Ça va brasser! L’aspect scientifique de la bière

Kate Williams
Lisibilité
5.73

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

La fabrication de la bière repose sur une série de réactions biochimiques complexes.

De l’orge, de l’eau, du houblon et de la levure. Comment ces quatre ingrédients simples réunis permettent-ils de fabriquer des milliers de types de bière différentes? La réponse se trouve dans la science brassicole. La fabrication de la bière repose sur une série de réactions biochimiques. Par exemple, les molécules d’amidon se brisent pour former des sucres, puis les molécules de sucres se brisent pour former de l’alcool.

Voyons plus en détail les réactions biochimiques qui permettent de fabriquer la bière. 

Le savais-tu? 

Les rayons ultraviolets (UV) provoquent dans le houblon une réaction chimique qui confère à la bière une odeur de mouffette. On conditionne la bière le plus souvent dans une bouteille en verre brun foncé pour empêcher cette réaction.

Qu’est-ce que le maltage?

Le maltage constitue la première étape de la fabrication de la bière. On laisse reposer dans l’eau des grains de céréale, généralement de l’orge, qui constituent une source d’amidon. Le trempage déclenche la germination des grains, qui deviennent ainsi plus tendres. Il est alors plus facile de les extraire pour l’étape suivante. 

Grains d’orge germés
Grains d’orge germés (Source : Photo prise par SJB, ami de Finlay McWalter [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons).

Après la germination, le séchage de l’orge est une étape importante. La température à laquelle on sèche l’orge déterminera le type de malt qu’elle formera : le séchage à haute température donne un malt foncé; à basse température, il donne un malt pâle. Le malt influe sur la couleur et la saveur de la bière.

Qu’est-ce que le concassage?

On appelle « concassage » le procédé de l’étape suivante. Les brasseurs ajoutent de l’eau chaude à l’orge maltée, ce qui active les enzymes sensibles à la température. Ces enzymes, des protéines présentes dans tous les organismes, se lient à d’autres molécules et augmentent la vitesse des réactions chimiques. Le processus enzymatique par lequel l’amidon du malt se transforme en sucres est appelé « saccharification »
Au terme du procédé de concassage, on peut filtrer le mélange pour en extraire l’orge maltée. Le liquide sucré ainsi obtenu est appelé « moût ».

Décomposition de l'amidon en glucose
Diagramme montrant la réaction chimique de l’amidon et de l’eau qui forme le maltose (A) et celle du maltose et de l’eau qui forme le glucose (B) (© 2019 Parlons sciences. Source des images : NEUROtiker via Wikimedia Commons – Amylose, Maltose et Glucose).

Qu’est-ce que le houblon?

Ensuite, le brasseur ajoute le houblon au moût. Le houblon, plus précisément les cônes femelles de la plante grimpante du même nom, est riche en résines, composés chimiques qui confèrent à certaines bières leur amertume et leur arôme. Pour extraire du houblon ces résines amères, il faut faire bouillir le moût. Le houblon devient alors soluble et se dissout dans le moût. En faisant varier la quantité de houblon, on peut déterminer combien la bière sera amère (ou « houblonnée).

Le savais-tu? 

Avant l’invention de la réfrigération moderne, le houblon était utilisé comme agent de préservation dans la bière.

Inflorescences florales du houblon
Inflorescences florales du houblon (Source : Hagen Graebner [CC BY-SA 2.5] via Wikimedia Commons).

Qu’est-ce que la fermentation?

Enfin, le brasseur ajoute la levure, organisme unicellulaire qui se nourrit de sucres. L’ajout de levure au mélange houblonné sucré provoque rapidement une rupture des molécules de sucres et libère ainsi de l’alcool et du dioxyde de carbone. 

Fermentation du glucose par levure
Fermentation du glucose sous l’effet de la levure, ce qui forme de l’éthanol et du dioxyde de carbone (© 2019 Parlons sciences. Source de l’image : NEUROtiker via Wikimedia Commons).

Ce procédé, appelé « fermentation », prend fin lorsque la levure a absorbé la majeure partie des sucres. Après la fermentation, on prélève la levure afin de la réutiliser pour le brassin suivant.

Le savais-tu? 

Le point d’ébullition de l’alcool (approximativement entre 78,2 et 78,4 °C), est inférieur à celui de l’eau (100 °C). Pour faire de la bière sans alcool à partir de bière ordinaire, il suffit de la faire bouillir afin que l’alcool s’évapore.

Qu’est-ce qui confère leur saveur aux différents types de bières?

La bière – le produit final obtenu – est une boisson alcoolisée pétillante et houblonnée. Le type de bière et sa saveur varient en fonction de la température, de la durée des réactions et de la quantité de chaque ingrédient. Par exemple, la principale différence entre le procédé de fabrication d’une bière de type ale ou lager réside dans la température de fermentation.

