La lacto-fermentation maison : le sel, le pH et les bactéries qui font le travail

Une lacto-fermentation est une conversion de sucres en acide lactique par des bactéries, principalement des genres Leuconostoc, Lactobacillus (aujourd'hui éclaté en plusieurs genres, dont Lactiplantibacillus et Levilactobacillus) et Pediococcus. Ces bactéries sont présentes sur la surface de presque tous les légumes crus, en petit nombre, à côté de levures, de moisissures et de bactéries de putréfaction bien plus nombreuses. Fermenter, c'est créer les conditions où les premières gagnent la course.

Le panel de consensus de l'ISAPP (International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics) a fixé en 2021 une définition qui sert de référence : un aliment fermenté est « un aliment ou une boisson obtenu par une croissance microbienne contrôlée et par des conversions enzymatiques de ses composants ». La définition dit « contrôlée », pas « spontanée » : un bocal de chou qui tourne au hasard n'est pas une fermentation, c'est une altération. Ce qui rend la croissance contrôlée dans une cuisine, ce sont le sel, l'absence d'air et la température.

La même définition sépare deux choses que le langage courant confond. Un aliment fermenté contient des micro-organismes vivants, en nombre variable, souvent non identifiés à la souche près. Un probiotique, selon la définition de 2014 du même panel, est un micro-organisme vivant « qui, administré en quantités adéquates, confère un bénéfice pour la santé de l'hôte », ce qui suppose des souches caractérisées, une dose et des études cliniques. La choucroute maison est un aliment fermenté ; elle n'est pas, au sens de cette définition, un probiotique, et le dossier n'emploie pas le mot pour elle.

Ce que la fermentation fait, en revanche, se mesure : elle acidifie (le pH passe d'environ 6 à moins de 4), elle consomme une partie des sucres, elle produit du gaz carbonique et de petites quantités d'alcool et d'arômes (diacétyle, esters, acide acétique), elle dégrade une partie des composés indésirables (les glucosinolates amers du chou, les oligosaccharides des légumineuses) et elle conserve, parce que peu d'organismes pathogènes tolèrent un milieu à pH 3,5 saturé en acide lactique.

Le sel ne tue pas les bactéries lactiques, il tue leurs concurrentes. À 2 % de sel, la plupart des bactéries de putréfaction et beaucoup de levures sont inhibées, alors que Leuconostoc mesenteroides et les lactobacilles tolèrent sans difficulté 2 à 4 %. Le sel sélectionne, puis l'acide que les sélectionnées produisent fait le reste : au bout d'une semaine, le pH est devenu l'arme principale et le sel n'est plus qu'un assaisonnement.

Le sel fait une seconde chose, visible dans l'heure : par osmose, il tire l'eau des cellules du légume. C'est ce qui permet à une choucroute de se faire sans ajout d'eau, dans son propre jus : 2 kg de chou émincé et 40 g de gros sel donnent, après un quart d'heure de massage, assez de liquide pour couvrir le chou. Cette eau tirée contient les sucres du légume, qui deviennent le carburant de la fermentation. Et parce que le sel raffermit les pectines des parois cellulaires, un légume fermenté en saumure reste croquant là où un légume cuit s'effondre.

Le répertoire utilise deux modes. Le salage à sec, pour les légumes qui rendent beaucoup d'eau (chou, courgette) : le sel est pesé sur le poids du légume, 2 % dans la choucroute du catalogue. La saumure, pour ceux qui n'en rendent pas assez ou qu'on veut entiers (concombres, chou-fleur, carottes, piments) : le sel est pesé sur l'eau, 30 g par litre dans les concombres et la giardiniera, soit 3 %. Le kimchi est un cas à part : le chou chinois est d'abord salé fort (150 g pour 2 kg, soit 7,5 %) pendant deux heures pour le dégorger, puis rincé ; le sel résiduel qui conduit la fermentation vient du rinçage incomplet, de la sauce poisson et de la pâte de piment, et finit autour de 2 à 3 %.

En dessous de 1,5 %, la sélection ne se fait plus et le bocal part en pourriture molle. Au-dessus de 5 %, les lactobacilles eux-mêmes ralentissent, la fermentation traîne et le produit est trop salé pour être mangé tel quel : c'est la zone des citrons confits, qui ne sont pas une fermentation lactique mais un confisage. Le sel se pèse à la balance, jamais à la cuillère : la densité d'un gros sel et d'un sel fin varie du simple au double pour un même volume.

