Les processus, associés aux différentes étapes d’obtention d’un vin, sont expliqués : fermentation, nature, inoculation et croissance des levures, importance du facteur température, rôle de l’aération, causes des arrêts de fermentation. Des données économiques chiffrées complètent de document.

Il a fallu attendre Louis Pasteur (1822-1895) pour comprendre le processus de la fermentation jusqu’alors auréolé de mystère. Pasteur a compris que la fermentation est déclenchée par un « microbe spécifique », un microorganisme, et que le vin « tournait » à cause de « microbes indésirables ».

La « pasteurisation » à 57 °C permettait de conserver le vin et de le transporter ; procédé généralement abandonné de nos jours. Pasteur est le père de l’œnologie scientifique.

La fermentation utilise des levures qui sont des organismes vivants ; il en existe un très grand nombre. Leur sélection fait partie de l’art de la vinification.

Le processus de la fermentation alcoolique (du moût de raisin)

Pasteur déamontra que la fermentation alcoolique est produite par des micro-organismes, levures qu’il observa au microscope, et que d’autres substances sont formées : acide lactique, glycérol, acétaldéhyde…

Les levures tirent leur énergie de deux phénomènes biochimiques.

En aérobiose (en présence d’oxygène), c’est la respiration :

En anaérobiose (en l’absence d’oxygène), c’est la fermentation

Les sucres du jus de raisin (glucose et fructose) sont transformés en éthanol (ou alcool éthylique) et gaz carbonique (bouillonnement des cuves de vinification). La fermentation alcoolique comprend une trentaine de réactions intermédiaires, mettant en jeu des enzymes et formant des produits secondaires (glycérol, acide succinique…). En cas d’ajout de sucre, le saccharose, celui-ci est transformé, par des enzymes, en glucose et fructose (sucres fermentescibles), ce qui augmente la teneur finale en alcool. Cette chaptalisation éventuelle est réglementée.

Nature des levures

Lors de la fermentation alcoolique, 90 % des souches sont représentées par une levure elliptique (Saccharomyces ellipsoideus ou cerevisiae) et une levure apiculée (Kloeckera apiculata). En fin de fermentation, on voit apparaître la levure Saccharomyces bayanus.

Dans le moût en fermentation, se trouvent aussi des levures de maladies : levures du genre Candida provoquant une oxydation ; levures du genre Brettanomyces produisant des éthyl-phénols qui donnent une odeur animale dans le vin fini.

Des travaux de recherche ont montré l’existence de levures non Saccharomyces (genres Hanseniaspora et Kloechera) accentuant la libération de précurseurs d’arômes. Récemment, des souches de levures ont été identifiées en analysant leur ADN mitochondrial.

Inoculation de levures

Pratique ancienne, le pied de cuve consiste à préparer un levain, à l’avance, avec des raisins choisis ou du moût. Cela est utile pour les premières cuves chargées, lors des vendanges. Actuellement, l’inoculation par un levain industriel sélectionné est recommandée ; le vinificateur utilise alors des levures sèches actives (LSA).

Croissance des levures

Le départ de la fermentation du moût de raisin par Saccharomyces cerevisiae nécessite un million de levures par millilitre. La croissance des ferments est maximale au bout du cinquième jour ; puis on observe une phase de déclin des levures viables. La cinétique de la fermentation est liée au cycle de croissance des levures. La vitesse de la transformation du sucre est maximale pendant une dizaine de jours.

En moyenne, pour 1 litre de moût, 10⁹ levures ajoutées consomment 17 grammes de sucre et produisent 10 mL d’alcool éthylique.

Besoins nutritifs des levures et facteurs de survie

L’azote ammoniacal est le premier aliment azoté consommé par les levures. Avant le départ de la fermentation, le vinificateur ajoute donc dans la cuve, du sulfate d’ammonium (NH₄)₂SO₄.

