Comprendre les nutriments pour levure
Les nutriments pour levure, ce sont les substances dont ce micro-organisme a besoin pour remplir ses différentes fonctions, principalement se reproduire et fermenter. Ces ingrédients peuvent être naturellement présents dans l’environnement de ce ferment ou volontairement placés dans le milieu de culture de la levure en quantité optimale, afin que ses cellules prospèrent.
Les nutriments utiles à la levure appartiennent à plusieurs catégories de substances : des sucres, de l’azote, des minéraux, des vitamines, des acides aminés, des lipides, des stérols… Les cellules vont puiser ce dont elles ont besoin dans ces sources pour survivre, se multiplier, fermenter… Que ce soient pour produire de grande quantité de levures dans des fermenteurs industriels ou pour réussir la fermentation d’une pâte à pain ou d’un moût de bière par exemple, il est essentiel de comprendre les besoins nutritionnels des levures.
Quels sont les différents types de nutriments pour levure ?
Les cellules de levure ajustent finement leur croissance et leur comportement en fonction des nutriments disponibles. Elles peuvent moduler leur taux de croissance en réponse à leur environnement nutritionnel en modifiant la durée de leur cycle cellulaire, et ce, d’un facteur d’au moins 10.
Sucres, azote, vitamines, minéraux… Chaque type de nutriment contribue aux processus de fermentation et de reproduction. En ajustant la quantité de ces ingrédients ajoutés au moût ou au milieu de fermentation, on peut optimiser l’activité fermentaire.
Les sources de carbone
Les levures consomment de préférence le glucose ou le fructose par rapport à d’autres mono-, di- et trisaccharides, tels que le maltose, le saccharose, le raffinose ou le tréhalose, et privilégient toute source de carbone fermentescible à toute source, comme le glycérol, l’éthanol ou l’acétate, beaucoup plus complexes à assimiler.
Cette hiérarchisation de la consommation des sucres est établie par la régulation de diverses enzymes clés de la glycolyse et de la gluconéogenèse.
Par exemple en brasserie :
- Au début de la fermentation, la levure dévore le glucose et le fructose du moût.
- Quand ces sucres sont épuisés, elle passe au maltose (sucre du malt), puis au maltotriose (un sucre plus long)
- Si vraiment il n’y a plus rien, elle peut recycler l’éthanol produit (mais c’est rare, car ça demande beaucoup d’oxygène).
Dans le cas du pain, une fois les sucres épuisés (glucose, fructose, saccharose), la levure consomme le maltose généré par la digestion de l’amidon via des amylases endogènes ou ajoutées, tout en produisant de l’éthanol et des métabolites secondaires tels que le glycérol et les acides organiques qui influencent la qualité finale du pain.
Les sources d’azote
L’azote est le nutriment dont la levure a le plus besoin pour construire ses nouvelles cellules, fabriquer ses enzymes et synthétiser ses protéines.
Il existe différentes sources d’azote destinées à la nutrition de la levure.
- L’azote inorganique (ou azote minéral). Il s’agit des sels d’ammonium : sulfate d’ammonium et phosphate diammonique (DAP). Ces formes sont les plus directement assimilables par le micro-organisme, qui en a grand besoin en début de fermentation. En œnologie par exemple, l’azote minéral permet de multiplier rapidement les cellules en début de fermentation. Il est entièrement consommé durant les quatre ou cinq premiers jours de fermentation1.
- L’azote organique. Il peut provenir des autolysats de levure, issus de leur dégradation, et procure de l’azote sous forme d’acides aminés. Il s’agit de la seconde source d’azote des cellules, qui le consomment une fois l’azote inorganique épuisé. C’est à cet azote organique que l’on doit notamment l’apparition des notes florales des vins.
Les besoins en azote dépendent des souches employées et des conditions du milieu de fermentation, mais une carence peut bloquer la fermentation ou être à l’origine de notes aromatiques indésirables.
Les vitamines et minéraux
Vitamines et minéraux ne sont pas directement consommés par les cellules de levure mais servent à accomplir leurs réactions cellulaires.
- Les vitamines utiles sont la biotine, la thiamine (vitamine B1), l’acide pantothénique (vitamine B5), l’acide nicotinique… Elles entrent en jeu dans des réactions liées à la croissance cellulaire, à la production d’énergie et à la production d’arômes. Elles assurent une croissance suffisante des levures et améliorent leur résistance au stress2.
- Les minéraux sources de nutriments pour la levure comprennent le magnésium, le zinc, le manganèse, le potassium, ainsi que le phosphate. Ils servent à maintenir les membranes des cellules, à la croissance cellulaire, aux performances de fermentation et à la résistance des cellules au stress lié à l’alcool ou à la chaleur.
Un manque de vitamines et de minéraux durant la fermentation va la ralentir, réduire la résistance des cellules à l’alcool, et laisser se former des arômes indésirables dans le produit final.
Comment utiliser les nutriments pour levure ?
Différentes sortes de nutriments destinés à la brasserie et à la vinification sont commercialisés. Ils permettent d’éviter les fermentations bloquées et la formation d’arômes indésirables. Ces ingrédients doivent être ajoutés par étapes, car le micro-organisme en a besoin à différents moments de son cycle de vie pendant la fermentation3. Pour la plupart des bières, il suffit généralement d’ajouter 1 cuillère à café (5 grammes) de nutriment de levure pour 20 litres (5 gallons) de moût4.
Des solutions aux problèmes courants de fermentation
Une bonne gestion des nutriments durant le processus de fermentation contribue à garantir une fermentation complète et propre. Une fermentation lente au démarrage peut être stimulée grâce à l’ajout d’une source d’azote, alors qu’un mélange de nutriments équilibré peut éviter la production d’arômes indésirables et relancer l’activité d’une fermentation qui stagne.
Relancer une fermentation bloquée
Une fermentation bloquée est l’un des obstacles les plus couramment rencontrés dans la production de la bière et de l’hydromel. Le blocage peut être dû à une carence en nutriments, un taux d’alcool trop élevé ou une mauvaise température. Ses signes peuvent être des sucres non convertis et une activité très lente de la levure. Une fermentation bloquée ou incomplète peut être corrigée grâce à l’ajout d’un complexe spécifique de nutriments comprenant azote, minéraux, vitamines…
Dans la production de bioéthanol par exemple, les ajouts de micronutriments augmentent la tolérance au stress des micro-organismes et améliorent le rendement5.
L’industrie du vin elle aussi utilise couramment des apports contrôlés en nutriments à base de levure pour améliorer la qualité des vins, particulièrement pour favoriser la formation de composés aromatiques désirables et diminuer les notes indésirables6.
Les nutriments à base de levure au service de l’innovation
Du fait de leur composition, les levures peuvent également servir de nutriments dans les secteurs impliquant une fermentation, notamment en biotechnologie industrielle.
Les nutriments à base de levure, tels que les extraits de levure, la levure sèche, la levure autolysée et les peptones de levure, sont reconnus pour améliorer la croissance et la productivité des micro-organismes et des cellules animales. Ils peuvent être utilisés pour la production de produits biopharmaceutiques, d’antibiotiques, de milieux de culture pour les tests de diagnostic biologique, de ferments lactiques, de probiotiques, de bio-ingrédients pour l’alimentation humaine et animale, de produits chimiques renouvelables ou de productions de biocontrôle
En somme, qu’ils servent à sécuriser une fermentation traditionnelle ou à soutenir des applications plus innovantes, les nutriments pour levure ou à base de levure restent un levier essentiel pour guider l’activité du micro-organisme et garantir des fermentations de meilleure qualité.
