Comprendre la levure et son importance industrielle
La levure est un organisme vivant : un micro-organisme unicellulaire appartenant à la famille des champignons. La cellule de levure est capable, dans les conditions adéquates, de fermenter. Durant ce processus, ses enzymes transforment un aliment de base en gaz carbonique (CO2), en alcool et en acides organiques.
L’espèce de levure Saccharomyces cerevisiae est la plus connue. Il existe toutefois de nombreuses souches de levure domestiquées, qui toutes possèdent leurs caractéristiques spécifiques et leurs applications. Elles sont notamment utilisées pour fabriquer du pain, de la bière, du vin, des extraits de levure pour enrichir le goût des aliments, des compléments alimentaires et des biocarburants. La levure étant une source de nutriments, elle est également employée dans les domaines du bien-être et la santé humaine et animale.
Les levures peuvent aussi être utilisées pour produire des molécules d’intérêt, comme des enzymes, des vitamines, des arômes et même des molécules pharmaceutiques comme l’insuline pour les personnes diabétiques.
Les levures sélectionnées par les industriels de la fermentation offrent de nombreux avantages :
- elles se développent rapidement ;
- elles se nourrissent de sucres renouvelables ;
- elles produisent naturellement des molécules précieuses ;
- elles sont sans danger pour de nombreuses applications alimentaires ;
- elles contiennent des nutriments, notamment des protéines, des vitamines B et des minéraux.
Comme la levure se reproduit rapidement et peut être cultivée dans des conditions soigneusement contrôlées, les industries peuvent produire de manière fiable des produits homogènes et de haute qualité à très grande échelle.
Les souches de levure industrielles les plus courantes
Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces pastorianus, Kluyveromyces lactis, Candida utilis, Yarrowia lipolytica, Debaryomyces hansenii, Brettanomyces… On compte plus de 1 500 espèces de levures identifiées à ce jour1.
Bien que l’on parle souvent simplement de « levure », les scientifiques identifient les levures selon leur genre (par ex. Saccharomyces) suivi de l’espèce (par ex.cerevisiae), puis de la souche. Nombre de souches sont aujourd’hui couramment employées en production industrielle. Les souches présentent entre elles des différences sur les plans des caractéristiques génétiques et des propriétés métaboliques.
Pour chaque application, les industriels sélectionnent soigneusement des souches qui présentent des performances exceptionnelles dans certaines conditions. Une souche peut tolérer des concentrations élevées d’alcool. Une autre peut produire des arômes fruités. Une troisième peut se développer efficacement même en présence de forte concentration de sucre, comme les souches osmotolérantes. Les levures de boulangerie osmotolérantes sont ainsi utilisées par les professionnels de la boulangerie pour la confection des brioches ou des croissants.
Ces petites différences génétiques expliquent pourquoi les industries sélectionnent
Saccharomyces cerevisiae, la plus connue
Appelée « levure de boulanger » et « levure de bière » dans le langage courant, Saccharomyces cerevisiae, est l’espèce de levure industrielle la plus utilisée à travers le monde. Simple à manipuler, résistante et se multipliant rapidement, elle est aussi bien employée pour produire des aliments du quotidien que dans la recherche et les biotechnologies.
- En boulangerie, c’est l’ingrédient clé qui fait lever la pâte à pain. Les souches de Saccharomyces cerevisiae dont les boulangers se servent sont adaptées aux contraintes des différentes recettes et procédés de production : pâtes sucrées, surgelées… Dans la pâte à pain, les enzymes des cellules de levure dégradent les sucres de la farine et produisent notamment du CO2, un gaz qui fait gonfler le pâton. La fermentation génère aussi des molécules constituant les arômes recherchés dans le pain.
- Dans le brassage de la bière aussi, Saccharomyces cerevisiae est l’une des espèces les plus utilisées. Elle entre dans la confection des bières de fermentation haute de type ale. Durant la fermentation, le micro-organisme consomme les sucres présents dans le moût, généralement composé d’eau, de céréales maltées (orge, blé) et de houblon. Il produit de l’éthanol (alcool) et du CO2, qui va donner ses bulles et sa mousse à la bière. Des centaines de métabolites secondaires jouant sur le goût de la bière sont également produits lors de ce processus.
- Dans la production de vin, Saccharomyces cerevisiae est la levure la plus fréquemment employée aux côtés de levures indigènes variées naturellement présentes sur le raisin. Le rôle principal des levures est de convertir les sucres présents dans le moût de raisin en alcool. D’autres sous-produits apparaissent à l’issue de cette fermentation, comme le glycérol, le dioxyde de soufre, le méthanol, des acides… Inactivée, la levure peut aussi être employée comme source de nutriments pour réussir la fermentation du vin, ainsi que pour préserver ses arômes tout au long du processus de vieillissement.
- Dans la production de bioéthanol, des souches de Saccharomyces cerevisiae permettent de générer de l’éthanol par fermentation, à partir de matières premières alimentaires ou non alimentaires.
Les autres souches de levure notables
D’autres souches de levure sont couramment utilisées dans diverses applications industrielles. Par exemple :
- Saccharomyces boulardii est une levure probiotique utilisée dans des compléments alimentaires et certains produits de santé. Capable de rester active lors de son passage dans le système digestif, elle contribue à l’équilibre du microbiote intestinal et aide à soutenir le bon fonctionnement de l’intestin. Contrairement à de nombreuses bactéries probiotiques, cette levure est naturellement résistante aux antibiotiques, ce qui explique notamment son intérêt lors de certains traitements antibiotiques.
- Saccharomyces pastorianus sert à la confection de bières de type lager. Elle possède la particularité de fermenter à basse température, produisant des profils aromatiques plus subtils que Saccharomyces cerevisiae.
- Kluyveromyces lactis quant à elle, assimile le lactose et le convertit en acide lactique. Elle sert à produire de la chymosine à l’échelle commerciale, la présure qui entre dans la fabrication de certains fromages.
- Candida utilis, une autre espèce, est inactivée par chauffage, puis utilisée en tant qu’arôme dans l’alimentaire, en tant que complément alimentaire et dans l’alimentation animale.
Innover pour améliorer les performances de la levure
Les souches de levure actuellement commercialisées, sous la forme de levure fraîche active ou instantanée par exemple, ont été rigoureusement sélectionnées pour leurs performances dans l’application à laquelle elles sont destinées. Des souches génétiquement modifiées sont également mises au point, pour être plus résistantes à la concentration d’alcool, générer davantage d’arômes dans la bière ou produire du bioéthanol à partir de certains déchets végétaux.
Défis et avenir de la levure dans l’industrie
La levure industrielle fait aujourd’hui face à plusieurs défis techniques et environnementaux : le contrôle des températures de fermentation, la source des sucres utilisés, l’amélioration des souches pour un meilleur brassage de la bière et une meilleure levée de pâte à pain…
Les fabricants de levure cherchent en permanence à améliorer leurs produits, notamment pour répondre aux enjeux de durabilité mondiaux. Par exemple, il est aujourd’hui possible de produire certains composés d’intérêt par fermentation de précision : édulcorants, colorants, alternatives aux œufs, composés pour cosmétiques… Des substances identiques à celles puisées traditionnellement dans la nature, mais produites de façon durable.
Conclusion
De la boulangerie aux biotechnologies, la levure s’impose comme un acteur central des procédés industriels modernes. Grâce à la diversité de ses souches, elle contribue aussi bien à notre alimentation quotidienne qu’à l’élaboration de produits innovants et durables.
