FERMENTATION

« fournir de la chaleur en se disloquant et en groupant autre- « ment ses éléments. » (Duclaux.) Mais, au cours de cette existence asphyxique, l'activité du micro-organisme diminue grandement, et il cesse presque de se reproduire. Il arrive même un moment où il faut lui donner de Toxygène libre, si minime qu'en soit la quantité (Pasteur). Ce fait, et surtout l'expérience de Cochin, qui montre qu'une levure née à Tabri de Toxygène est incapable d'attaquer le sucre, prouve que la levure n'est pas un anaérobie strict, et que des réserves d'oxygène, probablement fixées sur les éléments oxydables de son parenchyme, hii sont nécessaires pour garder en quelque sorte son élan vital et le communiquer aux générations successives (Kayser).

Cet affaiblissement du pouvoir reproducteur de la levure vivant en anaérobie, s'explique parce fait que la désagrégation du sucre lui fournit beaucoup moins d'énergie que sa combustion totale, à l'aide de l'oxygène libre.

« Le sucre est endothermique. En brûlant, il fournit « 7i3ooo calories ; mais lorsqu'il fermente, il donne un corps « complètement brûlé, l'acide carbonique, et l'alcool qui con- « serve 64aooo calories; la différence, 71000 calories, repré- « sente la chaleur mise en liberté par la formation de l'acide « carbonique. C'est cette chaleur mise en liberté, que la levure « utilise ; elle est environ la dixième partie de la chaleur totale K que fournirait le sucre en brûlant en totalité (vie aérobie) ; « c'est pourquoi la levure est obligée d'en décomposer dix « fois plus. » (Guichard. Microbiologie du dislillateur, p. i4) C'est pourquoi encore, les cellules de la levure, s'étant à peine accrues et multipliées, auront transformé une quantité relativement énorme de sucre.

« La vie protoplasmique de la levure-végétal est, à toutes ff les périodes de son existence, en parfait rapport avec la « quantité d'oxygène qu'on lui fournit. » (Duclaux.)

La disproportion considérable entre la quantité de l'organisme actif et celle de la substance transformée, est précisément la caractéristique de ce phénomène vital, la fermentation ('} .

(*) V. NicOLLE. Eléments de Microbiologie, 1901. Kàyser. Les levures (Encyclopédie Léaulé).

ïa yorioys geserales

C'est la fermentation des sucres par les levures, qui esl mise à profit par Tindustrie des boissons alcooliques.

D'ailleurs, ce pouvoir de transformer les sucres en alcool dans Tétat d'asphyxie, existe non seulement chez les levure^ et chez les micro-organismes voisins, mais encore chez toule cellule végétale (Lechartier et Bellamy ; A. Miintz), et même animale (J. Béchamp) (*) ; de telle sorte qu'on a pu parler de V ubiquité de C alcool dans la nature (Duclaux).

Tous les sucres ne sont pas également aptes à subir Factioi zymotique des levures C*^), mais seulement ceux d'une slruc ture chimique spéciale, déterminée par Fischer, dans ses beaux travaux sur la synthèse des sucres (1892): les sucres dont le nombre d'atomes de carbone est divisible par 3. Ce sont d'abord, et surtout, les monosaccharides à 3 atomes de C, les hexoses : glucose dextrogyre ou 0 glucose (raisins, fruits miirs, partie solide du miel, urine des diabétiques) ; lévulose ou fructose (fruits, partie liquide du miel, etc.); galactose: mannose. Ce sont ensuite les disaccharides, en particulier les hexobioses suivants : saccharose (canne, betteraves) ; lactose ou sucre de lait;maltose (amidon modifié par Tamylase. Mais, tandis que les monosaccharides fermentent directement, les disaccharides doivent être auparavant transformés en mono saccharides. C'est ainsi que, par exemple, le sucre de canne est, au préalable, changé en sucre interverti (mélange à parlie^ égales de glucose et de lévulose) par hydratation.

(:nH22oit 4- H»0 = C«H'20« + H»20«C«

glucose lévulose.

De même, les polysaccharides (luelezilose de la manne de Briançon ; mycose ou sucre de l'ergot de seigle ; raffînose des mélasses de betteraves ; Iréhalose ou su< re des nids (* :

C; Dans Je» oxpérienres récentes, MM. Stoklasa et Cerny, iiiotlnnl en présence b» fragment d'animal et du glucose, tous deux aseptiques, obtiennent GO* et alcool. Dor^la zymase existe dans les tissus animaux. Ces expériences, il est vrni. viennent d'ètrr contestées.

