APPLICATIONS UTILES DES MOISISSURES
Les applications des moisissures reposent sur deux propriétés qu'elles possèdent :
1° Dans certains cas, elles peuvent émettre des diastases capables d'agir sur l'amidon ou sur certains sucres;
2® Dans certaines conditions, elles peuvent produire de véritables fermentations.
Utilisation du pouvoir diastaslque.
D'après ce que nous avons dit dans la première partie de ce livre, nous savons que les moisissures capables de produire des diastases en produisent le maximum lorsqu'on les met dans les meilleures conditions devitalité, c'est-à-dire en présence d'un milieu très nutritif, contenant de la substance à hydrolyser, très aéré et dans de bonnes conditions de température.
Mais ce sont là les conditions de production des diastases à l'intérieur de la moisissure. En général les diastases doivent agir extérieurement; il faut donc se mettre dans les meilleures conditions de diffusion.
Ces conditions sont pour ainsi dire contraires de celles de la grande production.
Il y a maximum de diffusion lorsque la matière alimen-
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taire et Tair viennent h manquer, au moment, en définitive, où la moisissure consomme ses aliments de réserve
Utilisation de la propriété de faire fermenter.
Nous savons que les moisissures privées d'air acquièrent le pouvoir ferment, et nous avons à ce sujet fait une remarque très importante. Ces moisissures ne peuvent subir la vie anaérobie absolue, elles continuent à exiger une certaine dose d'oxygène et c'est pour cela, qu'en général, les rendements rapportés à la quantité primitive de sucre ou d'amidon sont très faibles, 60 et même 4o pour 100 de ce qu'ils pourraient être.
En d'autres termes, les moisissures conservent en vie anaérobie un pouvoir comburant qui n'est pas négligeable.
Ce qui caractérise toutes les fermentations dues aux moisissures c'est, outre cette nécessité d'une faible dose d'air, la lenteur de la fermentation et la limite ordinairement basse de la teneur en alcool qu'elles peuvent supporter.
Nous avons dans la partie théorique cité les limites supérieures d'alcool supporté par les différentes moisissures.
Rappelons par exemple que M. Calmette a montré qu'en six jours, par l'amylomyces sur du moût de bière, on obtient 2,4 volumes d'alcool.
Dans les conditions les plus favorables, la moisissure en question ne peut supporter plus de 7 volumes.
Un autre caractère des fermentations par moisissures est une très grande sensibilité a l'influence du milieu.
Ainsi Boidin et Rolants ont étudié l'action de Toxygène et de l'acidité sur l'amylomyces cultivé sur des vinasses de distillerie.
LEUR UTILISATION ai(>
Ils ont vu que la culture en profondeur développe plus de moisissures que la culture en surface et celle-ci moins que la culture aérée ;
Que la culture en profondeur développe plus d'acidité que la culture en surface ou aérée; que la dose diacide produit est d*autant plus faible que Tacidité initiale est plus forte.
Dans un milieu neutre c'est la culture en profondeur qui donne le plus d'alcool; dans un milieu a 38'",4 d'acide sulfurique par litre, c'est la culture superficielle qui tient la tête.
En milieu neutre, c'est la culture superficielle qui détruit le moins de sucre parce qu'elle brûle moins qu'en milieu aéré et donne moins d'alcool qu'en culture profonde.
Mais en milieu acide la culture en profondeur détruit autant de sucre que la culture superficielle, quoique donnant moins d'alcool.
Sanguinetti a entrepris une étude comparative des eflFets de l'aspergillus oryzœ, de l'amylomyces Rouxii, et d'un mucor, le mucor alternans.
Les expériences qui ont porté sur des milieux ne contenant que 3 pour loo d'amidon ou de dextrose, ou que lo pour lOO de saccharose ont montré :
I® Que d'abord seul l'aspergillus peut agir sur la saccharose, mais en dix jours, à peine les 2/3 du sucre ont-ils disparu. De plus, on est loin de recueillir tout l'alcool possible, la perte est de i6 pour lOO;
2® Que sur les milieux dextrineux et amylacés toutes les moisissures laissent au bout de dix jours un résidu d'hydrate de carbone; c'est l'aspergillus qui donne le moindre résidu ; c'est l'amylomyces qui donne le plus de résidu, tout en fournissant le maximum d'alcool, parce que son pouvoir comburant est le plus faible.
Au point de vue pratique, les conséquences à tirer de ces faits sont les suivantes :
Si, comme dans les expériences de Sanguinetti, on ne prolonge pas Topération au delà d'une certaine limite, il y aura toujours de la matière première non transformée.
