- Evaluer les aptitudes œnologiques et l’intérêt technique des souches de levures commercialisées dans les différents vignobles français.
- Acquérir des références sur les levures œnologiques pour fournir des réponses appropriées et rapides aux utilisateurs.
- Sélectionner ou tester de nouvelles souches de levures en fonction d’aptitudes spécifiques en termes d’amélioration de la qualité des vins et de sécurité alimentaire.
- Réaliser une exhaustivité de l’évaluation des souches commercialisées (environ 200), optimiser la réactivité par une actualisation en continu en fonction des nouvelles mises sur le marché (environ 15 par an).
- Préconiser une meilleure adéquation entre itinéraire technique de vinification et type de vin élaboré en tenant compte du marché et des pratiques œnologiques intégrées.
- Mettre au point et/ou perfectionner les tests pertinents de sélection et d’évaluation au laboratoire.
- Répondre de manière rapide (moins de 5 ans) à tout besoin de nouvelles souches de levures exprimé par les industriels ou les organisations professionnelles régionales.
- Assurer le maintien, voire l’amélioration, de la qualité globale et spécifique des vins, réduire les cas d’arrêt de fermentation ou de fermentations difficiles
- Maîtriser de la qualité intrinsèque des vins .
- Accompagner les industriels dans la valorisation des biomasses.
- Réduire les coûts de production des entreprises
Le choix optimum des micro-organismes - en particulier des levures - est essentiel dans une démarche d’amélioration constante de la qualité des vins. Ses conséquences vont permettre une meilleure maîtrise des fermentations alcooliques par une limitation des intrants et ainsi contribuer à une œnologie intégrée. En 2002, le Comité Scientifique et Technique d’ITV France, dirigé par Guy RIBA de l’INRA, a expertisé le travail effectué par ITV France dans ce domaine, rappelant l’importance de ce travail vis à vis des enjeux technico-économiques de la filière, et proposant de nouveaux tests basés sur la production de molécules indésirables (exemple : production de carbamate d’éthyle) ou en mesurant l’activité de la souche par rapport à des capacités fermentaires recherchées (comportement fermentaire et débourbage, incidence du taux de sucres initiaux...).
Industriels producteurs de LSA
Les moyens mis en œuvre depuis 2002 ont été les suivants :
- L’identification génétique des souches de levures commercialisées par des techniques moléculaires discriminantes : ADN mitochondrial, PCR delta, ECP (extraction et comparaison de l’ADN chromosomique) ; le but étant de révéler les identités susceptibles d’exister entre préparations commerciales. Ce travail est réalisé par l’unité IFV de Nantes.
- Les caractéristiques et propriétés œnologiques de chaque préparation sont déterminées au laboratoire par l’application de 15 tests standardisés sur milieu synthétique (critères fermentaires, production d’acidité volatile, de glycérol, d’acétaldéhyde, de SO2…). Ce travail est effectué par l’unité IFV de Tours.
- L’intégration et la mise en perspective des renseignements obtenus soit dans la cadre des vinifications comparatives de l’IFV, soit issus de la bibliographie.
- La mise au point de nouvelles méthodologies et indicateurs simples permettant de comparer au laboratoire les potentialités des différentes souches commercialisées ou en voie de sélection en intégrant trois axes d’études : comportement fermentaire et azote assimilable, comportement fermentaire et taux de sucres initiaux, comportement fermentaire et maîtrise des températures.
Ce travail a conduit à la définition de quatre indicateurs simples et pertinents permettant de discriminer le comportement des souches :
En fonction de leur rapport à une baisse de température :
Ttemp = (TAV12%25°C - TAV12%15°C)/ TAV12%25°C x 100
En fonction de leur rapport à une hausse du taux de sucres initial :
Ttap = (TAV16%25°C - TAV12%25°C)/ TAV16%25°C x 100
Stap = SR16%25°C - SR 12%25°C
En fonction de leur rapport à une baisse d’azote assimilable :
Tazo = (TAV12%1000mg - TAV12%500 mg)/ TAV12%1000mg x 100
La concrétisation de ces études prend notamment la forme de l’ouvrage, « Choix et emploi des microorganismes en œnologie », ouvrage qui devrait bientôt avoir une traduction informatique et dont les déclinaisons régionales sont en cours de développement (Beaujolais, Pays Nantais…). Avec plus de 200 entrées en matière de levures et une mise à jour annuelle, cet ouvrage est la seule référence de ce type au monde.
