CAHIER TECHNIQUE SPÉCIAL CONGRÈS 5. Les étonnantes

5. Les étonnantes propriétés de l’eau,
principal constituant du vin
La molécule d’eau est une des plus simples qui soit ; un atome d’oxygène couplé à deux atomes d’hydrogène. L’originalité réside cependant
dans l’agencement particulier de ces 3 atomes. Les deux atomes
d’hydrogène sont fortement liés à l’atome d’oxygène en formant
un angle de très précisément 104,5°. C’est cette structure particulière
où les 3 atomes ne sont pas alignés qui permet d’expliquer toutes
les propriétés physiques et chimiques de la molécule d’eau : l’agencement non linéaire des atomes confère à la molécule une polarité.
En termes simples, ceci signifie qu’elle se comporte comme un petit
aimant, l’atome d’oxygène étant légèrement chargé négativement
alors que chacun des atomes d’hydrogène porte une charge positive
partielle. Chaque atome d’hydrogène exerce donc une attractivité
envers des atomes chargés négativement et inversement l’atome
d’oxygène attire d’autres atomes positifs. Dans l’eau pure ou dans
toute solution aqueuse comme le vin, la principale molécule qui se
trouve dans l’environnement d’une molécule d’eau est, bien sûr, une
autre molécule d’eau (le nombre de molécules d’eau dans un litre
d’eau pure à 25° C est de 3,34229 x 1025 soit environ 33 millions
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de milliards de milliards de molécules par litre) si bien qu’il existe
une attraction permanente entre molécules d’eau voisines.
Une des conséquences de ceci est qu’il existe une très forte cohésion
entre les molécules d’eau, chacune pouvant interagir simultanément
avec 4 de ses voisines. Ces liaisons, dites liaisons hydrogène, sont
cependant de toute autre nature que celles qui lient les atomes
d’oxygène et d’hydrogène pour former la molécule d’eau : elles se
caractérisent par leur extrême labilité, se faisant et se défaisant des
millions de fois par seconde. On comprend ainsi pourquoi la molécule
d’eau peut exister simultanément sous trois états physiques : solide,
liquide et gazeux. Le nombre de liaisons hydrogène étant maximal
dans la glace et minimal dans la vapeur d’eau, il faut fournir beaucoup
d’énergie pour passer d’un état physique à un autre, ou même seulement pour élever la température de l’eau d’un degré puisque ceci
nécessite la rupture d’un grand nombre de liaisons hydrogène.
Ainsi une grande partie de la chaleur libérée lors de la fermentation
alcoolique est consommée par l’eau pour rompre ses liaisons hydrogène,
limitant ainsi la montée de la température dans les cuves de fermentation ou encore permettant de stabiliser la température du vin dans
les barriques ou les bouteilles.
Pour illustrer de façon plus imagée la cohésion des molécules d’eau,
il suffit d’observer certains insectes qui peuvent marcher ou courir
à la surface d’une étendue d’eau sans la rompre, comme si celle-ci
était couverte d’un film invisible. C’est ce qu’on appelle la tension
de surface.
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Eau et vin n’ont jamais fait bon ménage auprès des vignerons.
Les anecdotes cocasses et petites phrases assassines ne manquent
d’ailleurs pas pour moquer l’eau et ceux qui en boivent. “Le vin c’est
la France l’eau c’est la soufFrance” lit-on à l’entrée d’une cave du chinonais ou encore “Mettre de l’eau dans son vin, c’est faire de la fausse
monnaie” Et pourtant…les plus réputés de nos grands crus comme
d’ailleurs tous ceux de réputation moindre et jusqu’aux plus quelconques contiennent plus de 85 % d’eau, constituant essentiel à leur
élaboration et à l’acquisition de toutes leurs propriétés organoleptiques.
C’est l’eau en effet qui permet le déroulement de toutes les réactions
chimiques qui font du vin ce qu’il est depuis le raisin et le début de
la fermentation alcoolique, jusqu’à sa dégustation finale, puisque
au cours du temps, il ne fait qu’évoluer et se transformer. Nombre
de constituants du vin, qu’il s’agisse d’acides, d’esters, d’aldéhydes
ou de sucres, n’existent pas naturellement dans le raisin ou dans
les levures, mais proviennent de transformations chimiques qui se
déroulent parallèlement aux fermentations alcoolique et malolactique
ou postérieurement lors du vieillissement. La formation de ces constituants s’effectue grâce à des réactions catalyséees par des enzymes,
réactions dont le déroulement est conditionné par l’environnement
dans lequel elles se produisent (concentration, température, acidité,
etc.). En limitant les variations de température, en facilitant la dissolution des composants transformés ou générés par ces réactions
enzymatiques, en permettant la génération de substances tampon
stabilisant le pH du milieu, l’eau constitue le milieu idéal ou ces
réactions se dérouleront de façon optimale. Mais comprendre
pourquoi une molécule aussi banale a priori est la seule à pouvoir
jouir de cette qualité nécessite d’y regarder d’un peu plus près.
