La fermentation alcoolique INAO : levures, mécanismes et maîtrise du processus de vinification

Pour reprendre l’expression populaire il n’y a pas de fumée sans feu et bien, pas de fermentation alcoolique donc pas de vin sans levure ! Ce petit organisme microscopique peut jouer bien des tours au vigneron, mais sa plus grande prouesse reste la transformation du sucre en alcool. Voyons comment la levure se positionne en véritable chef d’orchestre de la fermentation alcoolique. Quand les levures lancent la fermentation alcoolique : un travail d’équipe Remettons-nous dans le contexte de cette série Qu’est-ce que le vin ? Après débourbage (pour les blancs et rosés) ou après encuvage (pour les rouges), il est grand temps de lancer la fermentation alcoolique. Cette étape de la vinification, découverte par Pasteur au 19ème siècle est orchestrée par les levures (lisez notre article le vin une histoire de fermentations).

Les levures transforment les sucres tels que le glucose et le fructose, en éthanol et gaz carbonique provoquant le bouillonnement des cuves. La fermentation alcoolique, c’est aussi des dizaines de réactions intermédiaires à l’origine de produits secondaires, comme le glycérol qui donne le gras ou encore les arômes qui composent le bouquet du vin. Dans les moûts, on retrouve d’innombrables souches de levures. Mais ce sont surtout les Saccharomyces cerevisiae qui mènent la fermentation alcoolique de façon optimale. Plus d’un million de ce micro-organisme par millilitre de jus est nécessaire pour mener à bien cette transformation qui va durer en moyenne 7 à 10 jours. Au chai, tous les moyens sont engagés pour que les levures travaillent dans les meilleures conditions : température, oxygène, nutriments... un vrai travail d’équipe !

Mais d’où viennent ces levures ? Levures naturelles ou sélectionnées : 2 choix pour fermenter ? Deux solutions s’offrent au vinificateur : les levures indigènes (dites naturelles), présentes sur la peau du raisin ou bien les levures exogènes (ou industrielles sélectionnées) que l’on ajoute au moût. L’utilisation des levures naturelles a l’avantage de ne pas avoir à utiliser d’intrant lors de la fermentation alcoolique. Cette méthode peut toutefois présenter certains risques car il est difficile de maîtriser le type de population levurienne. Ainsi, certaines souches indésirables peuvent se développer comme les Brettanomyces qui synthétisent des phénols, responsables d’odeurs animales. La fermentation naturelle est également plus lente et peut parfois donner l’opportunité à des bactéries de s’installer et générer de l’acidité volatile engendrant des odeurs de vernis ou encore de vinaigre. Récolter des raisins sains, réguler la température ou encore ajouter quelques sulfites, toutes les précautions sont donc bonnes à prendre et la vigilance est de mise.

Les levures sélectionnées, quant à elles, permettent une maîtrise plus sereine de la fermentation alcoolique. En ajoutant au moût une dose importante de la même souche, le vinificateur est assuré de démarrer la fermentation dans de bonnes conditions et limite fortement le risque de déviation même si un accident n’est pas exclu. En revanche, elles sont souvent critiquées pour leur contribution à la standardisation des vins. À chacun sa méthode ! Quelles soient naturelles ou sélectionnées, les levures sont gourmandes et ont des besoins bien précis...

À table : les besoins nutritionnels des levures. Les levures sont friandes de sucres, ça nous l’avons tous compris. Or, ses besoins nutritifs sont beaucoup plus larges. Sa croissance est intimement liée à la disponibilité en nutriments azotés dans le moût. Ces nutriments sont présents naturellement mais peuvent être déficients selon le millésime et les conditions de développement du raisin à la vigne. En cas de carence dans les jus, il est possible d’ajouter ces nutriments pendant la fermentation alcoolique pour soutenir le travail des levures. Les levures ont aussi besoin d’oxygène. Il est essentiel à leur développement car il permet notamment la synthèse de stérols, qui aident les levures à résister à l’éthanol qu’elles produisent. Et quand la levure manque d’oxygène, elle stresse. On voit alors apparaître de désagréables odeurs soufrées comme l’œuf pourri. On parle de réduction.

Le vinificateur n’hésite donc pas à oxygéner les moûts en début et milieu de fermentation alcoolique en pratiquant des remontages à l’air. Pour cela, on laisse le jus s’écouler par une vanne de la cuve dans un bac au contact de l’air. Il est ensuite pompé pour être réincorporé dans la cuve. Oxygéner des blancs et rosés vous dites ? Pas d’inquiétude, les jus ne risquent pas l’oxydation, ils sont protégés par le dégagement de CO2 opéré par les levures. Mais attention, plus on les stimule et plus elles libèrent de la chaleur !

La température : un paramètre clé pour les levures. Les levures travaillent efficacement entre 15 et 30 degrés. En dessous, leur croissance est ralentie tandis qu’au dessus, elles meurent. Généralement, un moût blanc ou rosé est fermenté entre 18 et 22 degrés pour préserver les arômes frais et fruités tandis qu’un rouge pourra fermenter entre 25 et 30 degrés afin de faciliter l’extraction de composés phénoliques (les anthocyanes responsables de la couleur et les tanins). La gestion de la température est donc essentielle au bon développement des levures mais aussi à l’obtention d’un profil de vin spécifique. D’autant plus qu’en fermentant, les levures produisent beaucoup de chaleur. Il est donc important de pouvoir réguler la température du moût grâce à des cuves thermorégulées ou via des systèmes de refroidissement qui s’immergent dans les cuves, car la levure est très sensible au choc thermique. Des variations subites de températures peuvent entraîner la mort prématurée de la levure et donc des arrêts de fermentation. Dans ce cas, le travail est inachevé et il reste des sucres. Cela devient dangereux car les bactéries peuvent dégrader ces derniers et produire de l’acidité volatile.

