Le sucre est l'une des matières premières les plus importantes dans la fermentation du kombucha, mais parler d'une seule et unique “ bonne ” quantité de sucre peut prêter à confusion.
Les micro-organismes du kombucha ont besoin de glucides fermentescibles pour se développer et mener à bien les réactions qui produisent les acides caractéristiques de la boisson, ses composés aromatiques, ainsi que de faibles quantités d'alcool et de dioxyde de carbone. Parallèlement, la quantité de sucre ajoutée au début a une influence directe sur la vitesse de fermentation, l'acidité, la douceur résiduelle et la composition de la boisson finale.
Dans le cadre d’une production commerciale, l’objectif n’est donc pas d’ajouter autant de sucre que possible ni de se contenter de reproduire une recette destinée à une petite production. La concentration initiale en sucre doit être adaptée à la culture, à la base de thé, aux conditions de fermentation, à la durée de fermentation visée et au produit final souhaité.
À titre indicatif, les études publiées sur le kombucha utilisent généralement des concentrations de saccharose comprises entre environ 5 et 10% p/v, ce qui équivaut à peu près à 50–100 g/L. D'autres formulations sortent de cette fourchette en fonction de la stratégie de fermentation et des spécifications du produit. Une concentration d'environ 10% p/v a également été largement utilisée dans la production traditionnelle et expérimentale de kombucha.
Pour une brasserie commerciale de kombucha, cette fourchette doit toutefois être considérée comme un point de départ plutôt que comme une recette universelle.
Pourquoi le kombucha a-t-il besoin de sucre ?
Le sucre est la principale source de carbone fermentable dans le kombucha traditionnel.
La culture de fermentation contient des levures et des bactéries acétiques qui interagissent avec les sucres présents dans le thé sucré. Le saccharose est généralement hydrolysé par les levures en glucose et en fructose. Les levures peuvent ensuite métaboliser ces sucres et produire de l'éthanol et du dioxyde de carbone, tandis que les bactéries acétiques utilisent les composés générés au cours de la fermentation pour produire des acides organiques tels que l'acide acétique et l'acide gluconique.
Cela signifie que le sucre n'est pas simplement ajouté pour donner un goût sucré au kombucha.
Une partie du sucre d'origine se transforme en produits de fermentation.
Au fur et à mesure que la fermentation progresse, la boisson peut perdre de sa douceur tout en développant davantage d'acidité, des arômes de fermentation et d'autres caractéristiques propres au kombucha.
La concentration initiale en sucre influe donc sur la matière première dont dispose la culture microbienne et, par conséquent, sur l'orientation et l'ampleur de la fermentation.
Quelle quantité de sucre utilise-t-on généralement ?
Une fourchette de départ utile, disponible dans le commerce, se situe entre environ 50 et 100 g de saccharose par litre de thé sucré, ce qui correspond à une concentration de 5 à 10% en poids/volume.
À l'intérieur de cette fourchette, la composition exacte peut varier considérablement.
Certains producteurs peuvent élaborer un kombucha à teneur en sucre relativement plus faible afin de limiter la saveur sucrée résiduelle ou de réduire la quantité de substrat fermentable transférée vers les étapes de transformation ultérieures. D'autres peuvent, au contraire, partir d'une concentration en sucre plus élevée lorsqu'ils souhaitent obtenir une fermentation plus longue ou un profil de produit différent.
Des recherches comparant différentes concentrations en saccharose ont montré que la concentration en sucre peut influencer la vitesse de fermentation et la formation d'acides organiques. Parallèlement, la température de fermentation peut avoir un impact encore plus important sur le profil sensoriel de la boisson finale.
C'est pourquoi un objectif de teneur en sucre ne doit jamais être envisagé indépendamment de la température, de l'activité de la culture et de la durée de fermentation.
50 g/L contre 100 g/L : qu'est-ce qui change ?
Du point de vue de la fermentation, la différence entre 50 g/L et 100 g/L est considérable.
Avec environ 50 g/L, la culture dispose d'un apport modéré en sucres fermentables. À environ 100 g/L, la charge initiale en substrat est à peu près deux fois plus élevée.
Cela ne signifie pas pour autant que le deuxième lot fermentera simplement “ deux fois plus ”.”
Le métabolisme microbien n'augmente pas de manière linéaire avec la concentration en sucre. À des concentrations plus élevées, l'environnement osmotique peut devenir moins favorable pour certains micro-organismes, et le taux réel de consommation de sucre dépend de la communauté microbienne et des conditions de fermentation. Il a été rapporté que des concentrations élevées en sucre inhibaient la croissance microbienne dans certaines conditions de fermentation du kombucha.
