II. Fermentation

N.B : Cette partie sera détaillée au cours de microbiologie industrielle (technologie de fermentation).

II.1. Introduction

La respiration exige une bonne aération. L'air contient environ 20 pour cent de l'oxygène indispensable à la respiration normale de la plante, durant laquelle l'amidon et les sucres sont transformés en gaz carbonique et en vapeur d'eau. Lorsque l'air se raréfie et que la quantité d'oxygène libre dans le milieu ambiant descend en dessous de 2 pour cent au moins, il y a fermentation et non plus respiration. La fermentation décompose les sucres en alcool et en gaz carbonique, et l'alcool ainsi produit confère une odeur désagréable au produit et accélère son vieillissement. 

Le terme fermentation est dérivé du mot latin fervere, qui signifie bouillir. En effet, l'observation d'un liquide en fermentation (alcoolique principalement) montre un dégagement important de gaz provoquant de la mousse, de l'écume et l'aspect d'un liquide en ébullition.
C'est en réalité, l'action de transformation de substances végétales sous l'action de micro- organismes ou plus exactement d'enzymes qu'ils contiennent.

II.2. Les différents types de fermentation

Il existe plusieurs types de fermentation à savoir :

1. La fermentation alcoolique

Cette fermentation est réalisée par des levures dont la levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae). L'équation bilan de la fermentation alcoolique est la suivante :

C6H12O6 --> 2(C2H5OH) + 2 CO2 + Energie

2. La fermentation acétique

C’est l'oxydation de l'éthanol en acide acétique. Cette oxydation peut être réalisée par des bactéries comme Acetobacter et Gluconobacter. L'équation bilan de la fermentation acétique est la suivante :

C2H5OH + O2 ---> CH3COOH + H2O + Energie

3. La fermentation lactique

Elle est aussi appelée la fermentation homolactique, ou encore lactofermentation. Elle est réalisée par Streptococcus, Lactobacillus et certains Bacillus. Cette fermentation est appliquée pour la fabrication des produits ensilés. L'équation bilan de la fermentation lactique est la suivante :

C6H12O6 ---> 2 CH3CHOH-COOH +Energie

4. La fermentation butyrique

C'est la fermentation type des boîtes de conserve avariées, des ensilages de mauvaise qualité et de la choucroute ratée. Elle est provoquée par des Clostridium butyricum et C. perfringens. L'équation bilan de la fermentation butyrique est la suivante :

U

 

Biologie et Physiologie Végétales Respiration et fermentation)

C6H12O6 ---> CH3-CH2-CH2-COOH + 2 CO2 + 2 H2 + Energie

5. La fermentation acétonobutylique

Elle est réalisée par Clostridium acetobutylicum qui donne naissance à des substances comme l'acétone, le butanol, etc. Elle peut servir à la valorisation des produits agricoles par la production de carburants.

II.3. Applications industrielles

En industrie agroalimentaire, plusieurs produits sont obtenus suite à l’application de la technologie de fermentation à des matières premières de nature végétale ; citons à titre d’exemple :

1. La fabrication de pâtes levées et de pain

Le pain est fabriqué à partir de farine, de levure ou levain, de sel et d'eau. C'est l'activité chimique des levures qui provoque le dégagement de bulles de gaz carbonique et fait lever la pâte à pain. Le levain est une pâte en fermentation à réaction acide qui provient de la fermentation spontanée d'un mélange de farine et d'eau. Il contient une microflore acidifiante constituée essentiellement de bactéries lactiques (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus) et de levures (Saccharomyces cerevisiae).

2. La fabrication de boissons alcoolisées

La fermentation alcoolique sous l'effet des levures transforme le glucose en éthanol et en dioxyde de carbone. La fabrication de l'alcool est un processus complexe qui fait souvent intervenir plusieurs micro-organismes.

3. La fabrication de vinaigre

Le vinaigre est obtenu par la fermentation acétique qui transforme en acide acétique l'alcool d'un vin sous l'effet des bactéries Acetobacter. C'est l'acide acétique qui donne au vinaigre son acidité caractéristique et en fait un conservateur efficace.

4. La fabrication d'ensilage

L'ensilage est une méthode de conservation du fourrage par voie humide passant par la fermentation anaérobique. Il est caractérisé par une acidification rapide due à la production des acides organiques, essentiellement l’acide lactique, par les bactéries d’acide lactique « Lactobacillus ». Le fourrage sera conservé et préservé de la détérioration des microorganismes indésirables. L’ensilage

 

 

Biologie et Physiologie Végétales Respiration et fermentation)

est un processus efficace pour stabiliser les produits végétaux utilisables dans l’alimentation animale.

Le bilan de la fermentation au cours de l’ensilage se résume comme suit : en présence d’oxygène:

Matière végétale + O2 +Bactéries aérobies CO2 + H2O + chaleur

en absence d’oxygène :

Matière végétale + Bactéries anaérobies Acides organiques

Les principaux acides organiques issus de cette fermentation sont : l’acide lactique, l’acide acétique, l’acide propionique et l’acide butyrique.