Si, au contraire, on prolonge les opérations, le pouvoir comburant continuant alors à s'exercer, on détruira bien toute la matière première, mais sans grand profit au point de vue du rendement en alcool.
Association avec les levures.
D'où l'idée d'associer à la moisissure employée une levure opérant parallèlement sur les hydrates de carbone et en particulier sur l'hydrate de carbone résiduel : M. Calmette, avec l'amylomyces additionné de levure, a pu doubler le rendement en alcool.
Cette idée peut être d'ailleurs considérée comme provoquée par la pratique. Car l'étude des boissons fermentées faite avec les moisissures en question a montré la présence, h côté de ces moisissures, de levures particulières provenant sans doute du développement de races mélangées aux races de moisissures, ou peut-être de la transformation des cellules de moisissures en cellules de levures, si toutefois l'on adopte les idées de transformisme dont nous avons parlé plus haut.
Relativement h la présence des levures, a côté des moisissures, je donnerai quelques détails :
C'est Korschelt qui, le premier, a signalé des levures dans le kojl et le moto, c'est-à-dire dans la culture des spores diastasiques et dans le levain utilisés pour le saké ; Schiew^eck a trouvé plusieurs sortes de levures dans les mêmes produits.
Dans la levure chinoise, M. Calmette a montré qu'un ensemencement sur plaque de gélatine produit 8 colonies d'amylomyces, 20 de levures et 3o de bactéries.
De même, dans l'arrak, boisson faite avec de la mélasse
ASSOCIATION AVEC LES LEVURES aai
de cannes, dont on entraîne la fermentation par un levain fabriqué à Taide de riz cuit et d'aromates, à côté des organismes dont nous avons parlé, se trouve une levure le S. Vordermanii capable de détruire i8 pour loo de sucre en trois jours à 3o°, et résistant à lo volumes d'alcool.
L'idée d'ajouter une levure aux moisissures est donc non seulement logique, mais trouve encore un appui dans la pratique la plus empirique.
A l'aide de cette association formée par la moisissure et la levure, on peut donc espérer amener la fermentation complète de l'hydrate de carbone dans un temps relativement court.
Mais il y a un point faible h la méthode ; surtout dans les pays où l'impôt est basé d'après la capacité des cuves.
Étant donnée la faible teneur en alcool que les moisissures supportent, il faut partir de moûts très dilués, ce qui est coûteux au point de vue de l'impôt, si l'impôt est proportionné à la capacité des cuves, et au point de vue de la dépense de combustible employé à la distillation.
Il est vrai qu'on peut espérer acclimater les moisissures à supporter plus d'alcool et c'est ce qui semble être arrivé pour l'amylomyces qu'on ne travaillait au début que dans des moûts contenant lo à 12 kilogrammes de grains par hectolitre, tandis qu'aujourd'hui on emploie d'autres microbes travaillant jusqu'à 18 et 20 kilogrammes.
Conditions d'un travail mixte , moisissures et levures. — Il résulte de tout ce qui précède que les conditions à réaliser pour un travail mixte par moisissures et levures sont les suivantes :
I** Amener la plus grande production possible du ferment soluble, en cultivant la moisissure en milieu aéré, à température convenable (ordinairement fort élevée), sur un milieu de culture très nutritif contenant la matière h
transformer par la diastase, c'est-à-dîre en général l'amidon, et j'ajouterai Tamidon à l'état d'empois ou même légèrement saccharifié, soit par un peu de moisissure ou de malt sacrifiés, soit par un peu d'acide;
2° Amener la diffusion de l'enzyme et produire la fermentation en milieu peu aéré (i), à une température plus basse que celle de la production de diastase, température supportée par la levure employée concurremment avec la moisissure;
3° Utilisation de races de moisissures acclimatées à une forte dose d'alcool et de levures acclimatées à la plus haute température possible, puisque les moisissures préfèrent ordinairement les températures élevées.
Etant donnée cette considération de la température, il faudra opérer en cuves fermées, pour éviter la contamination par les microbes extérieurs, etpour éviter la vaporisation de l'alcool. On profitera de cette nécessité pour opérer sur des moûts et dans des cuves aseptiques.
Ceci sera toujours un avantage par rapport au travail au malt car on ne peut stériliser celui-ci, tandis qu'on peut stériliser un moût avant d'y inoculer une moisissure en culture pure.
Etude spéciale des différents cas.
Nous allons passer en revue les différents cas, où la distillerie fait appel aux propriétés précédentes des moisissures.
Utilisation de Faspergillus oryzœ. — Koji. — Au Japon on fabrique avec les spores de cette moisissure
(i) Pour augmenter cette dififusion il faut affamer les moisissure». L'idéal est donc d'avoir un moût constitué de telle manière qu'épuisé relativement à la moisissure, il soit encore nutritif pour la levure.
