La fermentation lactique dans le procédé traditionnel de fabrication de la bière de sorgho (dolo, pito) : caractérisation des bactéries lactiques pour la sélection de cultures starter

Abstract

Le dolo et le pito sont deux bières traditionnelles (boissons fermentées), produits à partir des grains de sorgho. Le procédé de fabrication qui comprend le maltage des grains de sorgho et le brassage, a été étudié à Ouagadougou (Burkina Faso) et à Tamale (Nord Ghana). Des prélèvements ont été effectués au cours du maltage et du brassage, sur la matière première, les produits intermédiaires et les produits finis, pour les analyses microbiologiques et physicochimiques et l’isolement de bactéries lactiques. L’approche polyphasique a été utilisée pour l’identification des isolats notamment les caractéristiques biochimiques, le profil de fermentation des hydrates de carbones (API 50 CHL), le profil ITS-PCR/RFLP, le profil PFGE et la séquence partielle de l’ADN. Des propriétés technologiques des isolats ont été déterminées principalement l’activité acidifiante, la production de polysaccharides exocellulaires (EPSs), l’activité amylasique et l’activité antimicrobienne. Quatre souches de bactérie lactique sélectionnées sur la base de leurs propriétés technologiques et un isolat de levure ont été expérimentés comme cultures starter dans la production du dolo; les échantillons de dolo obtenus ont été soumis à l’appréciation d’un jury de dégustateurs. Le maltage traditionnel du sorgho comprend les opérations de trempage des grains, de germination et de séchage solaire des grains germés. Une fermentation lactique naturelle non contrôlée a été mise en évidence pendant le trempage des grains avec un développement de bactéries lactiques de 105 à 109-1010 ufc/ml (5 à 9-10 log ufc/ml) et une baisse du pH de l’eau de trempage. Les espèces prédominantes associées aux étapes du maltage du sorgho ont été Lactobacillus fermentum, Pediococcus acidilactici, Weissella confusa, Enteroccocus faecium, Pediococcus pentosaceus et Lactococcus lactis subsp. lactis. Pendant le trempage, simultanément au développement de Lact. fermentum, Ped. acidilactici et W. confusa, la croissance des bactéries Gram-négatif a été inhibée. 39,62%, 22,64% et 17,92% des isolats dominés par Lact. fermentum, ont montré la capacité d’inhiber la croissance respective de Staphylococcus aureus, Escherichia coli et Listeria innocua. 37,73% des isolats ont montré une faible activité amylasique et 90,5 % ont montré une capacité à produire des EPSs. Lact. fermentum a été l’espèce dominante dans les grains de sorgho pendant le trempage et la germination et dans le malt de sorgho. Le brassage traditionnel du dolo et du pito comprend principalement le broyage du malt de sorgho, l’empâtage, l’acidification du moût, la cuisson, le refroidissement et la fermentation alcoolique du moût final par l’addition de levure locale. Les bactéries lactiques ont été de l’ordre de 5,6-7,5 log ufc/g dans la farine de malt de sorgho et pendant l’empâtage. Des niveaux similaires de levures et de bactéries Gram-négatif ont été observés. Ces charges microbiennes ont diminué à 3,7-4,5 log ufc/g pour les bactéries lactiques et ≤2-3log ufc/g pour les bactéries Gram-négatif en fin d’empâtage, après un traitement thermique modéré. L’acidification a duré 12-16h selon les sites, et a été caractérisée par une baisse du pH, une augmentation de l’acidité titrable et un développement de bactéries lactiques qui ont atteint 8,8-9,9 log ufc/g, avec par contre une inhibition de la croissance des bactéries Gram-négatif. Lact. fermentum, Lact. delbrueckii ssp. delbrueckii, Lact. delbrueckii ssp. bulgaricus et Pediococcus acidilactici ont été les espèces impliquées dans l’acidification du moût. En plus de ces espèces, Lactococcus lactis ssp. lactis et Leuconostoc lactis ont été également identifiés aux autres étapes du brassage. Le profil des espèces bactériennes a été similaire pour les quatre sites étudiés; cependant, une grande diversité a été observée au niveau des isolats d’une même espèce à travers les profils PFGE. Lact. fermentum a dominé la microflore tout au long du brassage, du malt de sorgho au produit fini, notamment pendant la phase d’acidification qui est une fermentation lactique naturelle non contrôlée. Cette v espèce se présente comme un candidat potentiel pour la sélection de cultures starter basée sur les propriétés technologiques des isolats, pour la conduite d’une fermentation lactique contrôlée du moût. L’étude des propriétés technologiques des isolats de l’espèce dominante, Lact. fermentum a montré que 33,3 %, 31,8%, 22,7% et 15,9% des isolats ont la capacité d’inhiber respectivement la croissance de Staphylococcus aureus entérotoxine A, Staph. aureus entérotoxines A et B, Escherichia coli et Listeria innocua. En fonction de leur activité acidifiante, les isolats se sont répartis en quatre groupes: G1(43,48% des isolats) avec un taux d’acidification de 1,14 ±0,15 ΔpH en 6h de fermentation, G2 (36,08% des isolats) avec un taux d’acidification de 1,12±0,15 ΔpH en 9h, G3 (15,65% des isolats) avec un taux d’acidification de 1,03±0,07 ΔpH en 12h de fermentation et G4 (4,78% des isolats) avec 1,03±0,07 ΔpH de taux d’acidification en 15h de fermentation. 88,7% des isolats ont montré une capacité à produire des EPSs, et 15% ont révélé une faible activité amylasique. Les isolats ayant une activité antimicrobienne appartiennent aux groupes G1 (5,76%), G2 (40,38%) et G3 (36,53%). Lact. fermentum fermente le moût du dolo et du pito, en l’acidifiant, en produisant des acides organiques, des EPSs et des substances antimicrobiennes. Des isolats acidifiant rapidement (G1 et G2), possédant une activité antimicrobienne et produisant des EPSs, présentent des potentialités pour être utilisés comme cultures starter dans une fermentation contrôlée du moût. Ceci contribuera à réduire la durée de l’acidification et améliorer la qualité des produits. Quatre souches de Lact. fermentum possédant une activité antimicrobienne et appartenant aux groupes G1 et G2, associées à un isolat de levure (L4) ont été utilisés comme cultures starter dans la production du dolo au laboratoire et en unité de production. Les essais ont été réalisés selon le brassage traditionnel (double fermentation lactique puis alcoolique du moût) et par cofermentation lactique et alcoolique du moût. Une bonne croissance microbienne et une baisse du pH ont été enregistrées pendant la fermentation lactique, la fermentation alcoolique et la cofermentation lactique et alcoolique lors des essais réalisés au laboratoire. Les essais réalisés en unité de production ont donné des résultats comparables à ceux du laboratoire. Les cultures starter de Lact. fermentum ont permis de réaliser la fermentation lactique du moût en 9h à l’unité de production au lieu de 12-16h, durées de la fermentation lactique naturelle non contrôlée dans le procédé traditionnel. Utilisées en culture mixte, Lact. fermentum et la levure L4 ont permis de produire du dolo en 12 h de co-fermentation au lieu de 21-48 h, durées des fermentations lactique et alcoolique dans le procédé traditionnel. L’utilisation des cultures starter contribue à réduire la durée de production. Les échantillons de dolo obtenus avec les cultures starter ont présenté des caractéristiques organoleptiques et physico-chimiques comparables à celles du dolo traditionnel et ont été jugés acceptables par les dégustateurs. L’utilisation de cultures starter de Lact. fermentum pour une fermentation contrôlée par inoculation du moût du dolo peut être expérimentée à l’échelle pilote.