La fermentation : cours de CAP Boulanger

Quand tu sors une baguette du four, tu admires sa mie alvéolée et son volume. Ce volume, la pâte ne l'a pas en sortant du pétrin : elle l'acquiert pendant qu'elle repose. Le travail invisible qui se déroule dans cette pâte, c'est la fermentation. Sans elle, ton pain resterait une galette dense, sans alvéoles et sans le goût que les clients attendent.

Dans ce cours, tu vas voir ce qu'est la fermentation d'un point de vue scientifique, qui la réalise, ce qu'elle produit, et comment cela explique ce que tu observes au fournil : la pâte qui gonfle, l'odeur qui change, la levure qui « meurt » au four. Tu as déjà vu le pétrissage : c'est lui qui prépare la pâte à recevoir cette fermentation. Après elle viendront le façonnage et la cuisson, qui s'appuient sur ce que la fermentation a fabriqué.

L'être humain pratique la fermentation depuis des millénaires, notamment pour la bière et le vin, sans avoir su au départ ce qui se passait dans la cuve.² On a donc d'abord su s'en servir, puis on a fini par comprendre comment elle fonctionne.

Prenons cette phrase mot par mot, car chaque terme compte.

• Processus biochimique : ce n'est pas un simple mélange, c'est une suite de réactions chimiques menées par des êtres vivants.
• Sucres : ce sont des glucides, la matière de départ que l'on nomme le substrat. Le glucose en est l'exemple type.²
• Éthanol et CO2 : ce sont les deux produits. L'éthanol est l'alcool ; le CO2 est un gaz.
• Privé d'air : le milieu manque d'oxygène. On parle d'anaérobiose : l'oxygène n'est pas disponible.²

Cette réaction libère de l'énergie. Les levures capables de fermenter s'en servent pour récupérer un peu d'énergie, de façon temporaire, quand l'oxygène nécessaire à la respiration cellulaire vient à manquer.²

La fermentation alcoolique est réalisée notamment par les levures. Elle est très rare chez les bactéries.³ La levure du fournil est la levure de boulanger, de nom scientifique Saccharomyces cerevisiae.² On l'emploie pour presque tous les pains et gâteaux traditionnels à pâte levée, afin de faire lever la pâte.²

Une levure est un être vivant minuscule, d'une seule cellule. Comme tout être vivant, elle a besoin d'énergie. Quand l'oxygène manque, comme au cœur d'une pâte, elle fermente pour s'en procurer.² Voilà pourquoi la levure est le moteur de la pousse : elle ne cherche pas à gonfler ton pain, elle cherche à vivre, et le gonflement est une conséquence de son activité.

La fermentation alcoolique convertit des glucides comme le glucose, le fructose et le saccharose en éthanol et en dioxyde de carbone.³ Le saccharose est un sucre formé des deux précédents.³

Pour la pâte, le produit le plus visible est le CO2. Ce gaz forme de fines bulles au sein de la pâte, et ces bulles peuvent augmenter nettement son volume.² C'est ce qui donne une mie légère et alvéolée. La pâte doit pouvoir retenir ces bulles : c'est tout l'intérêt du pétrissage vu avant, qui lui donne une structure élastique.

L'éthanol reste dans la pâte pendant la pousse. À la cuisson, la situation change : l'éthanol produit s'évapore pendant que le pain cuit.² Il quitte donc la pâte sous forme de vapeur.

Cette section va un peu plus loin. Elle t'aide à comprendre pourquoi la levure fermente et pourquoi elle rejette de l'éthanol.

Le début de la fermentation alcoolique emprunte le chemin de la glycolyse. Dans une cellule de levure de boulanger, une molécule de glucose est coupée en deux molécules de pyruvate, et la cellule en retire deux molécules d'ATP.² L'ATP sert de réserve d'énergie à la cellule : elle y puise pour fonctionner.

Ensuite, le pyruvate perd du CO2, ce qui donne de l'éthanal, puis l'éthanal est transformé en éthanol.³ Cette dernière étape permet à la cellule de retrouver des coenzymes dont la glycolyse a besoin pour continuer.³ Du point de vue de la levure, l'éthanol et le CO2 sont des rejets ; du point de vue du boulanger, ce sont eux qui font la pâte levée.

Pourquoi si peu ? Parce que les produits de la fermentation contiennent encore beaucoup d'énergie : l'éthanol est même un combustible, utilisable comme biocarburant.³ Le sucre n'est donc transformé que partiellement. Dans la respiration, au contraire, le substrat est entièrement oxydé en dioxyde de carbone.³ En contrepartie, l'ATP de la glycolyse est disponible plus vite pour la cellule.³

Relions maintenant la science à ton métier. Au fournil, la fermentation se fait en deux temps : le pointage, quand la pâte repose en masse juste après le pétrissage, puis l'apprêt, quand les pâtons façonnés reposent avant d'être enfournés. Une température modérée accélère le travail de la levure, le froid le ralentit. Une pâte contient de la farine (donc des glucides), de l'eau et de la levure. Dès que la levure a des sucres à sa disposition dans ce milieu humide et pauvre en oxygène, elle fermente. Le CO2 s'accumule en bulles et le volume augmente : c'est ce que tu observes pendant les temps de repos.

À la cuisson, la chaleur met fin à la fermentation : les levures meurent à cause de la haute température et l'éthanol s'évapore.² La levure reste active un court moment au début de la cuisson ; une fois morte, elle ne fabrique plus aucun gaz. C'est pourquoi la conduite de la fermentation avant l'enfournement est décisive pour la qualité du pain.

On a mis longtemps à comprendre la fermentation. En 1815, le chimiste français Gay-Lussac établit pour la première fois l'équation brute de la décomposition du glucose en éthanol.² Dans les années 1830, Cagniard de Latour, Schwann et Kützing montrèrent, chacun de leur côté, que des êtres vivants, notamment des levures, en sont responsables.² En 1857, Louis Pasteur défendit à son tour une « théorie vitaliste de la fermentation ».²

Le débat a continué. Le 11 janvier 1897, Eduard Buchner publia des preuves d'une fermentation alcoolique obtenue avec des extraits de levure sans cellules.² Il en rendit responsable la zymase, aujourd'hui identifiée comme un mélange de plusieurs enzymes, et reçut le prix Nobel de chimie en 1907.² La levure agit donc grâce à des enzymes, des molécules qui accélèrent les réactions.