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DIVERS FERMENTS LACTIQUES

Même en réservant comme nous l'avons fait, le nom de ferments lactiques aux êtres qui ne prennent pour eux qu'une faijjle portion du sucre qu'on leur donne pour aliments et transforment tout le reste en acide lactique, le nombre des espèces est considérable et dépasse certainement la centaine. Ces espèces semblent d'ailleurs appartenir à des g-enres assez variés. Nous avons vu que le ferment lactique de Pasteur était une sorte de diplococcus, ou plutôt ce qu'on appelle plus volontiers aujourd'hui une cocco-bactérie. Dans le travail que nous avons visé au chapitre précédent, Lister a décrit plusieurs formes dont quelques-unes sont des bacilles. Hueppe a rencontré de son côté dans du lait aigri, son hacillus acidi lactici, fait de courts bâtonnets immobiles ayant de 1 à 1,7;j. de longueur, 0,3 à 0,4[j. de largeur, d'ordinaire par couples, quelquefois, mais plus rarement, en chaînes de quatre. Lindner, Storch, divers autres savants, ont de leur côté décrits comme ferments lactiques des coccus authentiques parfaitement ronds, isolés, par couples, ou en chaînes.

Les espèces variées ainsi découvertes ont en général fait l'objet d'une description portant sur leur forme, les caractères de la culture sur gélatine ou sur gélose, les lindtes de résistance à la température. Tous ces renseignements étaient précieux à recueillir, mais nous savons aujourd'hui qu'ils sont un peu contingents. De plus, si à l'origine, leur ensemble pouvait être considéré comme constituant un portrait méconnaissable, il y a aujourd'hui tant de traits communs aux diverses espèces, qu'on s'y em-

brouille et qu'on ne sait plus par où elles se détachent les unes des autres. Je ne crois pas qu'il y ait une seule de ces diagnoses sur laquelle on puisse compter. 11 y a sûrement des doubles. Pour toutes ces i-aisons, nous les passerons toutes sous silence. Nous grouperons sous une môme rubrique les résultats obtenus par divers savants pour diverses espèces de ferments lactiques, et nous compterons comme propriétés générales, celles qui résulteront de ce mode de comparaison. En admettant môme ([ue cette vue d'ensemble ne nous doime pas grand'chose, il vaudra encore mieux s'y tenir que de se noyer dans les détails de la description particulière d'une centaine d'espèces.

M. Kayser a précisément fait, dans cet ordre d'idées, une sorte de travail de révision auquel nous aurons ijeaucoup à emprunter. Malheureusement les ferments lactiques sur lesquels a porté ce travail de comparaison ne semblent être, ni les uns ni les autres, des ferments lactiques bien actifs. Et ici, nous devons définir de suite ce que nous nommons activité, pour distinguer de ce que nous nommerons puissance.

S30. Activité d'un ferment lactique. — Imaginons que nous mettions en activité, au même moment, plusieurs fermentations identiques au point de vue des conditions extérieures, mais ensemencées avec des quantités égales de ferments lactiques diltérents. Si nous mesurons^ par un moyen quelconque, la quantité d'acide lactique produite dans les premières 24 ou 48 heures, ces quantités pourront évidemment être prises comme mesure de l'activité des divers ferments fonctionnant dans les mêmes conditions. Il est bien entendu que l'activité, ainsi définie, dépend de ces conditions, que l'ordre dans lequel se rangent les ferments étudiés peut se modifier dans un autre milieu, à une autre température, etc. ; mais cette activité, ainsi définie, dépend de la semence et, sans en être un

DIVERS FERMENTS LACTIQUES 329

caractère spécifique, n'eu est pas moins un clément important à connaître.

C'est pourtant très rarement qu'elle a été mesurée. En g'éuéral, l'expérience de comparaison dont nous venons de tracer le plan a été faite en introduisant, dans les ballons d'essai^ non pas le même poids de ferment lactique déjà formé, suffisant pour donner en 24 heures un poids mesurable d'acide lactique, mais la même quantité de semence, qui avait besoin de se développer avant de commencer à agir, de sorte que l'expérience superposait deux actions qui n'obéissent pas aux mêmes lois : l" la, puissance de multij)lication ; 2'^ l'activité du microbe. Il faut, pour mesurer l'activité seule, que la multiplication soit nulle ou au moins très réduite. On y arrive, ou à peu près, en mettant à l'avance une quantité de cellules vivantes voisine de celle que le même liquide fournit dans une fermentation sous le même volume, lorsqu'il a été ensemencé.

