Des fermentations à la pasteurisation : les travaux de Pasteur sur le vinaigre, le vin et la bière

« Pasteur dans les caves de vinaigre à Orléans », dans Pasteur, Pierre Lemoine, 1879

« Dans le jus de betterave jusqu’au cou » : étude des fermentations

C’est en travaillant sur les cristaux de tartrate que Pasteur commence à étudier les fermentations (voir le billet « Pasteur et ses travaux de jeunesse en chimie »). Ses recherches en cristallographie et en chimie moléculaire le guident progressivement vers la biologie. Sa nomination, en 1854, à seulement 32 ans, comme doyen de la Faculté des sciences de Lille y contribue aussi largement. En 1856, Pasteur consacre en effet son cours de chimie appliquée à l’industrie des alcools de betterave, dont la région est grande productrice. Un industriel, M. Bigo, l’invite dans son usine à venir étudier la cause de fermentations défectueuses : l’alcool prend parfois un goût acide, des vapeurs nauséabondes s’échappent des cuves. Pasteur décide d’étudier le phénomène de la fermentation : comment le raisin se change-t-il en alcool ? Comment l’alcool tourne-t-il au vinaigre ? Pourquoi le lait caille-t-il ?

« 4 novembre : Expériences à l’usine de M. Bigo ». Louis Pasteur, Papiers I. Registres de laboratoire et cahiers divers : expériences sur les fermentations, 1856-1857

Le scientifique travaille avec ardeur, comme le relate sa femme, Marie, dans une lettre à son beau-père, datée du 10 décembre 1856 : « [Louis] est plongé maintenant dans la betterave jusqu’au cou. Il passe ses journées dans une fabrique d’alcool. […] Il est si occupé de ses travaux qu’il ne pense pas assez à ce qu’il a à faire. En ce moment il est encore à sa fabrique. Il reviendra à la nuit. »

En 1857, son Mémoire sur la fermentation lactique apporte la preuve de la participation d’agents vivants au processus de transformation. A partir de 1859, Pasteur cherche à déterminer d’où proviennent les ferments et à régler la question des générations spontanées (voir le billet « Pasteur et la génération spontanée ») : « de deux choses l’une : ces ferments organisés étaient des générations spontanées si l’oxygène seul, en tant qu’oxygène, leur donnait naissance par son contact avec les matières organisées ; ou bien ces ferments organisés n’étaient pas des générations spontanées, et alors ce n’était pas en tant qu’oxygène seul que ce gaz agissait, mais comme excitant d’un germe apporté en même temps que lui ou existant dans les matières. Voilà comment il était indispensable, au point où je me trouvais de mes études sur les fermentations, que je résolusse, s’il était possible, la question des générations spontanées. [Ces recherches] n’ont été qu’une digression, mais une digression obligée de mes travaux sur les fermentations. » (Sur les corpuscules organisés qui existent dans l’atmosphère, examen de la doctrine des générations spontanées, leçon professée à la Société clinique de Paris, le 19 mai 1861).

« Louis Pasteur ». Récit de Claude Pasteur, illustré par G. Jacquement, dans Bayard, 26 novembre 1950

« Envoie-moi encore trois bouteilles de mon vin blanc vieilli en quelques semaines… » : étude des maladies du vin

Au mois de juillet 1863, Napoléon III encourage Pasteur à porter ses études sur les maladies du vin : acétification (ou conversion en vinaigre), pousse (vin tourné), graisse (consistance huileuse, filante), amer (ou « goût de vieux »), etc. Ces maladies portent en effet préjudice aux vins français qui se détériorent rapidement, voyagent mal et peinent à s’exporter, en dépit d’un accord de libre-échange signé avec l’Angleterre en 1860.

Pasteur achète alors des vignes à Montigny-lès-Arsures près d’Arbois (Jura), où il a passé son enfance.

« La vigne où Pasteur fit ses expériences sur la fermentation du vin », dans Le Monde illustré, 23 décembre 1922

Il secoue certains pieds de vigne et met en culture les poussières récupérées, qu’il observe au microscope. Il comprend ainsi que des micro-organismes sont responsables de la transformation du jus de raisin en vin et du vin en vinaigre.

