La fermentation est-elle aérobie ou anaérobie ? Ce que cela signifie pour votre bière

La réponse courte : la fermentation est anaérobie. C'est la manière dont la levure et certaines bactéries tirent leur énergie du sucre sans oxygène. Dans la bière, la levure fermente le sucre en alcool et en dioxyde de carbone. La subtilité pour les brasseurs est que la levure a besoin d'une dose d'oxygène avant que la fermentation ne commence, afin de construire des cellules saines. Après cela, l'oxygène est l'ennemi de la bière finie.

Respiration aérobie vs fermentation

La levure peut produire de l'énergie à partir du sucre de deux manières. Lorsque l'oxygène est disponible et qu'il y a peu de sucre, elle respire. Dans un moût sucré, elle fermente.

	Respiration aérobie	Fermentation (anaérobie)
Oxygène	Requis	Non utilisé
Transformation du sucre	Dioxyde de carbone et eau	Alcool (éthanol) et dioxyde de carbone pour la levure ; acide lactique pour certaines bactéries
Énergie par molécule de glucose	Environ 30 à 32 ATP	2 ATP
Emplacement dans la cellule	Cytoplasme, puis mitochondries	Cytoplasme uniquement
En brassage	Seulement brièvement, au tout début	Ce qui crée la bière

La fermentation produit beaucoup moins d'énergie par molécule de sucre, la levure doit donc traiter une grande quantité de sucre pour vivre. C'est exactement ce que veulent les brasseurs : beaucoup de sucre transformé en alcool et en CO₂.

Pourquoi la levure fermente-t-elle même en présence d'oxygène ?

La levure de brasserie a une habitude inhabituelle appelée l'effet Crabtree : lorsque le sucre est abondant, elle fermente même si de l'oxygène est disponible. Le moût est plein de sucre, donc la levure fermente dès le début. C'est ce qu'on appelle parfois la « fermentation aérobie », ce qui est à l'origine d'une certaine confusion. Le processus en lui-même reste une fermentation ; il se déroule simplement avec de l'oxygène dans l'environnement.

Fermentation vs respiration anaérobie

Ce ne sont pas la même chose, bien que les deux se produisent sans oxygène :

• La respiration anaérobie utilise toujours une chaîne de transport d'électrons, comme la respiration aérobie, mais transfère les électrons à un autre accepteur que l'oxygène, comme le nitrate ou le sulfate. Certaines bactéries fonctionnent ainsi.
• La fermentation ignore complètement la chaîne de transport d'électrons. La cellule recycle ses transporteurs d'énergie en transformant le pyruvate en un déchet : éthanol et CO₂ chez la levure, acide lactique chez les bactéries lactiques.

La levure de bière fermente. Elle ne réalise pas de respiration anaérobie.

Alors pourquoi les brasseurs ajoutent-ils de l'oxygène au moût ?

Parce que la levure utilise l'oxygène pour autre chose que l'énergie. Dans les premières heures après l'ensemencement, la phase de latence, la levure absorbe l'oxygène dissous et l'utilise pour fabriquer des stérols et des acides gras insaturés, les briques de construction de membranes cellulaires saines. Ces membranes permettent à la levure de se multiplier, de tolérer l'alcool et de terminer la fermentation proprement.

Un moût sous-oxygéné entraîne :

• Des fermentations lentes ou bloquées qui terminent avec une densité élevée
• Plus de faux-goûts, tels que le diacétyle, l'acétaldéhyde et le soufre
• Des levures plus faibles pour la récolte et le réensemencement

Quelle quantité d'oxygène et comment l'ajouter

Bière	Cible d'oxygène dissous
Ales de force normale	Environ 8 à 10 ppm
Lagers et bières à haute densité	Environ 10 à 12 ppm

• Secouer ou éclabousser permet d'atteindre environ 8 ppm, car l'air ne contient que 21 % d'oxygène. C'est suffisant pour les petites ales de force normale.
• Une pompe à air avec un diffuseur atteint également environ 8 ppm, de manière un peu plus constante.
• L'oxygène pur via une pierre de diffusion atteint 10 ppm ou plus en une ou deux minutes. C'est la meilleure option pour les lagers, les bières fortes et les plus gros brassins. Notre pierre de 0,5 micron fait aussi office de pierre d'oxygénation : branchez un régulateur d'oxygène au lieu du CO₂ et oxygénez le moût refroidi dans le fermenteur avant l'ensemencement.

