réactions qu'ils provoquent. — Les ferments organisés portent leur activité sur un grand nombre de composés organiques appartenant à divers groupes.

Les glucoses, les acides riches en oxygène, tels que les acides malique, tartrique, citrique, Tacide lactique, les matières albuminoïdes, l'urée, Talcool peuvent être entamés par les ferments vivants organisés. Les réactions que ces ferments leur font subir sont souvent très-complexes, et ne peuvent être formulées par des équations simples, du moment que l'on veut tenir compte de tous les termes ; enfin, dans la plupart des cas, on n'est pas encore parvenu à réaliser artificiellement les conditions complexes delà décomposition des matières organiques, sous l'influence des ferments organisés.

Les ferments indirects ou solubles sont susceptibles d'agir également sur diverses classes de composés organiques, mais le mode d'action est généralement le même. C'est un dédou* blement plus ou moins simple, accompagné d'une hydratation. Le sens du dédoublement est toujours conforme à la consti« tution la plus immédiate du composé, et peut se réaliser, dans la plupart des cas, par des procédés chimiques où l'interven*

FERMENTS SOLUBLBS 235

tion médiate ou immédiate d'un être vivant ne peut pas être invoquée.

C'est ainsi que Tamidon en s'hydratant se dédouble en glycose et en dextrine, que celle-ci à son tour se convertit en maltose, aussi bien sous l'influence de la diastase que par l'ébuUition avec un acide étendu (ac. sulfurique). Le ferment inversif hydrate une molécule de saccharose et la convertit en deux molécules de glycoses ; les acides étendus se comportent de même.

Certains ferments solubles spéciaux, tels que la synaptase ou émulsine contenue dans les amandes douces ou amëres, la myrosine des moutardes blanches et noires agissent sur les glucosides natm^els, c'est-à-dire sur ces composés spéciaux que l'on rencontre en si grande abondance dans les végétaux, et que l'on peut considérer comme des éthers composés des glucoses ou d'alcools polyatomiques. Le résultat est un dédoublement par hydratation en glucose et en. un autre principe. Les moyens chimiques, tels que l'ébuUition avec un acide ou un alcali, conduisent au même but.

Les corps gras (éthers composés de la glycérine) fixent, comme on le sait depuis les beaux travaux de Chevreul, les éléments de l'eau, lorsqu'on les traite par les alcalis bouillants ou par les acides, et donnent de la glycérine et im acide gras, dont la somme des poids est égale au poids du corps gras employé plus l'eau fixée dans la réaction.

Or, on sait, par les travaux de M. C. Bernard, que la glande pancréatique sécrète une substance azotée soluble, capable de produire, comme les alcalis bouillants, la saponification des graisses.

Il est très-probable que la digestion des matières albuminoïdes et leur conversion en peptones, sous l'influence du suc gastrique et du suc pancréatique, ou plutôt sous l'influence des ferments solubles contenus dans les sécrétions, ne sont que le résultat d'une hydratation et d'un dédoublement, dont nous pouvons réaliser les conditions en dehors de la vie.

On peut presque prévoir, qu'en général tout phénomène de

dédoublement d'un composé organique en ses parties constîtuantes les plus proches, n'exigeant qu'une simple fixation d'eau, trouvera dans l'organisme son ferment soluble, c'est-àdire l'agent capable de provoquer cette décomposition. Cest ainsi que les éthers composés d'alcools mono ou poly atomiques, y compris les glucosides et les corps gras, certains acides complexes tels que les acides hippurique, glycocholique, taurocholique, etc., se scindent en deux ou plusieurs molécules plus simples.

Le même ferment soluble peut-il agir sur divers composés chimiques, en les décomposant dans des directions indiquées par leur constitution môme ?

La réponse positive à cette question ne peut faire l'ombre d'un doute. Ainsi nous verrons l'émulsine ou synaptase, contenue dans les amandes, provoquer la décomposition d'une foule de principes cristallisables et définis de l'organisme végégétal, tels que l'amygdaline, la salicine, l'arbutine, Thélicine, la phlorizine , l'esculine, la daphnine.