Types de bières
Types de bières (Source : Personal Creations (www.personalcreations.com) [CC BY 2.0] via Wikimedia Commons).

L’ingrédient le plus important demeure la levure, qui permet d’uniformiser la saveur d’une marque de bière. Pour fabriquer la même bière à répétition, il faut utiliser la même souche de levure. La plupart des brasseurs n’hésitent pas à communiquer leurs recettes, car on ne peut reproduire leur bière sans avoir la souche de levure particulière dont ils se servent! En fait, les brasseurs protègent farouchement leur souche de levure. Souvent, ils conservent hors site une culture de levure de secours à utiliser en cas de contamination de leur culture principale. 


Qu’arrive-t-il si une mutation se produit dans la levure, c’est-à-dire un changement dans son ADN? Une mutation peut créer une souche de levure si différente de celle d’origine que ce serait comme comparer deux races de chiens différentes! Une bière fabriquée au moyen d’une levure modifiée par mutation aurait un goût complètement différent de celui de la bière d’origine. La nouvelle bière ainsi obtenue pourrait même avoir mauvais goût!

 

On pourrait croire que la bière est une boisson simple qui plaît à un grand nombre d’adultes. Mais tu as maintenant une bonne idée de l’importance de la science qui intervient dans sa fabrication. À ta santé!

POINTS DE DÉPART

Connecter et Relier

  • Est-ce que quelqu’un dans ta famille fabrique de la bière ou du vin? Dans l’affirmative, sais-tu de quel type il s’agit? 
  • As-tu déjà utilisé de la levure pour préparer une boisson ou un aliment? Dans l’affirmative, quel rôle a-t-elle joué dans sa préparation?
     

Connecter et Relier

  • Est-ce que quelqu’un dans ta famille fabrique de la bière ou du vin? Dans l’affirmative, sais-tu de quel type il s’agit? 
  • As-tu déjà utilisé de la levure pour préparer une boisson ou un aliment? Dans l’affirmative, quel rôle a-t-elle joué dans sa préparation?
     

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • La fermentation est un procédé chimique qui produit de l’alcool. Quels sont les effets positifs et négatifs de la production d’alcool sur la société? 
  • Pourquoi les gouvernements adoptent-ils des lois et des procédures de délivrance de permis pour encadrer les personnes autorisées à produire de l’alcool? Explique ta réponse.
  • L’industrie brassicole a-t-elle des produits dérivés? Dans l’affirmative, quels sont-ils et comment les utilise-t-on? (Remarque : Il te faudra peut-être faire une recherche supplémentaire pour répondre à cette question.)
     

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • La fermentation est un procédé chimique qui produit de l’alcool. Quels sont les effets positifs et négatifs de la production d’alcool sur la société? 
  • Pourquoi les gouvernements adoptent-ils des lois et des procédures de délivrance de permis pour encadrer les personnes autorisées à produire de l’alcool? Explique ta réponse.
  • L’industrie brassicole a-t-elle des produits dérivés? Dans l’affirmative, quels sont-ils et comment les utilise-t-on? (Remarque : Il te faudra peut-être faire une recherche supplémentaire pour répondre à cette question.)
     

Explorer les Concepts

  • Qu’est-ce que la saccharification? Quelle est son importance dans le procédé de fermentation? 
  • En utilisant des équations chimiques, explique les procédés par lesquels les amidons se transforment en sucres et les sucres se décomposent pour libérer de l’alcool.
  • Pourquoi la levure est-elle un ingrédient primordial dans la fabrication de la bière? Quelle est l’incidence de la qualité de la levure sur le procédé lui-même et sur le produit final? 
  • Quels autres ingrédients les brasseurs utilisent-ils pour conférer une saveur distinctive à la bière?
  • Quels autres boissons ou aliments fermentés consommons-nous? Quels sont les avantages de ces produits pour la santé? (Remarque : Il te faudra peut-être faire une recherche supplémentaire pour répondre à cette question.)
     

Explorer les Concepts

  • Qu’est-ce que la saccharification? Quelle est son importance dans le procédé de fermentation? 
  • En utilisant des équations chimiques, explique les procédés par lesquels les amidons se transforment en sucres et les sucres se décomposent pour libérer de l’alcool.
  • Pourquoi la levure est-elle un ingrédient primordial dans la fabrication de la bière? Quelle est l’incidence de la qualité de la levure sur le procédé lui-même et sur le produit final? 
  • Quels autres ingrédients les brasseurs utilisent-ils pour conférer une saveur distinctive à la bière?
  • Quels autres boissons ou aliments fermentés consommons-nous? Quels sont les avantages de ces produits pour la santé? (Remarque : Il te faudra peut-être faire une recherche supplémentaire pour répondre à cette question.)
     