N'oxygénez que le moût froid, avant ou juste au moment de l'ensemencement. Le moût chaud retient très peu d'oxygène et peut s'oxyder, et la levure qui est déjà en train de fermenter n'en a plus besoin. Consultez notre guide sur l'oxygénation du moût refroidi pour plus de détails.

Une fois la fermentation lancée, gardez l'oxygène à l'extérieur

Une fois que la levure a utilisé l'oxygène nécessaire, tout apport supplémentaire endommage la bière. L'oxydation provoque :

• Des saveurs de rassis, de papier ou de carton
• Une atténuation de l'arôme du houblon, surtout dans les IPA
• Un assombrissement, très visible dans les IPA troubles, qui peuvent passer du jaune vif au brunâtre
• Une durée de conservation plus courte

Les moments les plus risqués sont le houblonnage à cru (dry hopping), les transferts et le conditionnement. Voici comment protéger la bière finie :

• Gardez le fermenteur scellé. Un barboteur ou un tube de transfert permet au CO₂ de sortir sans laisser entrer l'air, et la fermentation active maintient une couverture protectrice de CO₂ sur la bière.
• Houblonnez à cru sans ouvrir la cuve. Un HopDrop vous permet de purger le houblon avec du CO₂ et de l'ajouter dans un fermenteur sous pression.
• Transférez sous pression dans un fût purgé au CO₂ avec un kit de transfert fermé, plutôt que de siphonner à l'air libre.
• Fermentez dans une cuve scellée résistante à la pression telle que le Unitank, afin que la bière puisse être fermentée, houblonnée à cru, gazéifiée et transférée sans jamais être exposée à l'air.

Les brasseurs qui poussent la démarche plus loin, notamment en limitant l'oxygène lors du processus à chaud, pratiquent le brassage faible en oxygène ou LODO. Consultez notre guide LODO.

Autres fermentations en brassage

• La fermentation lactique, par Lactobacillus et Pediococcus, crée l'acidité des bières aigres. Elle est anaérobie, comme la fermentation par la levure. Consultez notre guide sur les bactéries lactiques dans la production de bières aigres.
• Les bactéries acétiques (Acetobacter) sont l'exception : elles ont besoin d'oxygène pour transformer l'alcool en vinaigre. C'est pourquoi exposer la bière ou le vin à l'air peut les faire tourner à l'aigre, et pourquoi le kombucha est brassé avec une circulation d'air. Voir brasser du kombucha dans un fermenteur conique.

Questions fréquemment posées

La fermentation est-elle aérobie ou anaérobie ?

Anaérobie. La fermentation est un moyen de produire de l'énergie à partir du sucre sans utiliser d'oxygène.

La fermentation alcoolique est-elle anaérobie ?

Oui. La levure convertit le sucre en éthanol et en dioxyde de carbone sans utiliser d'oxygène. La levure de brasserie fermentera même en présence d'oxygène, tant qu'il y a suffisamment de sucre.

La fermentation a-t-elle besoin d'oxygène ?

La fermentation elle-même n'en a pas besoin. Mais la levure de brasserie nécessite un peu d'oxygène au début pour construire des membranes cellulaires saines, c'est pourquoi les brasseurs oxygènent le moût avant l'ensemencement.

La levure est-elle aérobie ou anaérobie ?

Les deux. Les levures sont des anaérobies facultatives : elles peuvent respirer avec de l'oxygène ou fermenter sans. Dans le moût, elles fermentent.

La fermentation produit-elle de l'oxygène ?

Non. La fermentation produit du dioxyde de carbone, ce qui explique pourquoi un fermenteur bulle et pourquoi le CO₂ produit protège la bière de l'air.

Pourquoi utiliser un barboteur si la levure a besoin d'oxygène ?

La levure n'a besoin d'oxygène que pendant les premières heures, et vous le fournissez en oxygénant le moût avant l'ensemencement. Après cela, le barboteur empêche l'air d'entrer et permet au CO₂ de s'échapper, protégeant ainsi la bière de l'oxydation et des bactéries présentes dans l'air.