Cette mesure de l'activité se trouve encore plus faussée lorsqu'on se sert du lait comme milieu de comparaison, et que pour se dispenser de mesurer la quantité d'acide lactique, on prend la durée de coagulation du lait comme terme de comparaison, dans la pensée que lorsque le lait se coagule, c'est toujours, à la même température, sous l'influence de la même dose d'acide lactique. Les activités sont alors considérées comme étant en raison inverse des durées de coagulation.

Ce procédé de mesure suppose plusieurs conditions qui ne sont pas toujours réalisées. Si le ferment lactique sécrète par exemple de la présure, qui vient aider l'action coag-ulante de l'acide lactique, ou bien s'il sécrète de la caséase, qui vient l'empêcher, la durée de coag'ulation ne dit plus rien sur l'activité du microbe comme producteur d'acide lactique. De plus, comme la température a une influence très puissante sur le phénomène de la coagulation^ de petites variations, provenant de places différentes

330 CIIAPITRR XV[

dans rétiive, peuvent influencer le résultat. Quoi qu il en soit, c'est par cette incthode que les activités des ferments lactiques ont été généralement mesurées et il faudra bien nous contenter de ces résultats.

SSl. Puissance d'un ferment lactique. — Imaginons maintenant d'autres fermentations de comparaison, dans lesquelles on mesure non pas la quantité d'acide lactique produite dans l'unité de temps, mais le niveau atteint lorsque la fermentation est terminée et que le microbe refuse son concours. Nous savons qu'en thèse générale les produits de l'action microbienne sont défavorables pour le microbe qui les a formés. La fermentation lactique s'arrête lorsque l'acide lactique atteint une certaine limite, et cette limite est variable d'un microbe à l'autre, dans les mêmes conditions de culture. Mlle est ainsi, pour ce microbe, un élément de son histoire.

On l'appréciera en étudiant le niveau atteint par les fermentations vieillies. Il faudra naturellement se garder de mettre, dans ces liquides, du carbonate de chaux qui supprime, au fur et à mesure, l'influence fâcheuse de l'acide lactique déjà formé. Il ne la supprime pas complètement, il est vrai, ou bien il en laisse subsister d'autres^ car des fermentations en présence de carbonate de chaux ne vont pas toujours jusqu'au bout, lorsque la proportion du sucre y est trop forte. Mais il vaut mieux faire la mesure avec des liqueurs cfui s'acidifient.

On retrouve là des notions analogues à celles que nous avons établies et dotées des mômes noms à propos de la levure. Avec elles, et la notion déjà fournie du rendement, nous pouvons entrer dans l'examen des circonstances qui agissent sur la fermentation lactique.

3S2. Action de la température. — L'expérience la plus étendue qui ait porté sur ce point est celle de M. Kayser, qui a opéré sur 15 espèces de ferments prove-

DIVERS P^ERMENTS LACTIQUES

nant d'origines diverses. Les uns, les premiers dans le tableau suivant, sont des ferments de la crème et du fromage. Ceux qui suivent sont de préférence des ferments des brasseries ou des distilleries. Le ferment f est le bacillus lactis acrogenes, que nous savons (QT) n'être pas un ferment lactique vrai. Les bacilles c, g, sont le Bac. Bisclileri, et le B. de Freudenreich a : s est le microbe de la mammite contagieuse des vaches, découvert par M. Nocard ; d est le bacille Guillebeau c, provenant d'une inflammation de la mamelle. Le tableau indique leur origine, leur activité mesurée par la durée de coagulation du lait à 28", et les efl'ets de la chaleur mesurés de la façon suivante :

Des pipettes fines, remplies d'une culture en milieu acide des divers microbes, étaient chauffées pendant des durées variables aux températures de oo, 60 et 65°. Sitôt le nombre de minutes écoulées, on les plongeait dans l'eau froide ; on s'en servait aussitôt pour ensemencer du lait, et on regardait s'il y avait ou non coagulation. Quand ce lait ne se coagulait pas, c'est que la semence avait été tuée par le chauffage. La mort est représentée dans le tableau par le signe H-, la résistance par le signe — .

oms

; Origine

Activité

Crème,

Crêrae,

id.

