Kombucha: Historique, Fabrication et Bienfaits

Lafermentation est un processus biologique de transformation de substances organiques par des micro-organismes (bactéries et champignons) en l'absence ou en faible présence d'oxygène, produisant de l'énergie et divers métabolites. Cette technique est utilisée depuis des millénaires pour la conservation, l'amélioration gustative et nutritionnelle des aliments, ainsi que pour des bienfaits sur la santé. Le kombucha, une boisson issue de la fermentation de thé sucré, est un exemple populairede ces pratiques millénaires, connaissant un regain d'intérêt notable.

I. Éléments Historiques

1. Premières Fermentations

• Les premières preuves de fermentation remontent à desmillions d'années, avec l'attirance des primates frugivores pour l'alcool, et l'apparition des bactéries lactiques il y a 3 milliards d'années.

• L'histoire de l'alcool etde l'humanité est très ancienne, potentiellement datant de 30 000 ans. Une mutation génétique a permis aux hominidés de mieux métaboliser l'alcool.

• Au néolithique, la bière, le painet les produits laitiers fermentés sont apparus. Des exemples historiques incluent le Garum des gladiateurs romains et la choucroute introduite en Europe par les Huns.

• Des études archéologiques et chimiques à Jiahu (Chine) ont identifié une très ancienne boisson co-fermentée.

2. Intérêt de la Fermentation

La fermentation présente de multiples avantages :

• Plaisir : Amélioration du goût et production d'ivresse.

• Valeur nutritionnelle : Augmente la digestibilité et la biodisponibilité des nutriments.

• Conservation : Les métabolites produits inhibent la croissance de micro-organismes indésirables.

• Aseptisation : Rendles boissons plus sûres à consommer.

• Digestion : Prédigère certains composés.

• Production d'un microbiote : Contribue à la diversité microbienne.

• Santé : Effets bénéfiques potentiels sur le système immunitaire et la régulation métabolique.

3. Origine du Kombucha

• Le kombucha est un thé fermenté, un ancien remède domestique d'origine orientale (possiblement de Mandchourie).

• Son étymologiejaponaise proviendrait de Kombu (algue) et Cha (thé), bien que l'association avec les algues soit plus légendaire que réelle.

• Des mythes racontent ses origines, comme la recherche de "lingzhi" par l'empereur Quin Shui Huang (200 ans av. J.-C.) ou son utilisation par un certain Docteur Kombu en l'an 414.

• Il est arrivé en Europe à la fin du XIXème siècle via les remèdes traditionnels russes (kvass) et aété étudié scientifiquement en Allemagne en 1913.

• Il s'est popularisé comme remède domestique en Allemagne dans les années 1920, après avoir été diffusé par les pays voisins pendant la Première Guerre mondiale.

4. EssorRécent du Kombucha et des Aliments Fermentés

• Après la Seconde Guerre mondiale et la fin de la pénurie de sucre et de thé, les travaux du Dr Sklenar ont contribué à sa diffusion.

• Le marché du kombucha est en pleine croissance: 412 millions USD aux USA en 2018 (+42%) et 5,1 millions € en France en 2020 (+36%).

• Le nombre de publications scientifiques sur le kombucha est également en plein essor (Kim et Adhikari, 2020).

• Les aliments fermentés représentent une part importante de la consommation en France :

  • Fromage : 10,22 milliards d'euros en 2023.

  • Vin : 23,9 milliards d'euros de chiffre d'affaires en2023, avec une production de 48 millions d'hectolitres.

  • Bière : Consommation de 33L/personne/an.

II. Fermentation

1. Définition

• Lavoisier a décrit la fermentation comme une opération chimique extraordinaire.

• Pasteur l'a définie comme "la vie sans air".

• Étymologiquement, "fermentation" vient du latin fervere, signifiant "bouillir", en référence à la formation de bulles de gaz.

• Une fermentation est la transformation de substances organiques par l'action d'enzymes produites par des bactéries ou des champignons microscopiques.

• C'est un processus biologique par lequel les micro-organismesse développent, produisent de l'énergie et survivent, même sans oxygène.

