Portrait d’une Fermentation Mal Connue : la Fermentation Malolactique

03/04/2020 - Quand sonne l'heure des vendanges, nous avons tous à l'esprit la grande cérémonie des fermentations; celle qui donnera naissance au fruit du plaisir, parfois fruit du péché: la fermentation alcoolique.

Pourtant, si cette dernière nous donne le ton des festivités, les vins sont, à ce stade, à l’état “_cru_”.
Ils expriment toute la fraîcheur du raisin  soutenue par la vivacité  des arômes fermentaires dits “_secondaires_” et de l’acidité marquée. Pour beaucoup de vins blancs et rosés, ces caractéristiques sont recherchées et seront préservées par la mise en bouteille. Par contre, pour les vins rouges, et certains clairet et vins blancs, surtout s’ils sont destinés au vieillissement, on entreprendra une seconde fermentation dite “_Malo-Lactique_”. Celle-ci donnera plus de souplesse, de gras et de rondeur au vin et une acidité plus faible.

Agent de la fermentation

Contrairement à la fermentation alcoolique, ce ne sont pas des levures mais des bactéries qui sont en cause dans cette seconde fermentation. Paradoxalement, ce sont ces mêmes bactéries, qui ont été éliminées ou éloignées de nos jus, qui sont ici conviées à prendre possession des lieux.
Dans ce monde de l’infiniment petit, levure et bactérie se côtoient, et se partagent la nature et ses richesses. Tantôt l’une, tantôt l’autre se rend maître localement du substrat, mais les bactéries ont quand même l’avantage.
Il existe toutes sortes de bactéries, différentes par les familles, les genres, les espèces ou les souches. Dans le domaine de l’oenologie ce qui nous intéresse est ce qu’elles font ou produisent. De ce fait on a toujours distingué les bactéries lactiques et les bactéries acétiques. Dans ce sujet, ce sont les bactéries lactiques que nous visons.
Les bactéries sont des organismes extrêmement simples. Ils sont constitués d’une paroi, d’une membrane, d’un cytoplasme et d’un ADN. Parfois, ils sont contenus dans une capsule. L’ADN contient les plans. Le cytoplasme fait office de réserve des substrats énergétiques et de ses propres fabrications et contient les enzymes. La membrane gère les échanges avec le milieu extérieur et la paroi sert d’organe de défense.
A l’oeil nu (bien aidé par un microscope) on distinguera deux familles de bactéries lactiques: celles qui ont une forme ronde nommées coques et celles en forme de bâtonnet nommées bacilles. C’est la paroi qui leur attribue ces formes, quand on enlève la paroi aux bacilles, ils redeviennent ronds.
En descendant l’arbre généalogique, on trouvera à l’intérieur de ces deux familles plusieurs genres, retenons les deux les plus répandus: leuconostoc dans la famille des coques et lactobacillus dans la famille des bacilles.
Sur le raisin, dans la vigne, on trouvera les deux formes avec une dominance de bacilles. Dans le chai elles sont présentes jusque dans le moindre recoin. Leur population évolue très rapidement et de manière différente suivant les deux familles mais aussi à l’intérieur de chaque famille suivant les espèces, et cela en fonction du stade de vinification.