CONGRÈS
Par Francis Gauthier
Professeur émérite de Biochimie - Université François Rabelais de Tours
Les liaisons hydrogène ont aussi la particularité d’être plus longues
que les liaisons covalentes qui unissent les atomes d’oxygène et
d’hydrogène dans la molécule d’eau. En se refroidissant l’eau forme
de plus en plus de liaisons hydrogène qui éloignent donc les molécules
d’eau les unes des autres jusqu’à les positionner selon un agencement
optimal parfaitement structuré que l’on retrouve dans un cristal de
glace. La conséquence de ceci est que la glace est moins dense que
l’eau liquide et occupe un volume plus grand que celui de l’eau, faits
que l’on peut facilement contrôler en observant qu’un glaçon flotte
dans un verre d’eau ou qu’une bouteille bien pleine éclate si elle
congèle.
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La polarité de l’eau explique également qu’elle est un solvant
universel capable de dissoudre plus de substances que n’importe
quelle autre molécule. Mise en contact d’une substance chargée
ou seulement polaire (sans charge apparente), l’eau interagira
soit par son pôle positif, soit par son pôle négatif avec la substance
considérée, jusqu’à l’envelopper totalement et la dissocier ainsi de
ses voisines. Ceci vaut aussi bien pour dissoudre un cristal de sel,
de sucre ou toute grosse molécule polaire, quelle que soit sa nature.
Celle ci sera solubilisée par l’eau environnante permettant ainsi
son interaction avec les enzymes qui catalysent sa transformation.
La plupart des constituants du vin seront ainsi solubilisés dans
l’eau environnante et plus aisément transformés.
L’eau participe aussi directement aux réactions chimiques grâce à
son caractère nucléophile. Un nucléophile est un composé riche en
électrons dits non liants, car ils ne participent pas à la formation des
liaisons covalentes comme celles qui unissent les atomes d’oxygène
et d’hydrogène. La molécule d’eau possède deux doublets d’électrons
non liants capables d’attaquer directement des centres électrophiles,
c’est à dire déficitaires en électrons. Ces réactions dites d’hydrolyse
permettent à l’eau de rompre des liaisons chimiques et de dissocier
de façon quasi irréversible des polymères de toute nature et ce,
malgré son faible pouvoir nucléophile, lequel est compensé par
l’énorme concentration des molécules d’eau. Par ailleurs, l’eau étant
polaire, l’attaque nucléophile peut se produire sur une autre molécule
d’eau. Il s’ensuit que l’eau peut s’ioniser selon la réaction
H2O + H2O <===> H3O+ + OHL’eau liquide ne contient donc pas uniquement H2O mais également
en très faible quantité des ions hydronium (H3O+) généralement notés
H+ et une concentration égale d’ions hydroxydes OH-. La concentration
de chacun de ces ions dans l’eau pure, calculée en mesurant la conductivité électrique, est de 10-7 molaire, ce qui signifie que dans l’eau
liquide à 25° C, il existe une molécule d’eau dissociée pour 555 millions
de molécules d’eau non dissociée. C’est cet équilibre entre ions positifs
et négatifs qui définit la neutralité que l’on exprime de façon simple
en termes de pH selon la relation pH = -log[H+]. La neutralité correspond donc à un pH de 7 si [H+]= [OH-]=10-7M. Toute solution où les
ions positifs sont excédentaires est dite acide et aura un pH inférieur
à 7 ce qui est le cas du vin à cause de la présence majoritaire d’acides
de diverses nature qui libèrent des ions H+ dans le milieu en se dissociant. Inversement, si les ions négatifs sont majoritaires grâce à
la présence de substances pouvant capter les électrons la solution
sera basique. Grâce à sa polarité l’eau se comporte à la fois comme
un donneur et un accepteur d’électrons, c’est-à-dire à la fois comme
un acide et une base.
L’eau a été qualifiée à juste titre de solvant de la vie, et c’est effectivement elle et nulle autre molécule qui peut assurer cette fonction.
Si on devait résumer en une phrase les étonnantes propriétés de cette
petite molécule et son rôle essentiel dans l’élaboration des vins, je
reprendrais sans hésiter les paroles visionnaires de Galilée qui dés
le 16ème siècle assurait que “le vin, c’est la lumière du soleil captive
dans l’eau”.
Vous avez réalisé une expérimentation, des essais, une découverte,
vous avez testé un nouveau produit
ou une nouvelle méthode, etc.
Si vous souhaitez le faire savoir, adressez-nous votre texte.
CAHIER
Après examen par notre Comité de lecture,
votre étude sera publiée dans la Revue Française d’Œnologie
et disponible sur le site : www.oenologuesdefrance.com.
Nos coordonnées : Tél : 04 67 58 69 06
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