Il est vrai que ces divers corps appartiennent à la même fa* mille, ont les mômes fonctions; ce sont tous des glucosides, et l'on ne doit pas être plus étonné, de voir la même force les transforme]', que d'observer la saponification des corps gras neutres, sous les mêmes influences.

Dans certains cas, nous voyons un même liquide organique, une même sécrétion, telle que le suc pancréatique, porter son activité sur des principes très-divers et n'offrant pas, comme dans l'exemple précédent, une analogie de constitution. Le suc pancréatique transforme, modifie et digère les substances albuminoïdes, saccharifie l'amidon et saponifie les graisses. On peut se demander si ce pouvoir spécifique multiple appartient à un seul et même principe, ou indique la présence dans le suc pancréatique de plusieurs ferments solubles distincts.

Les travaux de Cohnheim et de Danilewsky tendent à prouver, que les propriétés physiologiques diverses du suc pancréatique sont dues à des principes spéciaux. Ces chimistes ont.

en effet, pu isoler par précipitation, au moyen du phosphate do chaux ou de collodion, une substance azotée, non albuminoïde, qui offre tous les caractères de la diastase salivaire et saccharifîe énergiçpiement l'empois d'amidon, sans digérer les matières protéiques.

Ainsi, lorsqu'on verse la solution alcoolique éthérée de collodion dans l'extrait de la glande, obtenu en broyant celle-ct avec du carbonate de magnésie et de l'eau, et filtrant ensuite on précipite avec le collodion le ferment des substances albuminoïdes, tandis que le ferment amylacé reste dans la liqueur, et peut être obtenu par l'évaporation. Le phosphate de chaux précipité au sein d'un extrait aqueux de glande pancréatique (par l'acide phosphorique et l'eau de chaux) entraîne le ferment diastasique; le ferment albuminoïde reste au contraire en solution. Si dans l'expérience faite avec le collodion, on redissout le précipité, lavé à l'eau et séché dans l'éther aqueux, on obtient deux couches ; la couche inférieure et aqueuse renferme en solution le ferment albuminoïde. Quant au ferment saponifiant les graisses, il n'a pas encore été obtenu isolé et indépendant des deux autres.

Limites d*activité d'un ferment soluble. — Certaines expériences tendent à prouver que les ferments solubles n'ont pas une activité illimitée. On sait qu'avec une dose déterminée de l'un de ces corps, on peut modifier un poids incomparablement plus grand de matière fermentescible ; mais le ferment finit-il toujoiu^s par user son pouvoir et par s'épuiser? La limite d'activité n'a été déterminée que sur un petit nombre de ces ferments, et les données publiées ne permettent que des conclusions très-réservées. La plupart des expériences dirigées dans cette voie ont été faites avec des ferments impurs, contenant encore des matières albuminoïdes.

Ainsi, d'après Paycn et Persoz, il suffit d'une partie de diastase, pour liquéfier et saccharifler 2000 parties d'amidon ; mais d'une part la diastase préparée par précipitation alcoolique, d'après le procédé de ces savants, est un mélange complexe dans lequel la véritable substance active n'entre peat»être que dans

une très-faible proportion. Le rapport de ôqqq deviendrait alors

beaucoup plus petit. D'un autre côté, on a constaté que la présence d'une certaine quantité de glucose gêne la transformation de la dextrine et qu'il suffit, pour voir le phénomène reprendre son cours, soit d'étendre le liquide avec beaucoup d'eau, ou de faire disparaître la glucose, à mesure de sa pro* duction, en lui faisant subir une fermentation alcoolique, au moyen de la levure.