C'est pourquoi augmenter la quantité de sucre n'est pas un moyen simple d'accélérer la production.
Le producteur doit évaluer l'évolution globale du profil de fermentation.
Que se passe-t-il s'il n'y a pas assez de sucre ?
Une quantité insuffisante de sucres fermentescibles peut limiter l'activité microbienne.
Lorsque la culture ne dispose pas d'une quantité suffisante de substrat, la fermentation peut s'affaiblir ou atteindre son terme plus tôt que prévu. La boisson peut alors conserver un caractère de fermentation relativement léger et ne pas développer l'équilibre souhaité entre douceur et acidité.
Pour les produits qui reposent sur la carbonatation naturelle, une quantité insuffisante de sucres fermentables résiduels peut également réduire la production de CO₂ pendant fermentation secondaire.
Cependant, “ plus de sucre ” n'est pas forcément la solution.
Si l’on souhaite obtenir un kombucha fini présentant une teneur en sucre résiduel relativement faible, l’ajout d’une quantité excessive de sucre pendant fermentation primaire Cela ne fait qu'augmenter la charge sur le substrat, qui devra ensuite être maîtrisée.
La quantité cible appropriée correspond à la quantité de sucres fermentescibles nécessaire à la fermentation prévue, et non à la quantité maximale que la culture est capable de consommer.
Que se passe-t-il s'il y a trop de sucre ?
Une teneur initiale en sucre trop élevée entraîne une autre série de problèmes.
Tout d'abord, une concentration élevée en substrat peut modifier l'environnement dans lequel évoluent les micro-organismes.
D'autre part, si la fermentation ne consomme pas le sucre supplémentaire, la boisson finale peut s'avérer plus sucrée que prévu.
Troisièmement, une plus grande quantité de sucres fermentables offre un meilleur potentiel pour le maintien de l'activité microbienne une fois la fermentation principale terminée.
Cela revêt une importance particulière pour les produits qui subissent une fermentation secondaire ou qui sont conditionnés alors qu'ils sont encore biologiquement actifs.
Le sucre résiduel peut continuer à servir de substrat aux levures, ce qui signifie que la fermentation peut se poursuivre au cours des étapes ultérieures. Cela peut avoir une incidence sur la carbonatation, l'acidité et la formation d'alcool.
Pour le kombucha commercial, il faut donc prendre en compte la quantité de sucre tout au long du cycle de production complet, et non pas uniquement la cuve de fermentation primaire.
Le sucre ne “ disparaît ” pas simplement au cours de la fermentation
L'une des meilleures façons de comprendre la fermentation du kombucha consiste à considérer que le sucre est transformé plutôt que simplement éliminé.
Le saccharose peut d'abord être hydrolysé en glucose et en fructose. Ces sucres empruntent ensuite différentes voies métaboliques au sein de la culture microbienne mixte.
Les levures peuvent produire de l'éthanol et du dioxyde de carbone à partir de sucres fermentescibles. Les bactéries acétiques peuvent ensuite oxyder l'éthanol et d'autres substrats pour former des acides organiques. Le glucose peut également contribuer à la formation d'acide gluconique et de produits dérivés de la cellulose.
Par conséquent, les variations de la concentration en sucre s'accompagnent de variations :
- éthanol ;
- acides organiques ;
- pH ;
- dioxyde de carbone ;
- composés aromatiques ;
- sucrosité résiduelle.
C'est pourquoi la concentration initiale en sucre peut avoir une incidence bien au-delà de la simple saveur sucrée.
Teneur en sucre, acidité et durée de fermentation
La concentration en sucre et la durée de fermentation sont étroitement liées.
Si la charge initiale en sucre est augmentée alors que toutes les autres conditions restent inchangées, la culture dispose d'une plus grande quantité de substrat fermentable. En fonction des micro-organismes et des conditions de fonctionnement, cela peut modifier la vitesse d'accumulation des acides et des autres produits de fermentation.
Cependant, la durée de la fermentation ne peut pas être déterminée uniquement à partir de la concentration en sucre.
La température, l'état du ferment, la composition du thé, la disponibilité en oxygène et la communauté microbienne influencent tous la cinétique de fermentation.
Des recherches portant sur différentes formulations de kombucha ont montré que les variations de la concentration en saccharose peuvent modifier le comportement de la fermentation, tandis que la température influence fortement la production d'acide et les caractéristiques sensorielles.
Pour la production commerciale, cela signifie qu'une formulation doit être validée dans les conditions réelles de fermentation utilisées dans l'usine.