(') Ou plutùl. comme il existe un rapport direct entre lu constitution de la Ic^uff qui fait fermenter un sucre et la structure stéréochiniique de ce sucre (Fischer'' ; s tous les sucres ne fei mentent pas, c'est que nous ne connaissons pas encore les levorf* qui leur sont appropriées (Kayser).

(^] Elaboré por des coléoptères du genre Laurinus.

LEVURES i3

inuline des tubercules de dahlia et de topinambours ; dextrine ; amidon), doivent être décomposés en sucres élémentaires, pour pouvoir subir la fermentation alcoolique.

Les agents de dédoublement des di et polysaccharides sont des diastases ou enzymes, et Ton sait que ces substances solubles, élaborées au sein des cellules-ferments (albuminoïdes transformées), ont la propriété caractéristique d'opérer en poids très minime — et invariable — sur une quantité considérable de matière à transformer (^).

Ce sont: la sucrase^ qui intervertit le saccharose; \dL maltase ou glucose^ qui intervertit le maltose (-) ; Vamylase, qui transforme Tamidon (ou plutôt V « empois » d'amidon) en dextrine ; la dexlrinase, qui change la dextrine en maltose — continuant par un dédoublement, Faction décoagulante de Tenzyme précédent ; la melibiase ; la Irehalase ; etc., etc.

Tout organisme qui ne sécrète pas une ou plusieurs (^) de ces diastases, ne saurait faire fermenter le ou les saccharides correspondants.

Mais il y a plus. On sait, depuis Bïichner (1897), que c'est à Taide d\in enzyme, la zymase, que les levures et, en général, les ferments alcooliques, font fermenter alcooliquement les sucres élémentaires ou hydrolisés par les diastases précédentes. Cette importante notion est d'acquisition récente : la zymase ne dialysant pas et n'opérant, par conséquent, qu'à l'intérieur des cellules, on n'a pu en étudier les propriétés que lorsqu'on s'est avisé de dissocier les levures par broyage et expression.

La sécrétion de la zymase serait un fait d'adaptation (à la vie asphyxique) : l'action disloquante de la zymase sur les sucres, action génératrice de chaleur, remplace, pour la levure vivant en anaérobie, l'action directement comburante de Toxygène libre.

(*) t^ C'est par les diastases que le rôle des micro-organismes a été expliqué... Elles sont préseoles toutes les fois qu'il doit se produire une digestion quelconque dans Tintérieur des cellules... » (Fischer).

^) La levure de bière transforme directement la maltose en alcool, sans intervention apparente de la maltase (Mœrcker).

(') Une moisissure. Taspergillus niger, sécrète la sucrase, la maltase. l'amylase, la melibiase, etc. Par contre, diverses moisissures, de nombreuses levures et un nombre important de bactéries, élaborent de la sucrase...

i4 NOTIONS GENERALES

« Rien ne nous dit, d'ailleurs, que la zymase n'apparaisse « que dans la vie anaérobie.... On ne reconnaît une diastase « qu'à ses produits, et si ceux-ci sont consommés ou détruits (c au fur et à mesure, ils peuvent passer inaperçus et, avec « eux, la diastase qui les donne.... Si l'alcool témoin de « l'existence de la zymase n'apparaît pas pendant la vie aérobie, « c'est qu'il est mis en œuvre, à l'intérieur de la cellule, avant « d'avoir passé à l'extérieur. Ainsi la sécrétion de la zymase, « au lieu d'être intermittente et commandée par la vie sans « air, serait continue, et l'alcool n'apparaîtrait comme résidu « que lorsque manquerait l'oxygène nécessaire à sa mise en « œuvre dans les tissus... » (Duclaux.)

Notons que les acides dilués sont capables de produire les effets diastasiques de certains enzymes. Par exemple, l'amidon est transformé en dextrine, puis en glucose, par les acides. Ceux-ci peuvent môme, à eux seuls, effectuer un travail nécessitant rintervention de plusieurs enzymes différents. Bien entendu il y a similitude à' effet et non de processus.

Les levures, pour prospérer, exigent encore, comme tous les êtres vivants, un milieu nutritif suffisamment riche en matières minérales et en matières azotées.

Les substances minérales indispensables sont l'acide phosphorique et la potasse, ou encore les composés de ces deux substances (Ad. Mayer).

Quant aux matériaux azotés les plus assimilables, ce sont les sels ammoniacaux, les albuminoïdes solubles et dialysables (albuminoïdes peptonisés, en particulier) et quelques produits amidés (urées et uréides).

Les agents de la fermentation alcoolique sont répartis dans les trois classes de microbes végétaux: bactéries, moisissures et levures. Mais c'est dans la classe des levures, que se recrutent — dans nos contrées, du moins — les agents normaux et aussi les plus actifs, de cette fermentation.