Une choucroute ne se fait pas par une seule espèce mais par une succession, et c'est cette succession qu'on retrouve, à quelques jours près, dans toutes les lacto-fermentations de légumes. Les analyses par séquençage de l'ADN de bocaux de choucroute (Zabat et collègues, 2018) et de kimchi (Jung et collègues, 2011) décrivent la même courbe.

Première étape, du jour 0 au jour 2 ou 3 : Leuconostoc mesenteroides domine. C'est une bactérie hétérofermentaire, qui produit de l'acide lactique mais aussi de l'acide acétique, de l'éthanol et beaucoup de gaz carbonique : c'est le moment où le bocal mousse, où le couvercle gonfle, et où il faut dégazer. Le pH passe d'environ 6,2 à 4,5. Le gaz chasse l'oxygène, ce qui ferme la porte aux moisissures et aux bactéries aérobies.

Deuxième étape, du jour 3 au jour 10 environ : Leuconostoc ne supporte pas l'acidité qu'il a créée et cède la place aux lactobacilles homofermentaires, surtout Lactiplantibacillus plantarum, plus acidotolérants. Ils ne produisent presque que de l'acide lactique, sans gaz : le bocal se calme, le pH descend vers 3,8 puis 3,5. C'est l'étape qui donne le goût net, sans le pétillant ni la note acétique des premiers jours.

Troisième étape, au-delà de deux semaines : la fermentation ralentit faute de sucre et parce que les bactéries elles-mêmes sont freinées sous pH 3,5. La choucroute du catalogue est goûtée à partir de deux semaines à 20 °C et mise au froid quand elle convient ; le kimchi, fermenté un à deux jours à température ambiante puis mûri au réfrigérateur, continue d'évoluer pendant des semaines à 4 °C, beaucoup plus lentement.

Le seul instrument utile est une bandelette de pH ou un pH-mètre d'aquariophilie : sous 4,6, le bocal est dans la zone où Clostridium botulinum ne peut plus se développer (voir le dernier chapitre) ; sous 4,0, il est stable. Une fermentation qui n'est pas passée sous 4,6 en quatre jours à 20 °C est une fermentation qui a un problème, le plus souvent trop peu de sel ou de l'air.

Les deux recettes aboutissent au même acide lactique et aux mêmes bactéries, mais elles n'arrivent pas par le même chemin, et les différences expliquent le goût.

La choucroute est un système fermé et pauvre : du chou, du sel, des baies de genièvre, du carvi. Tout le sucre vient du chou (environ 4 g pour 100 g), tout le liquide vient du chou, et la fermentation dure parce que le milieu est maigre. Le résultat est acide, net, presque sans arôme ajouté : le genièvre et le carvi sont là pour l'odeur. À 20 °C, elle demande deux à quatre semaines ; plus froid, elle prend plus de temps et donne un goût plus fin, parce que Leuconostoc, qui préfère les températures basses, reste plus longtemps aux commandes.

Le kimchi est un système ouvert et riche. Le chou chinois dégorgé et rincé est enrobé d'une pâte qui apporte trois choses que la choucroute n'a pas. Du sucre fermentescible supplémentaire, par la bouillie de farine de riz (25 g dans la recette) et le sucre : c'est de la nourriture pour les bactéries, et la raison pour laquelle le kimchi démarre en un jour là où la choucroute en met trois. Du glutamate libre, par la sauce poisson (6 cL) : le kimchi est salé et savoureux avant même d'être acide, et la fermentation ajoute ensuite les nucléotides du poisson au glutamate ; le dossier sur l'umami décrit cette synergie. Et des antimicrobiens doux, l'ail, le gingembre et la capsaïcine du gochugaru, qui ralentissent certaines flores et orientent la succession.

Les analyses de Jung et collègues (2011) montrent une succession dominée par Leuconostoc puis par Lactobacillus et Weissella, un genre presque absent de la choucroute, et une fermentation conduite au froid : un kimchi commercial coréen est fermenté entre 4 et 10 °C. La recette du catalogue le laisse un à deux jours à température ambiante, le temps que le gaz apparaisse, puis le met au réfrigérateur, où il est bon dès une semaine et meilleur à trois.

Le sel de dégorgeage du kimchi, 7,5 %, est un salage de surface et non une concentration finale ; il est rincé à l'eau claire. Les figures nutritionnelles de la recette, calculées sur les ingrédients pesés, comptent ce sel dans sa totalité et affichent donc une teneur en sel bien supérieure à celle du kimchi dans l'assiette : c'est une limite de la méthode de calcul, signalée ici parce que le filtre nutritionnel la reproduit.

