Le koji et les fermentations fongiques (koji process)

Où ça se pratique

La Colombie, et d'abord une ferme. Le protocole a été conçu en 2021 par Christopher Feran, consultant café. Il l'a écrit pour El Vergel Estate, à Fresno dans le Tolima, autour de 1 500 mètres. La ferme est tenue par Elias et Shady Bayter.

Le récit publié nomme quatre autres personnes.

• Kaapo Paavolainen, champion de Finlande 2021, qui a demandé le café pour la compétition.
• Elias Bayter Montenegro, responsable du traitement à El Vergel, qui l'a exécuté.
• Koichi Higuchi, de la maison Higuchi Matsunosuke Shoten à Osaka, qui fournissait les spores.
• Jeremy Umansky, cuisinier à Larder, dans l'Ohio, qui apportait la pratique culinaire du koji.

Le lot de compétition était un Java. Il a été présenté au championnat du monde de barista de Milan, en 2021. Le protocole complet a été publié gratuitement le 23 octobre de la même année. L'exportateur de la ferme vend depuis des lots koji sur d'autres variétés, dont un Pink Bourbon. Aucun recensement des fermes qui pratiquent le procédé ne se vérifie. Voir OMBRE.

La recherche publiée, elle, est ailleurs, et elle porte sur d'autres supports.

• Corée : cerise entière d'arabica en voie sèche.
• Singapour : café vert de canephora en milieu solide.
• Inde : pulpe de café, pour en tirer une enzyme.
• Brésil : grain vert, à visée cosmétique.

Le principe

Le koji, c'est Aspergillus oryzae, un champignon filamenteux, autrement dit une moisissure, domestiqué en Asie de l'Est pour le saké, le miso et la sauce soja. En japonais le mot ne désigne pas le champignon seul mais le grain qu'il a colonisé. Les spores vendues pour le lancer s'appellent tane-koji, ou moyashi.

Sur le café, on sème ce champignon à la surface de la cerise entière et on le fait pousser là. Il ne fermente pas au sens des levures ni des bactéries : il ne produit pas d'abord de l'alcool ou de l'acide lactique. Il sécrète des enzymes hors de ses cellules et digère son support sur place. De là viennent les deux contraintes du chantier. Il lui faut de l'oxygène, et il dégage beaucoup de chaleur.

Trois familles d'enzymes comptent. Les amylases coupent l'amidon en sucres. Les protéases et les carboxypeptidases coupent les protéines en peptides puis en acides aminés libres, dont le glutamate, qui porte le goût umami. Les enzymes pectinolytiques, pectine-méthylestérases et polygalacturonases, découpent la pectine. Ce dernier point n'a rien de théorique. L'EFSA a évalué en 2023 une endo-polygalacturonase produite avec une souche modifiée d'A. oryzae, et le démucilaginage du café figure parmi ses cinq usages déclarés.

Une correction s'impose ici, parce que la phrase « le koji transforme l'amidon en sucre » circule partout, y compris dans le protocole d'origine. Elle vient du riz et voyage mal. Le champignon reste dehors. Ce qu'il atteint, c'est la peau, la pulpe et le mucilage, la couche de chair sucrée collée à la parche. Or les polysaccharides de paroi de la pulpe de café sont surtout des pectines ramifiées d'arabinogalactanes. L'auteur du protocole le reconnaît lui-même en entretien : il y a très peu d'amidon disponible pour nourrir le koji. La voie pectinolytique et la voie protéolytique sont donc les plausibles.

Ce qu'on peut mesurer au bout, c'est un déplacement du stock de précurseurs. En culture solide d'A. oryzae à 30 °C et 70 % d'humidité relative, sur son de blé et sur son de seigle, les sucres réducteurs et les amines primaires montent tous les deux. Sur tourteau de colza le milieu s'alcalinise et les amines seules s'accumulent. Le support commande donc le résultat, et on ne transpose pas d'un substrat à l'autre. Or sucres réducteurs et composés aminés sont exactement les deux réactifs de la réaction de Maillard, qui construit l'arôme à la torréfaction. De fait, après fermentation en milieu solide de grains verts de canephora puis torréfaction, les échantillons traités à A. oryzae montrent une hausse significative des pyrazines, les hétérocycles azotés qui portent les notes grillées et noisette.

Le partage entre les deux voies dépendrait de la température. L'auteur du protocole écrit que la souche MSCO-11, celle d'El Vergel, produit davantage d'amylase dans le haut de sa plage et davantage d'acides aminés dans le bas. Aucune fiche technique publique ne le confirme.

Le déroulé

Le protocole publié en 2021 sème les spores directement sur la cerise. Il ne passe pas par le riz.

