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25 décembre 2012 2 25 /12 /décembre /2012 15:57

Le champagne : quelle "effervescience" !

 


© Okea-Fotolia
Qui dit champagne évoque aussitôt bulles, mousse, effervescence… qui rendent ce vin si particulier. À l’approche des fêtes de fin d’année, Véronique Aguié-Béghin, ingénieur de recherche à l’unité Fractionnement des Agroressources et environnement à Reims et Roger Douillard, ancien directeur de cette unité, nous apportent leur éclairage sur ces phénomènes, éphémères et instables par nature, qui nous font peut-être d’autant mieux apprécier cette boisson.
 

 

Trois questions à...  Véronique Aguié-Béghin


  • L’effervescence est l’un des signes distinctifs du champagne. Comment se forment les bulles de champagne ?

Lors de son élaboration, le champagne se charge en gaz carbonique, ou CO2, produit durant la deuxième fermentation alcoolique. Au cours de cette étape, le sucre (saccharose) ajouté dans le vin de base est transformé par les levures en alcool (éthanol) et en gaz carbonique, selon le bilan établi par Louis Pasteur. 
Le CO2 dégagé est maintenu prisonnier de la bouteille fermée par une capsule. Il va former les bulles de champagne pendant les 6 à 8 semaines de prise de mousse. Un équilibre s’établit dans la bouteille, entre la concentration de CO2 dans le liquide et sa pression dans le col de la bouteille bouchée (loi de Henry). Compte tenu de la quantité de gaz créée par les levures, la concentration d’équilibre du CO2 dans une bouteille fermée est d’environ 12 g par litre, ce qui élève la pression dans la bouteille à environ 6 - 7 bars. Cet équilibre est rompu lorsque la bouteille est débouchée. C’est cela qui génère le bruit de légère explosion que l’on entend en ouvrant une bouteille de champagne !

Bulles isolées à la surface du vin. © Inra, Fare

Bulles isolées à la surface du vin. 
© Inra, Fare

Le champagne, désormais en situation instable, a deux moyens pour éliminer le CO2 dissous : les échanges à travers la surface avec l’air d’une part et l’effervescence d’autre part. Dans une flûte, le CO2 en sursaturation diffuse vers l’air et vers les microbulles présentes au niveau des sites de nucléation. Les sites de nucléation sont occasionnellement des craquelures du verre mais surtout des particules organiques comme des fibres végétales (coton) collées sur le verre. Ils sont à l’origine des "trains de bulles" qui lorsque les bulles arrivent à la surface du champagne, forment une collerette.
 

  • La collerette du champagne est une autre caractéristique du champagne. Comment l’expliquer ? La contrôler ?

Collerette de champagnes aux teneurs en macromolécules croissantes

Collerette de champagnes aux teneurs en macromolécules croissantes. 
© Inra, Fare

La collerette est la fine mousse qui forme le cordon autour du verre pendant la dégustation. Les professionnels et les consommateurs attendent une collerette ne couvrant pas toute la surface du vin dans le verre et perceptible jusqu’à la fin de la consommation. Après la fin du versement, la mousse s’effondre en quelques secondes voire plus d’une minute. Puis, elle cède progressivement la place aux bulles provenant de l’effervescence. La partie centrale de la surface du liquide se découvre ainsi jusqu’à laisser un cordon de bulles de quelques millimètres de large pendant cinq à dix minutes. 
Aujourd’hui, on ne sait contrôler ni son étendue ni sa stabilité en jouant sur les conditions de l’élaboration du champagne. La collerette est en effet un objet "thermodynamiquement" instable qui résulte de la formation et de la disparition de bulles, deux événements non parfaitement maîtrisés. L’apparition des bulles dépend notamment du nombre de sites de nucléation, alors que leur disparition est liée aux propriétés des films liquides qui individualisent les bulles. Cette disparition peut provenir de leur résorption (le CO2 s’échappe dans l’air à travers le film liquide), du disproportionnement (le CO2 d’une petite bulle s’échappe dans une bulle voisine de plus grande taille) ou de la rupture du film liquide d’abord aminci par le drainage. Depuis le début des années 90, l’Inra a mis en évidence le rôle des macromolécules du vin sur les propriétés des bulles et la stabilité de la collerette. Pour ce faire, des systèmes modèles et des champagnes expérimentaux ont été analysés à plusieurs échelles : molécules, couches d’adsorption, bulles isolées et mousse.