Le savoir-faire des bactéries

Les bactéries sont des organismes qui ont comme tout individu besoin de respirer; lorsqu’elles sont en milieu aérobie, elles utilisent l’oxygène moléculaire comme agent de leurs futures oxydoréductions. Mais lorsqu’elles sont en situation d’anaérobiose, elles doivent adapter un nouveau système d’oxydoréduction pour leur métabolisme: la fermentation. Fortes d’utiliser différents substrats et différents mécanismes, elles produisent différents composés.
Elles peuvent, comme les levures, transformer les sucres en éthanol, mais avec production d’éthanal et de lactate, et peuvent produire du glycérol opérant une fermentation “_Glycero-pyruvique_”  comme chez les levures. Par une autre voie métabolique, elles produiront directement du Lactate.
Elles peuvent éventuellement dégrader le glycérol en Acroleine. Ce composé se fixe aux composés phénoliques donnant un complexe à l’amertume très prononcée: c’est la maladie de l’amertume. Le cas est rare car les souches capables de ce métabolisme ne sont pas courantes.
Les lactobacillus peuvent s’attaquer à l’acide tartrique et produire de l’acide acétique, du butane2-ol et de l’acide succinique ou lactique suivant les espèces: c’est la maladie de la tourne. Elles peuvent dégrader l’acide citrique donnant naissance à de l’acide acétique et des composés acétoïnique comme le diacéthyl aux notes de beurre. Leuconostoc oenos le fait régulièrement après épuisement de l’acide malique. Il y a peu d’acide citrique dans les vins mais il y en a suffisamment pour que les notes beurrées, caractéristiques soient perceptibles.
Evidement, elles peuvent transformer l’acide malique qui est, après l’acide tartrique, l’acide le plus important. Elles opèrent une décarboxylation de l’acide malique, c’est donc une fermentation qui, comme la fermentation alcoolique, dégage du gaz carbonique, le transformant en acide lactique. Ce processus conduit à une désacidification car l’acide malique contient deux fonctions acides (COOH), dont une sera utilisée pour le CO2.
Notons que comme la fermentation malo-lactique est réalisée, en vinification, par leuconostoc oenos et que celle-ci s’attaque ensuite à l’acide citrique, il ne peut pas y avoir de fermentation malo-lactique sans augmentation de l’acidité volatile.

Nutrition et facteurs de croissance

Certains éléments sont indispensables au bon développement des bactéries, mais tous sont présents dans le vin : il n’existe pas de carence nutritionnelle pour celles-ci.
Les bactéries ont besoin de vitamines (pantothénique, nicotinique, thiamine…), d’oligo-éléments (potassium, magnésium, manganèse..), d’azote sous forme d’acides aminés ou protéines, de sucre, de bases puriques et pyrimidiques.
Des conditions favorables du milieu sont également indispensables. Un pH situé entre 4,8 et 5 est optimum pour leur développement, un pH inférieur à 3 empêche leur croissance. Il existe une notion de pH seuil pour la dégradation des différentes substances, c’est à dire que le pH conditionne le choix des composés (acides ou sucres).
La température est optimum entre 19 et 20 °c. Si la température est trop basse la fermentation peut ne pas s’enclencher ou être très lente. Si l’automne est froid et que le vinificateur ne dispose pas de moyen pour réchauffer ses cuves, les fermentations malo-lactiques peuvent traîner jusqu’à la fin de l’hiver. Les bactéries sont également sensibles aux variations de température: une variation négative de 5°c pendant la fermentation malo-lactique peut tuer la population.
Le degré alcoolique est également un facteur à prendre en compte. En effet, plus celui-ci augmente plus les bactéries ont du mal à se développer. C’est un facteur de sélection des souches. Leuconostoc oenos est des plus résistantes c’est pourquoi elle est responsable des fermentations malo-lactique dans les chais.
Le SO2 joue un rôle important. Il existe sous deux formes: le SO2 “libre” et le SO2 “combiné”. Au début des fermentations alcooliques, il y a beaucoup de SO2 libre ; comme les bactéries y sont plus sensibles que les levures, il joue un rôle inhibiteur. Par contre, en fin de fermentation, le SO2 est essentiellement combiné et les bactéries peuvent se développer.