« Maladie de l’amertume. Vin de Bordeaux, vieux :
le ferment est mêlé à ces cristaux de tartre et à de la matière colorante »,
dans Louis Pasteur, Études sur le vin, 1866, fig. 17

Il vinifie lui-même et étudie l’évolution du moût (le jus de raisin qui n’a pas encore subi la fermentation alcoolique). Enfin, il prélève des échantillons de vin et fait varier les paramètres d’expérimentation auxquels il les expose.

« Action de l’oxygène de l’air sur les vins rouges », dans Louis Pasteur, Études sur le vin : ses maladies, causes qui les provoquent, procédés nouveaux pour le conserver et pour le vieillir, 1866, fig. 28

Du 29 novembre au 6 décembre 1865, Pasteur est reçu par Napoléon III, à Compiègne, pour présenter ses résultats : l’empereur et l’impératrice Eugénie souhaitant « voir les choses de visu », Pasteur envoie chercher son microscope ainsi que des échantillons de vins malades et non malades. On trouve trace de cette commande très précise dans une lettre à sa femme : « Envoie-moi encore trois bouteilles de mon vin blanc vieilli en quelques semaines. Voici leur place. Tu entres dans la cave : à droite une grosse pierre et une autre plus loin qui enserrent deux supports à bouteilles. Dans la pile de droite, choisis au 5e ou 6e ou 7e rang. Il y a une rangée de dix bouteilles de ce vin blanc. Au jour seul tu le reconnaîtras. Il porte des étiquettes. L’étiquette, je ne me la rappelle pas bien, mais il y a pour sûr : "Vin de la bonbonne de la terrasse", c’est le vin que je désire. Joins-y quelques tubes, les uns pleins de vin rouge et blanc, les autres à moitié pleins de liquide, et de liquide altéré et ayant déposé, que tu trouveras au premier étage, laboratoire près de la terrasse, sur un meuble à tiroirs ou sur la fenêtre dans des petits supports de bois blanc. Voici la forme des supports. [Pasteur fait un dessin.] » (Lettre à Mme Pasteur, Palais de Compiègne, 30 novembre 1865, Correspondance de Pasteur, 1840-1895).

Louis Pasteur est parvenu à démontrer que le vin ne travaille pas de lui-même. Les variations du liquide, qu’il soit mis en bouteille ou en tonneau, sont liées à des influences extérieures : celle de l’oxygène, de la lumière ou de micro-organismes qui trouvent dans le vin des conditions favorables à leur développement. Pour préserver la qualité du vin, il faut le protéger de l’air et de la lumière, mais aussi, conseille Pasteur, détruire les germes parasites en faisant chauffer le liquide quelques minutes à l’abri de l’air, entre 50 et 60 °C.

Louis Pasteur, Études sur le vin : ses maladies, causes qui les provoquent, procédés nouveaux pour le conserver et pour le vieillir, 1866, p. 162

Aujourd’hui abandonné pour le vin, le procédé de pasteurisation reste couramment utilisé pour conserver la bière, le lait ou les jus de fruits.

En 1867, Pasteur reçoit le Grand Prix de l’exposition universelle en récompense de ses études sur le vin. Ses apports resteront décisifs pour l’œnologie.

Carte Illustrée « Buvons amis le vin de mes cent ans » avec, en fond, le profil de Louis Pasteur,
reproduite dans François Baco, Pour la défense de la viticulture : 1ère partie. Contribution à l’étude des moyens pouvant sauver la viticulture de sa grande détresse…, 1936

Plus tard, en 1878, au cours de nouveaux échanges sur la génération spontanée, Pasteur travaille encore sur son terrain près d’Arbois : il protège les pieds de vigne de toute influence extérieure en les enfermant sous des serres presque hermétiquement closes et emballe des grappes de raisin mûr à un stade où elles sont encore vierges de tout micro-organisme : en écrasant avec précaution le raisin, de manière à n’y introduire aucun germe, il est en mesure d’apporter à l’Académie des échantillons qui ne peuvent ni fermenter, ni faire du vin.