Suivant M. Berthelot, le ferment mversif de la levure peut intervertir 50 ou 100 fois son poids de sucre. Nous devons faire au sujet de ces nombres les mêmes remarques qu'à propos de la diastase. Rien ne prouve donc encore définitivement que les ferments solubles perdent leur pouvoir spécifique, à mesure qu'ils l'exercent. L'opinion inverse trouve un appui dans les doses, infiniment petites, de ferment nécessaires pour produire un effet très-matériel et très-considérable. Il est, de plus, évident que ces dédoublements se font plutôt avec dégagement qu'avec absorption de chaleur puisque les mômes dédoublements par hydratation s'obtiennent par Faction de l'acide sulfurique à petite dose, et que la même quantité d'acide peut agir indéfiniment. Ils n'exigent donc pas l'emploi, la consommation de forces vives et le principe de la conservation des forces ne s'oppose pas à l'idée d'une action indéfiniment prolongée.

Cette manière de voir n'exclut du reste pas le fait possible, probable, démontré dans certains cas, d'une altération progressive du ferment, à la suite de laquelle il aurait perdu son pouvoir spécifique; une semblable altération chimique peut accompagner la manifestation du pouvoir spécifique, ou se produire $ans elle, d'une manière indépendante et sans en être la conséquence.

Études particulière des ferments solubles ou des zymases, —Après ces généralités, nous signalerons ce que chaque ferment indirect présente de spécial. Nous ne reviendrons plus, dans cette étude particulière, sur les caractères physiques, la composition et les propriétés chimiques des zymases, ni sur la manière

de les préparer dans un état plus ou moins grand de pureté. Ces diverses questions ont été épuisées, dans l'étude générale de ces corps, et nous nous exposerions à des redites inutiles, en reproduisant pour chaque ferment ce qui s'applique à la classe entière.

Les points qui fixeront notre attention sont : la réaction chimique, les diverses sources du ferment qui la provoquent; les conditions spéciales qui la favorisent.

\^ Diastases.

Nous donnerons le nom général de diastases aux ferments susceptibles de saccharifier l'amidon.

Si nous n'envisageons que le terme initial et le terme final de la réaction, on arrive à cette conclusion que l'amidon fixe, sous l'influence de la diastase, les éléments de Peau et se convertit en glucose..

^6 Hio#6 + H2 O = ^6 Hiî ^6.

M. amylacée. Glucose.

Cependant, d'après les recherches de Musculus (Ann. phys. chim. (3), LV, p. 203. Bulletin de la soc. chim. Paris, XXII, 31, 1874), de Schwarzer (Bull. soc. chim., XIV, p. 400), de Schultz et Maerker (Bull. soc. chim., XIX, p. 17), et celles de Payen, les choses ne se passent pas aussi simplement. En chaufflant préalablement l'amidon avec l'eau à 70* , avant d'ajouter la diastase, la réaction par l'iode disparaît au moment où la sac^ charification est arrivée au quart (1). Mais l'action de la diastase ne s'arrête pas là ; elle continue si on en met une plus grande quantité, jusqu'à ce que l'on soit (arrivé à la moitié (51 p. 100 Payen, 51 à 51,7 p. 100 Schultz et Maerker) ; c'està-dire jusqu'à ce que l'amidon soit converti en un mélange, à équivalents égaux, de glucose et de dextrine. Â partir de ce moment, la saccharification s'arrête, malgré l'addition de plus fortes quantités de diastase.

Avec Tamidon soluble, les phénomènes sont les mômes. La

!• NoD au tiers, comme Tavait d'abord aDSoncé Musculos.

réaction par Tiode disparaît dès qu'il s'est formé une quantité de glucose équivalente au quart de Tamidon ; mais, avec un excès de diastase, on arrive rapidement et facilement à former de la glucose aux dépens de la moitié de Tamidon.

D'après ces résultats, et sans tenir compte de la disparition de la coloration par l'iode, lorsque la dose du sucre est égale au quart, fait qui demande à être interprété par de nouvelles expériences, on peut supposer que la molécule amylacée se dédouble par hydratation en deux molécules, l'une de glucose, l'autre de dextrine.

2 (^ Hio ^s) + H2 # = €« Hio ^ + ^6 H" ^e

Amidon. Dostrine Glacose.

