FERMENTATIONS
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Les processus cataboliques d'organismes anaérobies
Principales fermentations anaérobies
La fermentation alcoolique
La fermentation alcoolique est la plus anciennement étudiée. Elle correspond à la transformation des sucres en alcool éthylique et anhydride carbonique. Elle est utilisée pour la fabrication de toutes les boissons alcooliques (en particulier le vin). Par le gaz carbonique dégagé, elle intervient dans la levée de la pâte en boulangerie et en pâtisserie. Lavoisier montra que les quantités de carbone, d'hydrogène et d'oxygène de l'alcool et du gaz produits égalaient celles de ces éléments dans le sucre consommé. Gay-Lussac, en 1810, définit l'équation chimique de la réaction globale :
La présence indispensable de levures pour la réalisation du processus était interprétée comme la nécessité d'un facteur physique, mais ne jouant pas de rôle chimique. En 1837 et 1838, C. Cagniard de la Tour, T. Schwann et F. Kutzing publièrent séparément leurs observations microscopiques et conclurent que la levure est un organisme vivant qui se reproduit par bourgeonnement. Schwann nomme ce micro-organisme « champignon du sucre » et considère la fermentation comme « la décomposition du sucre par ce champignon, qui en retire le matériel nécessaire à sa croissance et à sa nutrition ». Les « autorités » de l'époque, Wöhler, Liebig, Berzelius, s'insurgèrent contre cette conception taxée de vitalisme. Selon eux, la levure devait intervenir par une action catalytique de surface ou par transmission de « vibrations moléculaires ».
Friedrich Wöhler
Photographie
Le chimiste allemand Friedrich Wöhler (1800 - 1882).
Crédits : Hulton Getty
À partir de 1857, Pasteur, appelé par les brasseurs du nord de la France pour trouver les causes d'incidents de fabrication, étudia en détail le phénomène et aboutit aux conclusions suivantes : le phénomène se déroule en absence d'oxygène ; les levures demeurent parfaitement saines et peuvent même se multiplier a [...]
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Écrit par :
- Claude LIORET : professeur à l'université de Paris-Sud
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« FERMENTATIONS » est également traité dans :
FERMENTATIONS - (repères chronologiques)
1789 Dans son Traité élémentaire de chimie, A. Lavoisier (1743-1794) décrit la « fermentation vineuse » comme une division du sucre en deux portions (alcool et acide carbonique), division réalisée par un « ferment ».1833 A. Payen (1795-1871) et J.-F. Persoz (1805-1868) isolent de grains d'orge germés la « diastase », une substan […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/fermentations-reperes-chronologiques/
AÉROBIOSE & ANAÉROBIOSE
Dans le chapitre « Historique » : […] Les Anciens liaient de façon significative les notions d'âmes, de vie, avec celles de souffle, d'haleine, et employaient le même mot pour les désigner : ψυχ́η chez les Grecs, spiritus chez les Latins. Il fut très tôt évident que la vie des hommes et des animaux était liée aux mouvements de la cage thoracique. Mais ce n'est qu'en 1663 que Robert Hooke prouve que la respiratio […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/aerobiose-et-anaerobiose/#i_1974
ALCOOL ÉTHYLIQUE ou ÉTHANOL
Alcool primaire, liquide incolore, d'odeur agréable, miscible à l'eau en toutes proportions, miscible à de nombreux solvants organiques, l'éthanol ou alcool éthylique, CH 3 —CH 2 OH, a les caractéristiques suivantes : Masse moléculaire : 46,07 g Masse spécifique : 0,789 3 g.cm —3 à 20 0 C Température de fusion : —114,1 0 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/alcool-ethylique-ethanol/#i_1974
ALCOOLS
Dans le chapitre « Fermentation » : […] La fermentation alcoolique des jus sucrés sous l'action de micro-organismes tels que les levures et les bactéries est une source d'alcools. L'éthanol est fabriqué industriellement par fermentation, sous l'action du complexe enzymatique zymase, présent dans la levure de bière, de mono- et disaccharides comme le glucose, le fructose, le saccharose, etc. provenant de l'hydrolyse de polysaccharides […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/alcools/#i_1974
ALIMENTATION (Aliments) - Classification et typologie
Dans le chapitre « Lait et produits laitiers » : […] Si le lait maternel est l'aliment de référence pour le nourrisson, suffisant à couvrir la totalité de ses besoins pendant les six premiers mois de la vie, les produits laitiers ne constituent plus, par la suite, un aliment complet pour l'enfant et l'adulte. Le lait de vache (avec tous les produits qui en dérivent) est le plus largement utilisé. Tous les laits sont des sources de protéines animale […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/alimentation-aliments-classification-et-typologie/#i_1974
ANTIBIOTIQUES
Dans le chapitre « L'industrie des antibiotiques » : […] L'immense intérêt thérapeutique des antibiotiques a rapidement nécessité la mise au point de techniques industrielles de production ; de fait, la consommation mondiale des antibiotiques s'évalue en milliers de tonnes ; on a dû mettre au point des techniques industrielles de fabrication pour satisfaire une telle demande. Au début, la fabrication des antibiotiques utilisait des méthodes artisanale […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/antibiotiques/#i_1974