Les levures sont des champignons microscopiques dépourvus de mycélium vrai et représentés par des cellules elliptiques, ovales ou sphériques, groupées en chapelet (levures hautes) ou isolées, soit par paires, soit par unités (levures basses). Elles ont de 8 à lo jx, dans leur plus grand diamètre.

LEVURES i5

Elles sont composées d'un protoplasma, d'un noyau et d'une paroi mince, élastique, de nature cellulosique. Durant la fermentation, le protoplasma et le noyau se vacuolisent. Dans les vieilles cultures, les cellules se remplissent de gouttelettes graisseuses.

Elles se reproduisent, en général, par bourgeonnement et, exceptionnellement, par sporulation interne — pendant le jeûne^ par exemple — la cellule normale se transformant en asque ou thèque. .

Quelques levures (schizosaccharomyces Pombe et octosporus) se divisent par cloisonnement, à la manière des bactéries.

Les levures d'industrie usuelles appartiennent presque toutes au genre saccharomyces vrai^ dont la caractéristique est de pouvoir donner des spores.

Laissant de côté la question de classification et de variabilité des espèces, sujet extrêmement complexe, très controversé et n'intéressant que les chimistes de brasserie et de distillerie, nous ne décrirons ici que les types suffisamment déGnis et les plus connus.

I® 5. cerevisiœ ou levure de bière proprement dite. C'est Tespèce principale des brasseries. Sa variété basse est l'agent de la fermentation du même nom. Elle produit, dès la température de I à 2**, une fermentation lente, durant de une à plusieurs semaines ; et, signe particulier, ses colonies restent au fond du liquide, sans être soulevées par GO^ dé-

gagé (') -

Sa variété haute a des cellules plus volumineuses, à bourgeonnement plus rapide ; elle ne se développe que de i6 à 20°, et, poussée par le dégagement de GO^, elle monte à la surface des liquides, s'échappe par la bonde des tonneaux. Elle donne aux bières une saveur spéciale, qui n'est plus à la mode aujourd'hui. Nous avons vu qu'elle est de moins en moins employée par la brasserie française ; mais elle est d'un emploi

(') Dans la variété — ou mieux, la sous-espèce — saccharomyces cerevisiœ de fermentation basse, Hansen distingue deux races : la levure I Carlsberg et lu levure II Carlsbcrg. Cette dernière donne une bière meilleure au goût, mais de moins bonne conservation.

iG yoriOKS GÉNÉRALES

exclusif, en distillerie, pour la fabrication delà levure pressée, à cause de la vigueur plus grande de sa végétation, qu'explique facilement son aération continue.

Le S. cerevisiir fait fermenter le saccharose, le maltose et le glucose.

2^^ S. apicuiatus. Très répandu sur les fruits miirs et doux. Cellules à forme de citron et parfois de demi-lune. On le rencontre surtout au début de la fermentation du jus de raisins. Il passe Thiver dans le sol. Il n'intervertit pas le saccharose et n'attaque pas le maltose.

3"* 5. elLipsoïdeus. Ferment principal du jus de raisins. Attaque le saccharose, le glucose, le maltose.

4" S. exiguus. Petites cellules en toupie. Agent de la fermentation consécutive de la bière. Attaque vigoureusement le saccharose et le d-glucose.

5* S, malt Duclauxi, N'attaque ni le saccharose, ni le maltose, mais le sucre interverti, en. donnant du parfum aux liquides.

6® S, pastoriaiius. Se rencontre dans les moiits de raisins et de pommes et dans la bière.

Une levure non saccharomyces^ le schizosacckaromyces Ponibe^K été rencontré dans une bière d'Afrique (Kayser).

On trouve dans les moûts en fermentation, une foule d'autres organismes, ferments saccharomyces vrais (levures sauvages de Hansen) ou faux, moisissures et bactéries. Certains d'entre eux sont aptes à fabriquer de l'alcool, mais la plupart ont surtout pour effet de vicier les processus de la fermentation, ou d'en altérer les produits utiles. 11 faut leur attribuer une bonne partie des « impuretés » des flegmes et des boissons fermenlées, ainsi que les « maladies » de ces dernières.

Les levures, nous le savons, ont une activité d'autant plus grande qu'elles sont plus largement aérées. Elles meurent à 6o** dans un milieu humide. Elles ne peuvent agir dans un milieu contenant plus de i5 p. loo d'alcool.

Lorsqu'elles ont épuisé toutes les matières nutritives du liquide qui les héberge, elles se déforment et maigrissent, réduites qu'elles sont à vivre aux dépens de leur propre