Fermentation en milieu solide (FMS) : Qu'est-ce que la fermentation ?

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RÉSUMÉ

La fermentation en milieu solide (FMS) se doit d'être différenciée de la fermentation solide qui se produit en milieu naturel. LA FMS englobe un ensemble de procédés mis au point en laboratoire et permettant l'élaboration de produits variés, comme le pain ou encore le fromage. Ce procédé connaît un regain d'intérêt en Occident grâce aux progrès faits dans les équipements pilotes et industriels, et face à la situation économique et écologique mondiale qui pousse à explorer de nouvelles voies de production. Les régulations et équipements nécessaires à la fermentation en milieu solide sont étudiés, tout comme les productions issues de cette technique, qu'elles soient alimentaires ou non.

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Auteur(s)

Francis DUCHIRON : Professeur URCA - UMR FARE 614 – INRA/URCA, Reims
Estelle COPINET : Maître de conférence URCA - UMR FARE – 614 INRA/URCA, Reims

INTRODUCTION

La fermentation en milieu solide… Quel titre étrange pour tous ceux qui n'en sont pas familiers ! En Occident, le terme de « fermentation » est attaché à l'élaboration de produits alimentaires liquides comme la bière ou le vin et l'on oublie (alors bien vite) des produits comme le pain et le fromage qui sont, eux, issus d'une fermentation en milieu solide. En Extrême-Orient, les fermentations solides (comme la production de saké ou de tofu) sont très anciennes et permettent, depuis des siècles, la production d'un certain nombre de produits de base de l'alimentation de ces pays. Le saké dispose en sus d'un rôle culturel important, c'est la boisson des Dieux dans la religion shintoïste (majoritaire au Japon), et il est impensable pour eux d'en modifier le procédé de production ; comme il serait impensable dans les sociétés chrétiennes de modifier le procédé de fabrication du vin, le sang du Christ !

Dans les milieux naturels, les fermentations solides se produisent partout, dans les sols cultivés ou non, dans le compost ou l'ensilage. Mais le terme de « fermentation » n'est pas associé naturellement à ce qui se passe dans ces milieux. On réserve ce terme à des procédés plus élaborés mis au point en laboratoire et mis en œuvre dans des bioréacteurs. Les fermentations sont associées aux biotechnologies et sont essentiellement, dans nos industries, des procédés en milieu liquide.

Actuellement, les procédés en phase solide connaissent un regain d'intérêt en Occident, avec la valorisation des coproduits agricoles pour la production d'enzymes, de nourriture animale et depuis peu est envisagée pour la production de produits organiques.

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VERSIONS

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Version courante de juil. 2019 par Francis DUCHIRON, Estelle LEGIN-COPINET

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bio620

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Origine de la fermentation en milieu solide

1. Qu'est-ce que la fermentation ?

La fermentation est un terme que l'on associe le plus souvent aux boissons ou aux produits laitiers, et fait toujours penser à un phénomène se passant en milieu liquide, alors pourquoi ce titre a priori déconcertant de la fermentation en milieu solide ?

Pour cela, il convient de revenir aux origines de ce terme.

Les fermentations sont très anciennes et sont utilisées par l'homme depuis l'origine de l'humanité. Cela a toujours été un moyen de conservation des denrées alimentaires ; de tout temps, il a toujours été impossible de conserver les produits humides (sauf en zone polaire !), car il y a toujours des micro-organismes qui se développent, les environnements stériles n'existant pas dans la nature. Nos lointains ancêtres ont appris à reconnaître les « pourritures nobles », c'est-à-dire les aliments qui restaient consommables même après une croissance microbienne qui, bien que non visible à l'œil nu, modifiait la texture, l'apparence, l'odeur et le goût des aliments, mais ceux-ci restaient consommables sans risque. C'est ainsi que sont nés tous nos produits fermentés traditionnels.

Définition scientifique

Il faut attendre Louis Pasteur, vers le milieu du XIX ^e siècle, pour avoir une vision rationnelle et scientifique des phénomènes impliqués. Pasteur va donner la première définition scientifique de la fermentation : « La fermentation, c'est la vie sans air » ; cette première définition est élaborée à la suite de ces travaux sur la bière et convient très bien à toutes les fermentations liquides traditionnelles.

Par la suite, cette définition a été précisée et les fermentations, au sens scientifique, sont des métabolismes énergétiques anaérobies intracellulaires à base de molécules organiques, et s'opposent aux respirations qui sont les autres grandes voies métaboliques énergétiques.

Définition industrielle

À la suite des travaux de Pasteur, de nombreuses applications industrielles de la fermentation en milieu liquide ont vu le jour (voir les nombreux dossiers sur ce thème dans la base Bioprocédés). Les industriels se sont très vite aperçus que certains micro-organismes aérobies produisaient aussi des métabolites d'intérêt et ont donc modifié les appareils utilisés « les fermenteurs » pour y cultiver aussi les...