 

« Serre », « grappe libre » et « grappe enveloppée », dans Œuvres de Pasteur, t. 2, réunies par Pasteur Vallery-Radot. Paris : Masson, 1922-1939

« La bière de la Revanche » : études sur la bière

C’est après la guerre de 1870 que Pasteur entreprend de travailler sur la bière. Son but : obtenir un meilleur produit que les Prussiens, et rendre la bière française inaltérable. « La bière de la Revanche, c’est le nom que nous donnons au nouveau produit », écrit-il à son ancien élève en chimie, Jules Raulin, le 22 juin 1871.

Pour comprendre les raisons de la mauvaise conservation de la bière, Pasteur applique à la boisson les mêmes principes que ceux qui l’ont guidé dans l’étude des maladies du vin.

« Je vais vous quitter pour retourner au laboratoire. Aujourd’hui il n’y a pas moins de sept expériences de fermentations avec pesées de sucre, de levures etc., à mettre en train. Tout va bien. Je suis satisfait de nos résultats. Outre la fabrication intensive de la levure qui est laissée de côté pour le moment, je crois avoir en mains un procédé nouveau assez avantageux de fabrication de la bière. Toutes choses égales, le produit en bière serait plus abondant, la bière plus parfumée et plus forte. C’est l’opinion du brasseur intelligent qui a mis sa brasserie à notre disposition, ce qui nous permet d’opérer sur de petits fûts de 25 litres à la fois. Il y a réellement de grands progrès à réaliser dans cette industrie. » (Lettre à Jules Raulin, 13 juin 1871, Correspondance de Pasteur, 1840-1895).

Pasteur met au jour plusieurs résultats : toutes les altérations de la bière, soit de la bière achevée, soit de la bière en cours de fabrication et du moût qui sert à la produire, sont liées au développement d’organismes microscopiques. Ces derniers sont apportés par l’air ambiant, les matières premières ou encore les ustensiles utilisés dans les brasseries. Dès lors qu’on parvient à éviter la présence de ces germes, la bière est inaltérable, quelle que soit la température de fabrication et de conservation. Plus besoin d’utiliser de la glace, comme le faisaient jusque-là les fabricants.

Pasteur conçoit alors un nouveau procédé de fabrication de la bière, permettant de tenir le moût à l’abri de l’air, de sorte qu’il ne reçoive aucun « ferment de maladie ». Il publie ses Études sur la bière, ses maladies, causes qui les provoquent, procédé pour la rendre inaltérable : avec une théorie nouvelle de la fermentation en 1876.

« Premier appareil employé par M. Pasteur pour faire refroidir et fermenter le moût de bière »,
dans Les Merveilles de l’industrie ou Description des principales industries modernes : industries chimiques. Industries agricoles et alimentaires..., par Louis Figuier, 1873-1877

Les travaux de Pasteur sur le vinaigre, le vin et la bière, qu’il accompagne de dépôts de brevet, illustrent bien le lien étroit qu’entretiennent science et industrie. Avec ces études, Pasteur a construit un système à partir duquel vont pouvoir se déployer ses recherches médicales. Il a ouvert la porte sur le monde de l’infiniment petit, source de richesse comme de danger pour l’homme.

« Après les travaux de Pasteur sur les bières. Un coin de la brasserie à l’Institut », dans Louis Lumet, Pasteur, sa vie, son œuvre, 1922

Pour aller plus loin

Cycle de billets Gallica réalisé à l’occasion du Bicentenaire de la naissance de Louis Pasteur
Œuvres de Pasteur, réunies par Louis Pasteur Vallery-Radot
Correspondance de Pasteur, 1840-1895, réunie et annotée par Louis Pasteur Vallery-Radot
Fonds Pasteur conservé au département des Manuscrits de la Bibliothèque nationale de France
Catalogue de l’exposition réalisée à l’occasion de la donation du fonds Pasteur à la Bibliothèque nationale en 1964 par Louis Pasteur Vallery-Radot, petit-fils de Louis Pasteur
Photothèque historique de l’Institut Pasteur et Bibliographie des écrits de Pasteur réalisée par le Centre de Ressources en Information Scientifique (CeRIS) de l’Institut Pasteur
Site du Bicentenaire de la naissance de Louis Pasteur
Bibliographie sur Louis Pasteur

« Pasteur découvre la loi des ferments ». Vignette éditée par la Chocolaterie d’Aiguebelle (Monastère de la Trappe-Drôme), vers 1900