Autres causes d’arrêts : trop de sucre, un manque d’aération ou encore un moût trop clarifié contenant peu de substances nutritives. Afin de gérer au mieux cette étape cruciale, le vinificateur contrôle ses cuves tous les jours en dégustant et en s’assurant du bon travail des levures grâce à la prise de densité du jus via un mustimètre. Le jus étant plus dense que l’alcool, la densité du milieu diminuera progressivement jusqu’à stabilisation en fin de fermentation alcoolique.

Quand les levures ont terminé leur travail, une autre famille de micro-organismes peut prendre la relève : les bactéries lactiques. Les vendanges battent leur plein et bientôt, le moût sera en fermentation. La magie opèrera et une cuvée sera née. Bien sûr, nous savons maintenant, grâce aux travaux de Louis Pasteur, que la fermentation alcoolique est le résultat de la transformation des sucres en alcool par les levures de type Saccharomyces. Toutefois, ce processus est beaucoup complexe qu’il ne parait. Quelles sont les bases scientifiques de la fermentation alcoolique? La réalité est toutefois plus complexe. Dans les moûts riches en sucre, les enzymes impliqués dans le processus de respiration sont inhibés. C’est le phénomène de répression catabolique. Les alcools supérieurs sont des molécules de la famille des alcools qui sont constitués de plus de 2 carbones (l’éthanol étant composé de 2 carbones : CH3CH2OH).

La fermentation alcoolique est un processus complexe qui résulte d’une adaptation impressionnante des levures de type Saccharomyces à un environnement initialement hostile. Certaines bactéries, telle Zymomonas mobilis ont également la faculté de fermenter les sucres en alcool. Toutefois, une concentration d’éthanol supérieur à 4% v/v sera généralement néfaste pour la plupart des microorganismes. En effet, nos ancêtres Romains, Grecs ou Gaulois obtenaient l’alcool dans leurs boissons par le biais de la cuisson (ce vin était appelé le defrutum, du vin cuit). La fermentation alcoolique est un processus chimique, mais néanmoins naturel, qui va transformer le sucre gorgeant les raisins, sous l’action de levures en alcool. La fermentation est une des étapes de la vinification. La fermentation s’effectue par réaction chimique grâce aux levures, qui sont des micro-organismes qu’on trouve naturellement sur la vigne et les raisins, qui pour leur croissance vont utiliser les sucres comme source d’énergie. Durant ce processus métabolique le glucose est transformé en alcool. Une des clés de la fermentation est la température. En effet, la réaction chimique va dégager de la chaleur et du gaz carbonique : le moût va donc chauffer, voire parfois bouillonner.

De nos jours, pour contrôler la température de la fermentation et permettre des subtilités dans la puissance de l’arôme ou le contrôle du sucre, les cuves en inox permettent de faire circuler de l’eau autour du moût pour arriver à la température souhaitée. Après la fermentation alcoolique se trouve une autre étape : la fermentation malolactique, dont les étapes sont détaillées dans notre article qui lui est dédié.

Les doses d’utilisation des levures se situent en général autour de 10-20 g/hL. 48h après le départ en fermentation, ajouter 10 fois la quantité de moût débourbé sulfité. Après 24 à 48h, ajouter à nouveau 2 fois le volume de moût débourbé sulfité. Réhydrater les levures dans au moins 10 fois leur volume d’eau chaude à 35-40°C pendant 20 à 30 minutes (eau seule, eau sucrée, ou additionnée de mout selon levures). En savoir plus sur les différentes techniques de levurage.

Contrôle du traitement et suivi fermentation : densité-température. Coût et main-d’œuvre. La noix du Périgord AOP se présente sous 3 formes : fraîche, sèche et en cerneau. Les 4 variétés autorisées sont locales, traditionnelles et bien adaptées aux conditions pédoclimatiques de la région : Marbot, Corne, Grandjean et plus particulièrement Franquette. Fraîche, cueillie dès septembre, elle est séparée de son enveloppe verte, le brou.

La fermentation alcoolique est une phase décisive de la vinification, qu’il s’agisse de vins rouges, blancs, rosés, tranquilles, effervescents ou pétillants. La transformation des sucres du raisin en éthanol commence spontanément au contact des levures indigènes. Cela se produit dès la récolte du raisin, lorsque la pruine craque sous le poids des grappes, à condition que la température soit supérieure à 12°C. La fermentation éthylique se poursuit en cuve, où elle est traditionnellement "guidée" par l’inoculation de levures exogènes Saccharomyces, également appelées levures sèches actives (LSA).

La fermentation alcoolique dure au total deux à trois semaines. Elle s'arrête spontanément lorsque la totalité des sucres fermentescibles est transformée en alcool éthylique. S’ensuit la fermentation malolactique, indispensable à la vinification des cépages rouges. La réussite de la fermentation alcoolique dépend de la qualité du matériel de vinification et de la gestion de la température et de l’oxygénation. La fermentation alcoolique est utilisée en gastronomie (pain, vin, bière, etc.) depuis des millénaires, bien que longtemps empirique. C’est seulement au XVIIe siècle que les agents microbiens en jeu sont découverts et étudiés au microscope, inventé en 1677.

La fermentation est une étape clé qui peut être influencée par de nombreuses variables et qui précède la fermentation malolactique. Les aménagements technologiques modernes permettent un contrôle précis de la température et de l’aération afin d’obtenir des profils aromatiques variés et une stabilité microbiologique du vin.

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