• Achat des spores. Tane-koji d'un fabricant japonais, souche MSCO-11 chez Higuchi à Osaka. Le coût pèse : 250 dollars pour faire venir 350 g du Japon vers la Colombie, de quoi traiter environ 70 kg de café vert. La presse professionnelle cite par ailleurs 17 dollars pour 30 g de spores.
• Tri et flottation. Cerises mûres seulement, du rouge sang au rouge bourgogne. La flottation à l'eau potable enlève les flottants et rabat la flore sauvage. C'est ce qui donne au koji le temps de s'installer : il démarre lentement et la cerise porte une population dense de concurrents.
• Ensemencement. 1 g de spores par kilo de cerise. Mélange doux, à la main propre ou à la pelle, sans crever de peau.
• Phase de croissance. Couche mince dans un bac alimentaire à couvercle posé sans serrer. Posé, parce que le champignon est aérobie et consomme de l'oxygène. Sans serrer, parce qu'il lui faut aussi une humidité élevée.
• Tenue de la température, qui commande tout. La masse doit rester entre 25 et 30 °C. En dessous la pousse traîne, au-dessus le champignon meurt et laisse la place. Sonde au cœur du tas toutes les 6 heures, brassage doux au moins toutes les 12 heures, déplacement à l'ombre ou ajout de glace si ça chauffe.
• Arrêt. De 24 à 36 heures, au moment où un voile blanc couvre toute la surface et où l'odeur devient franchement tropicale.
• Séchage, immédiat. Lits surélevés sous une ombrière coupant 60 à 80 % de la lumière. La masse reste entre 20 et 30 °C, jamais au-dessus de 30 °C, pendant 20 à 30 jours en cerise entière. À partir de 16 à 20 % d'humidité, on remet en tas la nuit pour homogénéiser.
• Pilotage au poids, pas à l'œil. On pose que la cerise entrante est à 65 % d'eau, donc à 35 % de matière sèche. Cette matière sèche ne bouge plus. Le poids cible se calcule à partir d'elle.
• Cible finale : 12,5 à 13 %. Le protocole dit lui-même que ce n'est pas une valeur stable. D'où la mise sous vide dès l'usinage et le stockage au frais.

La conduite commerciale d'El Vergel, telle que son exportateur la décrit, est un autre procédé. Elle fabrique d'abord du riz koji, puis s'en sert comme inoculum en poudre.

• Riz koji. Du riz cuit à la vapeur reçoit les spores. La page de procédé dit 48 heures, les fiches produit 3 à 4 jours. Le riz colonisé est séché puis broyé fin.
• Pourquoi ce détour : il divise la dépense. L'auteur du protocole avance qu'à partir de 30 g de starter on obtient environ 240 kg de riz koji.
• Ensemencement. La poudre est répandue sur les cerises étalées sur lits africains. L'exportateur écrit noir sur blanc qu'il faut de l'oxygène pour que le champignon pousse.
• Fermentation. 36 heures sur la page de procédé, 24 à 72 heures sur les fiches produit. Les deux la qualifient d'aérobie.
• Séchage en deux temps. Un silo retire d'abord 30 % de l'humidité, puis les lits africains finissent en 15 à 25 jours. Une autre page décrit 10 jours de soleil puis 2 à 4 jours de séchoir mécanique, à 38 °C au maximum.
• Stabilisation. Vingt jours en sacs GrainPro.

Ce que ça donne en tasse

Ce qui est mesuré, et c'est peu. Un seul essai publié applique A. oryzae à la cerise dans un vrai plan comparatif. Des cerises d'arabica partent en voie sèche. Trois modalités reçoivent chacune un inoculum, A. oryzae, Leuconostoc mesenteroides ou Saccharomyces cerevisiae. Une quatrième sert de témoin. Les trois inoculations améliorent la note. Le témoin obtient 80,17 ± 1,04 et la meilleure, la levure, 84,00 ± 0,25, avec p < 0,05. La note propre au koji n'est pas lisible dans les sources consultées : voir OMBRE. Les trois cultures doublent presque la teneur en acide 5-caféoylquinique du grain et augmentent nettement la capacité antioxydante.

En instrumental seulement, sans panel. La fermentation en milieu solide de grains verts de canephora modifie les sucres libres, les acides aminés libres et les acides caféoylquiniques. Après torréfaction, les pyrazines montent significativement pour A. oryzae, avec des écarts nets selon la souche. Un Mucor testé en parallèle donne au contraire plus de furanes. Le champignon choisi oriente donc le résultat autant que le fait de fermenter.

Un essai indien contourne le champignon et n'utilise que son enzyme. Une carboxypeptidase acide est tirée d'un A. oryzae isolé de pulpe de café, puis produite sur son de blé à 35 % d'humidité, 30 °C et 100 heures. Appliquée au café, elle porte la note organoleptique interne à 7,5 contre 4,5 pour le témoin, avec des pyrazines en hausse. Ce n'est ni une note SCA, ni un panel décrit.

Pour situer la famille, un voisin non koji. Talaromyces funiculosus KQ2 inoculé sur cerise fait gagner 1,5 point et franchir le seuil des 80 points, avec p < 0,01. L'article rattache ce gain à un composé précis, le 1,3-diméthoxybenzène, et mesure 17,11 % de saccharose en plus.

Ce qui est revendiqué, et par qui. Kaapo Paavolainen raconte un test A-B. Un lot koji a été comparé à un nature classique de la même variété, un Red Bourbon, dégusté à l'aveugle dans quatre pays. Le koji aurait noté au-dessus, avec plus de corps, plus de longueur et une acidité plus fine. Ni les notes, ni la taille du jury, ni le protocole n'ont été publiés, et c'est un participant qui rapporte.

