Fermentation - Définition et Explications

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Réactions chimiques

On distingue plusieurs types de réactions de fermentation par la nature des produits de la réaction :

Fermentation éthylique

Dans le cas de la fermentation éthylique (ou alcoolique), la réaction dégage de l'éthanol :

\rm{C_6H_{12}O_6+2 \, ADP + 2 \, Pi \rightarrow 2 \, C_2H_5OH + 2 \, CO_2 + 2 \, ATP}

Le glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est symbolisé par Glc. Il est directement assimilable par l'organisme.), l'adénosine (L'adénosine est un nucléoside formé lorsque l'adénine est attachée à un noyau ribose (sous forme de ribofuranose) via une liaison β-N9glucoside.) diphosphate (ADP) et le phosphate (Un phosphate, en chimie inorganique, est un sel d'acide phosphorique résultant de l'attaque d'une base par de l'acide phosphorique.) inorganique produisent de l'éthanol, du dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de...) et de l'adénosine triphosphate (ATP).

Fermentation (La fermentation est une réaction biochimique de conversion de l'énergie chimique contenue dans une source de carbone (souvent du glucose) en une autre...) lactique

La fermentation lactique ou fermentation homolactique produit de l'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) lactique. Cette réaction se déroule dans le muscle (Les muscles sont une forme contractile des tissus des animaux. Ils forment l'un des quatre types majeurs de tissus, les autres étant le tissu épithélial,...) au cours d'un effort intense pendant lequel l'apport en dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2, qui est à l'état de gaz aux conditions normales de pression et de...) est trop lent par rapport à la demande en énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.). Ce type de fermentation concerne aussi la transformation du lait en yaourt \rm{C_6H_{12}O_6+2 \, ADP + 2 \, P \rightarrow 2 \, C_3H_6O_3 + 2 \, ATP}

Le glucose, l'adénosine diphosphate (ADP) et le phosphore (Le phosphore est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole P et de numéro atomique 15.) produisent de l'acide lactique et de l'adénosine triphosphate (ATP).

À titre de comparaison, en présence de dioxygène, la respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet de dioxyde de carbone, CO2, appelé parfois de façon...) produit jusqu'à 36-38 moles d'ATP à partir d'une mole de glucose, soit environ 18-19 fois plus que la fermentation. Elle mobilise un appareil enzymatique plus complexe (voir le Cycle de Krebs et chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) respiratoire). En termes évolutifs, la fermentation est privilégiée tant qu'il existe de grandes quantités de sucre (Ce que l'on nomme habituellement le sucre est, dès 1406, une "substance de saveur douce extraite de la canne à sucre" (Chrétien de Troyes, Le Chevalier au lion). Il est majoritairement formé d'un composé nommé...) et peu d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.), ce qui correspond aux conditions de vie (La vie est le nom donné :) avant l'apparition de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). Dès que le sucre se raréfie et/ou que l'oxygène devient abondant, comme cela a commencé il y a environ deux milliards d'années et s'est achevé il y environ 250 millions d'années, intervient la respiration ainsi que les organismes spécialisés capables de la mettre en œuvre. Notons que les mitochondries, lieu de la respiration cellulaire, sont des organites qui descendent des cyanobactéries.

Il existe d'autres types de fermentation (fermentation butyrique, acétique, sulfitique…).

La fermentation acide mixte est un autre type de fermentation qui concerne essentiellement les entérobactéries, c'est-à-dire les bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le peptidoglycane....) du tube digestif.

Fermentation malolactique

Elle est réalisée par des bactéries. Elle permet de stabiliser les vins de garde.

L'équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement pour poser le problème de leur identité. Résoudre l'équation consiste à...) chimique correspondante est la suivante (transformation de l'acide malique en acide lactique) :

COOH-CHOH-CH2-COOH ⇒ COOH-CHOH-CH3 + CO2

Procédés industriels de fermentation

  • Pour le viticulteur, les quatre principaux objectifs de la fermentation alcoolique d'un jus de raisin (Le jus de raisin qui est à la base du vin avant fermentation, est une boisson préparée à partir de grains de raisins.) sont les suivants :
  1. Assurer la fermentation complète et rapide des sucres.
  2. Éviter la production d'acidité volatile pendant le premier tiers de la fermentation.
  3. Éviter la production de composés soufrés à odeurs désagréables pendant toute la fermentation.
  4. Aboutir à l'objectif aromatique et gustatif, notamment par le choix de la levure (Une levure est un champignon unicellulaire apte à provoquer la fermentation des matières organiques animales ou végétales. Les levures sont employées pour la...) sélectionnée.

La conduite de la fermentation alcoolique d'un moût de raisin nécessite de maîtriser les facteurs influant directement sur la vie et la survie d'une population de levures. Ils peuvent être rassemblés autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent...) de 13 points-clés dont la maîtrise (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de « maître ». Il existe dans plusieurs pays et correspond à différents...) constitue les bonnes pratiques de fermentation.

Pour le vin, ce sont les levures qui se trouvent sur la pruine qui, après pressurage (vin blancs et rosés) ou pendant la cuvaison (vins rouges) vont transformer le sucre présent dans les baies de raisin en alcool.

  • Voir aussi fermentation de la bière.
  • Dans le domaine du traitement des déchets organiques et de la production d'énergie renouvelable (Une énergie renouvelable est une source d'énergie se renouvelant assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à l'échelle de temps humaine. Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels réguliers...), il existe la méthanisation (La méthanisation, ou digestion anaérobie, est le processus naturel biologique de dégradation de la matière organique en absence d'oxygène. Il se retrouve dans les sédiments, les marais, les rizières, ainsi que dans le...). La méthanisation permet de transformer toute matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par des êtres vivants , végétaux, animaux, ou micro-organismes. Il s'agit par...) (pollution organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.), fumier, déchets ménagers fermentescibles) en biogaz (Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène.). Elle consiste principalement en 4 phases :
  1. Hydrolyse des polymères de sucres, protéines ou lipides en monomères.
  2. Acidogènese qui permet la transformation de ces monomères en acides gras volatils.
  3. Acétogènese qui produit de l'acétate.
  4. Méthanogènese pour la production de méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel et qui est produit par des organismes vivants. Il est...) et de CO2.
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