La fermentation lactique (lactic fermentation, lactic process)

Où ça se pratique

Il faut séparer deux choses qui portent le même nom. La fermentation lactique comme phénomène est universelle. Les bactéries lactiques figurent dans à peu près tous les relevés microbiologiques publiés sur le café. Le process appelé lactique, lui, est une conduite délibérée, récente, et cantonnée aux microlots de spécialité.

Les travaux publiés se concentrent sur quelques sites.

• La Colombie, avec Cenicafé, le centre national de recherche caféière, sur arabica var. Castillo récolté à la station expérimentale de Naranjal, dans le Caldas, à 1 381 mètres.
• Le Brésil, à deux endroits distincts : l'université fédérale de Lavras, sur canephora Conilon, et l'université fédérale d'Uberlândia, sur arabica cv. Arara, à la ferme Chuá dans le Minas Gerais, à 1 050 mètres.
• L'Équateur, où De Bruyn et ses collègues ont échantillonné une plantation proche de Nanegal, à 1 329 mètres, de mai à juillet 2014.
• Le Yunnan chinois, où Zhang et ses collègues ont suivi des cuves de béton près de Jinghong, à 1 300 mètres, de décembre 2015 à janvier 2016.

La datation se vérifie du côté du laboratoire, pas du côté du commerce. Le premier article scientifique consacré au café qui emploie le terme de fermentation anaérobie auto-induite paraît en ligne en décembre 2021, dans Food Microbiology. Les essais publiés d'inoculation de bactéries lactiques sur café s'échelonnent ensuite sans s'interrompre : Cassimiro en 2023, Rabelo en 2024, Shen en 2025. Le mot lactique circulait sur les sacs avant cela, sans qu'on puisse en fixer la première occurrence.

Le principe

Toute fermentation de café est déjà lactique pour une part. Ce que le process modifie n'est pas la présence des bactéries lactiques, c'est leur part relative. Il n'y a donc pas de seuil qui ferait basculer un lot dans la catégorie : il y a un curseur.

Ces bactéries mangent les sucres du mucilage, la couche de chair sucrée collée à la parche. Deux voies métaboliques existent, et elles ne rendent pas la même chose.

Les homofermentaires suivent la glycolyse ordinaire, dite voie d'Embden-Meyerhof-Parnas. Elles rendent presque uniquement de l'acide lactique, environ deux molécules par molécule de glucose. Les hétérofermentaires empruntent la voie de la phosphocétolase, du nom de l'enzyme qui clive le sucre en deux fragments. Cette voie rend, par molécule de glucose, une molécule d'acide lactique, une de gaz carbonique, et une d'éthanol ou d'acide acétique. Elle explique donc pourquoi une cuve dite lactique dégage du gaz et sent l'alcool. Les genres hétérofermentaires les plus relevés dans le café sont Leuconostoc, Weissella et Lactiplantibacillus. Chez Cenicafé, c'est Weissella qui domine, suivi de Leuconostoc et de Lactiplantibacillus. Quand du fructose est disponible, ces bactéries le réduisent en mannitol, un sucre-alcool. Elles s'en servent comme accepteur d'électrons, pour équilibrer leur bilan d'oxydoréduction.

L'acidification est le second effet, et c'est elle qui protège le lot. Dans une cuve fermée brésilienne suivie couche par couche, le pH est passé de 5,8 à 4,4. Les entérobactéries qui dominent la flore de départ ne supportent pas cette acidité et refluent. L'acidification est donc à la fois le produit de la fermentation et sa police.

Reste le levier de conduite, et il n'agit pas sur les lactiques. Il agit sur leurs concurrentes. Les bactéries lactiques tirent leur énergie de la fermentation seule et se passent d'oxygène. Les bactéries acétiques, elles, en ont besoin : elles oxydent l'alcool en acide acétique, celui du vinaigre, et cette oxydation consomme de l'oxygène. Fermer la cuve ne nourrit donc pas les lactiques, cela affame les acétiques.

Ce levier n'est pas fiable pour autant, et il faut le dire. Dans la cuve fermée brésilienne citée plus haut, ce sont les entérobactéries qui ont dominé, et les lactiques sont restées minoritaires. Fermer une cuve ne garantit pas une flore lactique, cela retire seulement un avantage aux acétiques.

