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LEVURES ŒNOLOGIQUES : POURQUOI LA PRÉVALENCE EST-ELLE IMPORTANTE?

LE CONCEPT DE PRÉVALENCE EN ŒNOLOGIE ET LES DIFFICULTÉS LIÉES AUX PROCESSUS DE PROPAGATION DE LA BIOMASSE.

LA COMPÉTITION MICROBIENNE DANS LE MOÛT

La levure sélectionnée est l'un des points fondamentaux de l'œnologie moderne, qui a permis de standardiser les processus de fermentation et de mieux les contrôler.

« Photo d'une boîte avec terrain de culture et colonies de bactéries et de levures »

En effet, dans la fermentation œnologique, à la différence d'autres secteurs comme la brasserie (qui utilise également des starters microbiens similaires dans la plupart des cas), la compétition microbienne est un facteur qui peut jouer un rôle décisif dans la qualité du produit final, car les espèces microbiennes indigènes associées au raisin pourraient déterminer un degré important de variabilité des caractéristiques du produit, voire sa compromission potentielle.

LA BIOTECHNOLOGIE ET LE DÉVELOPPEMENT DE NOUVELLES SOUCHES DE LEVURE

Le raisin lui-même est une matière première qui introduit dans l'environnement de la cave un microbiome complexe, composé de levures et de bactéries appartenant à différents genres (Oenococcus, Pediococcus, Lactobacillus, Acetobacter, Gluconobacter, Hanseniaspora, Brettanomyces, Candida, Zygosaccharomyces, etc.).

C'est sur ce champ de bataille, celui de la compétition microbienne, que la biologie puis la biotechnologie ont apporté leur contribution la plus significative au cours des 60 dernières années. La recherche internationale s'est efforcée d'isoler des variantes phénotypiques de levures œnologiques plus performantes dans différents districts (fermentation spontanée, environnements de cave, surface des grains de raisin) et, lorsqu'elle n'y est pas parvenue, elle a utilisé des techniques de breeding pour améliorer génétiquement les souches existantes.

Le résultat final de ces efforts a été, au fil des ans, le développement de souches de levure de plus en plus performantes, exemptes de défauts métaboliques et organoleptiques (fermentations bloquées ou ralenties, augmentation de l'acidité volatile, production de sulfure), plus résistantes au stress nutritionnel et caractérisées par des features uniques (présence d'activités enzymatiques spécifiques, production réduite de SO2, phénotype killer, empreintes aromatiques spécifiques, etc.)

LEVURE SÈCHE ACTIVE COMME GARANTIE DE PRÉVALENCE

C'est grâce à l'introduction de la levure sèche active (LSA), empruntée à d'autres secteurs, que l'important travail de sélection mentionné ci-dessus a été mis sur le marché et donc dans les caves du monde entier, dans un format facile à gérer et avec des avantages substantiels en termes de transportabilité et surtout de durée de conservation à moyen et long terme.

En utilisant la LSA, des entreprises telles qu'AEB sont en mesure de garantir la prévalence de la levure sélectionnée pendant la fermentation. Le concept de prévalence est fondamental pour le bon déroulement technologique de la fermentation : un starter microbien prend la prévalence lorsqu'il assume le caractère de protagoniste primaire de la fermentation, supplantant numériquement et métaboliquement la population « mixte » des levures indigènes.

La possibilité d'utiliser des levures sélectionnées en œnologie a conduit à des améliorations considérables des processus de fermentation, car les LSA permettent:

 

  • 01
    un déroulement complet et prévisible de la fermentation alcoolique;
  • 02
    la réduction de l'acidité volatile associée aux fermentations spontanées;
  • 03
    la réduction des caractéristiques organoleptiques anormales liées aux espèces microbiennes indigènes;
  • 04
    la réduction de la présence de molécules nocives d'origine microbienne telles que les amines biogènes;
  • 05
    la gestion correcte du temps et le découplage éventuel de la fermentation malolactique par rapport à la fermentation alcoolique.