Nature de la Science / Nature de la Technologie

  • La plupart des brasseurs nord-américains n’utilisent leur levure que de 10 à 12 fois et la remplacent ensuite par une culture fournie par le laboratoire de leur siège social. Pour quelles raisons procèdent-ils ainsi?

Nature de la Science / Nature de la Technologie

  • La plupart des brasseurs nord-américains n’utilisent leur levure que de 10 à 12 fois et la remplacent ensuite par une culture fournie par le laboratoire de leur siège social. Pour quelles raisons procèdent-ils ainsi?

Littératie Médiatique

  • Quelles images de la bière et de sa consommation les médias populaires véhiculent-ils? 
  • La bière fait généralement l’objet de campagnes publicitaires intensives. De plus, les fabricants de bière commanditent de nombreux événements publics, en particulier des événements sportifs. Pourquoi accordent-ils tant d’importance à la publicité et aux commandites? Comment les microbrasseries s’y prennent-elles pour que leurs produits se démarquent de ceux des grandes entreprises brassicoles? 
     

Littératie Médiatique

  • Quelles images de la bière et de sa consommation les médias populaires véhiculent-ils? 
  • La bière fait généralement l’objet de campagnes publicitaires intensives. De plus, les fabricants de bière commanditent de nombreux événements publics, en particulier des événements sportifs. Pourquoi accordent-ils tant d’importance à la publicité et aux commandites? Comment les microbrasseries s’y prennent-elles pour que leurs produits se démarquent de ceux des grandes entreprises brassicoles? 
     

Suggestions d'enseignement

  • L’article peut servir pour l’enseignement et l’apprentissage de la chimie et de la biologie, particulièrement en ce qui a trait à la biochimie et à la fermentation. Il introduit les concepts de réactions biochimiques, d’alcool, d’orge, de germination, de malt, d’enzymes, de protéines, de saccharification, de moût, de houblon, de levure, de fermentation et de mutation.
  • Avant de lire l’article, les élèves peuvent utiliser une stratégie d’apprentissage axée sur un aperçu du vocabulaire afin de rafraîchir leurs connaissances et de se familiariser avec la terminologie clé. Il est possible de télécharger les fiches reproductibles de l’aperçu du vocabulaire prêtes à utiliser en format [Google doc] et [.pdf].
  • L’article peut aussi servir d’introduction à divers travaux pratiques ou expériences scientifiques portant sur les réactions de fermentation. Par exemple, les élèves peuvent comparer, dans une réaction de fermentation, l’effet que provoque sur la production de dioxyde de carbone (C02) la quantité de sucre ajoutée à la levure. La vidéo Je fabrique ma propre bière propose une expérience simple que les élèves peuvent reproduire.

  • Les élèves peuvent aussi préparer une boisson ou un aliment fermenté et se renseigner sur les différents types de produits fermentés et leur origine (p. ex. yogourt, kéfir, choucroute, kombucha, natto et kimchi).

Suggestions d'enseignement

  • L’article peut servir pour l’enseignement et l’apprentissage de la chimie et de la biologie, particulièrement en ce qui a trait à la biochimie et à la fermentation. Il introduit les concepts de réactions biochimiques, d’alcool, d’orge, de germination, de malt, d’enzymes, de protéines, de saccharification, de moût, de houblon, de levure, de fermentation et de mutation.
  • Avant de lire l’article, les élèves peuvent utiliser une stratégie d’apprentissage axée sur un aperçu du vocabulaire afin de rafraîchir leurs connaissances et de se familiariser avec la terminologie clé. Il est possible de télécharger les fiches reproductibles de l’aperçu du vocabulaire prêtes à utiliser en format [Google doc] et [.pdf].
  • L’article peut aussi servir d’introduction à divers travaux pratiques ou expériences scientifiques portant sur les réactions de fermentation. Par exemple, les élèves peuvent comparer, dans une réaction de fermentation, l’effet que provoque sur la production de dioxyde de carbone (C02) la quantité de sucre ajoutée à la levure. La vidéo Je fabrique ma propre bière propose une expérience simple que les élèves peuvent reproduire.

  • Les élèves peuvent aussi préparer une boisson ou un aliment fermenté et se renseigner sur les différents types de produits fermentés et leur origine (p. ex. yogourt, kéfir, choucroute, kombucha, natto et kimchi).

En savoir plus

La chimie de la bière - Univers bière - Les cinq étapes en plus de détail 

Comment on brasse la bière à partir de l'orge et du houblon (Vidéo, 2013, 26 min 07 sec) - C'est pas sorcier TF3 - L'équipe rend un visite à une brasserie dirigée par aux moines trappistes pour apprendre, entre autres, comment les enzymes dégradent l'amidon contenu dans les graines, et le rôle les levures jouent dans la fermentation.

Références

All About Beer Magazine. (n.d.). Malt.

Nice, K. (2000, décembre 12). How beer works. HowStuffWorks.