M. Payen a montré depuis longtemps, qu'en faisant intervenir en même temps la leviire, on peut arriver à la transformation complète de l'amidon en glucose et finalement en alcool et acide carbonique.

Cette expérience prouverait que la présence de la glucose s'oppose à l'action de la diastase sur la dextrine.

Ainsi l'amidon, l'amidon soluble, la dextrine et, d'après les travaux de 01. Bernard, la matière glycogène des tissus animaux peuvent se saccharifier sous l'influence de la diastase ^

Les réactions diastasiques jouent un rôle très-important dans l'organisme animal, et notamment dans la digestion des aliments féculents. Aussi trouvons-nous le ferment diastasique, aussi bien dans l'économie animale que dans les tissus végétaux. Dès ses premiers pas dans le tube digestif, la masse alimentaire est broyée et mélangée avec un liquide, la salive, qui

1. On oblieot uoe diastase assez active en modifiant le procédé de MM. Payen et Persoz. On délaye 1 p. d'orge germée en poudre dans 2 p. d'eau. Après une heure de macération, on exprime et l'on ajoute au liquide son volume d'alcool à 80 degrés centigrades. On filtre et on rejette le premier précipité assez volumineux. Au liquide filtré on ajoute encore un volume égal d'alcool, lï se forme alors un précipité très-raible, qu'on recueille sur un filtre ; on sèche le filtre avec le précipilé à une douce chaleur. On obtient de cette manière un papier diastase trè»actif, qui se conserve parfaitement (Museulus).

-contient, comme Ta montré M. Mialhe (1845), un principe ferment analogue ou plutôt identique avec la diastase de l'orge germée, la ptyaline. Presque en même temps, MM. Bouchardat et Sandras démontraient rexistcnco dans le suc pancréatique d'un agent analogue. Au point de vue de la saccharification des féculents, le suc pancréatique est infiniment plus énergique que la salive. L'action d'une infusion pancréatique sur l'amidon est excessivement rapide, pour ainsi dire instantanée ; c'est, en effet, dans l'intestin grêle que s'accomplit la principale digestion des matières amylacées.

Ce même ferment se rencontre encore dans d'autres parties de l'organisme, partout où l'amidon, animal ou végétal, doit être rendu soluble. Ainsi dans le foie, il existe une sorte d'amidon animal, le glycogène, qui au contact du sang et du ferment est change en sucre, pour être emporté sous cette forme dans le torrent de la circulation. A la période de la vie animale où ce changement doit s'accomplir, le ferment apparaît et l'amidon accumulé est détruit. M. Cl. Bernard (Digestion comparée chez les animaux et les végétaux. Revue scien., 1873, p. 515) établit à ce sujet un parallèle très-frappant, entre les phénomènes chimiques de la nutrition chez les animaux et chez les végétaux. « De même dans les graines, le ferment apparaît dès les premiers temps de la germination; dans la pomme de terre, elle a lieu au printemps ; alors l'agent fermenti* fère se montre dans le tubercule, comme il se montrait dans l'orge germée, il liquéfie l'amidon et le met en situation d'être distribué dans les points où il doit entretenir la nutrition, c'est-à-dire le développement et la vie du végétal. »

a Chez la plupart des animaux, la phase de production du glycogène et la phase de sa fermentation ne sont pas aussi distinctes que chez les végétaux. Les deux phénomènes sont souvent continus et simultanés. Cependant il y a une exception à .faire pour les premiers temps de la vie, surtout chez les animaux à métamorphoses. Par exemple , si nous considérons la larve de la mouche ordinaire, musca lucilia, l'asticot, pour l'appeler de son noai vulgaire nous trouvons qu'elle contient

SCHUTZENBERGER, 16

une énonne quantité d'amidon. C'est un véritable sac de gly* cogène. Pendant ce temps, on n'y trouve pas autre chose que du glycogène et point de trace de sucre. La raison en est que e ferment glycosique n'existe pas encore. Mais bientôt la chrysalide va succéder à la larve, et alors dans cette nouvelle phase de l'existence où se construit l'animal parfait, la réserve de glycogène devra être utilisée. Le ferment apparaît et l'amidon est liquéfié. »

« Quelque chose d'analogue se manifeste chez des êtres bien plus élevés, par exemple chez les mammifères, dans ces temps de la vie embryonnaire où la nutrition est précipitée, où l'activité plastique et formative atteint son plus haut degré. La matière glycogène déposée en divers points du foetus et de ses enver loppès entre alors en mouvement, elle est dissoute et transformée en sucre ^ ».