Année | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 |
Nombre de souches ajoutées | 90 | 84 | 18 | 14 | 11 | 25 |
La mise en ligne des données rassemblées et leur déclinaison régionale devrait constituer une étape majeure de communication vers les utilisateurs et prescripteurs. A ce titre, on ne peut que regretter les retards pris en ce qui concerne la mise à disposition de la réactualisation de l’ouvrage « Choix et emploi des microorganismes en œnologie ». L’intégration des nouveaux indicateurs à la batterie de tests mis en œuvre est en cours et doit permettre d’enrichir un graphique comparatif d’aide à la décision.
Par contre, deux points restent problématiques dans l’amélioration de nos capacités à évaluer les souches de levures, l’un concernant la présence de molécules indésirables (OTA, carbamate d’éthyle…) n’a clairement pas progressé faute d’investissement de l’équipe projet dans son ensemble, l’autre relatif au crible des souches en fonction de marqueurs « aromatiques » quantifiables et faute d’engagement budgétaire en ce sens.
Cette action subit une dichotomie d’intérêts – étude des caractéristiques intrinsèques d’un côté, adéquation aux nécessités et process technologiques de l’autre – qui lui est parfois préjudiciable. Sans doute une reconfiguration faisant la part entre aspects technologiques et aspects physiologiques et biologiques permettrait une plus grande efficacité.
La Collection de microorganismes de l’IFV, sous sa forme ancienne, date du début des années 80. Elle rassemble sur divers sites (5 en tout, mais principalement Nantes et Tours) plus de 15 000 souches. Témoin irremplaçable de la biodiversité microbiologique des vignobles français, elle doit être développée, non seulement pour des raisons écologiques, mais aussi comme vivier où puiser, à l’avenir, les futures ressources génétiques nécessaires à la filière viti-vinicole, comme à la société en général.
Les moyens mis en œuvre depuis 2002 ont été les suivants :
- L’identification génétique progressive mais limitée de souches de levures par PCR delta, et restriction de la région ITS pour les non Saccharomyces et moisissures. Travail réalisé par l’unité IFV de Nantes.
- La sauvegarde des souches conservées sur support solide et la revitalisation des souches congelées depuis plusieurs années. Ce travail effectué par les unités IFV de Nantes et Tours est presque intégralement réalisé.
- L’enrichissement continu de la collection par l’intégration des souches isolées à l’occasion des études menées par l’institut (sélections, goûts moisi-terreur, OTA, maladies du bois…) et des nouvelles préparations commercialisées chaque année.
- L’intégration des données récoltées dans un logiciel de gestion de collection de souches (BIOLOMICS) selon des critères définis collectivement (environ 110) et une classification commune. Ce travail, en voie d’achèvement en ce qui concerne l’unité de Tours, est en cours de réalisation à Nantes.
Les souches de levures et moisissures nouvellement intégrées à la collection sont systématiquement analysées par biologie moléculaire. A contrario, le souches présentes depuis des années, faute de financement spécifique, ne sont analysées que sporadiquement. De même, l’entretien de la collection ne bénéficie pas d’un budget stabilisé. Une mise en ligne du catalogue de la collection avec ouverture a été finalisée en 2008. Voir le catalogue.
Sans abandonner les aspects « industriels », sans doute une vision plus en rapport avec les aspects « biodiversité » serait-elle susceptible d’attirer des financements propres, nécessaires au maintien et au développement de la collection ?