• Les micro-organismes jouent un rôle de conservateur grâce à :

  • La compétition pour les substrats.

  • La production de métabolites (éthanol, acides organiques, bactériocines) toxiques pour les espèces indésirables.

  • La coopération et la concurrence entre microbes.

• La fermentation est une source d'innovation et de diversification alimentaire, améliorant le profil organoleptique et la sécurité alimentaire. Plusde 5000 aliments fermentés sont répertoriés.

2. Diversité des Fermentations et Aliments Fermentés

Les fermentations diffèrent selon :

• La nature des micro-organismes :bactéries, levures, moisissures (en anaérobie ou aérobie).

• Les substrats : Apports en carbone (C) et azote (N). Pour le kombucha, le substrat carboné est beaucoup plus riche que le substrat azoté.

• Les métabolites formés : Par exemple, l'alcool.

Le kombucha est une infusion de thé sucrée fermentée, une boisson pétillante, acidulée, légèrement sucrée et aromatique (arômes depommes, saveur fruitée). Il contient notamment du 2-méthylbutyrate d'éthyle.

III. Production du Kombucha

1. Nature de la Mèreet des Micro-organismes de la Boisson

Nature de la Mère

• La mère du kombucha est une structure gélatineuse flottant à la surface, appelée SCOBY (Symbiotic Culture Of Bacteria and Yeast).

• Elle est composée d'un gel de cellulose produit par la polymérisation de molécules de glucose, maintenues par des liaisons H.

• Sa couleur varie avec l'âge, se colorant avec les tanins du thé et les cellules mortes.

• Le biofilm est principalement formé par desbactéries acétiques (ex: Komagataeibacter kombuchae) qui transforment les hexoses en cellulose pure.

• Les levures participent à la cohésion du biofilm et, par autolyse, fournissent des nutriments aux bactéries.

• Lamère assure la reproduction du consortium, protège les micro-organismes des contaminations, concentre les bactéries aérobies au contact de l'air, et fixe les polyphénols/métaux lourds, réduisant leur toxicité.

• La mère n'est pas strictement indispensable ; un volume conséquent deliquide de démarrage (starter) peut la remplacer dans l'industrie.

Micro-organismes Présents

Le kombucha est un écosystème microbien complexe :

• Levures :

  • Deseucaryotes unicellulaires, microscopiques, ayant un noyau, des organites et une paroi rigide (chitine).

  • Organismes hétérotrophes, se multipliant par bourgeonnement ou scission (asexuée) ou par spores (sexuée).

  • Métabolisme en anaérobiose (non stricte), dégradant les sucres et polyphénols.

  • Exemples : Schizosaccharomyces pombe, Brettanomyces bruxellensis, Saccharomyces cerevisiae, Zygosaccharomycesrouxii, Candida.

• Bactéries :

  • Des procaryotes, unicellulaires, sans noyau ni organites, avec un matériel génétique diffus.

  • Se multiplient uniquement par scissiparité (multiplication asexuée).

  • Classées en Gram+ (bactéries lactiques, 1 membrane externe épaisse) ou Gram- (bactéries acétiques, 2 membranes fines).

  • De plus petite taille que les levures,elles ont des formes variées (bacilles, coques).

  • Bactéries lactiques (métabolisme anaérobie pur) : Oenococcus, Lactobacillus, Leuconostoc.

  • Bactéries acétiques (métabolisme en aérobiose) : Acetobacter, Gluconobacter, Gluconacetobacter, Komagataeibacter.

2. Processus Fermentaires

Métabolisme des Micro-organismes

Les bactéries et les levures sont hétérotrophes et utilisent plusieurs voies métaboliques :

• Voie respiratoire : Cycle de Krebs, forte production d'énergie, multiplication cellulaire, besoin d'oxygène.

• Voie fermentaire : Différents types, production d'énergie plus faible, nombreux métabolites, anaérobie.

• Voie mixte : Utilisation simultanée des deux voies.