« La digestion de féculents consiste dans leur transformation en matières solubles et assimilables, solubles afin de pouvoir circuler d'un point à l'autre de l'organisme. La digestion est donc le prologue de l'acte nutritif. Partout où des matières féculentes doivent alimenter un organisme, on retrouvera cette préparation préalable. Or, tous les organismes, dans le règne végétal aussi bien que dans le règne animal, emploient les féculents pour leur entretien, tous, par conséquent, digèrent ces substances dans le sens strict du mot. »

L'agent de ces digestions nutritives est la diastase de l'orge germée, de la salive, du suc pancréatique, etc.

L'action de la diastase sur l'amidon s'exerce à la température ordinaire et atteint son maximum d'effet à 75 degrés.

' i. Les expériences de Cl. Bernard, Heosen, Magendie et SchifT prouvent que daoa le sang vivant il existe un ferment soluble, capable de saccfaarifler ramidon et le glycogène. Ce ferment se retrouve également dans le foie très- frais.

On peut Ten retirer en faisant une infusion froide d*un foie qui, pour cause de nnladie générale, ne produit plus de sucre et ne contient pas de glycogène, et en la précipitant par l'alcool. Le dépôt redissous dans Teau agit sur l'amidon. Ce' ferment spécial existe dans le sang des grenouilles en été et an printemps. Ei^ effet, la deztrine iqjectée dans leurs veines passe dans les urines sous forme de •ttcre^

En hiver U manque, car la dextrine apparaît dans les urines sans altératiOD. i

L'ébullition détruit le pouvoir spécifique de cette substance.

Il est presque inutile de rappeler, tellement le fait est connu, que les effets de la diastase sur Tamidon sont imités par Tintervention de l'acide sulfurique étendu et bouillant.

Ferment inversif. — Le sucre de canne ou saccharose ^Gi2H220" se transforme, comme on le sait par les recherches de M. Dubrunfaut (Ann. de chimie et de phys. (3) XXI, 169 (1847), Oomp. rend, de TAc. XXIX, p. 51 (1849) et XLII, 901 (1856)), en s'hydratant, sous Tinfluence des acides étendus minéraux et même organiques, en sucre déviant à gauche le plan de la lumière polarisée, et- réduisant énergiquement le réactif cupro-potassique de Fehling. La saccharose dévie au contraire à droite le plan de polarisation et n'a pas d'action sur la solution tartro-potassique de cuivre. L*inversion se produit à froid, plus rapidement à chaud; on Ta réalisée par la seule ébuUition des solutions aqueuses de sucre de canne, par leur exposition à la lumière ou par Tintervention d'actions mécaniques. Ainsi le seul fait de pulvériser le sucre provoque la formation d'une petite quantité de sucre interverti. Le produit de l'inversion n'est pas un principe unique et simple. , Le même chimiste a prouvé que la saccharose se trouve, ^près l'inversion, remplacée par deux sucres de formule ■GSH^î'^fi, dont l'un dévie à droite le plan de la lumière pola^ risée, et est identique avec le . sucre de raisin ou glucose ordinaire; dont l'autre, au contraire, est incristallisable, dévie à gauche le plan de polarisation; c'est le sucre incristallisable des fruits acides ou lévulose.

Comme à 15 degrés de température le pouvoir rotatoire spécifique de la glucose est égal à + 57» 8, tandis que le pouvoir rotatoire spécifique de la lévulose est égal à — 106® et que les deux sucres se trouvent dans le mélange en proportions pondérables égales, on comprend que ce mélange, appelé sucre interverti, ait une action lévogyre due à l'excès de Tun des pouvoirs sur l'autre.

