Le rôle des levures

Afin d'interpréter l'absence des sucres réducteurs dans le vin nous réaliser une première expérience sur la respiration et la fermentation alcoolique.

Dans un premier tube à essai nous avons placé des levures dans de l'eau avec une concentration de 40g/L de glucose placée à 28°C et oxygénée grâce à un bulleur.

Dans un second tube à essai nous avons placé des levures dans de l'eau avec un concentration de 40g/L de glucose préalablement bouillie pour avoir un milieu non oxygéné et placé à 28°C.

Lors de l'expérience un gaz se dégage. On recueille ce dernier grâce au dispositif suivant:

Après l'expérience, nous avons réalisé un test à l'eau de chaux, pour déterminer la nature du gaz présent. Pour le premier tube, l'eau de chaux se trouble légèrement donc il y a présence d'un peu de CO2. Pour le deuxième, l'eau de chaux se trouble il y a donc du CO2.

 

 

Ensuite nous avons effectué un alcootest pour mettre en évidence l'éthanol. Pour le premier alcootest (erlenmeyer 1), les cristaux sont devenus partiellement verts cela signifie qu'il y a une faible présence d'éthanol lorsque le milieu est oxygéné (respiration). Pour le second alcootest, les cristaux sont devenus entièrement verts il y a donc de l'éthanol, quand le milieu est non oxygéné (fermentation).

 

Enfin à l'aide de bandelettes de glucotest, la présence de glucose a été démontrée. Pour le premier tube nous notons une absence de glucose et pour le second tube nous observons une présence légère de glucose 5g.L-1.

 

Afin de déterminer quel métabolisme des levures correspondait à quel milieu, nous avons réalisé l'expérience suivante :

Nous avons fait une expérience à l'aide d'un dispositif EXAO. Un dispositif EXAO permet la mesure de paramètres à l'aide de sondes, qui sont dans cette expérience une sonde de CO2 et d'O2. L'unité de de ces sondes est le mg.L-1.Nous avons ajouté 2,5 g de glucose en poudre à une suspension de levure oxygénée (250 mL). Nous avons prélevé 10 mL de cette solution et nous l'avons placé dans la cuve centrale du bio réacteur. Dans la cuve périphérique de ce dernier nous ajouter de l'eau à 30°C. Après avoir mis en route l'agitateur et les sonde (CO2 et O2), nous avons effectué des mesures à l'aide du logiciel d'EXAO. Nous avons obtenu les résultats suivants :

Courbe représentant le taux de CO2 (en rouge) et de O2 (en vert) en fonction du temps dans une solution de levures contenant 2,5 g de glucose

Le matériel que nous avons eut ne nous a pas parmi d'observer la suite la croissance du CO2, car la sonde a saturé.

Pour commencer nous pouvons voir une diminution du taux d' O2 et une augmentation du taux de CO2. Ensuite, nous observons une croissance du taux de CO2 et une stabilisation du taux d' O2. Cela prouve que quand les levures sont en aérobie elles réalisent la respiration. Quand elles sont en anaérobie, elle ne sont pas morte car elles produisent toujours du CO2. Elles réalisent la fermentation.

La respiration peut avoir lieu dans milieu oxygénée et en présence de glucose, ce qui correspond à l'erlenmeyer n°1. La fermentation doit avoir lieu dans un milieu en anaérobie et en présence de glucose,  ce qui correspond à l'erlenmeyer n°2. Le glucose est nécessairement présent dans les milieux car il est la source d'énergie.Suite à la respiration, on peut observer peu de CO2 et peu d'éthanol. Suite à la fermentation, on peut observer une forte présence de CO2 et d'éthanol.

Tableau récapitulatif de l'expérience :

Erlenmeyer 1: respiration

(eau oxygénée

+ levure + glucose)

Erlenmeyer 2 : fermentation

(eau bouillie non

oxygénée + levure

+ glucose)

Concentration de

glucose de départ

40 g.L-1 40 g.L-1

Concentration de

glucose à la fin

0g.L-1 5g.L-1
CO2 Présence moindre Présence
Ethanol Présence moindre Présence

La formule chimique du glucose est la suivante C6H1206 pour l'erlenmeyer 1 la réaction qui a lieu est la suivante :

C6H1206 + 6 02 + 36 ADP + 36 Pi=> 6 CO2 + 6 H20 + 36 ATP

Au cours de cette transformation, le glucose subit une oxydation totale, la molécule de glucose est entièrement transformée en CO2 et en H20, de plus les levures servent d'enzymes. Cette réaction ne nous intérresse pas car elle ne produit pas d'éthanol.

Pour l'erlenmeyer 2 la réaction qui a lieu est la suivante :

C6H1206 + 2 ADP + 2 Pi => 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP

C2H5OH correspond à la formule de la molécule d'éthanol. Dans ce cas il d'agit d'une oxydation très incomplète, car elle commence comme la respiration, par une glycolyse dans le hyaloplasme (partie du cytoplasme), la molécule de glucose est oxydée en pyruvate (molécule composé de 3 atomes de carbone qui se note CH3COCOOH). Les atomes d'hydrogène retirés au glucose se fixe sur des composés R', qui sont des accepteurs d'électrons, ces composés sont réduit en R'H2. Ces réactions permettent la formation de 2 molécules d'ATP par molécule de glucose oxydé.

Réaction oxydatives (bilan):

C6H1206 + 2 R' => 2 CH3COCOOH + 2 R'H2

A l'issue de la glycose, deux réactions successives ont lieu, qui définissent la fermentation alcoolique proprement dite. Tout d'abord la molécule pyruvate est décarboxylée, cela libère une molécule de dioxyde de carbone et produit de l'éthanal. Ensuite une régénération des composés R' à lieu par réduction de l'éthanal en éthanol.

Voici un bilan de la fermentation et de la respiration :

 

 

Afin de vérifier que le glucose du raisin se transforme bien en éthanol dans le vin il faut vérifier la présence de levure sur la peau pour cela, nous avons lavé la peau de plusieurs raisins à l’aide de cotons tiges et d’eau distillée. Puis nous avons fait une observation microscopique, entre lame et lamelle, de l’eau de lavage obtenue.

Nous n’observons pas de levure. Cependant, nous savons qu’il y a des levures sur la peau de raisin. Le fait que nous ne puissions pas en observer est dû aux traitements subis par les raisins afin d’augmenter leur temps de conservation. De plus, la saison pendant laquelle nous avons réalisé notre TPE ne nous a pas permis de trouver des raisins n’ayant pas été préalablement traités.

Les résultats obtenus précédemment permettent de comprendre l’absence de glucose dans le vin et la présence d’éthanol. Durant la vinification, les levures et le glucose contenu dans le raisin réagissent en effectuant la fermentation alcoolique.


 

 

 

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