Fermentation alcoolique du glucose

— Le jus (lu raisin, obtenu en le foulant dans une cuve, constitue ce que l'on appelle le moût ; il contient du sucre interverti, des matières albuminoïdes, des matières grasses, des principes colorants, des acides organiques libres ou combinés à la potasse, tels que les acides tartrique et malique, et des sels à acides minéraux, tels que le phosphate de calcium, le sulfate de potassium et le chlorure de sodium. Sous Tinfluence de divers ferments, principalement du ferment appelé saccharomyces ellipsoulus^ qui se présente sous forme de cellules elliptiques ayant 0"'",00() de long et 0'"",004 ou 0"",005 de large, le glucose contenu dans le moût se transforme en divers produits, parmi lesquels dominent Talcool et l'acide carbonique.

L'équation suivante montre la possibilité de ce dédoublement:

(;fiHi?OG ^ 2C^H«0 + 2C02.

Mais en même temps il se forme de la glycérine C'^H^O^ etdeTacide succinique C^H^'O'*. L'équation suivante proposée par Monoyer rend compte de cette réaction accessoire :

4C6Hi20« -I- 3H^0 = C^H^O* + ÔC^RSO^ + 200^ + 0.

Cet oxygène ne se dégage pas; il sert à la vie du ferment. La première réaction prédomine de beaucoup. On trouve en moyenne que 94 0/0 du glucose se transforme en alcool et acide carbonique, tandis que 4,5 0/0 donnent de la glycérine et de l'acide succinique et 1,5 0/0 sont utilisés pour le développement du ferment (formation de cellulose, de matières grasses, etc.). Bien que la glycérine et Tacide succinique ne se forment qu'en petite quantité,

^ i. — FERMENTATIONS l LIQUIDES FERMENTES 629

ce sont des produits constants de la fermentation alcoolique.

Les phénomènes de la fermentation, longtemps obscurs, ont été étudiés par un grand nombre de savants, parmi lesquels on doit citer tout particulièrement Pasteur, auquel on doit presque exclusivement la théorie aujourd'hui admise.

Le phénomène principal de la fermentation est le dédoublement du glucose en alcool et en acide carbonique sous rinfluence indispensable d'un être organisé qui se développe, se multiplie pendant ce dédoublement. Cet être organisé peut être autre qu'un saccharomyces . 11 n'y a pas que ces êtres unicellulaires qui produisent ces transformations. Des végétaux très inférieurs, mais cependant d'un ordre un peu plus élevé que les saccharo- 7)iyces^ tels que les penicilliuyn ^ les miicor^ les aspe^^gillus , peuvent agir de même et transformer le sucre en alcool quand on les met dans un milieu convenable à l'abri de l'oxygène de l'air.

Les saccharomyces, lés levures de bière, quand on les met dans un moût sucré et qu'on laisse l'air arriver facilement, se développent très rapidement en donnant une sorte de fermentation tumultueuse ; le glucose disparaît alors en ne donnant que peu d'alcool, mais en produisant surtout de l'eau et de l'acide carbonique comme le font, dans les mêmes conditions, des êtres un peu supérieurs, les moisissures. Quand, au contraire, le ferment se trouve en présence d'un moût sucré et soustrait à l'action de l'oxygène libre, on peut penser, avec Pasteur, que ce ferment respire avec l'oxygène emprunté à la matière fermentescible et que c'est dans cet acte physiologique qu'on doit placer l'origine du caractère ferment.

La plupart des cellules végétales produisent des fer-

630 CHAPITRE XVI. FERllE2rrATI05>

meoUlioD^ analo^rues : ainsi MM. Lecbarlier et Beilam^. reprenant une aocieoae expérience de Bt-ranl, ont montré en plaçant des fruits, s^^parés de Tarbre. dans une atm«>>phère exempte d*oxygène que le sucre disparaissait, transformé en alcr»oK sans qu'on puisse constater la pn-sence de la levure de bière. Des fruits très divers. teN que poires, pommes, citrons, cerises, châtaignes, prunes, grains de blé et graines de lin, subirent cette transformation.

Mais, tandis que les j>e/2Û:i7/i't///2 ne transforment qu'une faible partie du sucre en alcool, à Tabri de Toxygène de Tair, et que leur développement se trouve bientôt arrêté par la présence de l'alcool formé, les saccharomyces peuvent produire une transformation beaucoup plus complète et le liquide fermenté atteindre une richesse alcoolique bien supérieure à celle que donnent les peiùcillium.