.. Le sucre interverti a un pouvoir rotatoire gauche de 25®, à 15 degrés de température.

La formation des deux sucres (glucose et lévulose] se for* mule aisément par Féquation suivante :

Saccharose. Glaeose. Léralosc.

Elle est confirmée par le fait, que sous Tinfluence de la chaleur la saccharose se change en glucose et lévulosane (lévulose moins de Teau) qui elle-même reproduit la lévulose sous l'influence des acides.

Voici comment M. Dubrunfaut opère la séparation de ces deux corps.

On dissout 10 grammes de sucre interverti dans 100 grammes d'eau ^ on traite le tout par 6 grammes de chaux hydratée. Le mélange d'abord fluide se prend en masse au bout de peu de temps ; c'est le lévulosate de chaux qui se sépare en cristallisant, tandis que le glucosate reste dans les eaux-mères. Sans trop tarder, on exprime la masse et l'on décompose séparément par Tacide carbonique la partie solide et la partie liquide, après les avoir dissoutes ou étendues avec une quantité convenable d'eau; la première fournit une solution de lévulose, la seconde de la glucose. On peut aussi arriver à une séparation, ou tout au moins isoler la lévulose exempte de glucose, en arrêtant une fermentation de sucre de canne à peu près à la moitié de sa marche. La glucose fermentant plus facilement que la lévulose, c'est cette dernière qui se retrouve seule.

Sans insister davantage sur toutes ces preuves d'un véritable dédoublement, qui ne laissent aucun doute sur la nature de la réaction, arrivons au ferment.

Cette inversion, ce dédoublement par hydratation de l» saccharose se produit avant toute fermentation alcoolique. Le sucre de canne ne peut être décomposé en alcool et en adde carbonique qu'après avoir été interverti, mais la levure de-

i. D'après les ezpérieoces foites au laboratoire de la Sorbonne, la proportion d*eau indiquée par Dubrunfaut est trop forte pour permettre la cristallisation da lévulosate de chaux. On réussit mieux en employant quatre parties d'eau pour noftpartie de sucre interverti.

bière se charge elle-même de cette opération. On avait d'abord attribué le phénomène à l'acidité de la levure, et M. Pasteur pensait qu'il était la conséquence de la présence de l'acide suc-» ciniquo.

M. Berthelot montra le premier, que l'inversion du sucre de canne par la levure est indépendante des conditions d'acidité et de neutralité, qu'elle est due à l'intervention d'un ferment coluble spécial, contenu dans les cellules de levure. Ce prin-» dpe se retrouve dans l'eau de lavage de la levure, et agit énergiquement sur le sucre, même dans un liquide neutralisé.

Les propriétés de ce ferment soluble, en dehors de son activité propre, le rapprochent de tous les corps de cette classe. J'ai constaté qu'il était facile de le séparer entièrement des matières albuminoïdes qui l'accompagnent, en suivant la méthode de précipitation par l'acide phosphorique et l'eau de chaui indiquée plus haut ^

La saccharose, pas plus que la matière amylacée, n'est susceptible d'être absorbée et assimilée sous sa forme initiale, bien qu'elle présente par rapport à celle-ci l'avantage de la solubilité. Comme la fécule, elle doit être digérée, et les produits de cette digestion sont la glucose et la lévulose 2. M. Bernard a démontré l'existence dans le suc intestinal d'un ferment inversif soluble, semblable à celui de la levure; il forme un des éléments utiles les plus importants de cette sécrétion. Il suffit, pour le prouver, d'injecter une solution de saccharose pure (ne réduisant pas la liqueur de Fehling) dans une anse intestinale limitée entre deux ligatures, ou de la mettre en contact avec une infusion de membrane muqueuse intestinale, pour voir au bout de très-

1. M. Béchamp a trouvéi après M. Berthelot, le ferment inversif (zyœase) •dans Teau de lavage de la levure altérée spontanément par Inanition. Dans ces conditions^ j'ai reconnu moi-même que l'on obtient an liquide excessivement actif et qui produit Tin version d'une manière presque instantanée.