(h-ùme.

Moût de seigle.

Mûilt de distillerie,

Id.

Jus de choucroute,

Bière,

Id.

Mammite de vache,

Résistance à

Température optima

10 min. 15 min. 5 min. 10 min. 5 min. —

On voit que les quatre bacilles retirés do la crème se montrent à peu près également fragiles ; aucun ne résiste à 5 minutes de chaufTage à 60'\ Ceux de la fin du tableau sont en moyenne plus résistants. Le bacille <l [c GuilU'beau) est même remarquable, car il résiste à des conditions de chaufTage qui tuent tous les autres. Mais, en moyenne, on voit que ces ferments sont plus sensibles à la chaleur que la moyenne des bacilles. Leur sensibilité les rapproche des coccus, et c'est là une notion qui résume aussi les conclusions qu'on peut tirer des nombres disparates fournis par divers savants sur la température mortelle des microbes qu'ils ont étudiés.

On a placé dans ce tableau quelques chiffres relatifs à ce que Kayser appelle la température optima de la culture. Ce sont les températures auxquelles la coagulation du lait est la plus rapide pour les microbes étudiés. Mais ces chiffres tombent sous le coup des réserves que nous avons formulées plus haut. En outre, la dose d'acide nécessaire pour coaguler un lait, n'est pas la même à diverses températures. De sorte que la coagulation ne correspond pas à des quantités égales d'acide produit, et dès lors ne peut plus être une commune mesure. Dans leur ensemble, ces nombres sont pourtant d'accord avec les données qu'on rencontre dans d'autres mémoires. Aussi Hueppe avait fixé 3o à 42" pour limites de la température optima des fermentations lactiques ; Liebig, 30 à 33" ; Mayer, de 30 à 40°.

2S3. Résistance au temps. — Les microbes qui résistent mal à la chaleur résistent en général assez mal aussi au vieillissement dans les milieux de culture, surtout lorsque ces milieux ne contiennent pas de carbonate de chaux et restent acides. A l'état de dessiccation, la résistance est plus grande. D'après Kayser, les ferments lactiques qu'il a étudiés, déposés sur du papier où ils se dessèchent, et abandonnés à l'abri des poussières de l'air dans des tubes

DIVERS FERMENTS LACTIQUES 33;i

flambés et fermés an cotoii^, conservent plus de trois mois la faculté de coaguler le lait stérile qu'on introduit dans ces tubes, et cela qu'ils aient été exposés à l'étuve à 25", en présence de la lumière diffuse, ou à une obscurité complète.

224. Action de l'oxygène. — 11 existe sur ce point, dans la science, des renseignements en apparence un peu contradictoires. Mayer a vu que la fermentation lactique peut se poursuivre en l'absence d^air, et telles sont bien, en effet, des fermentations lactiques actives poursuivies en présence de carbonate de chaux, où se fait un dégagement permanent d'acide carbonique. D'après Hueppe, au contraire, la présence de l'air esi nécessaire à la fermentation lactique^ et Richet a même constaté que l'oxygène activait le phénomène, et amenait, toutes choses égales d'ailleurs, l'acidité à un plus haut degré, c'est-à-dire augmentait à la fois l'activité et la puissance du ferment. M. Kayser a donné la clef de ces contradictions en montrant que tous les ferments lactiques ne se comportent pas de même. Tous semblent avoir besoin, à l'origine, de la présence d'un peu d'oxygène. Mais, en l'absence de ce gaz, il y en a qui s'arrêtent et peuvent être comptés comme aérobies, d'autres qui restent indifférents. Je ne citerai pourtant aucun des nombres qu'il a obtenus, parce que, sur ce point, ses expériences sont indécises. Il s'est contenté de comparer des cultures en surface et des cultures en profondeur faites avec le même liquide et le même microbe. Mais, comme ses fermentations étaient lentes, le degré d'aération différait peut-être peu entre les liquides. De plus, dans les cultures en surface, il y a, ou il peut y avoir, des phénomènes de combustion qui ne se produisent pas dans les cultures en profondeur. Toutefois, comme les divers microbes qu'il a étudiés se comportent diversement suivant qu'on étale le liquide de culture dans un matras à fond plat, ou qu'on l'introduit dans un tube étroit, cela suffit pour qu'on

334 CHAPITRE XVl

puisse admettre que ces microbes sont très inégalement avides d'oxygène.