Ce travail est la suite cohérente de la partie concernant l’évaluation des souches de levures, étude de laboratoire qui s’applique aux préparations de levures commercialisées. Avant chaque campagne de vinification, les nouvelles LSA apparaissant sur le marché font l’objet de tests comparatifs comme il a été décrit plus haut (année N-1). La seconde année, une fois leurs performances évaluées, ces préparations sont testées au travers de bancs d’essais suivant les conditions suivantes :
- en fonction du contexte bio-économique : cépage, terroir, AOC.
- pour un type de produit désiré (primeur ou de garde).
Les données obtenues après vinifications et dégustations viennent enrichir la banque de données « Choix et emploi des micro-organismes en œnologie ».
Interloire, Viniflhor
De 2003 à 2006 les unités de Villefranche et de Nantes ont réalisé ce travail d’évaluation des nouvelles préparations de LSA pour l’obtention de vins à caractère plutôt primeur à partir des cépages Gamay, Chardonnay et Melon. A partir de 2007, le travail effectué en Val de Loire s’oriente sur l’incidence de ces LSA sur des couples de cépages présentant un intérêt économique :
- 1ère année (2007) sur cépages Melon et Cabernet Franc.
- 2ème année (2008) sur cépages Chenin et Sauvignon.
Les travaux portent dans un premier temps sur la caractérisation moléculaire des LSA candidates à l’expérimentation. Les souches de levures retenues après les premiers tests réalisés au laboratoire sont ensuite mises en œuvre l’année suivante dans le cadre de vinifications réalisées à la nouvelle Cave Expérimentale de la Frémoire à Vertou qui dispose de la maîtrise complète des isothermes et d’une cuverie adaptée. Des analyses classiques et aromatiques doivent permettre d’apporter des éléments complémentaires sur les potentialités des souches testées.
Les travaux menés régulièrement depuis 2003 ont permis une réactualisation progressive du classeur paru en 1996. La décision de passer de la forme papier à la création d’un programme d’aide à la décision actée vers 2004 a été perturbée par le renouvellement du site de l’IFV. Cette étape cruciale nous paraît déterminante pour valoriser un travail important fait par les collaborateurs et également pour éviter les risques d’un discrédit que ce soit de la part des industriels du secteur ou encore des professionnels de la filière.
Jusqu’à présent, la filière viticole communique sur la qualité et la typicité de ses produits. Cependant, avec la globalisation des problèmes environnementaux prenant en compte les questions de sécurité alimentaire, il lui est nécessaire de s’interroger sur les éventuelles conséquences de ses pratiques technologiques, que ce soit pour les procédés d’élaboration, que pour la gestion des sous-produits.
L’utilisation généralisée des levures sèches actives en vinification peut susciter des interrogations en terme de modification de la biodiversité levurienne. L’étude des levures vecteurs de dissémination dans l’environnement viti-vinicole et de leur pérennité devrait permettre de cerner plus précisément les risques de pollution des moûts par les levures sélectionnées et servir de base à de futures études sur l’impact environnemental des fermentations induites ou sur la dissémination des levures transgéniques.
L’utilisation d’une souche traceur Saccharomyces cerevisiae massivement employée au cours des vinifications permet de suivre facilement sa dissémination au travers des matériels produits et sous-produits, dans trois sites différents : la cave particulière du Lycée de Briacé, deux unités de vinification du négoce : Vendangeoir Tillières et la cave d’élevage La Sablette.
Le travail réalisé sur 5 ans a permis d’apporter des réponses aux préoccupations suivantes :
- la pérennité de la flore issue de LSA ensemencée lors des fermentations,
- la dissémination dans l’environnement par l’air et les effluents de LSA ensemencées pour les fermentations,
- la contamination des bâtiments des matériels, des produits et sous produits des vinifications, des déchets par ces mêmes LSA.
Les Grands Chais de France, caves particulières.