Réactions Biochimiques

1. Hydrolyse du saccharose : La saccharose est hydrolysée en glucose et fructose par l'invertase de certaines levures (Saccharomyces cerevisiae, Brettanomyces bruxellensis).

2. Fermentation alcoolique (anaérobie) :

   • Glycolyse des hexoses en acide pyruvique, puis succession de réactions enzymatiques avec production d'ATP et de NADH.

   • Formation de molécules aromatiques (alcools supérieurs, 2-phényléthanol, esters aromatiques) et de glycérol (processus glycéropyruvique).

   • Elle produit de l'éthanol à partir du glucose.

3. Fermentation acétique (aérobie) :

   • Transformation de l'éthanol en acide acétique par des bactéries acétiques commeAcetobacter aceti.

   • Production d'acides acétique, gluconique, glucuronique, D-saccharic-1,4-lactone (DSL) et d'autres métabolites.

   • Métabolisme respiratoire oxydatif incomplet si arrêtà l'acide acétique, ou complet si oxydation totale en CO₂ et eau.

4. Polymérisation du glucose en cellulose : Par des bactéries acétiques (Komagataeibacter), avec l'aide des levures qui, par autolyse,fournissent des nutriments. Ce processus forme le biofilm de la mère.

5. Fermentation lactique (non systématique) :

   • Par des bactéries lactiques (Leuconostoc, Oenococcus, Lactobacillus).

   • Mécanisme anaérobie de transformation du glucose.

   • Enrichit le profil organoleptique avec des acides, esters, éthanal, glycérol, etc.

Durant une seconde fermentation en bouteille (en système fermé), l'épuisement de l'oxygène inhibe les bactéries acétiques. Cela favorise la fermentation alcoolique (voire lactique) des sucres résiduels, augmentant l'effervescence, enrichissant les arômes et augmentant letaux d'éthanol.

Bactéries homofermentaires ou hétérofermentaires

• Les bactéries homofermentaires (ex: Lactobacillus sp ou Pediococcus) produisent principalement de l'acide lactiqueà partir du glucose.

• Les bactéries hétérofermentaires (ex: Leuconostoc ou Oenococcus) produisent du CO₂, de l'éthanol et de l'acide lactique à partir du glucose.

Métabolites des fermentations du kombucha

• Bactéries acétiques : Synthèse de vitamine C, acide glucuronique, DSL, acide acétique, et conversion de composés phénoliques.

• Levures : Biosynthèse de vitamine B,synthèse d'éthanol, production d'acides aminés, et conversion de composés phénoliques.

• Bactéries lactiques : Synthèse d'acide lactique, biosynthèse de vitamine B, potentiel probiotique, conversion de composés phénoliques, production de bactériocines et de peptides bioactifs.

Quelques molécules présentes : acide lactique, acide glucuronique, éthanol, acide acétique, acide succinique, vitamine C, D-saccharide-1,4-lactone, glycérol, théanine,caféine, acide gallique, quercétol, gallate d'épigallocatéchol, dulciferol.

3. Composition

Le kombucha est une boisson gazeuse sucrée et acide, dont la composition varie en fonction de :

• Le consortium de micro-organismes (SCOBY).

• Le temps de fermentation.

• Les ingrédients initiaux.

• La température.

• Une éventuelle fermentation lactique.

• Le temps de conservation en bouteille.

• Laforme du récipient.

Composition typique d'un kombucha issu d'infusion de thé :

• Dioxyde de carbone.

• Éthanol (entre 0,5% et 1%).

• Sucresrésiduels.

• Acides organiques : acide acétique, acide gluconique, acide glucuronique, acide lactique, vitamine C, acide malique, acide succinique.

• Théanine et autres acides aminés (issus du thé noir).

• Vitamines dugroupe B.

• Acides phénols, flavonoïdes et autres composés phénoliques.

• Enzymes, levures et bactéries.

• Minéraux (Cu, Fe, Mn, Ni, Zn).

• Anions (F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻, NO₃⁻, HPO₄²⁻, SO₄²⁻).