LA PRÉVALENCE EN CHIFFRES

Le concept de prévalence est synonyme non seulement de contrôle du processus de fermentation dans le chai, mais aussi de qualité du produit final, ainsi que de sa reproductibilité. En effet, il est nécessaire d'avoir le nombre correct de cellules pour que les caractéristiques du starter s'expriment pleinement et, de même, pour que certains défauts organoleptiques ou qualitatifs liés à l'espèce sauvage s'expriment dans le vin fini.

Pour bien comprendre l'importance de l'utilisation de la levure sèche active dans la vinification, nous devons revenir brièvement aux conditions microbiologiques d'un moût moyen. En effet, il faut considérer que 103 à 105 cellules/mL de micro-organismes « indigènes » peuvent être présentes dans un moût ; par conséquent, une population d'au moins 106 cellules de levure est strictement nécessaire si l'on veut obtenir une prévalence, c'est-à-dire une population de levure 10 fois supérieure aux micro-organismes sauvages. Si l'on considère qu'une préparation moyenne de LSA est constituée d'environ 1010 cellules/g et que 20 g/hL sont recommandés, le nombre correspondant par rapport à l'unité de volume finale est précisément de 106 cellules/mL, ce qui est en fait l'objectif technologique associé à ce procédé et qui permet à la population de starters de supplanter tout concurrent éventuel.

PROPAGATION DE LA BIOMASSE

Ces derniers temps, de nombreux fabricants d'équipements se sont improvisés experts en microbiologie et ont introduit sur le marché des équipements dédiés une soit-disant multiplication des cellules de levure dans la cave, dans une proposition technologique alternative aux LSA.

Ce type d'équipement (qui consiste généralement en de simples cuves auxquelles sont fixés un agitateur et une résistance avec des circuits de contrôle rudimentaires) est censé multiplier une population cellulaire, dérivée de LSA ou d'une levure fraîche isolée in situ, par plusieurs ordres de grandeur ; dans de nombreux cas, on prétend pouvoir obtenir des multiplications de l'ordre de 100X avec l'obtention conséquente de cultures pures qui peuvent ensuite être utilisées comme starters.

Comme preuve de l'efficacité multiplicative de ces techniques, les résultats des analyses génétiques effectuées sur les colonies isolées en fin de fermentation sont souvent utilisés : grâce à des techniques d'assignation d'espèces (pattern de restriction des régions ITS, séquençage d2d2) et d'empreintes moléculaires (régions InterDelta, pattern d'amplification des régions microsatellites), l'identité substantielle entre le starter utilisé pour démarrer le multiplicateur de biomasse et la souche de levure isolée en fin de fermentation est démontrée.

LES LIMITES DES PROCÉDÉS « ARTISANAUX » DE PROPAGATION DE LA LEVURE

Toutefois, cette approche présente d'importantes limites conceptuelles et techniques:

 