Le sucre et la saveur sucrée finale du kombucha
La concentration initiale en sucre et la saveur sucrée finale ne sont pas la même chose.
Un kombucha peut être préparé à partir d'une concentration en sucre relativement élevée et contenir nettement moins de saccharose à l'issue de la fermentation. À l'inverse, une concentration initiale en sucre plus faible peut tout de même donner une boisson présentant une douceur résiduelle perceptible si l'on interrompt la fermentation plus tôt.
Le produit fini dépend donc de ces deux éléments :
- Quelle quantité de sucre est ajoutée ?
- Quelle quantité de sucre la fermentation peut-elle consommer ?
Cette distinction revêt une importance particulière lorsque vous utilisez la même base de kombucha pour préparer plusieurs saveurs.
Par exemple, le jus de fruits peut apporter un supplément de glucose, de fructose et d’autres sucres après la fermentation primaire. Un produit aromatisé peut donc présenter un profil en sucres fermentables très différent de celui de la fermentation initiale du thé.
La phase d'aromatisation devrait donc être intégrée à la stratégie globale de gestion du sucre.
Pourquoi le saccharose est-il couramment utilisé ?
Le saccharose reste la source de sucre la plus couramment utilisée dans la production traditionnelle de kombucha.
L'une des raisons est qu'elle est facilement disponible et économique. Une autre raison est que la culture microbienne peut la transformer efficacement en sucres plus simples qui intègrent les voies de fermentation.
D'autres sources de glucides sont envisageables, notamment le glucose et le fructose, et des recherches ont porté sur une grande variété de substrats. Cependant, le fait de changer de source de glucides peut modifier le comportement de fermentation ainsi que le profil chimique et sensoriel qui en résulte.
C'est pourquoi le remplacement du saccharose par un autre édulcorant doit être considéré comme une modification de la formulation plutôt que comme un simple remplacement à parts égales.
Un producteur commercial devrait évaluer le nouveau substrat au moyen d'essais de fermentation concrets avant de l'utiliser en production.
Faut-il mesurer la teneur en sucre en poids ou en degrés Brix ?
Dans le cadre d'une production industrielle, le sucre doit être dosé en poids dès lors qu'un dosage précis est requis.
Une concentration simple, telle que 60 g/L, est facile à reproduire, car la quantité de sucre est directement liée au volume ou à la masse du lot de production.
Les mesures du degré Brix sont également utiles pendant la production, car elles fournissent une indication pratique de la teneur en solides solubles. Cependant, la lecture d'un réfractomètre ne correspond pas à une mesure directe de la concentration en saccharose dès lors que la boisson contient des acides, de l'éthanol, des composés du thé et d'autres substances dissoutes.
En d'autres termes, l'indice Brix est utile pour suivre les tendances, mais il doit être interprété dans le contexte global de la matrice du kombucha.
Une brasserie industrielle peut donc s'appuyer sur les données initiales de formulation, ainsi que sur les mesures effectuées en cours de fabrication et les analyses en laboratoire, pour comprendre comment le profil glycémique évolue au cours de la fermentation.
Comment le liquide de levain modifie le calcul de la quantité de sucre
La présence de liquide de démarrage est une autre raison pour laquelle les objectifs commerciaux en matière de sucre ne peuvent pas reposer uniquement sur la recette du thé sucré frais.
Le liquide de levain est lui-même une boisson fermentée et peut encore contenir des sucres résiduels.
Lorsqu'il est ajouté à un nouveau lot, il apporte non seulement des micro-organismes et de l'acidité, mais aussi les glucides fermentescibles qui subsistent dans le levain.
Il en va de même pour les jus de fruits, les concentrés, les sirops ou tout autre ingrédient ajouté ultérieurement au cours du processus de fabrication.
Un responsable de production doit donc tenir compte de la quantité totale de sucres fermentables entrant dans le système, plutôt que de se limiter uniquement à la quantité de sucre pesée dans la cuve de préparation du thé.
Cela revêt une importance particulière lorsqu'on compare différentes recettes de fabrication.
Une recette utilisant du sucre 10% dans le thé de base n'est pas nécessairement équivalente à une autre recette qui utilise moins de sucre de base mais ajoute un composant fruité à forte teneur en sucre avant la fermentation secondaire.
Sucre et gaz carbonique naturel
Le sucre joue un rôle encore plus important lorsque le kombucha est naturellement gazéifié.
La gazéification naturelle repose sur une activité microbienne continue dans un environnement relativement fermé. Les levures métabolisent les sucres fermentescibles présents et produisent du CO₂, dont une partie reste dissoute dans la boisson.