Le kombucha est rangé avec les fermentations, et il l'est, mais pas lactique : c'est une fermentation acétique, conduite par un consortium de levures et de bactéries acétiques (Komagataeibacter, Gluconobacter, Acetobacter), avec quelques bactéries lactiques en minorité. La revue de Villarreal-Soto et collègues (2018) résume le mécanisme en deux temps qui se nourrissent l'un l'autre.

Les levures hydrolysent le saccharose du thé sucré en glucose et fructose, et fermentent une partie de ceux-ci en éthanol et gaz carbonique. Les bactéries acétiques oxydent cet éthanol en acide acétique et une partie du glucose en acide gluconique, et fabriquent, à la surface, le tapis de cellulose qu'on appelle la mère. La boisson finie contient 0,5 à 1,5 % d'alcool selon la durée et la température, du gaz, et un pH qui descend de 5 vers 2,5 à 3,5. La recette du catalogue part de 2 litres de thé noir, 160 g de sucre et une mère, et compte dix jours entre 22 et 26 °C.

La différence avec le chou tient aux acides. Le vinaigre d'un kombucha est de l'acide acétique, volatil, piquant au nez ; l'acidité d'une choucroute est de l'acide lactique, non volatil, qui s'étale sur la langue sans piquer. C'est pourquoi un kombucha trop long sent le vinaigre quand une choucroute trop longue devient seulement plus acide.

La seconde fermentation, en bouteille fermée avec un fruit ou du gingembre, est une fermentation alcoolique de levures : le gaz s'accumule parce qu'il ne peut plus sortir. Le dossier sur les boissons fermentées donne les durées, les températures et le seuil au-delà duquel la bouteille devient dangereuse ; il dit aussi ce que la loi française appelle une boisson sans alcool, et un kombucha maison n'y est pas toujours.

Une pâte levée est aussi une fermentation, mais le produit qu'on cherche n'est pas l'acide : c'est le gaz. Le baghrir marocain en est l'illustration la plus visible, parce que le gaz y laisse une trace qu'on peut compter.

La recette du catalogue mélange 300 g de semoule fine et 100 g de farine T55 dans 90 cL d'eau, soit une hydratation de 225 % : ce n'est pas une pâte mais une pâte à crêpes fluide. Deux agents levants y travaillent à des moments différents. La levure de boulanger (15 g de fraîche) fermente les sucres de la semoule pendant le repos d'une demi-heure à une heure et charge la pâte de gaz carbonique et d'arômes. La levure chimique (8 g) ne fait rien au repos ; elle se déclenche à la chaleur de la poêle et libère une seconde vague de gaz au moment de la cuisson.

Les mille trous viennent de la combinaison de trois choses : une pâte fluide, donc des bulles qui montent librement ; une cuisson d'un seul côté, à feu moyen, sans retourner ; et une surface qui prend lentement, de sorte que chaque bulle éclate en arrivant en haut et laisse un cratère qui ne se referme pas. Si la poêle est trop chaude, la surface fige avant que les bulles n'y parviennent et la crêpe est lisse ; si la pâte est trop épaisse, les bulles restent prisonnières.

Le principe est le même que celui de l'injera éthiopienne et du dosa indien, deux autres galettes à trous du répertoire, à une différence près : elles n'utilisent aucune levure achetée. Leur pâte fermente deux à trois jours par la flore spontanée du teff ou du mélange riz et lentilles urad, une flore mixte de levures et de bactéries lactiques, ce qui leur donne, en plus des bulles, une acidité franche que le baghrir n'a pas. Le dossier sur les pâtes levées compare la levure de boulanger, le levain et la levure chimique sur leurs temps, leurs gaz et leurs goûts.

La littérature sur les aliments fermentés et le microbiote intestinal est abondante et, pour l'essentiel, descriptive : elle mesure ce qu'un aliment contient et ce que sa consommation change dans la composition des selles. Elle est beaucoup plus mince sur les effets cliniques, et c'est la distinction que ce chapitre essaie de tenir.

