L’acide dans la bière : comment l’industrie brassicole a changé la chimie

En 1909, SPL Sørensen, chercheur principal au laboratoire de recherche Carlsberg, a présenté l’échelle de pH comme un moyen simple de conceptualiser l’acidité des solutions aqueuses. Ses recherches, financées par Carlsberg, faisaient partie d’un effort plus large pour comprendre les processus biochimiques du brassage et de la fermentation. Cependant, au cours des deux décennies suivantes, l’échelle logarithmique de l’acidité a prouvé son importance dans presque tous les aspects de la chimie, de la biologie et de l’agriculture.

Qu’est-ce qu’un acide ?

Il existe trois définitions de base de “l’acide” en chimie, selon la portée et la portée de la question. Pour le reste de cet article, nous nous en tiendrons à la définition la plus ancienne et la plus simple, connue sous le nom d’acide d’Arrhenius : un acide est une substance qui augmente la concentration en ions hydrogène d’une solution aqueuse lorsqu’elle est ajoutée à cette solution. L’acidité est donc une mesure du nombre d’ions hydrogène libres dont dispose une solution pour réagir avec des ions chargés de manière opposée. Ces ions hydrogène sont des protons uniques sans électrons associés, ils ont donc une légère charge positive.

Pourquoi l’acidité est-elle importante ?

Ces protons ne veulent vraiment pas être laissés seuls ! Pendant qu’ils s’amusent à traîner dans l’eau, ils forment des liaisons ioniques avec tous les ions négatifs qu’ils trouvent, ce qui peut avoir un effet néfaste sur tous les types de composés. Les acides peuvent pénétrer dans des structures protéiques complexes, les dénaturer et supprimer leur fonctionnalité. Certains métaux forment des sels avec des acides, libérant de l’hydrogène gazeux et se dissolvant en poudre. Il n’est pas difficile de comprendre pourquoi la mesure de l’acidité d’une solution, et donc du nombre de protons disponibles, peut être importante pour les biochimistes.

Chimie de la bière

Carlsberg a créé le laboratoire de recherche pour appliquer des méthodes scientifiques à la pratique brassicole traditionnelle. Le fondateur de la brasserie, JC Jacobson, voulait industrialiser le brassage, et il a estimé qu’une compréhension plus approfondie de la science derrière les processus faciliterait la transition. De ce laboratoire est née la première levure de bière pure et isolée, ainsi que l’échelle de pH que nous utilisons encore aujourd’hui.

Dans les mêmes laboratoires, SPL Sørensen étudiait les effets des ions sur les protéines de levure, et ces petits ions hydrogène excités avaient un effet étonnamment important. Il a développé l’échelle de pH pour mesurer la quantité d’ions hydrogène dans l’eau, qui a été réduite autant que les humains peuvent le percevoir. En utilisant le logarithme décimal négatif, l’ajout de millions d’ions hydrogène a produit une échelle directement proportionnelle qui abaisserait le pH de seulement quelques points sur l’échelle.

Pourquoi mesurons-nous l’acidité de la bière ?

Un brasseur doit garder l’acidité à l’esprit pour chaque aspect du brassage, du choix des bons métaux pour l’équipement de brassage à la saveur de la bière aux fruits de saison. L’une des premières étapes du processus de brassage, le broyage des grains repose sur l’activité des enzymes alpha-amylase et bêta-amylase. Ces deux catalyseurs fonctionnent en tandem pour convertir les glucides à longue chaîne en sucres fermentescibles, mais ils fonctionnent mieux à différents niveaux de pH. L’alpha-amylase convient aux solutions neutres (pH proche de 7), et la bêta-amylase aux milieux légèrement acides (pH proche de 5). En règle générale, le pH de la purée de bière restera autour de pH 5,4, ce qui est un compromis raisonnable entre les deux amylases. Cependant, plusieurs facteurs peuvent augmenter ou diminuer le pH, inhibant ainsi l’activité de certaines enzymes, il est donc important de surveiller l’acidité et de faire les ajustements nécessaires.

Production de levure et d’acide

La surveillance du taux de déclin du pH pendant la fermentation permet aux brasseurs de surveiller la santé de leur levure. Après fermentation, la levure acidifie rapidement son environnement par la production d’acides organiques pour rendre le vin plus hostile aux micro-organismes concurrents. Des problèmes de métabolisme des levures ou d’infection des cultures peuvent faire chuter le pH en dessous de ce que la levure peut tolérer, provoquant l’arrêt des fermentations. La levure utilise un gradient d’ions (y compris des ions hydrogène libres) à travers la membrane cellulaire pour faciliter le transport des nutriments dans et hors de la cellule. Par conséquent, une baisse inattendue du pH peut réduire leur capacité à métaboliser les sucres.

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