Cette étude a permis d’apporter des premiers éléments de réflexion concernant l’impact des levures sèches actives sur l’environnement des caves vinicoles. Les investigations menées indiquent l’absence de la souche traceur sur tous les points de prélèvements à l’intérieur des locaux de vinification quel que soit le site. Avant la récolte les prélèvements de raisins sur les trois sites montrent une prééminence des levures oxydatives ou à faible pouvoir fermentaire. Les souches indigènes de Saccharomyces cerevisiae sont faiblement représentées sur le plan quantitatif. La souche traceur n’est pas retrouvée à ce stade.
Au cours de la fermentation alcoolique les levures industrialisées occupent fort logiquement une place considérable (atmosphère, substrats). Au cours de l’élevage, de nombreuses souches de Saccharomyces sont dispersées sur le matériel vinaire et dans les bâtiments, une diminution importante intervient en cours d’élevage, jusqu’au conditionnement des vins. Le suivi a porté également sur les déchets et sous produits de vinifications qui restent des voies potentielles de dissémination des levures. Les effluents constituent à ce titre une voie privilégiée puisque les souches industrielles sont relarguées dans le milieu naturel. Notons toutefois que les populations dénombrées dans le ruisseau sont en quantité relativement minime par rapport à l’apport initial en vinification. L’absence de LSA avant les vendanges (à l’exception des effluents) permet cependant de minimiser l’impact œnologique de cette dissémination. Ces levures restent cependant présentes sur les matériels de transport (camions citernes) toute ou une grande partie de la campagne et peuvent potentiellement présenter un risque de contamination des moûts de raisin lors de la période de récolte. Enfin, l’impact du levurage ne semble pas influencer de manière notable la biodiversité de la flore indigène, notamment dans les grandes structures eu égard au très grand nombre de souches retrouvées à leurs abords (travaux terminés en 2007).
Le levurage des moûts est aujourd’hui une pratique largement répandue dans les vinifications en blanc sec, et la recherche d’une fermentation rapide est souvent un élément décisif dans le choix d’une souche de levure à incorporer. Les préparations commerciales de levures dites champenoises qui possèdent cette capacité, jointe à de faibles exigences nutritionnelles sont souvent privilégiées dans le cas de vinifications industrielles pour la sécurité qu’elles apportent aux élaborateurs. Depuis quelques années, les œnologues préconisent une augmentation significative des doses d’utilisation des LSA en général, arguant du fait qu’outre l’assurance d’une cinétique fermentaire sécurisée, l’apport massif de biomasse dans le moût apporterait une amélioration significative de la qualité des vins, que ce soit sur l’aspect structure en bouche (volume amplifié) que sur le plan aromatique (augmentation du potentiel).
Les Grands Chais de France, Viniflhor, caves particulières.
La mise en œuvre du levurage des moûts à l’aide de levures sèches actives dites « champenoises » à différentes doses d’ensemencement conduit à l’obtention de vins aux caractéristiques analytiques et sensorielles très proches, présentant cependant des différences substantielles avec les vins issus de fermentation spontanée. Sur les aspects fermentaires, quelle que soit la dose de LSA mise en œuvre, les fermentations se déroulent correctement entre 17 et 22 jours avec une dégradation complète des sucres, ce qui correspond à un gain de 10 jours par rapport aux fermentations spontanées, conduites avec l’association de levures apiculées (Kloeckera – Hanseniaspora sp.) et de Saccharomyces cerevisiae.
La composition analytique des vins issus de levurage à fortes doses (50 g/hl) fait apparaître un accroissement significatif de l’acidité volatile (+ 0,10 à 0,15 g/l) par rapport aux doses habituellement conseillées (10 g/hl). Par ailleurs, aucune corrélation directe a été montrée entre l’utilisation de doses croissantes de LSA et la quantité de glycérol métabolisé au cours de la fermentation. Les cinétiques plus lentes des fermentations spontanées conduisent à la consommation plus importante d’acide malique (0,9-1,2 g) dans les trois situations considérées.
L’analyse du pool aromatiques des vins ne révèle pas non plus de modifications particulières liées à un apport supplémentaire de levures. Des différences importantes sont mises en évidence entre les lots levurés et ceux issus de fermentation spontanée concernant quelques composés particuliers. La production d’acétate d’éthyle beaucoup plus importante avec les levures indigènes est bien maîtrisée dès l’apport de faibles doses de LSA.