Ce qui est établi. Une lacto-fermentation de légumes contient, à maturité, de l'ordre de 10 millions à 1 milliard de bactéries lactiques vivantes par gramme (Marco et collègues, 2017, et le consensus ISAPP de 2021 qui reprend ces ordres de grandeur). Une partie d'entre elles survit au passage de l'estomac, et on les retrouve, transitoirement, dans les selles. La pasteurisation, la cuisson et les conserves industrielles stérilisées les éliminent : une choucroute cuite deux heures avec sa garniture est un aliment fermenté par son histoire, pas par son contenu vivant.

Ce qui est documenté mais fragile. L'essai de Wastyk et collègues (2021, Cell), souvent cité, a suivi 36 adultes en bonne santé pendant dix semaines, la moitié avec un régime riche en aliments fermentés (yaourt, kéfir, kimchi, kombucha, choucroute), l'autre avec un régime riche en fibres. Le groupe fermenté a vu la diversité de son microbiote augmenter et plusieurs marqueurs inflammatoires sanguins baisser. C'est un résultat intéressant, sur un petit effectif, sans groupe témoin sans intervention, et qui n'a pas encore été reproduit à grande échelle. Il ne dit rien d'un effet sur une maladie.

Ce que la loi en fait. En Europe, toute allégation de santé sur un aliment doit figurer au registre tenu par la Commission en application du règlement 1924/2006. Ce registre ne contient aucune allégation autorisée pour les légumes fermentés, pour le kimchi, pour le kombucha, ni pour le mot « probiotique » appliqué à un aliment ; la seule allégation autorisée touchant un ferment vivant concerne les cultures du yaourt et l'amélioration de la digestion du lactose. Ce dossier s'en tient donc à ce qu'il peut écrire : des bactéries vivantes, une acidité mesurable, des légumes conservés sans cuisson, avec leur vitamine C (33 mg par portion dans la giardiniera, 9 mg dans la choucroute crue, selon la table Ciqual appliquée aux recettes), et une place dans une alimentation variée. Le dossier sur le microbiote dit ce que l'Inserm et l'Anses en disent.

Une lacto-fermentation correctement salée et maintenue sous le liquide est l'une des méthodes de conservation les plus sûres qui existent, pour une raison chimique simple : les pathogènes alimentaires courants (Salmonella, Listeria, Escherichia coli) ne se multiplient pas sous pH 4,0 et sont progressivement détruits par l'acide lactique. Le risque qui reste est précisément celui qui apparaît quand la fermentation ne fait pas son travail.

Le botulisme. Clostridium botulinum est une bactérie du sol, anaérobie, dont les spores résistent à l'ébullition et dont la toxine est la plus puissante connue. Elle ne se développe pas sous pH 4,6, et c'est pour cela que la descente du pH des premiers jours compte : un bocal sans air, à pH 6, avec un légume de terre (carotte, ail, haricot vert) et pas assez de sel, est exactement son milieu. Santé publique France recense chaque année quelques dizaines de cas en France, pour l'essentiel liés à des conserves et des salaisons maison. Deux règles suffisent : le sel pesé (jamais moins de 2 %), et le pH vérifié sous 4,6 au quatrième jour. Un bocal qui ne descend pas se jette ; une fermentation ne se rattrape pas en attendant.

L'air. Tout ce qui dépasse de la saumure s'oxyde et moisit. Un poids (un petit bocal rempli d'eau, un galet bouilli, une feuille de chou pliée) maintient les légumes sous le liquide ; un couvercle non serré ou un barboteur laisse sortir le gaz des premiers jours sans laisser entrer l'air.

Ce qui est normal et ce qui ne l'est pas. Un voile blanc, plat, un peu fripé, à la surface, est une levure de surface (dite kahm), inoffensive, désagréable au goût, qu'on retire à la cuillère. Une moisissure, elle, est duveteuse, colorée (bleue, verte, noire, rose) et fait jeter le bocal entier, parce que ses filaments et ses éventuelles toxines descendent sous la surface. Une saumure trouble et un fond de dépôt sont normaux ; une odeur putride, une texture visqueuse ou un légume mou qui se délite ne le sont pas. Et un légume qui a fermenté sans rien sentir ni gonfler pendant une semaine à 20 °C n'a pas fermenté : c'est le cas le plus courant, et il vient presque toujours d'un sel sous-dosé ou d'un chou lavé à l'eau chlorée.

Enfin, pour qui suit un régime pauvre en sel, les fermentations de ce dossier sont des aliments salés par construction : 2 g de sel pour 100 g de choucroute crue, 2,5 g pour les concombres. Rincer avant de servir en retire une partie ; le dossier sur le sel et le sodium donne les repères.