Le déroulé

• Récolte de cerises mûres et tri. La maturité fixe le sucre disponible et le pH de départ, donc la vitesse à laquelle l'acidification va s'installer.
• Choix de la matière : cerise entière ou café dépulpé. Cenicafé a comparé les deux sur 192 heures. La cerise entière donne plus de glucose et moins d'acide lactique que le café dépulpé. Les auteurs attribuent le surplus de glucose aux glucides complexes de la pulpe, qui ajoutent une source de carbone. Ils attribuent le déficit d'acide lactique à un meilleur équilibre entre bactéries acétiques et lactiques en cuve ouverte.
• Chargement en cuve fermée munie d'un barboteur. L'essai d'Uberlândia sur cv. Arara employait des bioréacteurs de polyéthylène haute densité de 200 litres, chargés d'environ 124 kilos de cerises. Les couvercles portaient une valve unidirectionnelle, qui laisse sortir le gaz carbonique sans laisser entrer l'air.
• Variante immergée : ajout de 60 litres d'eau, soit 30 pour cent en volume. L'eau homogénéise la température et ralentit les échanges gazeux. Dans cet essai, la voie immergée a porté le genre Lactobacillus à 80,9 pour cent de la communauté bactérienne. En milieu solide, c'est-à-dire sans eau ajoutée, il ne dépassait pas 67,4 pour cent, Weissella occupant alors 21,9 pour cent.
• Mise en anoxie. Personne ne purge la cuve : l'oxygène présent est consommé par les micro-organismes eux-mêmes, et le ciel de cuve se sature en gaz carbonique. Le milieu devient anoxique par épuisement, pas par chasse. Le terme anaérobie est donc abusif au sens strict, et la littérature parle de fermentation anaérobie auto-induite.
• Conduite thermique. Dans l'essai Arara, une chambre régulée à 27 degrés a fait croître de 10,8 pour cent l'abondance relative de Lactobacillus, par rapport aux cuves laissées à l'ombre sans régulation. La cuve fermée chauffe peu d'elle-même. Chez Cenicafé, pour une ambiance tenue à 20,1 degrés, elle n'a gagné que 0,5 à 3,7 degrés. La cuve ouverte, elle, a gagné de 5,1 à 17,6 degrés.
• Inoculation, quand elle a lieu. Chez Cassimiro, Leuconostoc mesenteroides était déjà présent dans les cerises à 8,54 log10 cellules par millilitre, et s'y est maintenu jusqu'au bout. Le but de l'inoculation est de court-circuiter la compétition en imposant d'emblée une population dominante.
• Durée. Les essais publiés sur cuve fermée tournent autour de 24 à 72 heures. Cenicafé a poussé jusqu'à 192 heures et situe la bascule à 72 heures. Au-delà, la qualité physique du grain et la viabilité de l'embryon baissent, quelle que soit la conduite.
• Suivi. Le pH se mesure en continu. Cenicafé dose le glucose et l'acide lactique du mucilage par bandelettes réflectométriques Reflectoquant, d'autres équipes par chromatographie liquide. L'intérêt du suivi est de voir tôt si l'acidification s'installe, car une cuve qui n'acidifie pas a dérivé vers une autre flore.
• Lavage, puis séchage jusqu'à 11 ou 12 pour cent d'humidité. Dans l'essai Arara, le déparchage n'intervenait qu'après 30 jours de repos à température ambiante.

Ce que ça donne en tasse

Ce qui est mesuré, d'abord, et le tableau n'est pas univoque.

Cassimiro et ses collègues ont inoculé Leuconostoc mesenteroides sur canephora Conilon en cuve fermée. Ce lot est classé fine, c'est-à-dire entre 80,0 et 89,0 points, quand les autres traitements restent en premium, entre 70,0 et 79,0. Les descripteurs relevés sont caramel, fruits et épices. C'est le résultat positif le plus net dont on dispose sur inoculation lactique. Il porte cependant sur du canephora, pas sur de l'arabica.

Cenicafé fournit le contrepoids, et il est sévère. Sur arabica, en comparant cuve ouverte et cuve fermée sur 192 heures, la qualité sensorielle n'a pas bougé. Elle ne varie ni selon la matière première, ni selon la condition de fermentation, ni selon la durée. Les valeurs de p sont respectivement 0,6669, 0,5740 et 0,3338. La moyenne s'établit à 83,14 points SCA, avec un écart type de 0,39, et tous les échantillons tiennent entre 80,75 et 85,00. Autrement dit, l'étude qui a mesuré le plus finement la production d'acide lactique n'a trouvé aucun écart en tasse correspondant.

L'essai sur cv. Arara a construit un arbre de décision reliant composition microbienne et note sensorielle, avec 96,43 pour cent d'exactitude. Le genre discriminant n'est pas celui qu'on attendrait : c'est Leuconostoc, au-dessus de 2,6 pour cent d'abondance relative. Ce n'est que lorsque Leuconostoc est rare que la dominance de Lactobacillus devient décisive, à partir de 88,73 pour cent. La règle reste molle de ce côté-là : au-dessus du seuil, l'association avec une bonne tasse n'est que de 67 pour cent. Il s'agit par ailleurs d'une corrélation issue d'un modèle statistique, pas d'une démonstration causale.

Un essai colombien sur var. Castillo montre une amélioration sensorielle nette après inoculation, mais il ne permet pas de l'attribuer aux micro-organismes. Le starter versé dans la cuve contenait aussi de la farine de blé, du sucre roux et 30 kilos d'ananas broyé. Les auteurs notent d'ailleurs que l'inoculum n'a pas colonisé la cuve, et attribuent l'écart aux nutriments apportés.

