I-2. Fermentation alcoolique
La fermentation alcoolique est un phénomène
chimique connu depuis longtemps. Elle est définie comme la
transformation des matières organiques sous l'action d'un ferment, soit
en présence de l'air (fermentation aérobie) soit à l'abri
de l'air (fermentation anaérobie). Ces transformations peuvent
être des décompositions ou des oxydations ou des hydratations.
Elle a lieu dans un milieu à pH acide et riche en sucre. Le glucose est
utilisé comme substrat énergétique pour synthétiser
de l'éthanol et du dioxyde de carbone (CO2). Cette fermentation
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est réalisée principalement par des levures, le
plus utilisé étant Saccharomyces cerevisiae et par
certaines bactéries appartenant au genre Zymomonas.
La fermentation alcoolique fait partie du processus de
fabrication des boissons alcoolisées comme la bière, le whisky,
le cidre, mais aussi des boissons à base de riz fermenté comme le
saké. Elle entre également dans le processus de panification
utilisée en boulangerie-pâtisserie où la production du CO2
est plus utile.
Le bilan de la réaction est comme suit :
C6H1206 + 2Pi + 2ADP 2CO2 + 2CH3CH2OH + 2ATP
Outre la production de l'éthanol et du dioxyde de
carbone, la fermentation alcoolique conduit à la formation des produits
secondaires tels que les alcools supérieurs, les composés
aromatiques.
I-3. Paramètres influençant la fermentation
alcoolique
I-3.1. Température
La grande majorité des levures ne se développe
et n'est activée que dans une étroite fourchette de 25°C
à 35°C. L'activité des levures cesse à une certaine
température, c'est-à-dire si la température dépasse
37°C, il y aura risque d'arrêt de fermentation par contre si elle
est trop basse (<25°C) le démarrage de la fermentation est
difficile. Le milieu idéal pour la fermentation est de 30°C
à 33°C (RAHERIMANDIMBY, 2003).
I-3.2. Oxygène
Bien que la fermentation soit un phénomène
anaérobie, les levures ont besoin d'un peu d'oxygène pour se
multiplier et synthétiser des stérols et acides gras
saturés qui permettent une meilleure résistance à
l'éthanol (et donc une survie améliorée).
Dans les conditions anaérobioses, la levure S.
cerevisiae nécessite un apport de 5 à 7mg/l d'oxygène
pour permettre une croissance optimale et une viabilité forte tout au
long de la fermentation
I-3.3. Ethanol
L'éthanol est une petite molécule amphiphile qui
traverse facilement la bicouche lipidique de la membrane cellulaire, par
ailleurs imperméable aux molécules hydrophiles (DASSY, 2018). La
production d'éthanol par S. cerevisiae au cours de la
fermentation alcoolique constitue une
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importante pression de sélection, et permet en partie
d'expliquer la prédominance de cette espèce sur d'autres
(HENSCHKE, 1997). L'éthanol modifie les systèmes de transports
actifs de la cellule ralentissant ainsi l'assimilation de composés
azotés ce qui paralyse la levure, et en interagissant avec l'eau il
diminue la stabilité de la membrane, la rend plus perméable, et
réduit la solubilité de certaines protéines (HENSCHKE et
JIRANEK, 1993 ; DASSY, 2018). Il peut de plus être oxydé en
acétaldéhyde et en acétate, qui ont eux aussi divers
effets cellulaires. Selon le type de cellule et son état physiologique,
l'éthanol est toxique pour des concentrations de 5 à 18 g/100mL
de solution. La fermentation alcoolique est généralement
inhibée à partir de 11% d'éthanol. Certaines souches de
levure ont une résistance accrue à l'éthanol, à la
suite d'une modification de la composition lipidique de leur membrane (DASSY,
2018).
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