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Fermentation

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Réaction de fermentation

La réaction de fermentation

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2
          sucre  → éthanol + gaz carbonique
a été établie par Gay-Lussac en 1815 [V6]. Pasteur découvrit en 1857 que des microorganismes (les levures) étaient à l'origine de cette réaction. L'alcool créé est de l'éthanol (ou alcool éthylique).

Les sucres impliqués sont le glucose et le fructose (figure 5). Tous deux sont fermentescibles (ils peuvent être utilisés par la levure pour la fermentation) et ils ont la même formule brute (C6H12O6).

fructose glucose
Fructose et glucose [B1]

Cette réaction est intéressante pour le poivrot vu qu'elle donne de l'alcool mais elle est peu intéressante pour la levure parce qu'elle rapporte 15 fois moins d'énergie par molécule de sucre que la respiration :

C6H12O6 + 6 O2 → 6 H2O + 6 CO2
   sucre + oxygène → eau + gaz carbonique

Mise en présence d'oxygène (O2), la levure choisira donc plutôt un mode aérobie (utilisation d'oxygène) que la fermentation (anaérobie -- sans oxygène).

La figure ci-dessous montre les principales étapes de la fermentation (un schéma complet peut être trouvé à la page 189 de V6). On peut écrire la réaction de manière plus complète [V6] :

C6H12O6 + 2 ADP + 4 H+ + 2 HPO42- → 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O

L'ATP (adénosine triphosphate) est la « batterie » de la levure. La transformation d'ADP (adénosine diphosphate) en ATP correspond à « recharger ses batteries ». La transformation inverse est l'utilisation de l'énergie de ces batteries. Pour initier la fermentation, la levure doit utiliser 2 ATP par molécule de sucre qu'elle récupèrera juste avant de former le pyruvate. A la fin de la réaction, elle récupèrera 2 ATP. Pour chaque molécule de sucre, la levure doit  donc investir 2 ATP au départ pour en regagner ensuite 4. Le gain est de 2 ATP mais pour les gagner, il faut disposer au départ de 2 ATP. On ne prête qu'aux riches. Si la levure est trop faible au départ, elle aura du mal à initier la réaction et donc à obtenir de l'énergie. La fermentation sera très lente ou bien la levure utilisera une réaction autre que la fermentation et produira des molécules (donc des goûts et des odeurs) indésirables. D'où l'intérêt d'une réhydratation correcte et de l'utilisation d'un pied de cuve pour ne pas réclamer des levures déjà à bout de forces qu'elles se mettent à fermenter le sucre.

Etapes de la fermentation (reactions chimiques)
Etapes de la fermentation [B1]

Autres réactions

La réaction de fermentation a le mérite d'être simple et de présenter les protagonistes. Mais on pourrait arguer qu'elle n'est pas la plus importante : le but n'est pas de produire de l'alcool mais une boisson. Si on mélange du miel et de l'éthanol, on n'obtient pas de l'hydromel. L'hydromel contient aussi d'autres produits de la fermentation qui sont quantitativement mineurs par rapport à l'alcool mais qui sont partie intégrante de son goût. La levure ne produit pas que de l'éthanol et du CO2 (gaz carbonique), elle génère aussi une pléiade de composés capitaux pour le goût, le nez et l'aspect de l'hydromel. Des levures différentes produisent des composés organoleptiques différents ou en proportions différentes et donneront donc des hydromels différents. Les quantités en jeu sont faibles mais les sens humains peuvent être très sensibles à certaines de ces molécules. Le H2S (odeur d'œuf pourri) par exemple -- qui peut apparaître dans le vin si le raisin est sulfaté peu avant les vendanges -- peut être senti à partir de quelques p. p. b., c'est à dire quelques molécules d'H2S parmi un milliard de molécules de l'air sont suffisantes pour gâcher un vin.


26 mai 2002