Les fermentations alimentaires⚓
Le goût du terroir par la fermentation
Aujourd'hui, le chef (Yannick Alléno) va […] plus loin en utilisant la fermentation pour agrémenter ses sauces. Ce mode de conservation ancestral est un processus de transformation des aliments par les micro-organismes, déjà utilisé pour de nombreux produits du quotidien comme le vin, le pain ou le fromage. Mais cette technique a été mise de côté depuis les travaux de Pasteur et l'influence de la Nouvelle Cuisine, stigmatisant les microbes et les bactéries.
Pour redonner ses lettres de noblesse à la fermentation, Yannick Alléno soumet dans son ouvrage les propos d'un ami et grand vigneron français, Michel Chapoutier, qui soutient que « seuls les produits fermentés peuvent faire valoir le terroir ». Une affirmation qui a poussé le chef à se pencher pendant plus de 18 mois sur la fermentation et ce qu'elle pouvait apporter en cuisine.
Après de nombreuses expérimentations, la conclusion tombe : « Avant, quand on parlait de terroir, on parlait d'une simple zone géographique. Désormais, on ajoute une dimension nouvelle : celle du goût ». Grâce à la fermentation, « on a découvert qu'un céleri poussé en Normandie, à Paris ou dans le sud de la France, n'avait pas la même saveur », poursuit le chef.
extrait de «Yannick Alléno : le goût du terroir par la fermentation» ; Mathilde Bourge ; 25 juillet 2016
La fermentation est un processus métabolique convertissant généralement des glucides en acides, en gaz ou en alcools pour en extraire une partie de l'énergie chimique.
Il existe quatre principaux types de fermentations. Elles sont classées en fonction des déchets produits et des ferments utilisés.
La fermentation lactique⚓
Chez les organismes vivants en aérobiose, l'ATP[*] qui est la forme majeure d'énergie directement utilisable par la cellule, est produit au fil de réactions métaboliques incluant l'oxydation de sucres, notamment du glucose, lors de la glycolyse. La glycolyse met en jeu des cofacteurs oxydés (NAD+ et FAD) qui sont réduits. Ils nécessitent donc d'être régénérés au niveau de la chaîne respiratoire. Dans des conditions d'anaérobiose, la molécule acceptrice des protons des cofacteurs réduits est l'acide pyruvique, alors réduit en acide lactique . Ce dernier permet à la glycolyse de perdurer dans des conditions d'anaérobiose, ce qui conduit à la production de 2 molécules d'ATP[*] contre 36 en présence d'oxygène.
source : ensaia.univ-lorraine.fr
Les produits laitiers⚓
Le lait est composé de diverses substances, notamment des matières grasses, qui sont stabilisées par une protéine, la caséine, et des glucides représentés principalement par le lactose.
La fermentation du lait permet de le conserver plus longtemps et rend les produits laitiers fermentés plus digestes.
Cette transformation du lait est due à la dé stabilisation des micelles de caséine par protéolyse, ce qui entraîne sa coagulation. Les caséines représentent 79,5% des protéines totales du lait de vache. Elles sont présentes sous forme de micelles formées par l'association des différentes caséines maintenues entre elles par du phosphate de calcium. Ces micelles sont en suspension dans la phase aqueuse du lait, celles -ci peuvent être dégradées par acidification, c'est ce qu'on appelle la technologie lactique. Le lait est alors ensemencé par des ferments lactiques (le lactose est leur substrat qui se ra transformé en acide lactique) qui provoquent son acidification détruisant ainsi les interactions protéines -minéraux et l'édifice micellaire est donc désagrégé.
En fromagerie, on retrouve en plus la technologie présure, la coagulation de la caséine est dans ce cas réalisée via une action enzymatique notamment par la chymosine.
