FERMENTATIONS

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Les fermentations industrielles

Problèmes biologiques

Les êtres vivants sont utilisés comme moyen de fabrication, à partir d'une matière première de prix de revient le plus faible possible, d'une espèce chimique définie correspondant à un besoin économique. Pour les raisons qui vont être exposées, cette technologie est relativement onéreuse et elle ne présente d'intérêt que dans la mesure où la synthèse chimique, à partir de dérivés du pétrole par exemple, est impossible ou d'un coût plus élevé. Ces procédés de fabrication doivent résoudre à la fois des problèmes biologiques et des problèmes de génie chimique.

Les contraintes d'ordre biologique sont diverses.

– Pour la production industrielle, il est nécessaire de réaliser des cultures de micro-organismes en très grandes quantités dans des récipients, adaptés aux différents types de fabrication, nommés fermenteurs, dont le volume peut atteindre plusieurs centaines de litres. Ils doivent être thermostatés avec précision.

– Il est nécessaire que les cultures soient pures, c'est-à-dire qu'elles ne soient pas contaminées par des organismes étrangers utilisant la matière première et même le produit recherché ; on doit donc travailler dans des conditions d'asepsie rigoureuse.

– Il faut obtenir le meilleur rendement possible, ce qui implique une parfaite connaissance de la physiologie des organismes utilisés afin de définir les conditions de culture assurant ce rendement. Ainsi, la production d'acide citrique par des moisissures est optimale dans un milieu acide, carencé en fer et très aéré (forte agitation, insufflage d'air comprimé) ; la production d'acide gluconique est réalisée avec le même type d'organismes en milieu également très aéré, mais appauvri en azote et contenant du carbonate de calcium neutralisant l'acide gluconique formé. L'amélioration des rendements est obtenue en utilisant des organismes mutants (naturels ou isolés après irradiation ou traitement chimique de souches sauvages) qui ont conservé la possibilité de [...]


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Friedrich Wöhler

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Eduard Buchner

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Fermentation : séquences de réactions

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FERMENTATIONS - (repères chronologiques)

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  • Paul MAZLIAK
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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

  • Écrit par 
  • Claude LIORET
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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 respiration assure la fourniture […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/aerobiose-et-anaerobiose/#i_1974

ALCOOL ÉTHYLIQUE ou ÉTHANOL

  • Écrit par 
  • Fernand COUSSEMANT
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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 C Température d'ébullition : 78,3  0 C La distillation fractionnée des sol […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/alcool-ethylique-ethanol/#i_1974

ALCOOLS

  • Écrit par 
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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

  • Écrit par 
  • Ambroise MARTIN
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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

  • Écrit par 
  • Patrice COURVALIN, 
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  • Marie-Cécile PLOY, 
  • Michel PRIVAT DE GARILHE, 
  • Patrick TRIEU-CUOT
  • , Universalis
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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

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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 — 10 , sont perçues par un petit nombre de cellules réceptrices du bu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/aromes/#i_1974

BACTÉRIES

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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 Treponema pallidum , a […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/bacteries/#i_1974

BACTÉRIOLOGIE

  • Écrit par 
  • Jean-Michel ALONSO, 
  • Jacques BEJOT, 
  • Michel DESMAZEAUD, 
  • Didier LAVERGNE, 
  • Daniel MAZIGH
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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

  • Écrit par 
  • Pierre TAMBOURIN
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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)

  • Écrit par 
  • Georges BRAM
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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

ENZYMES

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  •  • 12 668 mots
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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 connues depuis bien plus longtemps encore (les boisson […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/enzymes/#i_1974

EXTRÉMOPHILES

  • Écrit par 
  • Jacques DIETRICH, 
  • Jean GUEZENNEC
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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

  • Écrit par 
  • Didier LAVERGNE
  •  • 977 mots

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 leur organisation. Les […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/generation-spontanee/#i_1974

HARDEN ARTHUR (1865-1940)

  • Écrit par 
  • Georges BRAM
  •  • 517 mots

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

  • Écrit par 
  • Paul MAZLIAK
  •  • 226 mots

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 autocatalytiques de décomposition de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/isolement-de-la-zymase/#i_1974

LAIT

  • Écrit par 
  • Guy CHANTEGRELET, 
  • Charles FLACHAT
  •  • 4 698 mots
  •  • 8 médias

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 addition de poudre de lait) […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lait/#i_1974

LEVURES

  • Écrit par 
  • Jacques BOIDIN, 
  • Jean-Bernard FIOL, 
  • Simone PONCET
  • , Universalis
  •  • 3 440 mots
  •  • 2 médias

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

  • Écrit par 
  • Paul MAZLIAK
  •  • 213 mots

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)

  • Écrit par 
  • Paul MAZLIAK
  •  • 6 425 mots
  •  • 2 médias

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)

  • Écrit par 
  • Jacqueline BROSSOLLET
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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

  • Écrit par 
  • Robert GAURENNE, 
  • Bertrand LUDES, 
  • Hélène PFITZINGER
  • , Universalis
  •  • 10 061 mots
  •  • 1 média

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

  • Écrit par 
  • François RAMADE
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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

  • Écrit par 
  • Michel BETTANE, 
  • Jean BRANAS, 
  • Pascal RIBEREAU-GAYON
  • , Universalis
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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

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Pour citer l’article

Claude LIORET, « FERMENTATIONS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 13 décembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/fermentations/