2. Le sucre de canne est, selon l'expression de M. Cl. Bernard, comme une matière inerte ou indifférente qui circulerait impunément dans le sang ou dans la sève, sans que les éléments anatomiques poissent jamais le détourner et se l'approprier. U cite comme preuve, qu'en Injectant dans les veines ou dans le tissa cellulaire d'un anima), du sucre de canne, celui-ci se retrouve poids pour poids dans l'excrétion urinaire, et traverse par conséquent réconomie, sans être modifié 4m assioiilé.

246 ï-ERMENTS SOLDBLES

peu de temps le sucre réduire l'oxyde de cuivre. On constate, au moyen du saccharimètre, que la déviation de ce sucre interverti physiologiquement est la même que celle du sucre interverti chimiquement. M. Cl. Bernard a constaté l'existence du ferment inversif sur des chiens, des lapins, des oiseaux, des grenouilles. M. Balbiani en a prouvé l'existence dans le tube digestif des vers-à-soio.

Rapprochant ces faits de digestion de la saccharose chez les animaux, des transformations analogues observées dans l'économie végétale , comme il l'avait déjà fait pour la sacchariflcation de l'amidon, M. Bernard montre qu'en général le ferment inversif se trouve dans tous les points de l'économie vivante et dans toutes les circonstances où la saccharose doit être utilisée pour la nutrition. La canne à sucre qui fructifie, la betterave qui monte en graine transforment par inversion le sucre interposé dans leurs tissus. L'agent est toujours exactement le même : un ferment inversif. M. Bernard l'a retiré de la betterave en évolution, comme M. Berthelot l'avait extrait de la levure. La fermentation alcoolique est, dit notre illustre physiologiste, un phénomène corrélatif de la nutrition d'un organisme, la lèvûre de bière, torula cerevisise. Or la saccharose est impropre à la nutrition de cet être microscopique, comme elle est impropre à la nutrition des êtres plus élevés. H est donc nécessaire que la saccharose soit modifiée, transformée en glucose, avant qu'elle puisse servir aux échanges vitaux de l'organe ferment. La cellule de levure , en opérant cette transformation, travaille en vue de son propre développement. Elle digère pour elle-même la saccharose; Tinterversion est encore ici un phénomène digestif de la même nature que ceux que nous venons d'examiner. « De même que la fécule, la saccharose, qui existe à l'état de réserve dans les tissus d'un grand nombre de végétaux, est impropre à participer au mouvement nutritif de la plante. Et c'est pour cette raison que ce sucre peut s'amasser et s'accumuler, comme il arrive dans la racine de betterave et dans la tige de canne à sucre. Le sucre y forme une réserve qui attend le moment d'entrer en action. Ce

• moment vient pour la betterave, lorsqu'elle doit bourgeonner, fleurir et fructifier : alors le sucre diminue progressivement et disparaît peu après du tissu et de la tige de la betterave, en se changeant en glycose. Les feuilles contiennent à ce moment exclusivement do la glycose : la racine se dégarnit et les épargnes de sucre qu'elle renfermait vont se distribuer dans la tige pour servir à la floraison et à la fructification; mais cela même n'est possible qu'à la condition d'une transformation préalable, qui change la nature chimique et la composition de la saccharose, et la fait passer à l'état de glycose. C'est là encore une véritable digestion. La betterave doit donc digérer son su.cre, comme la levure, comme les animaux. »

Je n'ai pu résister au plaisir de donner la parole à notre grand savant. Bien ne peut, en effet, fournir une idée plus nette de l'importance du sujet que nous traitons en ce moment, que l'ampleur de vues avec laquelle ces phénomènes sont rattachés à l'ensemble du grand acte de la nutrition des êtres vivants. Il ne s'agit donc pas ici de réactions chimiques isolées, intéressantes par l'obscurité qui règne encore sur la cause qui les provoque, mais de transformations qui jouent un rôle capital dans les actes de la vie et de la nutrition, et dont la grando généralité est mise en lumière de la façon la plus complète.