Cette coagulation va avoir diverses conséquences : elle modifie la texture, le goût et la qualité du lait. Le pH est également diminué ce qui permet de limiter la croissance de bactéries indésirables. Quant à eux, les ferments se multiplient et produisent des composés à l'origine des propriétés organoleptiques des produits laitiers fermentés.
source : ensaia.univ-lorraine.fr
Les yaourts⚓
Le yaourt résulte de la fermentation du lait par deux bactéries lactiques, Streptococcus thermophilus vivant en symbiose avec Lactobacillus bulgaricus. L'appellation « yaourt » est réservée à ce lait ayant été fermenté par ces deux souches de bactéries.
La fabrication de yaourts se réalise en diverses étapes.
Tout d'abord, le lait est pasteurisé, c'est à dire qu'il est chauffé à 72°C pendant 15 secondes. Cela permet d'éliminer les micro-organismes pathogènes. Il est ensuite ensemencé après avoir été préalablement refroidi et maintenu à une température de 43°C qui est la température optimale de croissance des bactéries lactiques. Puis, il y a l'étape d'étuvage, où le lait est mis en pot pendant 3h, ce qui permet aux ferments de se développer et de transformer le lait.
Les bactéries présentes doivent être encore vivantes au moment de la consommation du yaourt, ce qui permet une meilleure digestion et un meilleur transit. La teneur en ferments viables à la commercialisation doit être supérieure à 107 germes/g de produit.
De plus, il existe différents types de yaourts : fermes, brassés et à boire qui diffèrent notamment par le temps et la température d'incubation. Ils sont, par exemple, caractérisés par leur teneur en acide lactique : les yaourts fermes ont une teneur de 0,75% et les yaourts brassés ont une teneur de 1,2%.
source : ensaia.univ-lorraine.fr
source : wikimédia
Le fromage⚓
«Le fromage est le produit affiné ou non affiné, de consistance molle ou semi -dure, dure ou extra-dure, qui peut être enrobé et dans lequel le rapport lactosérum/caséine ne dépasse pas celui du lait, et qui est obtenu : par coagulation complète ou partielle du lait […] grâce à l'action de présure […] tout en respectant le principe selon lequel la fabrication du fromage entraîne la concentration des protéines du lait ou par l'emploi de techniques de fabrication entraînant la coagulation des protéines du lait. ».
On peut distinguer au moins 4 grandes familles : pâtes dures, pâtes pressées, pâtes molles et pâtes fraîches. La texture va dépendre de la vitesse de progression de l'acidification et l'aromatisation va, quant à elle, dépendre du métabolisme des ferments utilisés.
Dans le circuit de fabrication du fromage, après pasteurisation du lait, de la même façon que pour la fabrication de yaourts, celui- ci est caillé par ajout de présure et de ferments lactiques. Il est transféré dans des moules qui diffèrent selon le type de fromage. Le lait, une fois caillé, est séparé du petit lait (c'est la partie liquide issue de la coagulation du lait) ce qui permet de prolonger sa conservation (étape non obligatoire qui se réalise suivant le type de fromage). Après cette étape d'égouttage, les fromages frais et blancs sont consommés directement. Les fromages, qui ont été démoulés, sont ensuite salés soit par du sel fin via un saupoudrage superficiel, soit par de la saumure (immersion dans une solution saturé e en chlorure de sodium). L'étape finale est l'affinage, qui est une période de maturation permettant l'évolution physico-chimique des fromages et est caractéristique de leurs goûts et de leurs saveurs. Elle est permise par le salage, c'est à dire que le sel va pénétrer au cœur du fromage, qui va donc progressivement acquérir des propriétés organoleptiques, une couleur et une texture particulières. Le saumurage a pour but de diminuer l'activité de l'eau, et donc de compléter l'égouttage et de limiter la croissance des microorganismes. Par ailleurs, cela peut éventuellement participer à la formation de la croûte.