ESPÈCES UTILISABLES aaS
appelées koji, une boisson de riz fermentée, le saké (i), qui est bue en nature et qui n^cst pas à ce point de vue du 'domaine de la distillerie. Mais la drèche en est distillée à la vapeur pour en tirer Talcool résiduel, de sorte que le saké peut passer pour un moût de distillerie.
a) Ppéparation du koJi. — Les grains de riz, nettoyés, battus, trempés douze heures, sont cuits à la vapeur, puis étendus sur des nattes que Ton remue souvent pour empêcher la formation de grumeaux (2).
On ensemence avec les spores brunes de Taspergillus ^rizae dans la proportion des o,025 pour 100 de riz, et ^n agite longtemps pour incorporer les spores au riz.
On porte aux germoirs, constitués par des galeries de mine ayant un peu plus de 2 mètres de large et i™,20 de jhauteur. Ces galeries sont branchées sur une artère prin- -cipale. Le riz est mis en tas dans le germoir, recouvert ■de nattes et abandonné une nuit ; le lendemain on Tasperge et on fait des couches minces ; le troisième jour ■on reforme les tas. Après 4 heures un mycélium s^est -développé. On étale de nouveau en couches minces sur des nattes que Ton secoue pour empêcher les formations -de grumeaux et le 4® jour on récolte les spores qu'on recueille dans du papier.
La température du germoir varie avec les saisons entre •24** et 27° (au besoin on chauffe); les grains qu'on y porte sont à 28°-3o®; le second jour après l'aspersion, ils -sont à 23°-26®, mais leur température s'élève et le lendemain matin ils atteignent 4o^; la mise en couches minces fait baisser la température, mais celle-ci remonte vers
(i) On fabrique aussi une sorte de sauce avec le soja hispid ; on s'en :fiert aussi pour faire lever le pain.
(a) On y ajoute souvent la cendre d'une sorte de camélia.
On voit qu'il y a une différence considérable entre la température du riz et celle du germoir.
Une 2® méthode permet de récolter le koji en 3 jours; on laisse le riz cuit au germoir pendant 2^ heures, la température s'élève alors à ^o** ; on fait des tablettes que l'on porte dans un endroit chaud et qu'on pétrit après 12 heures pour en renouveler les surfaces. Dans ces conditions, les spores peuvent être récoltées après trois jours.
Le koji qui doit servir à faire le saké est d'abord incorporé à une sorte de levain, le moto.
(^) Fabrication du moto. — On fait un mélange de 68 de riz, 72 d'eau, 21 de koji que l'on brasse toutes les 2 heures à 20°; après trois jours on coupe la masse en deux et on y incorpore du riz cuit; ou brasse de nouveau toutes les deux heures pendant un jour, on coupe, on incorpore un supplément de riz cuit et des aromates ; on continue à brasser pendant 3 jours.
Cela fait une période de travail de 7 jours pendant lesquels l'amidon tend à se dissoudre en formant de la dextrose et un peu de dextrine. C'est le moment où la plante se développe en donnant beaucoup de diastase.
Lorsque cette période est terminée, on réunit les 4 cuvées, ce qui diminue l'influence de l'air ; on réchauffe à 25° et on laisse la fermentation s'établir. Après une dizaine de jours, le moto est terminé, il contient environ 85 pour 100 d'eau, 12 pour 100 d'amidon non attaqué, 0,5 pour 100 de dextrose, 2,5 pour 100 de dextrine et 10 pour 100 d'alcool.
y) Fabrication du saké. — On mélange du moto avec du riz cuit; ici, la fermentation marche parallèlement à la saccharification, d'abord lentement, puis très vite ; l'opération dure environ 26 jours.
On obtient un moût contenant en moyenne 4 pour loo d'amidon non dissous, o,5 pour 100 de dextrine et jusqu'à i4 ou i5 pour 100 d'alcool.
Les moûts sont filtrés et livrés à la consommation immédiate ou pasteurisés à 5o®-6o**.
Les drèches rentrent dans le travail ou sont distillées à la vapeur.
Remarque. — On trouve à côté de l'aspergillus des saccharomyces qui jouent sans doute un rôle dans la fermentation.
Travaux de Takamine. — Takamine a fabriqué une sorte de koji : i** en remplaçant le riz par d'autres grains et 2° en y ajoutant un mélange nutritif de sels.
On opère à 3o** pendant 1 jour ou 36 heures, puis on abandonne la masse dans une atmosphère humide.