La quantité de sucres fermentables restant à ce stade influe donc sur le potentiel de carbonatation supplémentaire.
Mais il y a un compromis important à prendre en compte. Une quantité plus importante de sucres fermentables peut entraîner une production accrue de CO₂, mais elle peut également favoriser la formation d'éthanol et entraîner des modifications continues de l'acidité et de la saveur.
C'est l'une des raisons pour lesquelles la carbonatation naturelle nécessite un contrôle plus rigoureux de la quantité de sucre que le simple fait d'ajouter “ un peu plus de sucre ” pour obtenir davantage de bulles.
Les producteurs commerciaux doivent prendre en compte à la fois la teneur en sucre résiduel, l'activité des levures, la température, la pression et la durée de carbonatation.
Formation du sucre et de l'alcool
La gestion de la consommation de sucre est également étroitement liée à celle de l'alcool.
Au cours du métabolisme alcoolique, la levure transforme les sucres fermentescibles en éthanol et en dioxyde de carbone. Les bactéries acétiques peuvent ensuite oxyder l'éthanol en acides organiques dans des conditions appropriées.
La teneur réelle en alcool du kombucha ne dépend donc pas uniquement de la concentration initiale en sucre.
Il est influencé par :
- concentration en sucre ;
- activité de la levure ;
- température de fermentation ;
- disponibilité en oxygène ;
- durée de fermentation ;
- composition microbienne ;
- fermentation secondaire ;
- conditions après conditionnement.
Pour les producteurs commerciaux, cela signifie que la réduction de la teneur en sucre dans la recette n'est qu'un moyen parmi d'autres d'influencer la formation d'alcool. Le contrôle du processus revêt une importance tout aussi grande.
Une meilleure façon de déterminer le taux de sucre
Plutôt que de demander une teneur en sucre unique et universelle, un producteur commercial peut partir du produit souhaité et remonter en amont.
Commencez par définir le profil de la boisson souhaitée.
- Quelle quantité de sucrosité résiduelle doit subsister ?
- Quel doit être le degré d'acidité du produit ?
- Combien de temps dure la fermentation primaire ?
- Le produit subira-t-il une fermentation secondaire ?
- Est-ce que des fruits ou du jus seront ajoutés par la suite ?
- Le produit sera-t-il naturellement gazéifié ou gazéifié artificiellement ?
- À quelles spécifications en matière d'alcool le produit final doit-il se conformer ?
Une fois ces exigences définies, la concentration initiale en sucre peut être déterminée par le biais d'une fermentation pilote, puis validée à l'échelle industrielle.
Cette méthode est plus fiable que de se contenter de choisir un pourcentage de sucre dans une recette générique de kombucha.
Tiantai conçoit des systèmes commerciaux de fabrication de kombucha en s'appuyant sur l'interaction entre la préparation des matières premières et la fermentation, plutôt que de considérer l'ajout de sucre comme une opération isolée. En fonction de la capacité de production et des exigences du processus, le système peut intégrer la préparation du thé, le mélange du sucre, la fermentation, le contrôle de la température, le transfert, le nettoyage en place (CIP), la filtration, la gazéification et le remplissage au sein d'une chaîne de production coordonnée.
Conclusion
Le kombucha a besoin de sucre, car la culture de fermentation a besoin d'une source de carbone fermentable. Cependant, la production commerciale de kombucha ne consiste pas à déterminer la concentration en sucre la plus élevée ou la plus faible possible.
On indique généralement une concentration initiale de saccharose comprise entre environ 50 et 100 g/L pour la fermentation du kombucha, mais la valeur cible appropriée dépend de la culture, de la base de thé, de la température, de la durée de fermentation, de la douceur résiduelle souhaitée, de la méthode de gazéification et des spécifications du produit final.
Une quantité insuffisante de sucre peut limiter la fermentation. Une quantité excessive peut augmenter la douceur résiduelle, altérer le déroulement de la fermentation et poser des difficultés supplémentaires lors de la fermentation secondaire et de la mise en bouteille.
Pour un producteur commercial, la question la plus pertinente n’est donc pas simplement :
“ Quelle quantité de sucre faut-il mettre dans le kombucha ? ”
C'est :
“ Quelle concentration initiale en sucre permet à notre culture de disposer de la quantité adéquate de substrat pour obtenir le produit final souhaité dans nos conditions de production réelles ? ”
Une fois cet objectif fixé, la formulation, fcuves de fermentation, le système de mélange, le contrôle de la température, la surveillance et les opérations de traitement en aval peuvent tous être conçus en fonction d'un même objectif de production.