Suivant la technologie fromagère utilisée, on peut distinguer différentes classes de fromages, caractérisées en fonction de l'extrait sec et donc suivant la méthode de coagulation.
source : ensaia.univ-lorraine.fr
La charcuterie⚓
Le saucisson sec est un produit cru et fermenté. Il est composé d'un boyau animal dans lequel est introduit un mélange de viande hachée, du porc en général, de sel, de sucre (glucose, lactose...), d'épices et de ferments. Le produit formé subit ensuite une phase d'étuvage de 72h à une température comprise entre 20 et 25°C puis une phase de séchage entre 13 et 14°C d'une durée variable, entre 15 et 75 jours. Ces deux phases ayant pour même objectif la dessiccation du produit et le développement de la flore. La viande de porc ne contient que très peu de glucides, c'est pour compenser ce manque que du sucre est ajouté à la viande hachée, fournissant ainsi des substrats pour la fermentation bactérienne. Les deux ferments ajoutés à la préparation sont :
Des Lactobacilles, bactéries à Gram positif anaérobies. Ils dégradent le lactose et le glucose en acide lactique par voie fermentaire, ce qui entraîne une acidification du milieu.
Des Micrococcaceae dont Staphylococcus est le genre le plus adapté au milieu du saucisson. Ils réduisent les nitrates en nitrites et jouent alors un rôle dans la coloration du produit. Ils réalisent également une lipolyse permettant la synthèse de molécules aromatiques (cétone).
Ces deux ferments, en plus d'élaborer le goût, la texture et la couleur du saucisson entraînent une inhibition de la croissance des micro-organismes pouvant altérer le goût du saucisson ou être pathogènes. Cette inhibition est permise par l'acidification du milieu et le développement de la flore positive, cela s'ajoute à l'abaissement de l'activité de l'eau entraîné par le salage.
D'autres ferments, des levures et des moisissures, sont également déposés à la surface des saucissons. Leur développement permet de contribuer au séchage des saucissons, à leur maturation, au développement des arômes et à l'aspect général du produit. Par sa présence physique à la surface des saucissons, cette flore constitue elle aussi un frein au développement des micro-organismes indésirables.
source : ensaia.univ-lorraine.fr
Les légumes lacto-fermentés⚓
La fermentation lactique n'est pas seulement utilisée pour conserver les produits laitiers elle permet également la conservation de champignons et de légumes de toutes sortes : choux, betterave, carotte, haricot, oignon, etc. Cette technique consiste à conserver les légumes en favorisant le développement de bactéries lactiques qui acidifient le milieu et inhibent ainsi la croissance des autres organismes indésirables.
Pour que la fermentation ait lieu, il faut que toutes les conditions de développement des bactéries lactiques soient réunies. Ainsi, les légumes doivent fournir du sucre, des vitamines du groupe B et des sels minéraux. La fermentation se déroulant en milieu anaérobie, l'oxygène doit être chassé du milieu, pour cela, les légumes sont le plus souvent recouverts d'eau salée (le sel inhibant les bactéries responsables de la décomposition des légumes). Enfin, la température doit se trouver entre 18 et 22°C en début de fermentation.
La fermentation se déroule ensuite en 3 phases :
La pré-fermentation, d'une durée de 2 -3 jours où de nombreuses espèces de micro-organismes se développent , entraînant la décomposition et le ramollissement des légumes.
La fermentation, qui débute lorsque les bactéries lactiques prennent le dessus sur les autres micro-organismes.
Le stockage, lorsque le pH descend en dessous de 4. Les micro-organismes indésirables ne sont plus capables de se développer et de nouveaux arômes se révèlent.
Les légumes peuvent ensuite être conservés durant au moins un an même si la température monte au-dessus de 10°C. Cette méthode de conservation est donc non seulement économique puisque qu'elle ne nécessite aucun apport d'énergie mais également bonne pour la santé car les bactéries lactiques produisent en parallèle de nombreuses vitamines et l'acide lactique a de nombreuses vertus digestives.
source : ensaia.univ-lorraine.fr
Choucroute - kimchi
Ce mode de préparation du chou viendrait de Chine, où, selon la légende, il aurait été inventé au IIIe siècle avant notre ère par les constructeurs de la Grande Muraille pour résister au froid.