Pour faire cette étude d'une façon correcte, il faudrait comparer deux cultures identiques, l'une faite en matras aéré et plat, l'autre dans le vide ou en présence d'acide carbonique. Il faudrait, dans ces conditions, comparer l'activité du microbe, mesurée par la rapidité de la disparition du sucre, et sa puissance, c'est-à-dire le taux auquel s'élève l'acidité à l'air et dans le vide, lorsque la fermentation s'arrête d'elle-même en milieu acide. Il faudrait en outre rechercher si les acides produits sont les mêmes dans les deux cas, c'est-à-dire s'il y a la même proportion d'acides fixes et volatils. Dores et déjà, les résultats de Kayser montrent que le rendement en acide, c'est-à-dire la quantité d'acide formée pour 100 de sucre disparu, diminue lorsque l'arrivée de l'air devient plus facile, mais que cet acide total est fait alors d'une plus grande proportion d'acides volatils, et d'une moins grande proportion d'acides fixes. Ceci est surtout vrai pour ses ferments lactiques les mieux caractérisés comme tels, les ferments n et v, par exemple.

SS5. Multiplication du ferment. — L'intervention de l'oxygène peut être envisagée à un autre point de vue. A propos de la levure, nous avons vu que l'air active la multiplication et diminue le pouvoir ferment, c'est-à-dire le rapport du sucre disparu au poids de cellules actives. M. Kayser n'a pas étudié spécialement ce sujet, mais on trouve, dans son mémoire, à propos d'une autre question, des nombres qui peuvent nous donner une idée du phénomène.

Une des causes qui rendent cette étude difficile, c'est qu'il est très difficile de retenir sur un filtre les ferments lactiques, de façon à les laver, à dessécher et à les peser. Ils sont si fins qu'ils traversent les pores de tous les papiers usuels. Le ferment n, déjà signalé, est entièrement

Divers ferments lactiques 335

retenu, et en Tensemençant sur de l'eau de touraillons à 13,3 de glucose par litre, on a trouvé les chiffres suivants :

En surface En profondeur

Sucre disparu 5,48 8, 1

Rendement en acide lactique 80 0/0 94 0/0

t^oids du ferment en mgr 333 386

Pouvoir ferment 16,4 20,9

Dans une autre expérience faite avec le me nie microbe ensemencé sur du jus d'oignons, à 10,54 gr. de glucose par litre, on a trouvé de même :

En surface En profondeur

Sucre disparu 6,70 7,55

Rendement en acide lactique 60 0/0 94 0/0

Poids du ferment en mgr 1 . 1 47 1 .467

Pouvoir ferment 6,3 5,1

D'autres nombres, un peu éparpillés dans le mémoire, ou relatifs à d'autres microbes, ne sont pas en désaccord avec ceux-ci, d'où il résulte que pour ce ferment n :

1^ Le rendement en acide est plus grand en profondeur qu'en surface ;

2" Le poids du ferment suit une loi analogue ;

3" Le pouvoir ferment semble plus capricieux. Cette complication apparente tient peut-être à • ce que, comme nous allons le voir tout à l'heure, le sucre n'est pas la seule substance du milieu à laquelle le microbe puisse emprunter ses aliments. Dans tous les cas, les nombres relatifs au pouvoir ferment nous avertissent que, contrairement à ce qu'on a fait pendant longtemps, il y a un large compte à tenir du poids des cellules formées pendant la fermentation, et qu'on n'a pas le droit, qu'on a longtemps pris, de la considérer comme une quantité négligeable. Il y a des cas où 20 0/0 du sucre sont immobilisés à la fin de la fermentation dans la matière des globules, et même on peut se demander comment il peut se faire, dans le der-

nier exemple cité, que les 7.550 gr. de svicre dis])arii nient pu fournir 94 0/0 de leur poids, c'est-à-dire 7.100 gr. dacide fixe, et 1.467 gr. de ferment. Ceci nous confirme dans notre conclusion que dans le jus d'oignons, il y a eu uue autre substance que la glucose prenant part au phénomène de nutrition microbienne.