La fermentation alcoolique étant produite par un organisme vivant, certaines conditions de milieu sont nécessaires pour que le sucre puisse être transformé en alcool et acide carbonique. La température doilêtre convenable et le ferment doit trouver dans le milieu les éléments nécessaires à sa nutrition et à son développement. Pour ce qui concerne la température, on a constaté que c'est entre ih et .*iO" que la fermentation se fait le mieux. Une température trop basse ralentit ce phénomène ; la température de 0** ne suffit pas, d'ailleurs, pour faire périr la levure. Les températures un peu supérieures à 30** doivent être évitées, parce que les fermentalionsqui seproduisent alors donnent des produits secondaires désagréables ou nuisibles pour la bonne conservation du vin. C'est pour cela qu'en Algérie il est indispensable, pour obtenir des fermentations normales des moûts de raisin, de refroidir

§ 1. FERMENTATIONS : LIQUIDES FERMENTES 631

artificiellement les locaux où seproduit la fermentation (1). La température de 55^ suffit pour tuer la levure contenue dans une liqueur. Au contraire, si la levure est séchée à basse température, elle peut résister, à Tétat sec, à la température de 100". La lumière favorise la fermentation alcoolique.

On a fait un grand nombre d'expériences pour étudier l'action de diverses substances, des sels en particulier, sur la fermentation. Ainsi, Dumas a trouvé que le bitartrate de potassium, qui se trouve constamment dans les vins, n'entrave pas la fermentation. D'autres, au contraire, ont une action très nuisible ; tel est le borax, par exemple, dont les propriétés antiseptiques expliquent l'action. L'acide carbonique et l'alcool gênent la fermentation ; si on fi\it, en efl*et, le vide au-dessus d'une liqueur en fermentation, de façon à éliminer constamment l'acide carbonique et l'alcool produits, on constate que la fermentation est très active ; au contraire, les moûts très sucrés qui produisent des vins très alcooliques et mousseux, quand on empêche le départ total de l'acide carbonique, conservent une partie de leur sucre que la levure ne peut transformer dans ce milieu riche en alcool et en acide carbonique.

Lesalcalis et les acides peuvent arrêter la fermentation, quand leur proportion est trop considérable. Normalement la levure est acide ; une quantité d'acide équivalant a cent fois l'acidité de la levure suffit pour empêcher la fermentation ; une quantité d'alcali équivalant à vingt-

(1) M. le capitaine Toutée a proposé récemment d'employer comme cuves «le fermentation des cuves métalliques de façon à permettre plus facilement le refroidissement par l'air ambiant. Depuis quelques années on a recours à des circulations d'eau froide dansdes serpentins immergés dans les cuves pour abaisser leur température. En Algérie on a même utilisé de la glace pour refroidir les cuves de fermentation.

cinq fois l'acidité de la levure arrête la fermentation. 11 y a donc des conditions de milieu à éviter pour que la fermentation puisse se produire ; il y en a d'autres, au contraire, que Ton doit rechercher. L'analyse des ferments, en indiquant les produits qu'ils contiennent, nous renseigne sur les matières qu'il faut leur fournir pour qu'ils se développent. On y trouve : de la cellulose, 37 0/0 ; des matières albuminoïdes, 45 0/0; des peptones, 2 0/0 ; des matières grasses, 50/0; des matières minérales, 50/0, formées surtout de phosphate de potassium et de magnésium, avec un peu de chaux et des traces de soude, de fer, d'acide silicique et d'acide sulfurique. Il faut donc fournir à la levure non seulement des matières carbonées, le sucre suffît pour cela, mais aussi des matières contenant l'azote nécessaire à la formation des matières albuminoïdes. Une expérience célèbre de Pasteur a montré qu'en mettant une trace de levure (de la grosseur d'une tête d'épingle à l'état humide) dans un liquide composé de :

Eau distillée 100^'

Sucre 10^'

Tartrate d'ammonium. ... 0, 1

et les cendres de 15 grammes de levure pour fournir les matières minérales qui se trouvent normalement dans la levure et qui sont nécessaires à son développement, on obtenait une fermentation lente, mais très nette ; au bout d'un mois, la moitié environ (4*^5) du sucre avait disparu en même temps que 6 milligrammes d'ammoniaque, et il s'était développé des cellules de levure qui, une fois sèches, pesaient 43 milligrammes. La trace de levure introduite s'était donc comportée comme une semence, et la levure s'était déve-

§ 1. FERMENTATIONS : LIQUIDES FERMENTES 633

loppée en empruntant au sucre et à Tacide tartrique le carbone nécessaire à la formation de sa cellulose, h l'ammoniaque l'azote nécessaire à la formation de ses matières albuminoïdes, et aux cendres les matières minérales.

Le glucose n'est, d'ailleurs, pas la seule matière sucrée capable de fermenter : le lévulose, le maltose et le lactose jouissent de la même propriété. En outre, d'autres sucres, sous l'influence des acides, de la diastase ou même du ferment, se transforment d'abord en glucose, en s'hydratant, puis fermentent ensuite : tels sont le sucre de canne ou saccharose, le mélitose, le tréhalose, le mélézitose ; tels sont encore l'amidon, la dexlrine^ certaines gommes, le glycogène, etc.

Toutes les matières donnent par la fermentation de l'alcool et de l'acide carbonique comme produits principaux, de la glycérine et de l'acide succinique comme produits accessoires constants, et enfin de très petites quantités de diverses autres matières: d'abord des homologues de l'alcool éthylique, tels que les alcools propylique, butylique, amylique, caproïque, puis des acides gras, tels que l'acide acétique et l'acide butyrique.