Selon une hypothèse, les Huns auraient, après avoir échoué à conquérir la Chine, porté ensuite leurs conquêtes vers l'ouest, passant par la Bavière et l'Autriche avant d'atteindre l'Alsace en 451, date à laquelle cette préparation du chou serait apparue dans ces régions, qui utilisaient aussi la lacto-fermentation pour la conservation d'autres légumes, notamment du navet (navet salé). D'autres auteurs évoquent le rôle possible des Tatars ou des Mongols, tout en notant que des auteurs de l'Antiquité gréco-romaine - Columelle et Caton l'Ancien - connaissaient également déjà des recettes de conservation du chou.
La choucroute reste le principal plat de la province du Heilongjiang dans l'extrême Nord-Est de la Chine. Le Baechu gimchi, un plat de choux fermenté pimenté, de la Corée voisine, et ses variantes composées de différents légumes, appelés plus généralement kimchi, sont aussi très connus.
En France, les premières références à la cuisson du chou ainsi préparé datent du XVe siècle, des textes du XVIe siècle en attestent la présence à la table des monastères. Au XVIIe siècle, on le trouve sous l'amusant nom de « Kompostkrut » (chou compost), et au siècle suivant il se généralise en Alsace, dans une partie de la Lorraine et dans le Bade-Wurtemberg voisin.
En France, ce n'est qu'au XIXe siècle que la choucroute désignera le plat de chou cuit avec son accompagnement. Le chou fermenté est généralement cuit dans du vin blanc mais peut aussi l'être dans le cidre, la bière ou le champagne. D'autres variantes, plus récentes, remplacent la viande et charcuterie par un assortiment de poissons, nommée « choucroute de la mer », ou des saucisses de soja « choucroute végétarienne ».
Fabrication du chou fermenté
Le chou est débarrassé de ses feuilles externes et de son trognon, puis les feuilles restantes sont laissées entières (en Roumanie) ou coupées en fine julienne sur un coupe-chou, rabot à lame multiple destiné à cet usage.Il est ensuite disposé par couches de vingt centimètres d'épaisseur séparées par des couches de sel, environ 2,5 % à 3 % du poids des légumes, dans un haut tonneau de bois ou de grès. Une planche de bois ajustée permet de fermer le récipient de manière à isoler le chou de l'air, une pierre de lester le couvercle et comprimer le tout.Les bactéries nécessaires à la fermentation sont naturellement présentes dans le chou. Au début, Leuconostoc mesenteroides commence son œuvre, puis est tué par ses propres sécrétions d'acide lactique lorsque la concentration de ce dernier atteint 0,25 % à 0,3 %. Lactobacillus plantarum et Lactobacillus cucumeris, pour l'essentiel, prennent le relais et amèneront la teneur totale en acide lactique à environ 2,5 %. La durée totale du processus de fermentation est d'environ 6 à 8 semaines, selon la quantité de sel utilisée.Industriellement, la fermentation se fait plutôt dans des cuves en ciment ou en plastique, et un brassage journalier avec un ajout de vinaigre au vin blanc permet d'accélérer le processus, qui ne met alors qu'environ deux semaines.En fonction de la quantité de sel ajoutée, la choucroute se conserve plus d'une année sans problèmes.
source : wikipédia
Kéfir⚓
Le mot kéfir vient d'une langue du Caucase, où on le boit depuis au moins la haute Antiquité. Selon une autre version, ce mot viendrait du turc « keyif », signifiant « qui donne du plaisir » ou « köpür » signifiant « mousse ». En Europe il est consommé régulièrement en Russie, où une importante littérature scientifique lui est consacrée (il est également distribué aux patients des hôpitaux comme complément de santé), en Serbie, en Slovénie et en Bulgarie comme boisson traditionnelle avec la gibanica.
On suppose que le kéfir est apparu quand les nomades transportaient du lait de renne, chèvre, de brebis, bovins, chameaux ou d'autres animaux, dans des sacs de peau. La fermentation prenant place dans ces sacs, transformait le lait en un breuvage épais, au goût unique, tout en lui assurant une meilleure conservation.