La fermentation modifie le profil des composés phénoliques, notamment pour le thé noir, produisant de nouvelles molécules comme l'acide lithospermique, la pélargonidine 3-O-glucoside, l'oleuropéine et la gardénine.

4. Symbioses

• La symbiose, définie par Anton de Bary en 1879 comme "l'association vivanted'espèces différentes", est une union durable et réciproquement profitable entre organismes vivants (ex: le lichen).

• Les micro-organismes du kombucha (bactéries et levures) agissent de manière symbiotique ou mutualiste, formant un écosystème microbien àactivité principalement aérobie.

• Cette diversité et complexité du symbiote offrent une protection contre les attaques microbiennes extérieures.

• Exemples de symbioses spécifiques au kombucha :

  • Les levures, via l'enzyme invertase, hydrolysent le saccharoseen hexoses que les bactéries acétiques peuvent utiliser.

  • Les levures contribuent à la synthèse du biofilm en s'incorporant à la matrice cellulosique et en libérant des nutriments par autolyse pour les bactéries acétiques.

  • La production d'acide glucuronique etde DSL par les bactéries acétiques est amplifiée en présence de bactéries lactiques.

  • Le biofilm de cellulose concentre les micro-organismes, favorisant la dégradation de l'éthanol par les bactéries acétiques.

  • Les levures (sauf S. cerevisiae)préfèrent le fructose, tandis que les bactéries acétiques préfèrent le glucose, réduisant la compétition pour les substrats.

  • Le commensalisme entre levures (ex: Hanseniaspora valbyensis stimulant la croissance de Brettanomyces bruxellensis) améliore la libération d'acides aminés et de peptides.

5. Principales Activités Thérapeutiques

Intérêt Nutritionnel

Le kombucha contient de nombreuses molécules d'intérêt, initialement présentes ou produitespar fermentation :

• Enzymes et protéines microbiennes.

• Vitamines (A, B, C, E, K).

• Acides aminés et bases puriques.

• Acides organiques.

• Composés phénoliques.

Kombucha et Probiotiques

Le kombucha est considéré comme une boisson probiotique grâce à ses micro-organismes vivants (bactéries lactiques, acétiques, levures).

Activités Biologiques(Études in vitro ou sur modèles animaux)

• Activité antibiotique : Efficace contre Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus (amplifiée avec thé vert).

• Activité antifongique : Démontrée contre Malassezia furfur.

• Activité détoxifiante et hépato-protectrice : Liée aux polyphénols, à l'acide glucuronique et au DSL.

• Activité hypocholestérolémiante : Abaissement du LDL et augmentation du HDL.

• Activité antioxydante : Renforcée par la fermentation des catéchines et flavonoïdes.

• Activité sur le diabète : Abaisserait l'hémoglobine glycosylée, augmenterait l'insuline tissulaire, et aurait une action hypoglycémiante.

• Activité anti-inflammatoire : Inhibition de LOX et action sur certaines cytokines (TNF α).

• Activité antitumorale : Observée in vitroavec les acides organiques.

Propriétés Thérapeutiques (Études Cliniques)

• Une étude de 2023 sur 11 patients a montré que le kombucha pourrait réduire l'hyperglycémie postprandiale aiguë.

• Une autreétude clinique américaine de 2023 sur des adultes diabétiques a révélé une baisse significative de la glycémie moyenne à jeun après 4 semaines (164 mg/dL contre 116 mg/dL, p=0,035), avec une présence importante de bactéries lactiques,acétiques et de levures (Dekkera). L'éthanol était à 1,5%.

• Une étude randomisée de 2023 sur des femmes atteintes du syndrome du côlon irritable montre une amélioration du bien-être général, de la constipation et de lamotilité intestinale avec un kombucha enrichi en inuline et vitamines B.

• Une étude randomisée brésilienne de 2024 sur l'impact d'un kombucha au thé vert chez des patients en surpoids n'a montré aucun effet significatif sur l'inflammation, mais une augmentation de la diversité du microbiote salivaire et une diminution de l'accumulation lipidique.

