La chimie organique est la branche de la chimie qui étudie les composés contenant principalement du carbone. Pendant longtemps, les scientifiques pensaient que ces substances ne pouvaient être produites que par les êtres vivants. Aujourd'hui, on sait qu'elles peuvent aussi être fabriquées en laboratoire ou dans l'industrie, mais elles restent au cœur du fonctionnement de la vie.

Les composés organiques sont donc des molécules constituées principalement d'atomes de carbone et d'hydrogène. Ils peuvent également contenir d'autres éléments comme l'oxygène, l'azote, le soufre ou le phosphore.

Le carbone possède une propriété particulière : il peut former quatre liaisons avec d'autres atomes. Il peut donc s'associer à lui-même pour créer des chaînes longues, des ramifications ou des cycles. Il peut également se lier facilement à d'autres éléments comme l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, le soufre ou le phosphore. Cette capacité permet la formation d'un très grand nombre de molécules différentes et des nouvelles sont encore découvertes ou créées chaque année.

Les principales familles de composés organiques

• Les hydrocarbures : composés uniquement de carbone et d'hydrogène, comme le méthane, l'essence ou le pétrole.
• Les alcools : molécules contenant un groupe particulier appelé groupe hydroxyle (-OH), comme l'éthanol présent dans l'alcool.
• Les glucides : molécules comme le glucose ou le saccharose, utilisées notamment comme source d'énergie par les êtres vivants.
• Les lipides : molécules présentes dans les graisses et les huiles, utilisées comme réserves d'énergie et constituants des cellules.
• Les protéines : grandes molécules formées d'acides aminés, indispensables au fonctionnement des organismes vivants.
• Les polymères : longues chaînes de molécules répétées, comme les plastiques ou certaines fibres.

Les composés organiques dans la nature

La matière vivante est principalement constituée de composés organiques. Les plantes fabriquent des molécules organiques grâce à la photosynthèse. Les animaux utilisent ensuite ces molécules pour produire de l'énergie, construire leurs cellules ou assurer leur fonctionnement.

Les composés organiques fabriqués par l'homme

Les chimistes savent aujourd'hui fabriquer de nombreux composés organiques. Ils sont utilisés dans les médicaments, les carburants, les plastiques, les colorants, les parfums ou les cosmétiques.

La chimie organique étudie donc les molécules contenant du carbone et leurs transformations.

La fermentation est une transformation chimique réalisée par de minuscules êtres vivants comme les levures ou certaines bactéries. Elle permet de transformer une matière organique, souvent un sucre, en nouvelles molécules comme l'alcool, l'acide lactique ou le gaz carbonique.

Cette transformation est utilisée depuis très longtemps par l'être humain. Bien avant de connaître les microbes, les hommes utilisaient déjà la fermentation pour fabriquer du pain, du yaourt, du fromage, du vin ou de la bière.

Une transformation réalisée par des micro-organismes

La fermentation ne se produit pas toute seule. Elle est généralement provoquée par des micro-organismes présents dans le milieu, ou ajoutés volontairement. Les levures sont utilisées pour la fermentation du pain et des boissons alcoolisées. Les bactéries lactiques interviennent dans la fabrication de nombreux produits laitiers.

Ces micro-organismes se nourrissent d'une substance sucrée. En utilisant ce sucre, ils libèrent de l'énergie pour vivre et se multiplier. En même temps, ils transforment cette matière en nouveaux produits. C'est cette transformation qui porte le nom de fermentation.

Le rôle du sucre

Le point de départ de la fermentation est souvent un sucre. Il peut s'agir de glucose, de sucre de canne, de sucre de fruits ou d'autres sucres simples présents dans les aliments.

Quand les micro-organismes utilisent ce sucre, ils le dégradent progressivement. Cette dégradation produit des substances nouvelles, selon le type de micro-organisme et les conditions du milieu. La nature du produit final dépend donc de la fermentation réalisée.

La fermentation alcoolique

La fermentation alcoolique est réalisée par les levures. Elle transforme les sucres en alcool éthylique et en dioxyde de carbone.

Cette fermentation est utilisée dans la fabrication du pain, du vin et de certaines bières. Dans la pâte à pain, le gaz carbonique forme de petites bulles qui font gonfler la pâte. Lors de la cuisson, ces bulles restent emprisonnées et donnent au pain sa texture aérée.

Dans les boissons alcoolisées, la fermentation produit de l'alcool à partir des sucres présents dans le jus de raisin ou d'autres matières végétales. Le résultat dépend du temps de fermentation, de la température et du type de levure employé.

La fermentation lactique

La fermentation lactique est réalisée par certaines bactéries. Elle transforme les sucres en acide lactique.

Cette transformation est utilisée dans la fabrication du yaourt, du fromage, de la choucroute ou de certains produits fermentés. L'acide lactique modifie le goût, la texture et la conservation des aliments.

Dans le yaourt, par exemple, les bactéries transforment le lactose du lait en acide lactique. Le lait devient plus épais, plus acide et plus stable. Le même principe intervient dans d'autres aliments fermentés, où les bactéries changent progressivement la composition du produit.

Des conditions précises

La fermentation dépend de plusieurs conditions. Les micro-organismes doivent disposer d'une quantité suffisante de sucre, d'une température adaptée et d'un milieu favorable à leur développement.

Trop de chaleur détruit les levures ou les bactéries. Pas assez de chaleur ralentit leur activité. C'est pourquoi la fermentation est souvent contrôlée avec soin dans les ateliers, les cuisines ou les laboratoires.

L'absence d'oxygène ou la faible quantité d'oxygène est également importante pour certaines fermentations, notamment la fermentation alcoolique. Dans ce cas, les micro-organismes produisent de l'énergie sans utiliser le dioxygène de l'air.

Des usages très anciens et toujours actuels

La fermentation a longtemps permis de conserver les aliments plus longtemps. Dans un milieu fermenté, certaines substances deviennent plus acides ou moins favorables au développement d'autres microbes. Cela ralentit la décomposition et améliore la conservation.

Aujourd'hui encore, la fermentation est utilisée pour fabriquer de nombreux aliments. Elle permet de donner du goût, de la texture ou des propriétés particulières à des produits comme le pain, le fromage, le yaourt, les boissons fermentées ou certains condiments.

Un procédé très utile à l'industrie

La fermentation sert aussi dans l'industrie pour produire des substances utiles, comme l'alcool, certains acides organiques, des enzymes ou même des carburants d'origine végétale.

Dans les usines, elle est réalisée dans des récipients appelés fermenteurs ou cuves de fermentation. On y contrôle la température, le mélange et l'alimentation en sucres afin d'obtenir une transformation régulière et efficace.

Une transformation à la fois chimique et vivante

La fermentation est une transformation chimique particulière, car elle est réalisée par des êtres vivants. Elle montre que certaines réactions se produisent aussi dans des milieux naturels ou alimentaires grâce à l'action des micro-organismes.