Un autre kéfir existe, constitué d'autres bactéries, dit « kéfir de fruits ». Là aussi il pouvait s'agir d'un moyen de conserver quelques jours une boisson fruitée sans qu'elle ne devienne toxique.
source : wikipédia
Le kéfir de lait
Le kéfir de lait est obtenu à partir de grains de kéfir de lait qui se présentent sous diverses formes et ressemblent en général à de petites boules couvertes de boursouflures. Le grain est composé de bactéries et levures actives ancrées dans une matrice de polysaccharides et de protéines de lait. Ces grains, quand ils grossissent, finissent par ressembler à un petit chou-fleur, on parle alors de la forme chou-fleur du kéfir de lait. Tout comme le lait fermenté (kéfir), les grains de kéfir de lait peuvent être consommés et apportent le spectre complet des differents organismes qui composent les grains à la flore intestinale.
Les grains de kéfir provenant de différents endroits dans le monde peuvent avoir différentes combinaisons de bactéries et de levures, et ils peuvent eux-mêmes évoluer dans le temps.
La micro-flore dominante est constituée des espèces Torula kefir, Lactobacillus caucasius, Leuconostoc species et Lactococcus lactis. En complément, on trouve 5-6 % de levures de fermentation du lactose.
Le kéfir est très semblable aux yaourts obtenus par d'autres bactéries (Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus). La principale différence est que les caillés de kefir ont une faible tension superficielle. Cela permet au caillé d'être facilement réduit en petite taille, ce qui lui donne une consistance liquide et le rend buvable.
Cette caractéristique est actuellement très utilisée dans la gamme des ferments type bifidus.
Le kéfir filtré avec un filtre en papier (filtre à café en papier, par exemple) donne une pâte : un « fromage blanc de kéfir », que l'on peut utiliser comme du fromage frais, et du lactosérum ou petit lait. Réalisé avec du lait entier, il a la texture du fromage italien mascarpone ou de la crème fraîche s'il est fouetté. Le lactosérum peut être consommé, servir à préparer le liquide d'une lactofermentation ou bien être utilisé pour le nettoyage.
Les « grains de kéfir » sont un agrégat de nombreuses espèces de micro-organismes vivant en symbiose. On en dénombre une trentaine en moyenne, mais la composition peut varier légèrement suivant la provenance des grains.
Voici les principales bactéries et levures que l'on peut trouver :
kéfir de lait : Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus casei, Lactococcus lactis, Lactococcus lactis biovar. diacetylactis, Leuconostoc citreum, Saccharomyces kefir,...
La composition Yalacta pour le kéfir de lait contient 6 souches microbiennes: Lactococcus lactis, Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium, Kluyveromyces marxianus
Le kéfir de fruit (ou kéfir d'eau)
Un des plus anciens articles connus en français et référencé à ce sujet date de 1898 et présente les grains de kéfir d'eau sous l'appellation Tibi. « Parmi les autres associations du même genre, il en est une, le Tibi, originaire du Mexique où elle croît sur les raquettes d'Opuntia, qui, mise en présence d'eau contenant en dissolution du sucre ou de la Cassonade (sucre de canne), détermine une fermentation active du milieu en produisant un liquide pétillant, de saveur acidulée, légèrement butyreuse, utilisé comme boisson, spécialement par les ouvriers d'usine. Le Tibi se présente sous forme de masses globuleuses, translucides, assez semblables en apparence à des grains de riz cuits. » Le même article fait référence à une bactérie spécifique cultivée à partir de stocks connus avec des propriétés similaires à celles du Tibi.
Les « grains de kéfir » sont un agrégat de nombreuses espèces de micro-organismes vivant en symbiose. On en dénombre une trentaine en moyenne, mais la composition peut varier légèrement suivant la provenance des grains.
Voici les principales bactéries et levures que l'on peut trouver :
kéfir de fruits : Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactococcus lactis, Saccharomyces cerevisiae,...