Pour leur croissance, les levures ont besoin d’autres substances, notamment de vitamines. Dans les moûts issus de raisins botrytisés (attaqués par le champignon Botrytis, provoquant une pourriture), on ajoute de la thiamine (vitamine B1).

D’autre part, les écorces de levures (enveloppes cellulaires) ajoutées en vinification, se comportent comme des facteurs de survie ; elles maintiennent plus longtemps l’activité de la population levurienne.

Influence de la température

Les levures ne se développent bien que de 15 °C à 30 °C. La vitesse de la fermentation s’accroît avec la température, mais la population des levures est plus faible à température élevée. Pour la vinification en rouge, la température critique (risque d’arrêt de fermentation) se situe de 30 à 35 °C ; mais, pour avoir une bonne extraction des composés phénoliques (anthocyanes et tanins présents dans la peau des raisins), la température doit être assez élevée (28 à 30 °C). Pour favoriser la qualité des arômes, la vinification en blanc et rosé doit être conduite entre 18 et 20 °C.

La fermentation dégage beaucoup de chaleur ; par exemple 400 kJ pour 1 kg de glucose. La régulation de la température est donc indispensable.

De nos jours, les températures des cuves de vinification sont maîtrisées avec des boîtiers automatiques reliées à des groupes produisant du froid ou du chaud (pompes à chaleur). Le coefficient d’échange thermique le plus favorable est pour l’acier inoxydable.

Influence de l’aération

Les levures ont besoin d’air pour se multiplier et pour synthétiser des stérols (protecteur des membranes cellulaires des levures).

Lors de la vinification en rouge, l’oxygénation du moût est pratiquée au bout du deuxième jour de fermentation, en pratiquant un remontage (faire couler du moût par un robinet du bas de la cuve dans un cuveau ; le moût aéré est remonté, avec une pompe, sur le chapeau de marc). Les effets du remontage sont multiples : aération ; homogénéisation ; répartition des levures ; accentuation de la macération. En moyenne, le vinificateur pratique deux à trois remontages (un tiers ou la moitié de la cuve, chaque fois).

Pour apporter de l’oxygène aux levures, on peut aussi utiliser le micro-bullage.

Les arrêts de fermentation

L’éthanol produit par la fermentation a un effet antiseptique sur la levure.

Les arrêts prématurés sont dangereux car les bactéries lactiques peuvent dégrader l’acide malique mais aussi les sucres en produisant de l’acide acétique (acidité volatile importante).

Certains acides gras ainsi que des résidus de pesticides ont aussi un effet inhibiteur. On sait aussi que le développement de Botrytis cinerea rend la fermentation plus difficile.

Les causes des arrêts sont multiples : température de fermentation trop élevée ; grande richesse en sucres ; manque d’aération ; levurage insuffisant ; choc thermique ; carence azotée du moût ; inhibition des levures ; moût blanc trop débourbé (ou clarifié ; concerne les vins blancs et rosés)…

Relancer une fermentation arrêtée est souvent une opération difficile. Il faut alors soutirer la cuve et ajouter des levures du commerce. On peut aussi ajouter des lies d’une cuve qui a fini sa fermentation.

Actuellement, avec le réchauffement climatique, les jus des cépages merlot mais plus surprenant de cabernet sauvignon et même de cabernet franc ont des teneurs naturelles élevées en sucres, dépassant parfois 15 % en vol. d’alcool « potentiel » (c’est-à-dire en éthanol qui serait produit si tout les sucres étaient transformés en alcool).

Cependant, les progrès de la technologie du vin (levures sélectionnées entre autres) permettent de mieux prévenir les arrêts de fermentation, mais des teneurs élevées en éthanol ne sont pas systématiquement recherchées car l’« équilibre » gustatif n’est plus assuré. C’est donc plutôt une désalcoolisation ou une réduction de la teneur en sucre qui est actuellement recherchée faisant suite au réchauffement climatique qui affecte sérieusement la viticulture.