Quoi qu'il en soit, on voit qu'aucun ferment lactique, même nourri exclusivement aux dépens du sucre, ne pourra donner un rendement de 100 0/0, à cause de la perte toujours sensible, correspondant à la formation des cellules.

236. Alimentation hydrocarbonée. — M. Poitevin a étudié au point de vue de son alimentation hydrocarbonée le bacille dont nous avons déjà parlé à la tin du chapitre précédent. Nous avons vu comment il se comporte avec les sucres en ce qui concerne l'acide lactique. En dehors de ce corps et des acides volatils qui l'accompagnent toujours, comme nous le verrons tout à l'heure, l'auteur ne signale ni alcool, ni acide succinique.

Avec la mannite, la transformation est très lente, même lorsqu'on force la quantité de peptone pour rendre le liquide plus nutritif, et qu'on la porte de 1 0/0 à 2 0/0 et 3 0/0. On obtient une fermentation un peu plus active quand on remplace l'eau peptonisée par du jus d'oignons additionné de 0,5 0/0 de peptone. Dans ces conditions, 100 gr. de peptone ont donné après 2 mois et demi :

' Alcool élliylique 9.7

Acide acétique 5.0

Acide foniiique 4.9

Acide lactique droit... 62.1

Avec la dulcite, la transformation est également très lente : on retrouve l'alcool, l'acide acétique en petites quantités, et environ 25 0/0 d'acide lactique droit.

Avec la glycérine, il se forme aussi de l'acide lactique

DIVKRS FKHMIv\TS Lx\CTlQUES 337

droit en proportions plus considérables, environ 00 0/0. On retrouve là les produits déjà rencontrés dans l'étude du groupe du Friedlaender, mais ici les fermentations sont plus difficiles.

Le bacille de Pottevin n'attaque pas le lactate de chaux. L'expérience a été faite dans divers milieux nutritifs sans aucun changement dans le résultat. Il n'attaque pas non plus le succinate de chaux, les tartrates de chaux, de magnésie, d'ammoniaque. Mais il peut se développer très bien dans des solutions de peptone à 2 0/0 additionnée de 3 0/0 de malate de chaux. Au bout de quelques jours, le liquide est le siège d'un dégagement gazeux très actif, qui n'a malheureusement pas été étudié, et il contient, pour 100 gr. d'acide malique disparu, environ ;

Alcool éthylique 8

Acide acétique 16

Acide t'ormique 24

et pas d'acide lactique ni d'aucun autre acide fixe. Le caractère de ferment lactique, si manifeste avec les sucres^ a donc complètement disparu. Il y a plus, ce bacille qui diffère complètement des bacilles de Friedlaender lorsqu'il agit sur les sucres, avec lesquels il ne donne ni alcool, ni acide succinique, leur ressemble dans son action sur les alcools polyatomiques. Il leur ressemble aussi en ce que, avec certains milieux nutritifs, il ne donne plus d'acide lactique.

C'est ici que nous pouvons peut-être nous rappeler utilement, pour la préciser, la distinction établie dans le chapitre précédent entre les ferments lactiques vrais et les autres microbes producteurs d'acide lacticjue. Elle est de même nature que celle qu'on établit entre les levures alcooliques ordinaires et les espèces productrices d'alcool. Un ferment lactique qui donne 93 0/0 de rendement en acide lactique quand il agit sur le sucre ne peut évidemment donner que des traces d'alcool, cjui pourront être