La composition Yalacta pour le kéfir de fruit contient 4 souches microbiennes: Lactococcus lactis, Saccharomyces cerevisiae, Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus paracasei.
Kombucha⚓
Le kombucha est une boisson acidulée obtenue grâce à une culture symbiotique de bactéries et de levures dans un milieu sucré : thé ou tisane + sucre blanc (70 g/l) ou miel, jus de raisin. Le levain n'est pas un champignon supérieur, comme sa désignation commune en russe, chinois ou anglais le suggère mais le produit de la fermentation de thé sucré avec des bactéries et les levures – ces dernières faisant toutefois partie du règne des Fungi. Il est traditionnellement préparé en Russie et en Chine avec du thé vert ou thé noir sucré.Le symbiote est couramment appelé « mère de kombucha » (vulgairement « champignon »), membrane visqueuse de quelques centimètres d'épaisseur qui ressemble à une « mère de vinaigre » et qui donne au toucher la même sensation que le konbu, l'algue laminaire. Mise en culture dans un récipient contenant la solution sucrée et recouvert d'un linge pour éviter les poussières mais laissant passer l'air, la mère se développe avec une couche jeune (couleur blanche) du côté exposé à l'air, et une couche ancienne (plus colorée) contenant des levures mortes formant un dépôt dans le fond du récipient. Cette levure permettra la fermentation lors de la mise en bouteille. Cette fermentation donnera une boisson gazeuse.Boisson traditionnellement consommée dans plusieurs pays, réputée bénéfique pour les problèmes de digestion et utilisée comme remède populaire en automédication pour de nombreuses affections, elle est actuellement largement commercialisée, mais plusieurs produits commerciaux contiennent des conservateurs ou sont pasteurisés et les bactéries potentiellement bénéfiques à notre organisme sont détruites. En conséquence, la boisson perdrait son hypothétique efficacité thérapeutique. Il faut toutefois noter que plusieurs productions récentes ne sont pas pasteurisées et sont sans conservateurs. La boisson est donc très proche d'une élaboration traditionnelle ou faite chez soi. Ces produits se trouvent dans les magasins de produits biologiques, dans des restaurants ou sur Internet.L'efficacité du kombucha sur l'homme n'a pas été prouvée scientifiquement. Quelques cas de toxicité grave suspectés d'être liés à une consommation de kombucha ont par ailleurs été rapportés dans la littérature médicale.
Composition de la kombucha
Le thé kombucha est réalisé à partir de la fermentation de thé noir ou de thé vert et de sucre par une symbiose de levures et de bactéries qui prend la forme d'un disque se formant au-dessus de la culture lors de la fermentation.La culture utilisée dans la fabrication du thé varie et consiste en différentes espèces de levures et de bactéries. Les bactéries acétiques pouvant être retrouvées sont, entre autres, Acetobacter aceti subsp. aceti, Gluconobacter oxydans subsp. industrius, subsp. oxydans et Gluconoacetobacter xylinus. Les levures pouvant être trouvées sont, entre autres, Saccharomycodes ludwigii, Schizosaccharomyces pombe, Brettanomyces bruxellensis, Pichia fermentans, Candida stellata, Torulaspora delbrueckii ou Zygosaccharomyces bailii. D'autres bactéries du genre bacterium sont présentes : Bacterium xylinum, Bacterium gluconicum, Bacterium xylinoides, Bacterium katogenum.Ainsi, selon le mode de préparation, le kombucha peut présenter une composition variée, et notamment des contaminants tels que des moisissures ou des champignons, pouvant entraîner des effets indésirables en cas d'ingestion.À l'analyse, la solution est habituellement acide et contient de l'alcool, de l'acétate d'éthyle, de l'acide acétique et des lactates. Elle contiendrait également de l'acide gluconique, de l'acide lactique, des acides aminés, des composés antibiotiques, acide folique et des enzymes. Le gaz carbonique dégagé par la fermentation donne à cette boisson une certaine effervescence.Les levures transforment le sucre en alcool, les bactéries l’alcool en acides : chacune produisant des substances organiques dont profiterait l'autre symbiote. L’acidification de la solution empêcherait les bactéries, levures et moisissures indésirables de se développer.La structure de la « mère » est composée de cellulose élaborée par certaines des bactéries, et l'on y trouve également de la chitine issue de la paroi cellulaire des levures.
