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En anglais
Auteur(s)
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Annie LOÏEZ : Directeur du département Analyses - Lesaffre International
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Lire l’articleINTRODUCTION
La levure de boulangerie peut, à juste titre, être considérée comme un des plus anciens produits issus de la fermentation industrielle. Aujourd’hui encore, elle est un des plus importants produits de la biotechnologie, à la fois par la quantité (plus de 2,5 millions de tonnes annuelles) et par la fonction (les qualités du pain levé à la levure sont reconnues à travers le monde, dépassant les frontières nationales et culturelles).
Pour le biochimiste et le généticien, son importance va plus loin que sa place dans l’industrie agroalimentaire et que son rôle dans la panification. En effet, Saccharomyces cerevisiae, espèce à laquelle appartient la levure de boulangerie, a été et est encore l’un des organismes modèles parmi les plus utilisés dans les laboratoires de recherche universitaires pour des études biochimiques, physiologiques et génétiques : c’est l’eucaryote le plus simple (eucaryote : cellule différenciée contenant un noyau ; l’homme comme la levure est un eucaryote) ; sa croissance est rapide avec un doublement toutes les deux heures, sa manipulation en laboratoire est aisée et son utilisation séculaire dans les aliments fermentés est l’assurance de son innocuité.
La majeure partie des connaissances sur la physiologie et la génétique de « Saccharomyces cerevisiae » a été acquise dans les laboratoires universitaires sur des souches dites de laboratoire que Carlos Gancedo [1] appelle avec humour « Saccharomyces laboratorii ». Ces souches, mieux adaptées aux analyses génétiques que les souches industrielles, présentent des taux de croissance et des niveaux d’activité fermentaire nettement inférieurs à ceux des souches de levure utilisées par les industries de fermentation. En conséquence, ces connaissances ne peuvent être utilisées directement et doivent être transposées aux souches industrielles et aux conditions industrielles d’utilisation de la levure. Les avancées scientifiques ont permis des progressions importantes dans la maîtrise des cultures en fermenteur, la stabilisation du produit par séchage ménageant (c’est-à-dire en lit fluidisé, permettant de conserver 80 % du pouvoir fermentatif), par exemple, et la construction de nouvelles souches mieux adaptées aux habitudes alimentaires rencontrées dans les pays utilisateurs et aux contraintes liées à l’évolution des techniques boulangères.
La levure de boulangerie est donc à la fois un produit traditionnel et un produit en évolution permanente.
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Conditions industrielles de production
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1. La levure Saccharomyces cerevisiae
1.1 Principales caractéristiques
La levure de boulangerie est un champignon unicellulaire, de la classe des Ascomycètes, du genre Saccharomyces (le nom réfère à son affinité pour le sucre) et de l’espèce cerevisiae (le nom réfère à son rôle dans la fabrication de la bière) ; le nom Saccharomyces cerevisiae a été donné à la levure de bière en 1838 par Meyer.
On peut observer, au microscope optique, des cellules individualisées, de forme ovoïde, de 4 à 10 µm de diamètre. Un gramme de levure pressée contient 8 à 10 milliards de cellules. Sur une coupe observée en microscopie électronique, on distinguera, de l’extérieur vers l’intérieur, la paroi cellulaire, la membrane cytoplasmique, le noyau, des vacuoles, des ribosomes et des mitochondries (figure 1).
La paroi cellulaire, d’une épaisseur de 70 ± 10 nm, représente 15 à 18 % des matières sèches cellulaires ; elle est composée presque exclusivement de polysaccharides : des glucanes, polymères de glucose, reliés par des liaisons β 1-3 et β 1-6 et des mannanes, polymères de mannose, dont le squelette est formé de liaisons β 1-6 et dont les ramifications comprennent des liaisons β 1-2 et β 1-3.
Le rôle de la paroi est principalement de protéger et de maintenir la forme de la cellule de levure, grâce à sa structure semi-rigide : les glucanes forment un réseau de fibrilles maintenu par liaisons covalentes et liaisons hydrogène ; les mannanes et les complexes mannanes-protéines, de masses moléculaires élevées et insolubles, forment la couche la plus externe, portant les déterminants antigéniques.
Cependant, la paroi a une certaine élasticité qui lui permet de réagir, par des variations de volume cellulaire, aux conditions de pression osmotique du milieu.
La membrane cytoplasmique, composée principalement de lipides (triglycérides, phospholipides et stérols), de protéines et de lipoprotéines, a une structure en bicouche, caractérisée par un arrangement des molécules phospholipidiques côte à côte et dos à dos, avec les groupements polaires vers l’extérieur. Dans cette structure s’intercalent les protéines.
Le rôle de la membrane est capital pour le métabolisme de la levure. Ses trois fonctions principales sont :
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La levure Saccharomyces cerevisiae
Le marché total de la levure de boulangerie, exprimé en équivalent levure pressée à 32 % de matières sèches, est estimé à 2 500 000 t (valeur 2000). Il est en progression de 2 % par an environ.
Cette production représente de gros tonnages, ce qui implique :
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des investissements importants pour créer ou accroître des capacités de production. La levure fraîche ayant une durée de vie limitée, la production doit être décentralisée et proche des lieux d’utilisation, surtout dans les pays où les conditions de transport et de stockage sont peu favorables, ce qui augmente le niveau de l’investissement à la tonne produite ;
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des consommations élevées de substrats carbonés (1 g de saccharose permet de produire environ 0,5 g de matières sèches de levure) et d’énergie, en particulier, pour l’aération et le séchage ;
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des quantités importantes d’effluents biologiques à DCO et DBO élevées, qui ne peuvent être rejetés tels quels dans l’environnement. On peut valoriser ces effluents en les concentrant par évaporation. Les vinasses ainsi obtenues sont utilisées comme engrais en épandage ou en alimentation animale, après traitement de dépotassification.
Le traitement des effluents représente un poste d’investissement important en levurerie.
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