Lorsque les spores sont formées on sèche à basse température et on tamise pour séparer les spores qui peuvent servir comme agent de fermentation.
En cultivant le koji sur des drains bien stérilisés dans des conditions très voisines des précédentes, puis en séchant le tout à 5o° et tamisant les spores, il reste une drèche portant le mycélium qui joue un rôle saccharifiant. C'est le taka koji qui peut remplacer le malt. On en emploie un extrait fait à froid, tandis que le résidu solide est cuit à la vapeur et réintroduit dans la fabrication.
Cet extrait est employé avec les matières amylacées cuites k la vapeur et ramenées à ôS'^-yo**, cela dure i heure ; on refroidit le moût à 20** et on y incorpore un levain (2-10 litres par hectolitre de moût). Ce levain est un moût d'abord saccharifié par du takakoji à 60" pendant ■une heure, ramené à 20° et ensemencé avec une nouvelle quantité de takakoji et avec de la levure mère.
Takamine a aussi proposé :
i" de faire un extrait aqueux de takakoji;
2® d'y incorporer un extrait de son, de grains crus, etc. ;
3° de précipiter à l'alcool;
4** de laver à l'alcool et à l'éther.
Efiront a refait cette expérience, le produit obtenu est Lucien Lévy. — Microbes et distillerie. i5
aa6 MOISISSURES
peu actif car la filtration est très diflicile et le produit s'altère. De plus l'addition des substances inertes augmentait le pouvoir sacchariBant et non le pouvoir liquéfiant.
Enfin Takamine a eu Tidée d'augmenter la surface de culture en mélangeant à la masse des fragments de pierre ponce, ou du sable.
Utilisation de Vustilago. — Le même Takamine a proposé dans des conditions analogues la culture de Tustilago dont les spores seraient utilisées pour le travail du maïs.
On fait la culture sur un mélange de 8 de sable, i d'eau,. I d'amidon. Les spores sont utilisables en 36 heures,, mais on conserve une partie de la culture pendant 6 à 8 jours pour ensemencer la suivante.
Moisissures de Varrak. — L'arrak est une boisson alcoolique faite avec de la mélasse de canne mise en fermentation à l'aide d'un levain analogue au moto.
On a trouvé dans cet arrak, du mucor racemosus (Clamydomucor de certains auteurs) qui saccharifie l'amidon et un autre mucor (rhizopus oryzœ, analogue ou identique au mucor stolonifer) qui saccharifie la dextrine. Il y a également une monilia qui paraît faire fermenter la maltose et la dextrose (M. Javanica) et une levure (Saccharomyces Vordermannii) capable de détruire i8 pour loo de sucre en trois jours à 3o° et résistant à lo volumes d'alcool.
Utilisation de l'amylomyces Rouxii. — Emploi en. Chine. — En Chine et en Cochinchine on prépare le choum-choum, eau-de-vie de riz marquant 32**-42°.
On se sert d'un ferment désigné sous le nom de men ou de migen.
Cette levure chinoise est fabriquée en Chine et au Cambodge avec du riz ou des haricots ou du maïs réduits, en farine. En Cochinchine on n'emploie que le riz.
On réduit en farine du riz décortiqué et pulvérisé dans un mortier. D'autre part on pulvérise un mélange de 46 plantes aromatiques où Ton remarque entre autres la cannelle et le clou de girofle.
On triture ensemble les deux poudres avec de l'eau dans une auge circulaire de manière à former une pâte molle.
On en fait des galettes épaisses d'un centimètre que l'on enrobe de balles de riz et qu'on pose sur des nattes. Ces nattes placées sur des étagères, couvertes de paillassons, sont laissées dans une pièce à 28**-3o°.
La moisissure se développe sous forme de duvet et après 2 jours on sèche les galettes au soleil.
Voyons maintenant la confection du moût. On emploie 18 kilogrammes de riz, en partie décortiqué par le passage sous des meules de bois, et que l'on mêle avec 22 litres d'eau dans une chaudière chauffée par un feu de bois. Cette chaudière est fermée : i** par une natte, 2° par un couvercle.
On cuit 2 heures, le riz est étendu sur des nattes, on le saupoudre de levure pulvérisée et on l'installe dans des pots en terre d'une vingtaine de litres qu'on remplit à moitié. On ferme les pots; après trois jours la sacchariBcation est faite. On remplit les vases avec de l'eau, la fermentation commence et est terminée au bout de
48 heures.
On distille dans des alambics formés d'une bassine en tôle, d'un dôme en bois, d'un chapiteau en terre, d'un tube de bambou long de 2"',5o incliné a 45° et qui se rend dans des récipients plongés dans des bassines d'eau
froide.