source : wikipédia
La fermentation alcoolique⚓
Lors de la fermentation alcoolique, plusieurs changements peuvent apparaître : un dégagement de gaz carbonique, une augmentation de la température et de la couleur, un changement d'odeur et de saveur , une diminution de la densité (transformation du sucre en alcool) et une augmentation des volumes. Le pain, la bière et le vin sont trois productions alimentaires issues de fermentation alcoolique.
Le pain⚓
Les levures de boulangerie sont de type aéroanaérobie.
En aérobiose : les levures respirent et se multiplient abondamment au dépend du glucose, mais sans formation d'alcool.
\(SUCRE + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O + ENERGIE\ (700Kcal)^*\)
En anaérobiose : le sucre est en grande partie transformé en alcool au détriment de l'énergie libérée. On observe une faible multiplication des cellules.
\(SUCRE \rightarrow CO_2 + ALCOOL + ENERGIE\ (20 Kcal)^*\)
\(^* énergie\ libérée\ par\ oxydation\ totale\ d'une\ molécule\ de\ glucose\)
Action de la levure en panification
Son activité débute dès son incorporation dans la pâte et s'arrête 5 minutes après le début de la cuisson. Au cours du pétrissage en aérobiose, les cellules se multiplient rapidement. Puis durant le pointage (1ère fermentation), la levure fermente et produit du CO2 mais également beaucoup d'alcool, ce qui se traduit par un développement des arômes et parallèlement une diminution du pH (acidification). Après 1 heure d'activité, les sucres simples préexistants dans la farine sont consommés. Elle poursuit alors son action grâce au maltose provenant de l'hydrolyse de l'amidon. Durant l'apprêt (2ème fermentation), la production de CO2 est plus importante, elle s'accroît encore au cours des premières minutes de cuisson jusqu'à 50 °C, température où la levure est inactivée.
source : ensaia.univ-lorraine.fr
La fermentation acétique⚓
L'acide acétique provient de l'oxydation de l'alcool par l'oxygène de l'air.
Le vin, la bière, le cidre et en général tous les liquides alcooliques fermentés s'aigrissent au contact de l'air. Louis Pasteur s'est appuyé sur les expériences des vinaigriers de son temps ainsi que sur les effets de la fermentation pour déterminer la nature du ferment utilisé. Il a découvert que pour fabriquer un nouveau vinaigre, il suffisait de mélanger du vinaigre à du vin. Dans son mémoire, il montre que le ferment est un être vivant qu'il appelle Mycoderma aceti (fleur de vinaigre) « on croirait avoir sous les yeux un amas de petits grains ou de petits globules. Il n'en est rien». Avec quelques tâches de Mycoderma aceti déposées sur une surface alcoolique, il constata le lendemain ou surlendemain que la surface est recouverte d'un voile formé par le mycoderme. Il observa la multiplication dans toutes les directions de ces mycodermes et effectua par la suite de nombreuses expériences pour montrer que Mycoderma aceti était le seul ferment dans la production du vinaigre. La réaction de fermentation acétique simplifiée est :
\(CH_3CH_2OH +O_2 → CH_3COOH + H_2O + ENERGIE\)
Pasteur en 1864 établit ainsi scientifiquement le processus de fabrication du vinaigre. Il se succède en réalité plusieurs réactions pour former l'acide acétique. La dernière réaction utilise de l'oxygène mais ce n'est pas elle qui fabrique l'acide acétique (cette réaction sert uniquement à un transfert d'électrons en H2O), les trois premières réactions s'effectuent en anaérobie.