Ce qui est revendiqué, ensuite. Le vocabulaire commercial du lactique est stable d'un vendeur à l'autre : yaourt, crème, beurre, texture enveloppante, sucrosité. Aucun essai à l'aveugle publié n'attribue ces descripteurs à l'acide lactique lui-même. Le même geste déplace des dizaines d'autres composés, et rien ne permet de faire le partage.

Il faut être clair sur le maillon qui manque. De Bruyn et ses collègues ont dosé les métabolites par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse. L'acide lactique, l'acide acétique et le mannitol produits dans le mucilage se retrouvent dans l'endosperme, c'est-à-dire dans le grain lui-même. Sur la voie sèche, les couches externes titrent 1,0 à 2,1 pour cent d'acide lactique en matière sèche. La migration est donc établie. En revanche, aucune étude publiée ne relie une teneur mesurée en acide lactique dans le grain vert à une note de dégustation. La chaîne s'arrête avant la tasse.

Ce qui rate

Le risque central est la durée, pas la fermeture de la cuve. Chez Cenicafé, la viabilité embryonnaire et la proportion de grains sains baissent significativement avec le temps, dans toutes les conditions. Le lot de départ affichait 84,3 pour cent de grains sains et 83,3 pour cent de viabilité embryonnaire. La conclusion des auteurs place la bascule au-delà de 72 heures.

Il faut corriger ici une idée répandue. On lit souvent que l'acide lactique recherché serait lui-même ce qui abîme la graine. Cenicafé rapporte bien ce lien, mais en citant des travaux antérieurs, pas comme un résultat du sien. Ses propres données vont dans l'autre sens. La cuve fermée a produit plus d'acide lactique et une meilleure viabilité embryonnaire que la cuve ouverte. C'est en cuve ouverte que la perte est la plus forte, et la cerise entière en cuve fermée est ce qui s'abîme le moins, jusqu'à 120 heures.

Un grain de café vert reste une semence vivante, et c'est ce qu'on mesure par le test au tétrazolium. En cuve ouverte, la dégradation de l'embryon démarre après 48 heures et tombe jusqu'à 25 pour cent à 192 heures. Le défaut qui en résulte porte les noms usuels du métier : fermenté, sur-fermenté, stinker pour un grain isolé devenu putride.

La cerise entière en cuve ouverte est le cas le plus explicitement déconseillé. Elle se vend parfois sous les noms de double fermentation, de pre-coffee cherry ou de réserve de fruit. Cenicafé la juge déconseillée au-delà de 24 heures. Le motif est double : la qualité physique se dégrade et la viabilité de l'embryon chute.

Le défaut phénolique, ce goût de médicament ou de plastique, n'est pas apparu n'importe où. Chez Cenicafé, un seul échantillon sur la totalité de l'essai le présente : cerise entière, cuve ouverte, 72 heures. Dans l'essai colombien sur var. Castillo, il a été perçu par les trois dégustateurs certifiés sur la fermentation spontanée. Les auteurs y associent des teneurs élevées en phénol et en aminophénol, en précisant que c'est le premier rapport publié reliant ces composés à ce défaut.

La dérive acétique guette dès qu'il entre de l'air, puisque les bactéries acétiques ne travaillent qu'en présence d'oxygène. Un barboteur mal taré, une cuve ouverte pour prélever ou un remplissage incomplet suffisent à leur rendre la main.

L'hétérogénéité de cuve est le risque le moins visible, parce qu'il ne produit pas un défaut mais un mélange. Une cuve brésilienne a été chargée de 175 kilos de café dépulpé et de 30 litres d'eau. L'acide lactique y a été mesuré à 5,06 grammes par litre en fond, 4,70 au milieu et 2,18 en haut. La composition microbienne, elle, ne variait pas d'une couche à l'autre : c'est le métabolisme qui diffère, pas la flore. Un lot ainsi conduit n'est pas une fermentation, c'est la moyenne de trois.

La température ajoute sa propre dérive en cuve ouverte. Chez Cenicafé, la cerise entière en cuve ouverte dépasse 30 degrés à partir de 48 heures et n'en redescend plus. Elle a atteint 37 degrés à 48 heures. Tout s'accélère alors, sans qu'on puisse reprendre la main.

Les repères

• pH de la cuve, mesuré au Brésil couche par couchede 5,8 au départ à 4,4 en fin
• Bascule de durée72 heures, au-delà la viabilité de l'embryon et la qualité physique baissent
• Cerise entière en cuve ouvertedéconseillée au-delà de 24 heures, au-dessus de 30 °C dès 48 heures
• Note sensorielle chez Cenicafé83,14 points SCA, écart type 0,39, aucun écart entre traitements
• Régulation à 27 °C+10,8 pour cent d'abondance relative de Lactobacillus contre l'ambiante non régulée
• Gradient dans une cuve de 175 kg de café dépulpé5,06 g/L d'acide lactique en bas, 2,18 g/L en haut
• Acide lactique dans les couches externes en voie sèche1,0 à 2,1 % de la matière sèche