Concernant les composés aromatiques valorisants, la production importante d’acétate de phényl-éthyle est relevée pour les trois séries de vins élaborés avec la flore autochtone. A contrario, ces levures métabolisent des quantités d’esters éthyliques d’acides gras en quantité significativement plus faibles. Les concentrations polysaccharides, composés chimiques intervenant sur l’aspect gras-sucrosité ne révèlent pas de différences significatives entre les vins.
L’analyse sensorielle vient conforter toutes ces observations, confirmant que la dose initiale de LSA employée n’a aucune incidence sur la qualité organoleptique des vins élaborés. Des modifications sont cependant mises en évidence avec les vins issus de fermentation spontanée tantôt jugés meilleurs ou moins bons sur certains critères par rapport aux fermentations dirigées. Ainsi, pour les vinifications en blanc, l’emploi de levures dites « champenoises » à raison d’un ensemencement opéré à 10 g/hl convient parfaitement pour la conduite des fermentations et l’obtention de produits équilibrés, notamment sur les aspects aromatique et structure en bouche.
Enfin l’économie substantielle réalisée entre l’utilisation de doses de 10 et 30 g/hl de levures de ce type, dans le cadre d’une exploitation produisant 1 600 hl de vin blanc, varie de 800 à 1 000 euros selon les marques commerciales.
Ce travail pédagogique de comparaison de l’influence des méthodes de conduite de la fermentation alcoolique en blanc sec, par l’utilisation de flores spontanées et sélectionnées dans trois caves du Pays Nantais met en lumière l’influence déterminante de plusieurs facteurs.
Dans le cadre de fermentations réalisées dans un site « industriel », l’hygiène du matériel, la qualité microbiologique des apports (moûts, raisins), le choix de souches de levures performantes sont autant d’atouts à prendre en compte pour la réussite d’une fermentation. L’échec des implantations de levures dites aromatiques sur des lots de vins primeurs peut avoir des conséquences économiques pénalisantes pour le metteur en marché. Dans le cas du vendangeoir, il apparaît que malgré les efforts entrepris, les investissements matériels (cuves de stabulation, groupes de froid…) sont encore trop frileux et le contrôle des apports (qualité microbiologique) trop incertains pour avoir un maîtrise parfaite des process fermentaires.
Les Grands Chais de France, Viniflhor, caves particulières.
Pour la cave Landron, le but recherché du viticulteur, d’employer des levains spécifiques pour les fermentations de chacun de ses trois grands fiefs s’est soldé par un échec patent qui était prévisible. Une très grande majorité des travaux scientifiques entrepris depuis une quinzaine d’années ont montré qu’il n’existait pas de flores spécifiques de terroir et qu’il était illusoire de revendiquer une typicité de cru à partir de microflores de parcelles particulières. Les facteurs favorisant la dissémination des levures étant multiples (vent, insectes, projections, contaminations d’origines diverses…), on ne voit pas très bien comment une flore de terroir ou de cru pourrait demeurer intacte et pérenne. Tous ces points ont déjà été démontrés par ailleurs.
Enfin, dans la cave Sauvion où la production est en agriculture biologique, on observe que les fermentations spontanées répondent à un schéma désormais classique avec l’intervention de souches de Saccharomyces cerevisiae dominantes en nombre réduit réalisant les fermentations alcooliques entourées d’un cortège de souches périphériques dont une partie non négligeable en non-Saccharomyces.
L’objectif général du projet consiste à fiabiliser les fermentations en culture mixte dans le domaine des boissons fermentées. En œnologie, il consiste à fiabiliser l’utilisation des cultures mixtes. Pour la cidrerie, l’enjeu principal est de passer d’une fermentation subie à une fermentation contrôlée, tout en évitant de perdre l’originalité organoleptique qu’apportent les méthodes traditionnelles. Après la compréhension des mécanismes d’interactions, l’objectif finalisé allie entre souches et étude des conditions de leur mise en œuvre. La principale difficulté réside dans la nécessité de faire cohabiter lors de l’ensemencement et ultérieurement deux flores levuriennes (levures Saccharomyces et non-Saccharomyces) susceptibles de rentrer fortement en compétition pour l’utilisation des nutriments présents dans le moût initial.