  • 01
    Tout d'abord, il est tout à fait prévisible que la majeure partie de la population de levures détectable à la fin d'un cours fermentaire normal est représentée par le genre Saccharomyces et plus particulièrement par S. cerevisiae ; ce phénomène est à attribuer à la capacité congénitale de l'espèce en question de résister à des concentrations alcooliques élevées, même supérieures à 12 % ABV, alors qu'au contraire la plupart des espèces contaminantes sont inhibées par de telles valeurs.
  • 02
    Par conséquent, l'état microbiologique final de la fermentation ne donne aucune indication sur l'histoire réelle de la fermentation. En d'autres termes, bien que la concentration alcoolique du milieu favorise une surreprésentation finale du starter inoculé, les événements qui se produisent au cours des premières phases de la fermentation restent inconnus. Cette fenêtre d'absence de contrôle microbiologique pourrait permettre l'apparition de défauts de qualité liés au métabolisme d'espèces non sélectionnées.
  • 03
    Contrairement à l'application de la LSA, il n'y a pas de garantie du nombre total de cellules inoculées au début de la fermentation qui, à moins de pouvoir les mesurer à l'aide de méthodes telles que la chambre de Bürker ou le comptage sur milieu agarisé (accessible uniquement aux caves disposant de laboratoires internes hautement spécialisés), reste totalement invérifiable. Le même problème se répercute sur l'impossibilité substantielle de vérifier la pureté microbiologique de la population finale issue du processus de propagation.
  • 04
    La sélection « de fortune » des souches de levure dans les caves pose de nombreuses difficultés de gestion. Non seulement il faudrait , dans ce cas, du matériel de laboratoire biologique pour manipuler la souche (plaques, hottes stériles, autoclaves pour la stérilisation), mais les plus grandes limites seraient fixées par le stockage à long terme, car la congélation à -80 °C dans une solution de glycérol à 25 % serait nécessaire pour garantir la préservation des caractéristiques phénotypiques du stock original. Cette technologie, qui n'est pas réalisable en cave, est plutôt l'apanage des collections microbiennes, qui sont en mesure d'effectuer des contrôles génétiques périodiques des cellules et de suivre ainsi leur état qualitatif.
  • 05
    Les levures placées dans ces multiplicateurs ne sont pas cultivées à l'aide de mélasse et de nutriments azotés stériles ; elles sont plutôt alimentées avec du moût de vin ou du MCR, ce qui prédispose à l'apparition de contaminations dérivées des mêmes matières premières.
  • 06
    Un dernier point, mais fondamental, lié à l'utilisation de multiplicateurs de biomasse est l'apparition possible de mutations génétiques dans la levure. Cela se produit pour une raison assez simple et intuitive : un micro-organisme qui se développe dans un bouillon de culture de manière perpétuelle (même en supposant un taux d'alcool de 3 % et un pH contrôlé de 4,5), n'est en fait soumis à aucune pression sélective. Pour cette raison, la fonctionnalité des gènes qui ne sont pas « essentiels » à sa reproduction dans cet environnement peut être perdue sans nuire à l'aptitude de la souche, qui bénéficiera plutôt de la sélection positive de variantes alléliques qui favorisent sa cinétique de croissance et l'utilisation efficace des nutriments dans un métabolisme respiratoire plutôt que fermentatif. De même, la souche en question peut perdre des fonctionnalités liées aux caractéristiques initiales pour lesquelles elle a été sélectionnée en premier lieu, telles qu'une empreinte aromatique particulière ou une activité enzymatique, ou développer des altérations au niveau du métabolisme qui pourraient la prédisposer à un stress plus important dans des conditions nutritionnelles particulières ou même à des niveaux d'acidité volatile produits plus élevés.

PRÉCAUTIONS À PRENDRE

"Locale di cantina con serbatoi per la fermentazione alcolica"

L'aspect trompeur de l'application de techniques de multiplication « maison » est que de toute façon, que les méthodes correctes soient utilisées ou non, elles conduiront à un résultat quelconque. Il y aura toujours une fermentation du milieu et donc la production d'une population de cellules, dont on ne connaîtra cependant pas l'ampleur, ni le degré de pureté microbiologique.

Par conséquent, la propagation de levures œnologiques par l'application de multiplicateurs tels que ceux décrits ci-dessus ne peut en aucun cas faire abstraction de l'utilisation d'une LSA qui, même dans ce contexte, doit être utilisée (en bonne pratique) pour effectuer une restauration périodique de l'intégrité génétique originale de la souche.

En résumé, l'adoption de procédés de propagation de la biomasse dans les caves, si elle n'est pas réalisée avec les précautions techniques appropriées (réduction de la charge microbienne du bouillon de culture, réintégration périodique de la population de levures avec du LSA), risque de produire des effets indésirables et de trahir la raison même pour laquelle les starters œnologiques ont été mis en place.

Pour entreprendre ce type d'approche dans sa propre cave, il faut prendre de nombreuses précautions en termes de nettoyage, d'assainissement et de contrôle des variables du processus (température, pH, agitation, viabilité cellulaire) et de se méfier catégoriquement de toute approche simpliste de la multiplication de la biomasse, qui nécessite au contraire un apport fin à haut contenu biotechnologique, sous peine de perdre, déjà à moyen terme, les caractéristiques de qualité et de reproductibilité de son propre processus de fermentation.

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