Évidemment, il y a de l’eau. Elle provient des fruits et représente 70 à 80 % de la masse finale du vin. L’éthanol (CH3CH2OH) est produit lors de la vinification par l’action de champignons microscopiques, appelés levures, sur les molécules de sucre présentes naturellement dans les fruits. La principale espèce de levure est Saccharomyces cerevisiae (Figure 1).
Elles se nourrissent des sucres comme source de carbone et d’énergie pour leur croissance et leur multiplication. Elles rejettent lors de ce processus d’autres molécules organiques ou inorganiques plus simples : on appelle ce phénomène la fermentation. Celle-ci doit se dérouler dans un milieu dépourvu de dioxygène. En effet, la levure est capable de respiration aérobie en présence du dioxygène de l’air, ce qui entraîne une oxydation totale des sucres pour former du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O). Ce phénomène est similaire à la respiration des animaux et ne produit pas d’alcool. La fermentation alcoolique est donc un processus anaérobie.
Celui-ci est ensuite transformé par une enzyme (la pyruvate décarboxylase) en éthanal et en dioxyde de carbone CO2 (Figure 3). La proportion d’alcool (c’est‑à‑dire d’éthanol) dans une boisson est exprimée en degré d’alcool qui représente le pourcentage volumique d’éthanol par rapport au volume total de boisson, à 20 °C. Ainsi, un litre de vin à 13° contient, à une température de 20 °C, 130 mL d’éthanol pour environ 870 mL d’eau. La masse volumique de l’éthanol est, à la même température, de 0,789 g/mL, donc cette boisson contient 103 g d’éthanol.
A partir d’une certaine quantité, l’éthanol devient un poison pour les organismes vivants, même pour les levures qui l’ont produit. C’est pourquoi les boissons alcoolisées issues de la fermentation (vin, bière, cidre) ont un degré d’alcool maximal aux alentours de 14 à 16°. Au cours de la fermentation, les levures produisent, outre l’éthanol et le dioxyde de carbone, divers sous‑produits. Le glycérol (Figure 4) est une substance incolore et visqueuse, inoffensive pour l’organisme, intervenant avec les acides gras dans la formation des lipides (phospholipides membranaires et triglycérides).
Le méthanol est un alcool très toxique dont la consommation peut entraîner la cécité, voire la mort. La dose mortelle de méthanol pur est évaluée à 100 mL, soit environ 79 g. Le vin en contient en faible quantité, entre 100 et 300 mg/L : il faudrait donc ingurgiter 790 L de vin pour s’intoxiquer au méthanol (en ayant survécu au coma éthylique)… Sa production lors de la vinification suit un tout autre processus que celle de l’éthanol.
Les fruits comme le raisin, et en particulier leurs pépins, contiennent des molécules complexes : les pectines. Ces macro‑molécules sont composées d’un assemblage de molécules de sucre ayant une fonction alcool oxydée en acide carboxylique. De plus, 40 à 60 % de ces acides se présentent naturellement sous forme d’ester méthylique. Le saccharose (ou sucrose) est une molécule composée de deux sucres élémentaires : une molécule de glucose liée à une molécule de fructose (Figure 6). Il est formé dans les feuilles de la vigne lors de la photosynthèse pour stocker les atomes de carbone fournis par le CO2 atmosphérique et l’énergie apportée par le rayonnement solaire. La molécule de saccharose est ensuite hydrolysée : les deux molécules de sucre qui la composent sont séparées et transportées par la sève jusqu’aux fruits. Le glucose est converti plus rapidement en éthanol car la plupart des levures de vinification sont davantage glucophiles que fructophiles, c’est‑à‑dire que leurs membranes cellulaires présentent une perméabilité supérieure pour le glucose que pour le fructose. Ainsi les sucres restants en fin de vinification sont composés principalement de fructose. Celui‑ci, peut également être converti en mannitol (Figure 7) par fermentation mannitique lorsque des bactéries se développent dans la cuve si la température de vinification dépasse une valeur limite (30 à 35°C), mais ce processus n’est pas désiré. Ce sont des sucres infertmentescibles. Ils sont présents sous forme de traces dans le moût puis se retrouvent tels quels dans le vin car ils n’ont pas été consommés par les levures lors de la vinification. Ils sont présents en concentrations faibles dans le vin final (environ 1 g/L).
La concentration de sucres résiduels (fermentescibles ou non) permet de classer le vin dans quatre catégories. Le vin est une solution acide ayant un pH compris entre 3,2 et 3,8 soit environ celui du jus d’orange. Le raisin « sain » contient trois acides organiques principaux : l’acide tartrique, l’acide malique et l’acide citrique. En cas de pourriture noble par le champignon Botrytis cinerea, d’autres acides apparaissent en quantité plus faible, comme l’acide gluconique. La vigne est la seule plante à produire des quantités non négligeables d’acide tartrique, mais il est également présent à l’état de trace dans l’ananas, le concombre ou la pomme de terre.
Le terme tartrique dérive du latin tartarum qui signifie « dépôt ». C’est une molécule chirale, et le raisin contient le stéréoisomère L+ tartrique. L’acide tartrique est un acide dont la quantité varie peu au cours de la maturation, évoluant autour d’une valeur moyenne constante pour un cépage et une zone culturale donnée. L’acide malique, du latin malum qui signifie « pomme », est omniprésent chez les végétaux. Elle amène généralement des arômes lactés ou beurrés. En effet, parmi les produits secondaires formés par la fermentation malolactique, il y a la butane‑2,3‑dione qui, à faible dose, enrichit la palette aromatique du vin avec une note de beurre plutôt agréable. Sa teneur dans les raisins est faible et peut augmenter dans le cas de la pourriture noble. Cet acide peut être rajouté au vin pour une légère acidification mais la teneur finale reste contrôlée.
