La fermentation alcoolique est le résultat d'une chaine métabolique qui transforme des sucres fermentescibles par des levures en alcool et en dioxyde de carbone, avec dégagement de chaleur :

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + 25.4 calories sous forme d'ATP.

Le bilan de cette transformation est énergétiquement favorable (production d'ATP)  : le processus est exergonique.

Il existe la plupart d'espèces de levures utilisées pour la fermentation. La plus connue est la levure de bière. On peut utiliser aussi des moisissures.

Produits obtenus

On obtient de l'alcool éthylique (éthanol), valorisable comme carburant de substitution ou comme produit de base pour l'industrie chimique et de résidu solide. Ce dernier contient les déchets végétaux partiellement ou non hydrolysés et les levures. Il a par conséquent une teneur accrue en protéines et est parfois utilisé pour l'alimentation animale.

L'intérêt comparé à la production classique d'éthanol (C₂H₄ + H₂O ⇒ C₂H₅OH) est qu'on utilise de la biomasse au lieu d'utiliser du pétrole, et que la dépense énergétique pour produire de l'éthanol par voie biologique est de 0.5 J par joule obtenu sous forme d'éthanol, tandis qu'elle est de 2 J/J par la voie classique.

Des produits secondaires sont constitués : principaux sont le glycérol, l'acide succinique, l'acide acétique et l'alcool amylique.

Fermentation alcoolique en vinification

Lors de la vinification, les sucres du moût, sous l'effet de levures se transforment en alcool éthylique (les levures sont des champignons microscopiques). Le phénomène s'accompagne d'un dégagement de dioxyde de carbone et d'une élévation de température.

Les levures produisent aussi :

• des composés secondaires : alcools supérieurs, glycérols (glycérine), acide succinique, acide acétique (c'est le composant principal de l'acidité volatile).
• des substances aromatiques : odeurs de banane, de bonbons anglais, qui participent aux caractéristiques des vins primeurs (Beaujolais, Coteaux du Lyonnais, Gamay de Touraine…)

Les arômes issus du raisin ou arômes variétaux sont dits primaires ; ils sont dits secondaires quand issus de la fermentation ; ceux qui se développent au cours de l'élevage du vin ou de l'évolution en bouteille, sont dits tertiaires.

Les levures sont omniprésentes dans la nature, à la surface des sols agricoles, collées sur la pruine de la pellicule du raisin, sur le matériel de récolte, sur le matériel vinaire des chais. Quand elles sont de souche médiocre ou en nombre insuffisant, ou quand l'expérience montre que leur capacité à conduire à terme la fermentation est limitée, le vinificateur a recours au levurage, à partir de souches naturelles de Saccharomyces cerevisiæ (le plus fréquemment) choisies et produites sous forme sèche, réhydratable dans l'eau tiède.

Conditions de fermentation

La fermentation alcoolique ne peut se produire que sous certaines conditions :

• Température :
  • trop froid (10 °C), le processus est particulièrement ralenti ou alors incomplet
  • trop chaud (au-delà de 45 à 50 °C), les levures meurent, le milieu devient inapte à leur survie. La formation d'alcool au cours de la fermentation limite toujours plus fortement la capacité de résistance à la température de Saccharomyces cerevisiæ. On considère, en vinification, que 30°C - 32°C est un niveau maximum au delà duquel le risque d'arrêt de fermentation est particulièrement élevé. De plus en plus de vinificateurs travaillent d'ailleurs, en rouge, à des températures proches de 25 °C grâce à la maîtrise permise par l'installation d'échangeurs thermiques immergés (appelés fréquemment «drapeaux») dans les cuves de vinification

• Oxygène : Quoique la fermentation soit un phénomène anaérobie, les levures ont besoin d'oxygène pour se multiplier et synthétiser des stérols qui permettent une meilleure résistance à l'éthanol (et par conséquent une survie perfectionnée).

• Azote assimilable : Il provient des raisins ou de leur moût mis à fermenter. Il est indispensable pour assurer la production de protéines par conséquent la multiplication des levures. Dans les zones les plus méridionales, il est fréquemment en quantité insuffisante comparé aux besoins de la population de levures : la carence absolue est fixée autour de 150 mg/L (pour fermenter 200 g de sucres / L) avec des besoins qui croissent selon la quantité de sucres à fermenter. Une carence peut conduire à plusieurs résultats fréquemment négatifs pour la qualité des vins obtenus : production de composés soufrés malodorants (odeurs soufrées, «de réduit», de chou... ), ralentissement des fins de fermentation ou arrêt de fermentation avec présence de sucres résiduels. Ces deux dernières situations induisent une élévation des risques de multiplication d'espèces indésirées à ce stade de la vinification : bactéries lactiques, bactéries acétiques, levures contaminantes (Brettanomyces bruxellensis essentiellement).

• Alcool : C'est un antiseptique, même pour les microorganismes qui l'ont produit. Passée une certaine concentration (de 14 à 16 °), il agit comme un poison pour les levures [ref. nécessaire]. Les boissons de plus haut degré alcoolique sont produites par distillation.

Réaction précise

Voir aussi

• Fermentation de la bière

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