• Une étude complémentaire, toujours en 2024, a révélé une amélioration de la sensation de vidange complète del'intestin, une réduction des selles dures et un changement favorable des marqueurs de perméabilité intestinale et de certains métabolites sériques (malonate de diéthyle, taurine, aspéruloside, cytosporone).

Actions Possibles

• Activité sur la sphère digestive (régulation du transit).

• Action neuro-protectrice et stimulante (théanine et caféine).

• Effet dynamisant (acides organiques, vitamine C).

• Stimulation et renforcement des défenses immunitaires.

• Effet probiotique renforcé par le rôle prébiotique de la cellulose de la mère.

• Rééquilibre de la flore intestinale.

Précautions d'Usage et Contre-indications

• Précautions : Ne pas dépasser 2 verres par jour, prévoir des périodes de sevrage, déconseillé aux enfants de moins de 6 ans et aux personnes souffrant de problèmes digestifs chroniques.

• Contre-indications : Femmes enceintes et allaitantes, enfants de moins de 3 ans, diabétiques (insulinodépendants), personnes anciennement dépendantes à l'alcool.

Essor Économique du Kombucha

• Boisson désaltérante, naturelle, peu sucrée (environ 3g/100mL), souvent sans conservateur, arôme, colorant, ni gaz ajouté.

• Marché mondial évalué à 1062 millions USD en 2016, projeté à 2457 milliards USD en 2022 (taux de croissance de25% aux USA entre 2017 et 2022).

• L'Amérique du Nord est le principal acteur économique avec 38% du CA mondial.

• En France, le nombre de références de kombuchas et kéfirs de fruits a augmenté de 65% en deux ans (Biotopia Insight).

• L'engouement pour les boissons peu alcoolisées et l'aspect environnemental (fabrication artisanale, locale, biologique) contribuent à son succès.

IV. Autres Boissons Fermentées

Kéfir d'Eau (Kéfir de Fruits, Sugar Kéfir)

• Implique des fermentations alcoolique, lactique et acétique.

• Un consortium de levures et bactéries, dominé par des bactéries lactiques (notamment Lactobacillus).

• Le substrat est constitué de grains de polysaccharides, et la fermentation est rapide.

• Histoire : Première description des grains en 1887 comme "ginger beer plant". Origine mal connue, potentiellement une mutation des grains de kéfir de lait.

• Des études génétiques sont menées pour identifier leurs origines.

• Les grains ont un diamètre de 3 à 20 mm et hébergent une grande quantité de bactéries et levures, le gel étant formé par la polymérisation de sucres (glucanes, notamment des α-1,6-glucanes produits par les bactéries lactiques).

• Un kéfir pétillant : fermentation de 2 jours à 20°C avec eau + sucre + fruits + grains. Produits principaux : éthanol, CO₂, acide lactique, acide acétique, esters. Boisson peu calorique etcontenant des probiotiques.

Cidres

• Impliquent une fermentation levurienne (alcoolique) et bactérienne (malolactique).

• Les levures (Saccharomyces uvarum et cerevisiae) sont présentes naturellementsur les pommes et dans le chai.

• La fermentation est lente et longue, en 3 phases :

  1. Levures de fruits (Kloeckera apiculata, Metschnikowia pulcherrima, Hanseniaspora valbyensiset H. uvarum) : production d'esters et de terpènes.

  2. Fermentation purement alcoolique : remplacement des levures non-Saccharomyces par S. uvarum et S. cerevisiae.

  3. Maturation :par différentes levures, dont Brettanomyces / Dekkera.

• La fermentation malolactique (facultative) est réalisée par des bactéries lactiques (Lactobacillus, Oenococcus sicerae) qui transforment l'acide malique en acide lactique.

• Historique : Mentionné en 55 av. J.-C. (Sicera à base de fruits sauvages), la presse est apparue au XIIIème siècle.

• Production : Mélange depommes douces, amères et acidulées. Ramassage, tri, lavage, concassage, puis pressage de la pulpe.

Vinaigres

• Fermentation bactérienne acétique, lente, avec formation d'une mère (Acetobacter).