Production du vinaigre
Il existe plusieurs méthodes de production du vinaigre :
La méthode allemande : elle consiste en un mélange d'alcool et de copeaux de hêtre, qui contiennent la bactérie nécessaire au déroulement de la fermentation. Le tout est placé dans un tonneau ventilé de bas en haut. Le vinaigre est récupéré en bas du tonneau.
La méthode d'Orléans : elle consiste à faire une culture d'Acetobacter aceti en mélangeant dans un tonneau ventilé le vin et du vinaigre. Les bactéries sont alors présentes principalement à l'interface air-liquide c'est à dire en surface. Il s'agit d'une méthode de culture statique.
Aujourd'hui cette méthode est utilisée pour produire du vinaigre traditionnel et de qualité. Depuis les travaux de Pasteur, la bactérie Acetobacter aceti est mise en culture rationalisée pour une production de vinaigre industrielle. Le processus de fermentation est ainsi accéléré, autrefois de 3 semaines, il est aujourd'hui possible de produire d'importantes quantités de vinaigre en 24 heures.
La méthode industrielle implique l'utilisation d'un bioréacteur fonctionnant avec un niveau élevé d'aération et des bactéries immergées dans la solution de culture. La fabrication du vinaigre industriel utilise différents processus résumés dans le diagramme suivant :
Le vinaigre peut être fabriqué à partir de différentes matières premières notamment du raisin, du riz, des pommes, des baies, des céréales, du petit-lait ou du miel.
La législation concernant l'appellation vinaigre varie selon les pays : en Europe la concentration en acide acétique doit être au moins de 60g.L-1 et aux États-Unis elle doit être d'au moins 40g.L-1
source : ensaia.univ-lorraine.fr
La fermentation propionique⚓
La fermentation propionique utilise une grande diversité de substrats : les sucres, le glycérol, l'acide lactique, l'acide malique. La fermentation propionique ayant pour substrat l'acide lactique joue un rôle majeur en fromagerie. Les bactéries la réalisant sont les bactéries du genre Propionibacterium.
Ces bactéries sont divisées en deux catégories : les cutanées et les laitières, ces dernières étant utilisées en fromagerie. Pouvant se développer sur des sources de carbone très diversifiées et sans une exigence particulière concernant les sources azotées, elles nécessitent néanmoins un apport impératif en minéraux, en biotine (vitamine B5) et en acide pantothénique. Cette fermentation conduit à la formation de propionate, d'acétate et de CO2, à partir de glucose ou de lactate, et a lieu en anaérobie.
Ces ferments sont couramment utilisés dans l'industrie fromagère, notamment pour la fabrication de fromages à pâte pressée cuite du type emmental. Le dioxyde de carbone, libéré par la fermentation propionique, est à l'origine de l'ouverture de la pâte, c'est-à-dire de la formation de trous dans le fromage. Par ailleurs, les produits de cette fermentation participent à l'enrichissement de la saveur de ces fromages. Ainsi, l'affinage des fromages est réalisé à des températures permettant le développement de flore propionique (12°C ou 24°C).
En fin d'affinage, les proportions élevées (200mg/100g de fromage) en acide propionique sont caractéristiques des fromages à pâte pressée cuite. En moyenne, un gruyère contient 222mg d'acide propionique pour 100g de fromage.
Les bactéries du genre Propionibacterium ont également la capacité de survivre dans différents milieux de vie, allant du fromage au lait fermenté : elles résistent à des variations de température assez importantes (de 4°C durant la conservation de fromages affinés au froid jusqu'à 44°C durant la fabrication de laits fermentés).
source : ensaia.univ-lorraine.fr
Travaux dirigés⚓
Les quatre grands types de fermentation
Question⚓
À partir des documents présentés, réaliser un tableau récapitulatif reprenant :
les quatre grands types de fermentation ;
les aliments produits par ces fermentations et leurs caractéristiques ;
les types de micro-organismes mis en œuvre ;
les réactions mises en œuvre (équations simplifiées) ;
les conditions physico-chimiques de ces fermentations.