Les ions sulfites (SO₃^2-) et le dioxyde de soufre (SO₂) ont des propriétés antiseptiques et antioxydantes. Des ajouts peuvent avoir lieu à différentes étapes de la vinification et varient selon le type de vin (rouge, blanc sec ou doux…). Ils empêchent entre autres, la formation de vinaigre par les bactéries acétiques.

Dans un vin commercialisé, les teneurs en dioxyde de soufre et sulfites (« SO₂, total ») ne doivent pas dépasser des limites maximales autorisées par l’Union européenne. Les moyennes en France sont nettement inférieures à celles-ci. L'utilisation de dioxyde de soufre dans les vins « bio » n’est pas absente et est aussi réglementée.

Authentification des vins

On sait analyser les mille composés du vin ! Méthodes isotopiques, RMN permettent au vigneron de suivre la qualité de son produit. Ce commerce est l’objet de fraudes les plus invraisemblables. Contenu, contenant (verre), bouchon, étiquette, bois du fût font l’objet d’analyses spécifiques. Les méthodes de traçabilité deviennent de plus en plus sophistiquées ; code barre, QRCode, RFID …permettent de déterminer l’historique de la bouteille du chai au consommateur. Ce dernier devient de plus en plus exigeant ; de la vigne au verre il veut savoir comment la vigne a été traitée, quel a été le processus de fabrication. Les concepts bien connus de développement durable s’appliquent maintenant à cette industrie.

Les vins et spiritueux en quelques chiffres

La France est le second producteur de vin au monde derrière l’Italie avec de l’ordre de 36 millions d’hectolitres mais le premier au point de vue chiffre d’affaires. Le commerce des vins et spiritueux en France s’élève à environ 15 milliards d’euros (moitié vins, un quart Champagne) dont la moitié à l’export. C’est donc une activité considérable qui fait vivre 55 000 viticulteurs et vignerons.

L’OIV, Organisation Internationale de la vigne et du vin, a son siège à Paris

Cette organisation intergouvernementale à caractère scientifique, fondée en 1924, regroupe 47 pays représentant environ 80 % de la production mondiale, estimée à 240 millions d’hectolitres pour un chiffre d’affaire de l’ordre de 64 milliards d’euros. Son domaine d’action s’étend de la vigne au vin et aux produits issus de la vigne (raisin de table, raisins secs…).

Sont inscrits au patrimoine mondial de l’UNESCO

• huit villages de la Juridiction de Saint-Émilion, au titre de leur « paysage culturel » ;
• les Climats du vignoble de Bourgogne ;
• les Coteaux, Maisons et Caves de Champagne.

La seule Chaire UNESCO au monde portant sur les thématiques de la vigne et du vin, « Culture et Traditions du Vin », est hébergée à l’Université de Bourgogne dans l’Institut « Jules Guyot ».

L’abus d’alcool est dangereux pour la santé, à consommer avec modération.

Pour approfondir et illustrer ce sujet :

De la vigne au verre, tout un art ? Réaction en un clin d’œil de Bernard Médina, Jacques Gaye et Jean-Pierre Dal Pont

Traité d’œnologie (tome I : Maturation du raisin ; Fermentation alcoolique ; Vinification) de Jean Ribéreau-Gayon et Émile Peynaud (Dunod, 1969).

Traité d’œnologie (tome I : Microbiologie du vin ; Vinifications) de Pascal Ribéreau-Gayon, Denis Dubourdieu, Bernard Donèche et Aline Lonvaud (Dunod, 2017)

Connaissance et travail du vin de Émile Peynaud et Jacques Blouin (Dunod, 2012).

L’histoire de l’œnologie à Bordeaux, de Louis Pasteur à nos jours de Pascal Ribéreau-Gayon (Dunod, 2011)

Du sol au goût du vin de Serge Lécolier, Chimie Paris n°336 (2012) pp. 6-8

In vitrum veritas, vidéo sur une méthode de datation du vin, sans prélèvement (CNRS images, 2009)