Schéma : Évolution des bulles à la surface du champagne © Inra, Fare

Évolution des bulles à la surface du champagne
© Inra, Fare

  • Quels sont les facteurs favorables à l’effervescence ? Qu’est-ce qui fait durer les bulles de champagne ?

Après la première mousse apparue lors du versement du champagne, la présence de la collerette dépend d’une part de l’effervescence - le nombre de bulles arrivant à la surface par seconde - et d’autre part de la durée de vie des bulles à la surface. L’effervescence est proportionnelle au nombre de sites de nucléation et à la teneur en CO2 dans le champagne. Dans un verre parfaitement nettoyé ou sans défauts, l’effervescence peut être nulle. La durée de vie des bulles augmente avec la teneur en macromolécules, comme cela a été observé dès le début des années 1990 (cf photo ci-dessus). Par nature, ces macromolécules sont amphiphiles, c'est-à-dire qu’elles ont de l’affinité à la fois pour les deux milieux, le gaz (air ou CO2) et le liquide (le champagne). À chaque interface gaz/liquide elles forment une couche d’adsorption ultrafine (~10-9 m) qui permettent une métastabilisation. Au début des années 2000, l’Inra a réussi à mettre en évidence la présence de cette couche de molécules amphiphiles de nature principalement glyco-protéiques, par des techniques optiques d’ellipsométrie et d’imagerie microscopique. Ce sont les propriétés de la couche d’adsorption qui déterminent la durée de vie des bulles.

Couches d’adsorption ultra-minces de macromolécules glyco-protéiques du vin formées à l’interface du gaz et du liquide, observées en microscopie à l’angle de Brewster. © Inra, Fare.  
 
Couches d’adsorption ultra-minces de macromolécules glyco-protéiques du vin formées à l’interface du gaz et du liquide, 
observées en microscopie à l’angle de Brewster. 
© Inra, Fare  

 

     
 

Véronique Aguié-Béghin est ingénieur de recherche au sein de l’unité mixte de recherche Fare, Fractionnement des Agroressources et environnement, Inra/Urca à Reims (centre Inra de Lille). L'UMR conduit des recherches sur l'utilisation des ressources lignocellulosiques, sources de carbone renouvelable, alternatives au carbone fossile constituant les produits pétroliers. Ces recherches sont centrées sur la paroi végétale qui est le constituant majeur des lignocelluloses. Elles visent à comprendre les évènements qui conduisent à la déstructuration contrôlée ou naturelle de cette paroi. Les activités de l'UMR Fare s’inscrivent dans trois principaux secteurs d’applications que sont 
1) les bioénergies et la production d’éthanol à partir de la biomasse végétale, 
2) les sciences et l’ingénierie des synthons, polymères et matériaux et 
3) l'évaluation des impacts environnementaux et agronomiques associés à la biodégradation des lignocelluloses dans les sols.

Les thématiques scientifiques de Véronique Aguié-Béghin portent sur 
1) les mécanismes des interactions entre les macromolécules des parois cellulosiques ; 
2) la structure et les propriétés des biopolymères aux interfaces et, 
3) le développement de modèles bioinspirés des parois à base de nano-cristaux de cellulose. 
Depuis son arrivée dans l’unité Fare en 1995, Véronique Aguié-Béghin a collaboré avec Roger Douillard, qui a initié les recherches autour de la caractérisation et la maîtrise de la stabilité de la collerette de bulles du champagne (avec la collaboration d’un partenaire économique Comité interprofessionnel des vins de Champagne, CIVC, Epernay). Par ailleurs, Véronique Aguié-Béghin a développé des recherches sur les propriétés physico-chimiques de (macro)molécules (protéines, peptides, composés polyphénoliques) dans un milieu hétérogène comme les interfaces gaz/liquide ou liquide/liquide. Les travaux autour du champagne se sont terminés en 2007 et depuis cette date, les compétences, les outils et les acquis dans l’étude des propriétés des macromolécules aux interfaces sont entièrement réorientés vers la compréhension des interactions des polymères pariétaux (cellulose, hemicelluloses et lignines) au sein des parois lignocellulosiques des végétaux ou dans des assemblages nanostructurés bioinspirés des parois végétales. 

La caractérisation des propriétés des macromolécules aux interfaces liquides se poursuit quant à elle dans l’unité Inra : Biopolymères, interactions, assemblages à Nantes.

 
     

 

  Source: Trad'Consulting via www.inra.fr

 
 

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Published by TRAD'CONSULT0136 - dans Vos Clés de la Cave
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