338 CHAPITllK XVI

plus abondantes avec un bacille donnant moins d'acide lactique. Nous pouvons donc dire, en forçant nn peu les expressions, que la caractéristique du ferment lactique vrai est de ne donner que de l'acide lactique lorsqu'il agit sur du glucose ou sur du lactose, tout en étant capable de donner moins d'acide lactique et plus d'alcool lorsqu'il agira sur d'autres corps. Je sais bien qu'aucune définition n'est absolue, et que la nature se moque des barrières artificielles que la science pose pour la mieux comprendre, et pour cataloguer les êtres divers qu'elle présente à notre étude. Mais il suffit qu'à un moment donné du développement de la science, une barrière soit utile pour qu'on soit autorisé à l'établir, en laissant à l'avenir le soin de la renverser ou de la déplacer quand elle gênera au lieu de servir.

Cette distinction devient encore plus nette quand on adopte une auti'e interprétation, proposée aussi dans le chapitre précédent, celle qui consiste à voir dans la segmentation d'une molécule de sucre en deux molécules d'acide lactique l'action d'une diastase. Les ferments lactiques vrais seraient ceux qui, en présence du sucre, ne produiraient que de la diastase lactique, tout en pouvant sécréter de la zymase alcoolique en présence des alcools polyatomiques ou du malate de chaux. De même les bacilles du groupe Friedlaender seraient capables de produire à la fois les deux diastases, et peut-être aussi de la diastase succinique ou acétique en présence des sucres. La diastase étant une sécrétion dépendant en partie de l'alimentation, on comprend qu'avec certains aliments la diastase lactique manque, comme c'est le cas pour le bacille de Poitevin en présence du malate de chaux.

L'absence de l'alcool avec les sucres serait donc le caractère des ferments lactiques vrais. Y en a-t-il beaucoup dans ce cas ? C'est ce qui semble probable. L'alcool a été très rarement signalé dans les fermentations données comme lactiques. Kayser, qui a étudié 15 espèces de ferments lactiques, n'en signale que des traces, sans dire quel-

DIVERS FERMENTS LACTIQUES 339

les sont celles des espèces qu'il a étudiées qui en produisent le plus. Or, il a certainement rencontré des espèces très médiocres comme ferments lactiques, et par exemple son B. aerogenes appartient, comme nous l'avons vu (9'7), au groupe Friedlaender. Epstein, sur 13 espèces examinées soigneusement à ce point de vue, n'en signale qu'une donnant de l'alcool. 11 y aurait une enquête à faire à ce point de vue dans les nombreux mémoires consacrés à la fermentation lactique, ou plutôt^ la question serait à reprendre. En attendant qu'elle soit résolue, nous nous en tiendrons à la notion simplificatrice que nous venons de développer.

SS"?. Alimentation azotée. — Dans ses premières recherches sur la fermentation lactique, M. Ch. Richet avait vu qu'en ajoutant de la matière azotée soluble à du lait qu'on mettait en fermentation lactique, la limite d'acidité à laquelle la fermentation s'arrête ou devient très lente était sensiblement élevée. Cette addition augmente donc ce que nous avons appelé la puissance du ferment. Toutes les matières azotées ne sont pas équivalentes à ce point de vue, et Hueppe d'abord, Scholl ensuite, et enfin Kayser, Jensen, ont vu que c'était la peptone, ou plutôt le mélange confus et variable qu'on appelle d'ordinaire de ce nom, qui augmente à la fois la rapidité de la fermentation, c'est-à-dire l'activité du ferment, et sa puissance.

En étudiant cette question, M. Kayser a observé un autre fait. Non seulement l'addition de peptone augmente toujours le titre acide du milieu de culture, que le ferment employé soit faible ou actif, mais encore le rendement en acide lactique, obtenu avec une quantité de sucre donnée, augmente à mesure qu'on augmente la dose de peptone, et peut dépasser le chiffre de 100 0/0.

C'est ce que montre le schéma que voici, et qui résume plusieurs expériences comparatives. Dans les premières, on a semé les ferments f, d, ni, n, p dans de l'eau de touraillons contenant 4 gr. de lactose par litre, et des pro-

;{ io

ClIAl'lTRE XVi

portions croissantes de pepfone. On a étudié le liquide au bout d'un mois. L'acidité est mesurée par la hauteur de la ligne noire verticale correspondajit à chacpie culture.