Les alambics sont chauffés à feu nu sur le même massif que la chaudière à cuire le riz. Avec 100 kilogrammes de riz et i'*^',5oo de levure on obtient 60 litres d'alcool à 36® en moyenne.
Emploi de l'amylomyces en Europe. — Boidin et Rolants ont montré d'abord qu'en cultivant sur des vinasses stérilisées de Tamylomyces on peut tirer i litre d'alcool à 90** par hectolitre de vinasses.
Boidin et Colette ont ensuite institué une méthode de fermentation directe des moûts amylacés par l'emploi de l'amylomjces. Nous allons ici indiquer seulement le principe des opérations entant qu'application delà microbiologie, réservant la technique pour un autre ouvrage. On commence par préparer un moût de maïs en le cuisant avec 2 fois son poids d'eau et en élevant en trois heures la pression à 4 atmosphères; le moût pourrait naturellement être fait d'autres grains que le maïs.
On installe d'autre part dans une cuve matière un lait de malt formé d'environ i de malt vert pour 100 de maïs travaillé et on y envoie le maïs tout en ayant soin d'aller assez lentement pour que la température ne dépasse pas 70**.
Après environ une heure de malaxage, le maïs est liquéfié. On l'envoie alors dans un autoclave à 2 atmosphères où on le chauffe à 120** ce qui le stérilise.
Remarque, — C'est le caractère spécial de ce mode de travail de pouvoir stériliser le moût. En effet la diastase n'est plus utile, tandis que, dans le cas d'un moût au malt ordinaire 011 la diastase n'a donné qu'un mélange de maltose et de dextrineinfermentescible, il faut conserver cette diastase jusqu'à la fin de la fermentation et par conséquent on ne peut à aucun moment chauffer trop fort le moût.
Le moût stérilisé est envoyé dans des cuves que nous ne décrirons pas ici en détail ; qu'il suffise de savoir qu'elles portent un agitateur, un appareil d'injection d'air et un appareil d'injection de vapeur.
Le remplissage de la cuve se poursuit au fur et à mesure des stérilisations; la première charge est acidulée d'acide
sulfurique qui est calculé de manière à neutraliser toute la charge de la cuve ; tant que dure le chargement on fait bouillir le liquide de la cuve, cela le stérilise et cela tue les spores qui peuvent être adhérentes à la paroi de l'appareil, car elles sont entraînées par l'eau de condensation de la vapeur dans de Teau acidulée bouillante.
On arrête alors la vapeur, on la remplace par de Tair stérile de manière k avoir à l'intérieur un léger excès de pression: il n'y a donc pas de rentrée d'air par les joints.
On refroidit a 38° la cuve par une pluie d'eau (il faut 5 heures). On fait l'ensemencement de l'amylomyces par une tubulure; la quantité employée est réellement très faible pour le volume de i 000 hectolitres des cuves: on emploie i ou 2 cultures faites avec environ 100 grammes de riz cuit. Dès que l'ensemencement est réalisé, on fait marcher l'agitateur et on injecte de l'air.
Cela a pour but de noyer le mycélium et de réduire au minimum la quantité d'amidon brûlé.
Après 20 heures, il n'y a pas une goutte du liquide qui ne contienne du mycélium; il y a encore une forte proportion d'amidon. Au début on avait songé à faire la fermentation par la moisissure, on laissait donc celleci se développer mais il y avait combustion considérable d'amidon et grande lenteur de l'opération.
Actuellement, vers la vingtième heure on cesse l'injection d'air, on refroidit le masse à 33° et on ensemence une levure pure convenable. Pendant le début de la fermentation il y a de l'amidon résiduel, mais après 3 jours tout l'amidon est fermenté.
Le pouvoir réducteur du moût va en augmentant après l'addition de levure puis il redescend vers zéro qu'il atteint le 8" jour. Donc le pouvoir saccharifîant s'exerce concurremment avec le pouvoir ferment, il a même l'avance au début.
On sait que le danger de la méthode est une infection
23o LEVURES
de 1.1 grande masse de moût, soit que celui-ci ait été mal stérilisé, soit qu'on introduise des semences impures.
On a soin de constater la stérilité du moût, en en recueillant dans des tubes stériles et en mettant ceux-ci à Tétuve. De même on examine au microscope les semences et on les essaie en petit sur des moûts stériles. Enfin disons qu'on complète la Fabrication en filtrant les vinasses riches en mycélium et en extrayant l'huile.
Quant à la discussion de la méthode nous la donnerons dans le volume traitant de la distillerie proprement dite. Ici nous voulons nous borner à indiquer une application excessivement importante de la microbiologie.