Bactéries contre levures : le Match

Lorsque la vendange est rentrée dans le chai, on a, dans la cuve, des levures et des bactéries.
De même, lorsqu’on se situe en pleine fermentation alcoolique, les bactéries n’ont pas disparu de la cuve, elles attendent leur tour.
Ce point est très important parce que les bactéries sont beaucoup plus vigoureuses et indépendantes que les levures ; de ce fait, à n’importe quel moment, elles pourront prendre le dessus. Ceci demande au vinificateur beaucoup d’attention et de rigueur.
Si le pH du moût est faible, les levures se développeront mais pas les bactéries. Par contre s’il est élevé, levures et bactéries se développeront. Il faudra donc sulfiter correctement afin d’annihiler les bactéries. Ces risques de développement bactérien sont accrus par une vendange en surmaturité où la population bactérienne a davantage pris racine. Accru également en cas de carence en acides aminés qui empêcherait les levures de se développer.
Les risques persistent même si la fermentation alcoolique est lancée. Et il devient probant lors des fins de fermentation. C’est ce que le vinificateur doit surveiller sans relâche. En effet, la population levurienne atteint une phase critique, elle est souvent en phase stationnaire de reproduction et s’épuise par son métabolisme actif et par la saturation en alcool qu’elle produit. Les levures commencent lentement à mourir donc à s’autolyser, et elles libèrent acides aminés, peptides, bases puriques et pyrimidiques.
Les bactéries n’en demandent pas plus, elles peuvent commencer à se développer. Celles-ci ayant en plus un caractère inhibiteur pour la survie des levures, elles vont causer un arrêt de fermentation alcoolique. Comme il reste des sucres, les bactéries s’en réjouissent et c’est l’accident : la piqûre lactique.



Par contre, si les levures et le milieu ont été bien préparés à mener une bonne fermentation (voir articles sur les levures), cette phase de déclin levurien aura lieu avec fermentation complète des sucres. Si les bactéries ne se développent pas tout de suite, on peut laisser la cuve (s’il s’agit de rouges) macérer quelques jours, puis on l’écoule.
Le milieu riche en alcool va sélectionner leuconostoc oenos. Si la température du vin se situe autour des 20°c, alors les bactéries vont lancer leur assaut utilisant l’acide malique comme substrat de sa fermentation. Parfois cette fermentation peut malgré tout avoir du mal à s’enclencher. On peut alors avoir recours à un ensemencement soit en faisant un “_pied de cuve_” avec des cuves déjà en cours de fermentation malo-lactique soit préparer un levain avec des souches lyophilisées. Dans ce cas il est également préférable d’apporter des écorces de levures ou des autolysats de levures afin de leur apporter ces substances “_tonifiantes_”.

La fermentation malo-lactique est plus longue que la fermentation alcoolique et dépend essentiellement du maintien de la température et de la quantité d’acide malique au départ. Elle peut durer une comme trois semaines. Les bactéries transforment petit à petit l’acide malique en acide lactique et à la fin de la fermentation, l’acide malique épuisé, les bactéries fermentent l’acide citrique.

Bilan de la “malolactique”

Au final, on a des vins moins acides, assouplis avec des notes de lait très marquées mais qui disparaîtront avec l’élevage. Des notes beurrés provenant de la fermentation de l’acide citrique peuvent accroître cette impression. La volatile a augmenté également. Les arômes primaires sont atténués et la couleur diminue d’intensité. Les vins semblent dans leur ensemble plus ronds, plus souples, plus équilibrés, moins arrogants.
Les vins sont biologiquement devenus stables. Les bactéries n’attaqueront pas l’acide tartrique qui nécessite un pH élevé (pH supérieur à 3,6 ce qui n’est pas le cas des vins bien faits).

Cette fermentation, contrairement à la fermentation alcoolique, est difficile à suivre pour le vinificateur car il ne peut surveiller sa progression qu’en dosant les acides maliques et lactiques. Ceci n’est pas techniquement à sa portée et il le fera suivre par un laboratoire. Il pourra, néanmoins utiliser le système de “_chromatographie papier_” qui consiste à suivre le déplacement de tache de couleur sur un papier buvard trempé dans un bac contenant du vin avec un indicateur coloré. Mais cette méthode ne dose pas, elle permet seulement de suivre si la “_malo_” est commencée ou en cours. Il s’agit donc, pour le vinificateur, d’être très rigoureux, soigneux et attentif à tous les éléments environnants afin de mener à bien ses vinifications.

Notons que parfois cette seconde fermentation n’est recherchée uniquement que pour la stabilité des vins. C’est le cas notamment dans les vins blancs destinés à la distillation (Armagnac et Cognac) ou destinés à l’élaboration des champagnes et autres crémants. Malheureusement, cette stabilité ne se fait pas sans modification des arômes primaires et d’un accroissement de la volatile. De ce fait, certains laboratoires étudient la possibilité de réaliser cette désacidification en utilisant les enzymes et non la fermentation malo-lactique bactérienne.

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