Ferment émulsifet saponifiant. — M. 01. Bernard a montré que le suc pancréatique, seul parmi tous les liquides sécrétés dans le tube digestif, possède la remarquable propriété d'émulsionner et ensuite de saponifier les matières grasses neutres. Il constitue donc le véritable agent de la digestion des substances grasses ou des glycérides naturelles.

L'émulsion qui précède la saponification est plutôt une transformation physique que chimique. C'est la division mécanique du liquide gras qui se trouve séparé en un nombre infini de petits globules, se maintenant grâce à une constitution moléculaire caractéristique. Au microscope on voit une multitude de granulations nageant dans le liquide et animées du mouvement brownien. L'émulsion est la condition de l'abfiorption des corps gras.

Parmi les sécrétions organiques du canal digestif le suc pancréatique peut seul fournir avec les huiles une émulsion complète et persistante. M. Bernard attribue ce pouvoir émulsif à un ferment particulier, soluble. Il admet que l'émulsion persistante de la graisse dans le lait est due à la présence du ferment émulsif et que ce liquide nutritif renferme la matière grasse toute préparée pour Tabsorption.

L'émulsion par le suc pancréatique ou l'extrait de la glande est instantanée. Vient ensuite un phénomène plus lent ; c'est la saponification, c'est-à-dire le dédoublement par hydratation des trimargarine, trioléine, tristéarine, etc., en glycérine et acides gras. Ce dédoublement ne se produit pas toujours dans l'intestin. L'émulsion pénètre dans les vaisseaux chylifères avec son caractère lactescent et ce n'est que plus loin, dans les divers tissus, que la saponification a lieu. On a pensé que la saponification provoquée par le suc pancréatique était due à l'alcalinité du liquide. M. Bernard lève cette objection en montrant : !• que d'autres sécrétions tout aussi alcalines sont inactives; 2* que le tissu du pancréas, qui n'a pas de réaction alcaline, produit rapidement des phénomènes du môme ordre; 3* enfin par l'ébuUition on détruit le pouvoir spécifique du suc sans affaiblir son alcalinité. Le ferment émulsif peut être isolé en mélange avec des matières albuminoïdes et deux autres ferments indirects dont nous avons déjà parlé (diastase pancréatique, ferment digestif des albuminoïdes). Le ferment émulsif possède la propriété de la caséine, de se précipiter à froid par le sulfate de magnésie. Il est coagulé par la chaleur.

Dans les végétaux on retrouve des corps do même ordre. Vient-on à broyer une graine oléagineuse avec de l'eau, on obtient une émulsion dans laquelle on voit bientôt apparaître de la glycérine et des acides gras libres. Pendant la germination, le ferment émulsif et saponifiant, mis avec la graisse en présence de l'eau, lui fait subir une véritable digestion et la rend assimilable.

L'émulsine des amandes possède une propriété analogue; nous verrons plus loin qu'elle agit sur certains glucosides.

Cette action multiple tient-elle à un mélange de plusieurs ferments ou à une activité variable du même corps suivant les éléments mis en sa présence? Nous ne pouvons nous prononcer à cet égard. KôUiker et Mtiller ont montré que le suc pancréatique peut effectuer la décomposition de Tamygdaline. C'est là une indication précieuse.

Peut-être, lorsqu'on aura réussi à isoler pur le ferment émulsif du suc pancréatique, lui trouvera- t-on les mêmes propriétés qu'à l'émulsine ou synastase.

Pour terminer ce qui a trait à la fermentation des glycérides nous n'avons plus qu'à fixer les idées sur le genre de réactions qui s'opèrent, en donnant les équations du dédoublement, telles qu'elles résultent des travaux de M. Berthelot.

1*» Emulsion (changement physique) ;

2*» Dédoublement.

-G3H5 {^18H33^.^)a + 3H«0 = €3H8^3 + 3 (^18H380.HO)

Trioléine. Glycérine. Acide oléique.