Limonades Naturelles

• Fermentations alcoolique et acétique avec des ferments sur fleurs (rose, sureau, reine des prés, menthe, etc.).

• Fermentations spontanées, variables et parfois instables.Moins étudiées scientifiquement.

• Exemple de recette de limonade de sureau : eau, sucre, citron bio, ombelle de fleurs pour 48h de fermentation au soleil.

Conclusion

L'être humain est une entité complexe hébergeant 155 microbiotes variés (intestinal, cutané, urogénital, etc.), représentant environ 2 kg de bactéries.

Conclusion sur le Kombucha

Le kombucha se distingue par une biodiversité et une coopération exceptionnelles de micro-organismes, ce qui rend son consortium microbien stable. La vie y est une interdépendance complexe, basée sur une symbiose mutualiste.

• La fabrication du kombucha est l'art d'élever des micro-organismes agissant en synergie.

• C'est une boisson vivante.

• Sa composition en levures, bactéries acétiques et lactiques favorise la diversité des métabolites et une palette aromatique riche, bien que cela complexifie les analyses.

• Malgré de nombreux articles scientifiques sur ses propriétés thérapeutiques (in vitro ou sur modèles animaux), il manque encore des études cliniques approfondies pour confirmer ses bienfaits médicinaux.

Une seule levure peut produire plus de 500 molécules différentes, engendrant une riche palette d'arômes et de saveurs dans les aliments et boissons fermentés.

Panorama des Aliments Fermentés

L'usage des ferments est une tradition millénaire, présente dans toutes les gastronomies mondiales, offrant une boisson pétillante, désaltérante et aromatique. Le kombucha, facile à produire et personnalisable, est trois fois moins sucré qu'un soda.

Dans un contexte où l'alimentation occidentale est souvent dominée par une industrie agroalimentaire produisant des aliments "insipides" et aseptisés, le regain d'intérêt pour les fermentations représente un changement de paradigme. Il allie connaissances scientifiques actuelles etun art ancestral pour améliorer la qualité gustative et la salubrité de notre alimentation.

Pour paraphraser Christophe Lavelle : "en avant les ferments !"

Aspect Pratique : Préparation d'une Boisson Traditionnelle Fermentée à Base de Thé (Kombucha)

Protocole (proportions pour 1 litre d'infusion)

1. Peser 60g de sucre blond (éviter le sucre complet ou trop raffiné).

2. Verser 500mL d'eau purifiée (éviter l'eau javellisée ou trop minéralisée) dans une casserole, ajouter le sucre et faire chauffer en remuant jusqu'à dissolution complète, puis porter à ébullition (pas nécessairement 100°C).

3. Préparer l'infusionsucrée avec 5g de thé par litre de boisson (ou 10g de plantes), laisser infuser 15 minutes.

4. Retirer le thé (ou filtrer), ajouter 20mL de boisson déjà préparée et compléter avec del'eau froide pour atteindre 1L et abaisser la température à environ 40°C.

5. Verser l'infusion tiède sur la mère de kombucha (qui devrait remonter à la surface).

6. Recouvrir le récipient d'untissu propre (fixé avec un élastique ou une ficelle) pour protéger des insectes et poussières tout en permettant la respiration des micro-organismes.

Conseils pour la Préparation

• Placer le récipient dans une pièce sombre, à température ambiante (éviter la lumière directe du soleil sur la mère).

• Laisser fermenter entre 6 et 10 jours selon les préférences gustatives.

• Pour aromatiser la boisson : une fois la mère retirée, faire macérer des fruits,épices, plantes médicinales, ou ajouter 2 gouttes d'huiles essentielles ou une cuillère à café d'hydrolats lors de la mise en bouteille. Laisser toujours l'équivalent d'une louche de boisson fermentée dans le récipient pour amorcer la prochaine fermentation.

• Conserver la boisson à température ambiante quelques jours, puis au frais (cave ou réfrigérateur). En hiver, il est conseillé de laisser les bouteilles plus longtemps à tempérer pour affiner la boisson et poursuivre la carbonatation.

• Après quelques jours de repos en bouteille, la boisson est prête à être dégustée.