Ce travail, engagé dans le cadre d’un appel à projet Casdar où le Institut Français des Productions Cidricoles (IFPC) est chef de file a pour partenaires techniques publics l’INRA de Rennes-Le Rheu, Unité de Recherches Cidricoles (URC), l’INRA Montpellier, UMR Sciences Pour l’Œnologie (SPO), l’INRA Montpellier, UMR Ingénierie de la Réaction Biologique et des Bio-productions (IR2B), l’INRA Gruissan, Unité Expérimentale de Pech-Rouge. Les autres partenaires sont l’ADRIA Normandie (Association pour le développement de la recherche appliquée dans les Industries Agricoles et Alimentaires), le SRCBN (Service Régional Cidricole de Basse Normandie), la Chambre d’agriculture de la Côte d’Armor (Suivi Technique Cidricole), le CIDREF (Comité Cidricole de Développement et de Recherche Fouesnantais et Finistérien) et enfin le SPCFHN (Syndicat de Promotion des Cidres Fermiers de Haute Normandie).
Dans le contexte œnologique, des études préliminaires menées à l’INRA ainsi qu’à l’IFV, ont d’ores et déjà permis d’isoler diverses souches de levures non-Saccharomyces, espèces chez qui un apport organoleptique en fermentation n’est pas accompagné de défauts flagrants : Candida stellata, Torulaspora delbrueckii, Debaryomyces vanrijii et Saccharomycodes ludvigii. La souche de Saccharomyces cerevisiae associée au sein de la culture mixte est une référence de LSA.
La collection de souches de levures de l’IFV est mise à contribution pour fournir les levures candidates. Les expérimentations menées visent à réaliser divers ensemencements en monoculture ou en cultures mixtes séquentielles (décalées) entre souches non-Saccharomyces et Saccharomyces, sur moût de pomme microfiltré ou sur moût de raisin pasteurisé. Un suivi des cinétiques de populations est également réalisé au cours de la fermentation alcoolique. Ces ensemencements sont réalisés afin de valider la potentialité des souches de non-Saccharomyces à développer de façon maximale des arômes différents de la souche de Saccharomyces cerevisiae. L’analyse particulière des métabolites principaux de la fermentation, mais également des composés aromatiques primaires, tels que les esters d’acétate et les phénols volatils est réalisée dans un premier temps. A ce stade, une caractérisation sensorielle des produits obtenus est effectuée afin de déterminer l’impact organoleptique de ces souches et fixer les objectifs à atteindre dans la réalisation d’un levain mixte.
POULARD A, COARER M, PAIN A, VINCENT B, DUCOURTIL P, BEJAN V. 2007. Démalication des vins blancs secs avec Hanseniaspora occidentalis. Symposium international d’œnologie , Bordeaux juin 2007.
Suite à la demande d’industriels du secteur, ces travaux qui se font sous l’égide d’un contrat de partenariat, permettent de valoriser la collection de levures de l’IFV en mettant à la disposition des professionnels des souches de levures correspondant à leurs attentes. Depuis l’évaluation de 2002 pour le CST, deux souches de levures ont été sélectionnées pour les sociétés DSM (Fermicru 4F9) ainsi qu’une autre souche en phase de développement industriel avec la société AEB Spindal (PM53 ). Pour répondre aux attentes du CST de 2002, les souches déjà sélectionnées par l’IFV ont été testées pour de nouvelles applications. Ces tests prenant appui sur des traceurs aromatiques précis (thiols) ont permis en 2007 d’élargir le champ d’utilisation d’une souche de LSA (L2868) initialement utilisée sur les vins blancs sur lies, vers la vinification des vins de cépage Sauvignon (DSM Collection Cépage Sauvignon).