ARÔMES
Ensemble de composés volatils odorants émanant d'un aliment et perçu par la voie rétronasale lors de son absorption. Les arômes représentent une composante de la saveur, résultant elle-même de l'ensemble des sensations gustatives et olfactives. Ces molécules, dont la proportion globale dans un aliment peut varier de 10 — 4 à 10 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/aromes/#i_1974
BACTÉRIES
Dans le chapitre « Physiologie des populations bactériennes » : […] Les cellules bactériennes sont capables de se multiplier dans des milieux de culture liquides ou sur milieux solides artificiels, dans des conditions physico-chimiques approchant les conditions de leur écosystème naturel. Cependant, certaines espèces bactériennes ne sont pas cultivables sur milieux artificiels ; c'est le cas de Mycobacterium leprae , agent de la lèpre, ou de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/bacteries/#i_1974
BACTÉRIOLOGIE
Dans le chapitre « Le rôle fondamental des bactéries lactiques » : […] Les bactéries lactiques sont utilisées pour la fabrication de nombreux produits alimentaires, car elles permettent (en les acidifiant) une bonne conservation des aliments ; mais elles conduisent aussi à l'obtention des caractéristiques de texture et de goût recherchées par les technologues. Passées de l'empirisme à l'industrialisation, ces technologies mettent en œuvre des souches de bactéries la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/bacteriologie/#i_1974
BIOTECHNOLOGIES
Les biotechnologies se définissent, aujourd'hui, comme l'ensemble des méthodes et des techniques utilisant des composants du vivant (molécules, organites, cellules, organismes) pour rechercher, modifier ou produire des substances chimiques ou des éléments d'origine végétale, animale ou microbienne. Il y a quelque 10 000 ans, lorsqu'il est passé du stade de cueilleur-chasseur à celui d'agriculteur- […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/biotechnologies/#i_1974
BUCHNER EDUARD (1860-1917)
Chimiste allemand né à Munich et mort à Focṣani (Roumanie). Eduard Buchner effectue ses études de chimie à Munich sous la direction d'Adolf von Baeyer. Sous l'influence de son frère Hans, qui deviendra un bactériologiste connu, il s'intéresse à l'étude de la fermentation alcoolique, mais ses recherches sont d'abord orientées vers la chimie organique. Il soutient son doctorat en 1888, devient assis […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/eduard-buchner/#i_1974
ÉNERGIES RENOUVELABLES
Dans le chapitre « La fermentation » : […] Il s'agit d'un procédé anaérobie de transformation en alcool des sucres contenus dans les plantes (canne à sucre, betterave, céréales...) par des micro-organismes, comme les levures. L'alcool obtenu après distillation est de l'éthanol (C 2 H 5 OH), de préférence au méthanol (CH 3 OH). L'éthanol, d'un contenu énergétique de 30 GJ/t, peut être utilisé pur dans des moteurs à combustion spécialement […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/energies-renouvelables/#i_1974
ENZYMES
L' histoire des enzymes (et de leur science, l'enzymologie) ne remonte guère avant le début du xix e siècle. Certes, on connaissait auparavant les modifications de substances organiques en présence d'extraits animaux ou végétaux, l'action des sucs digestifs sur les aliments ou sur la coagulation du lait, par exemple. Les fermentations étaient con […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/enzymes/#i_1974
EXTRÉMOPHILES
Dans le chapitre « Les polymères bactériens » : […] Parmi les polymères d'origine biologique (biopolymères), les polysaccharides, longues molécules formées de l'enchaînement de motifs similaires, en l'occurrence de glucides appelés couramment sucres, présentent une diversité de structure qui offre un large spectre de propriétés fonctionnelles. Outre l'intérêt connu de ces biopolymères dans l'exploitation pétrolière, dans l'agro-alimentaire comme a […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/extremophiles/#i_1974
GÉNÉRATION SPONTANÉE
Quelques mois avant de périr sur l'échafaud, Antoine-Laurent Lavoisier proposait à l'Académie des sciences de décerner un prix à qui pourrait répondre aux questions qu'il posait de la façon suivante, où apparaît l'idée de biosphère , sinon le mot : « Les végétaux puisent dans l'air qui les environne, dans l'eau et en général dans le règne minéral les matériaux nécessaires à l […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/generation-spontanee/#i_1974
HARDEN ARTHUR (1865-1940)
Biochimiste britannique né à Manchester et mort à Bourne End en Angleterre. Harden commence ses études de chimie à l'université de Manchester et les poursuit en Allemagne à Erlangen où il soutient en 1898 une thèse de doctorat en chimie organique. De retour dans sa ville natale, il obtient un poste d'enseignant au département de chimie de l'université. En 1897, Harden part pour Londres, où il va o […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/arthur-harden/#i_1974