Sur le gain chiffré, les deux hommes ne disent pas la même chose. Elias Bayter annonce un à deux points. Christopher Feran prend l'exemple d'un 85 points porté à 87, puis retourne l'argument. Selon lui, une ferme qui produit 82 ou 83 points gagnera moins avec le koji qu'avec une cueillette sélective, un tri plus sévère et des cuves propres.

Un mot sur l'umami, que le commerce met en avant. L'exportateur en fait le résultat annoncé du procédé. Or dans les essais préparatoires, le koji cultivé directement sur le grain vert a donné des tasses de bouillon, de shoyu et de miso, jugées ratées. C'est le passage à la cerise qui a rendu un profil de café. L'umami est donc d'abord le mode d'échec d'une voie abandonnée.

Ce qui rate

La température d'abord. Au-delà de 30 °C le champignon meurt. Ce qui reste est un tas chaud, humide et sucré, livré à la flore sauvage. C'est la route ordinaire vers le fermento et vers le moisi.

La moisissure semée n'est pas la seule présente. Le laboratoire d'Higuchi tenait l'essai pour difficile, à cause de la vitesse à laquelle la cerise pourrit et de la diversité des concurrents, dont des moisissures productrices d'aflatoxines.

A. oryzae n'est pas automatiquement inoffensif, et c'est le point que le commerce ne dit jamais. Les souches sauvages de l'espèce ont le potentiel de produire trois mycotoxines : les aflatoxines, l'acide cyclopiazonique et l'acide 3-nitropropionique. La production d'aflatoxine est généralement empêchée par des délétions et des mutations dans le groupe de gènes de la voie. Une lignée industrielle a été nettoyée pour de bon, celle de Novozymes devenue Novonesis. Sa souche BECh1 a perdu d'un coup les groupes de l'aflatoxine et de l'acide cyclopiazonique, puis les gènes npaA et npaB de l'acide 3-nitropropionique. Rien d'équivalent n'est publié pour une souche employée sur le café.

Le nom de l'espèce ne garantit rien. A. oryzae et A. flavus partagent environ 99,5 % de leur génome et ne se distinguent que par des motifs de délétion dans le groupe de gènes de l'aflatoxine. Les séparer demande une PCR, et la méthode publiée en 2025 atteint 92 % de justesse sur des isolats de nuruk, le ferment coréen. Un travail phylogénomique sur 711 génomes d'Aspergillus constate par ailleurs une mésidentification étendue des souches. Une étiquette n'est donc pas une preuve.

Il n'existe pas de présomption générale de sécurité en Europe pour ce champignon. Le statut QPS ne s'applique pas aux champignons filamenteux : il est accordé au niveau de l'espèce aux bactéries et à quelques levures seulement.

L'ochratoxine A, qui est la vraie question mycotoxique du café, ne vient pas du koji. Elle vient d'Aspergillus niger, d'A. ochraceus et d'A. carbonarius, pendant le séchage et le stockage. Or un lot koji sèche en cerise entière pendant 15 à 30 jours : c'est exactement la fenêtre de ces moisissures. Sur café parche sec, la production d'ochratoxine A par A. niger augmente avec la durée de stockage. L'essai note aussi un effet contre-intuitif : au-dessous de certains seuils, la baisse de température et d'humidité relative s'accompagne d'une hausse de la toxine. La torréfaction en dégrade 76,4 % sur une courbe de 180 à 208,8 °C en 11,23 minutes. Elle réduit, elle n'annule pas.

Les défauts nommés du métier, et leur cause ici.

• Moisi, ou mohoso : une autre moisissure a pris la place, presque toujours après une dérive de température ou un séchage trop lent.
• Fermento, ou vinagre : le tas a chauffé, les acides acétique, propionique et butyrique se sont accumulés.
• Phénol : signalé sur les fermentations longues mal conduites, mêmes causes de fond.
• Bouillon, shoyu, umami agressif : voie du grain vert, ou koji poussé trop longtemps.

Enfin l'humidité finale. Le protocole publié vise 12,5 à 13 % et dit lui-même que ce n'est pas une valeur stable, qu'elle s'en va vite et qu'elle impose le vide et le froid. Un grain plus humide stocké au chaud est un grain qui moisit.

Les repères

• Dose d'ensemencement, protocole publié1 g de spores par kg de cerise
• Fenêtre de température de la masse25 à 30 °C, le champignon meurt au-dessus
• Contrôle pendant la poussesonde toutes les 6 h, brassage au moins toutes les 12 h
• Durée de la phase de croissance, protocole publié24 à 36 h, fin au voile blanc complet
• Séchage en cerise entière, protocole publié20 à 30 jours entre 20 et 30 °C
• Humidité finale visée12,5 à 13 %, valeur instable, vide et froid obligatoires
• Mycotoxines potentielles d'A. oryzae sauvage3 (aflatoxines, acide cyclopiazonique, acide 3-nitropropionique)
• Dégradation de l'ochratoxine A à la torréfaction76,4 % de 180 à 208,8 °C en 11,23 min