Etude de la dynamique microbienne pour la maîtrise de la fabrication de Kombucha

Study of microbial dynamics for the control of Kombucha production

• Auteur / Autrice : Thierry Tran
• Direction : Raphaëlle Tourdot-Maréchal, Cosette Grandvalet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies agro-alimentaires
• Date : Soutenance le 14/12/2021
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-2024)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés Alimentaires et Microbiologiques (PAM) (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Yves Waché
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Christine Champomier-Verges
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Joseph Schacherer, Monika Ava Coton

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactéries

Levure (agent de fermentation)

Thé

Fermentation

Kombucha

Mots clés libres

Kombucha

Interactions microbiennes

Fermentation

Kombucha

Microbial interactions

Fermentation

Résumé

La kombucha est une boisson fermentée issues de la transformation d’une infusion de thé sucrée par l’activité d’un consortium microbien de levures et de bactéries donnant lieu à la production d’un biofilm cellulosique. L’étude des interactions microbiennes au sein de cette matrice a pour but d’améliorer la maîtrise du procédé de fabrication à échelle industrielle. La méthodologie employée dans ces travaux s’appuie principalement sur l’isolement et la sélection de levures et de bactéries acétiques d’un consortium donné, puis de leur mise en œuvre en monocultures et cocultures dans du thé noir sucré. Différents paramètres ont été suivi aux niveaux microbiologique (populations, composition en genres et espèces), chimique (composition en sucres, acides organiques, acides aminés, protéines, composés volatils, oxygène) et sensoriel (descriptions gustative et olfactive). Les résultats montrent le caractère essentiel de l’association levure-bactérie acétique dans le processus de fabrication de la kombucha au niveau des composés fixes et volatiles. Ils soulignent en particulier l’importance du métabolisme levurien dans ces transformations. La matrice joue également un rôle déterminant dans la composition chimique et le profil organoleptique de la kombucha de part son abondance en susbstrats carbonés et sa pauvreté en substrats azotés. Bien qu’étroitement lié aux interactions microbiennes tant au niveau de sa formation que de sa fonction, le biofilm de kombucha ne conditionne pas les activités microbiennes essentielles à la production de la boisson. L’ensemble des interactions mises en évidence, incluant commensalismes et compétitions, forment un système d’intéractions glogalement mutualiste entre les levures et les bactéries acétiques de la kombucha.

Kombucha is a fermented beverage obtained from the transformation of sugared tea infusion through the activity of a consortium of yeasts and bacteria, during which a cellulosic biofilm is formed. The study of microbial interaction that occur in this matrix aims at improving the control over the production process at industrial scale. The methodology used in this work is mainly based on the isolation and selection of yeasts and acetic acid bacteria from a determined kombucha consortium. The selected microorganisms are then used to inoculate monocultures and cocultures in sugared black tea. Different parameters were followed at the microbiological level (population counts, composition in genera and species), at the chemical level (composition in sugars, organic acids, amino acids, proteins, volatile compounds, oxygen) and at the sensory level (gustative and olfactive descriptions). Results point towards the essential role of yeast-acetic acid bacteria association during the production process of kombucha, regarding both volatile and non-volatile compositions. They underline specifically the importance of yeast metabolism in those transformations. The matrix also plays a determining role in the chemical composition and organoleptic profile of kombucha because of its abundance in carbon substrates and its poorness in nitrogenous substrates. The kombucha biofilm possesses a strong relationship with microbial interactions, both regarding its formation and its function. However, it is not mandatory for the essential microbial activities involved in the beverage’s production to occur. Highlighted interactions, including commensalisms and competitions, form as a whole a mutualistic system of interactions between kombucha yeasts and acetic acid bacteria.