On trouve dans le vin plusieurs anions, notamment : des ions chlorure, dans des proportions plus élevées pour les vins issus de raisins élevés au bord de la mer (jusqu’à 1 g/L) ; des ions sulfate, issus du raisin et de l’oxydation progressive des sulfites lors de la maturation du vin (jusqu’à 0,400 g/L) ; des ions phosphate, parfois ajoutés au moment des vendanges pour accélérer la fermentation. On y trouve également des ions sulfites SO32- : les étiquettes des bouteilles de vin doivent mentionner leur présence. Le potassium est l’élément métallique le plus présent dans le vin, jusqu’à 2 g/L pour les sauternes. Ils constituent une famille de composés chimiques réactifs, souvent colorés et/or odorants, astringents et parfois amers. Ils se forment dans les végétaux à partir des sucres.
Quelques mots sur l’astringence : elle se manifeste par une sensation de sécheresse, de dureté ou encore de rugosité. Cette sensation est due à la présence de tannins qui réagissent avec les protéines buccales et la salive. Les tanins sont des polymères polyphénoliques ayant la propriété de réagir avec des protéines et d’autres polymères végétaux pour les rendre stables et imputrescibles. Ce sont ces molécules qui sont utilisées pour tanner les peaux animales et en faire du cuir.
On trouve des acides aminés provenant des fruits à l’état libre dans le moût, ils servent à alimenter les levures lors de la vinification, puis se retrouvent dans le vin. Certains vins présentent un aspect doré, une texture plus onctueuse et un goût sucré prononcé. Il existe deux pratiques principales d’obtention de ces vins. Les vins liquoreux, comme le Sauternes, sont issus de vendanges tardives de raisins infectés par la pourriture noble. La présence de ce parasite entraîne de fortes modifications de la composition chimique du fruit, notamment une augmentation du taux de sucre et de glycérol, modifiant goût et texture et offrant une palette d’arômes plus chaude et confite. D’autre part, les vins doux naturels, comme le porto ou le muscat de Rivesaltes, sont obtenus par la technique du mutage : de l’alcool pur est ajouté en cours de vinification pour atteindre directement 15 ou 16° et détruire ainsi les levures. La fermentation alcoolique est interrompue, et le vin conserve alors une plus grande quantité de sucres issus des fruits.
Ainsi, le vin est un mélange complexe, contenant un très grand nombre de molécules différentes. La fermentation est une des étapes de la vinification et se termine lorsque les levures cessent de convertir les sucres en éthanol et CO2. La fermentation peut être influencée par la température, l’oxygénation, et les nutriments, qui déterminent le rendement et le profil aromatique final.
En outre, le glycérol et les cogeners jouent un rôle crucial dans le corps et le bouquet aromatique du vin. Les principaux paramètres de contrôle sont la température, l’aération, et la densité du moût. Théoriquement 10 kg de sucre produiront 6,5 L d’éthanol et 4,9 kilogrammes d’anhydride carbonique, bien que les valeurs réelles dépendent des souches et des conditions.
Facteurs limitants et rendements
La levure ferme jusqu’à environ 14 à 16° d’alcool dans des conditions normales. Certains volumes plus élevés peuvent être atteints en utilisant des souches spécialisées, mais cela exige une gestion rigoureuse des nutriments et de la température. Les levures sont des champignons unicellulaires appartenant majoritairement au genre Saccharomyces et se multiplient rapidement sous l’action des nutriments et de l’oxygène initial. Elles présentent une respiration facultative, utilisant l’oxygène au début de la fermentation puis prospérant lorsque celui‑ci s’épuise.
La fermentation primaire est accompagnée d’un bouillonnement important dû à l’anhydride carbonique libéré. La fermentation malolactique peut suivre pour modifier l’acidité et les arômes. Le choix des levures et les conditions de fermentation déterminent le profil aromatique final et les niveaux d’alcool, et certains procédés permettent d’obtenir des alcools neutres ou plus expressifs selon l’objectif.
Après la fermentation alcoolique, les levures peuvent être suivies de bactéries lactiques qui influencent les arômes et l’acidité. Les sucres résiduels, fermentescibles et non fermentescibles, permettent de classer le vin en différentes catégories et d’évaluer le niveau de douceur ou de sécheresse.
Pour gérer la fermentation, les viticulteurs utilisent des levures indigènes ou sélectionnées. Les levures indigènes proviennent de la peau du raisin et favorisent une expression naturelle du terroir, mais comportent des risques de développement de populations indésirables comme Brettanomyces. Les levures industrielles offrent une maîtrise plus sûre et reproductible du processus, minimisant les déviations, mais pouvant réduire la diversité des arômes.
La gestion des cuves inclut des remontages et des ajouts de sulfites lorsque nécessaire, afin de maintenir un environnement favorable à la croissance des levures tout en maîtrisant les risques microbiens. Des cuves thermorégulées et des systèmes de refroidissement permettent de stabiliser la température et d’éviter les chocs thermiques qui pourraient stopper la fermentation et laisser des sucres résiduels.
10- La Fermentation Alcoolique
En fin de fermentation, les touches finales dépendent des choix œnologiques: vinifications séparées pour liquoreux ou mutages pour des vins doux naturels, avec des étapes spécifiques qui interrompent ou prolongent la fermentation selon l’objectif final.
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