ISOLEMENT DE LA ZYMASE
Eduard Büchner (1860-1917) publie en 1897 La Fermentation alcoolique en milieu acellulaire , article qui ranime la controverse sur les fermentations. En effet, entre 1830 et 1860, deux théories contradictoires s'étaient affrontées : pour les chimistes A. von Baeyer (1835-1917) et J. von Liebig (1803-1873), « mécanistes », les fermentations étaient des processus autocatalytiqu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/isolement-de-la-zymase/#i_1974
LAIT
Dans le chapitre « Laits fermentés » : […] Le type de laits fermentés le plus courant est le yaourt ou yoghourt, d'origine bulgare. Le koumis, originaire d'Asie centrale, le gioddu sarde, le képhyr ou kéfir du Caucase sont connus depuis très longtemps. Seuls le yaourt et le kéfir sont largement consommés, le dernier en Europe orientale principalement. Le yaourt est obtenu par légère concentration du lait (par addit […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lait/#i_1974
LEVURES
Dans le chapitre « Agro-industrie » : […] Les Levures représentent certainement le groupe le plus important de micro-organismes exploités par l'homme. Depuis la plus haute antiquité, elles ont joué un rôle de premier ordre dans l'alimentation humaine : vinification, panification, brasserie, fromagerie. La plus ancienne utilisation est la fabrication de boissons alcoolisées : à partir de fruits mûrs aux sucres solubles, la fermentation pe […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/levures/#i_1974
MÉTABOLISME ET PHOSPHORYLATIONS
Les Britanniques Arthur Harden et William Young avaient démontré, en 1905, que la fermentation alcoolique en milieu acellulaire consommait du phosphate. Celui-ci entrait dans la formation d'un hexose diphosphate qui fut isolé par W. Young en 1907 et identifié ensuite (1928) comme étant le fructose 1,6-diphosphate par Phoebus Levene aux États-Unis. Le phénomène d'activation exercé par le phosphate […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/metabolisme-et-phosphorylations/#i_1974
PASTEUR LOUIS (1822-1895)
Dans le chapitre « Passage à la biologie appliquée : l'étude des fermentations » : […] Pasteur est nommé en 1848 professeur de physique au lycée de Dijon. Comme il désire poursuivre ses recherches, l'enseignement lui complique la vie ; son maître Balard lui obtient alors un poste de professeur suppléant à l'École de pharmacie de Strasbourg, pour qu'il puisse reprendre ses travaux. Il sera nommé en 1852 professeur titulaire à la faculté des sciences de Strasbourg. En 1849, Pasteur ép […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/louis-pasteur/#i_1974
PERSOZ JEAN-FRANÇOIS (1805-1868)
Chimiste français né en Suisse à Cortaillod (canton de Neuchâtel) et mort à Paris. Préparateur, en 1828, au cours de chimie de Louis J. Thenard au Collège de France, Jean-François Persoz est nommé professeur de chimie à la faculté des sciences de Strasbourg et, deux ans plus tard, directeur de l'école de pharmacie de cette ville, avec la charge d'inspecter les pharmacies du Bas-Rhin. Il revient à […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/jean-francois-persoz/#i_1974
POLICE SCIENTIFIQUE
Dans le chapitre « Les signes tardifs : les apports de l'expertise entomologique » : […] Au sein des laboratoires de l'Institut de recherche criminelle de la Gendarmerie nationale (I.R.C.G.N.) et de la police scientifique, les experts en entomologie légale collaborent avec des spécialistes d'autres disciplines (biologie, anthropologie, odontologie...) pour orienter l'enquête judiciaire. Il s'agit en effet de « faire parler » les insectes. À l'air libre, dès la mort, les manifestations […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/police-scientifique/#i_1974
POLLUTION
Dans le chapitre « Pollution « biologique » » : […] La pollution « biologique » des eaux, qui vient au tout premier rang des causes de dégradation des écosystèmes dulçaquicoles, résulte du rejet dans ces derniers d'effluents chargés de matières organiques fermentescibles et de nombreux agents pathogènes qui leur sont généralement associés. Les eaux d'égout chargées d'effluents domestiques, celles qui sont produites par de nombreuses industries ali […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/pollution/#i_1974
VIGNES ET VINS
Dans le chapitre « Vinification » : […] On distingue essentiellement la vinification en blanc et la vinification en rouge. Dans le premier cas, seul le jus du raisin, généralement du raisin blanc, est mis en fermentation, ce qui suppose une séparation préalable, par pressurage, des pellicules, des pépins et des rafles ; les pigments étant localisés dans la pellicule, on peut éventuellement obtenir des vins blancs à partir de raisins no […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/vignes-et-vins/#i_1974
Voir aussi
Pour citer l’article
Claude LIORET, « FERMENTATIONS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 novembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/fermentations/