Valorisation des produits forestiers non ligneux dans la formulation de boisson fermentée de type kombucha.

Abstract

The valorization of non-timber forest products, often underexploited in Europe, constitutes a promising avenue combining agri-food innovation and sustainable management of natural resources. Among them, certain forest plants such as sweet woodruff (Galium odoratum), hawthorn (Crataegus monogyna), and elderberry (Sambucus nigra) stand out for their antioxidant, cardioprotective, and mildly sedative properties, as well as for their aromatic profiles. In a context of growing demand for natural and functional beverages, the question arises of the valorization of these non-timber forest products in the formulation of a fermented beverage such as kombucha. This type of beverage, obtained from the fermentation of a sweetened infusion by a symbiosis of bacteria and yeasts (SCOBY), offers an ideal medium to highlight plant matrices rich in secondary metabolites and to create a product that is both functional, sustainable, and sensorially attractive. A kombucha based on an infusion of these plants is produced by varying three experimental parameters: the plant species used, the infusion temperature (hot/cold), and the dehydration rate of the plant material (fresh/dry). Each combination is subjected to a 7-day fermentation under controlled conditions. The resulting beverages are analyzed according to three approaches: (i) Physico-chemical analyses: pH measurement, HPLC quantification of sugars, ethanol, and organic acids. (ii) Analysis of volatile compounds: identification and quantification of compounds by chromatography (GC-MS) after extraction by stir bar sorptive extraction (SBSE). (iii) Sensory analysis: hedonic test by a consumer panel. The results indicate that the plant species and the infusion temperature have no significant effect on the physico-chemical parameters measured. In contrast, the dehydration rate of the plant material significantly influences these parameters. Infusions made from dried plants show a more acidic pH, a more complete hydrolysis of sucrose into glucose and fructose, as well as higher contents of ethanol and organic acids. These observations suggest that drying, by breaking cell membranes, facilitates the extraction of sugars and bioactive compounds, thereby increasing the availability of fermentable substrates for the kombucha microorganisms. The analysis of volatile compounds shows that drying and infusion temperature significantly modify the molecular and aromatic profiles of the beverages. Cold infusions of dried plants present a richer and more diverse profile, probably linked to a gentle and prolonged extraction preserving heat-sensitive volatile compounds. Conversely, hot infusions of dried plants are characterized by higher contents of fatty acids and phenolic compounds. In both cases, this aromatic richness is explained by the fact that plant drying induces a rupture of cellular structures, making secondary metabolites more accessible. On the sensory level, sweet woodruff is the plant most appreciated by the tasters. Its characteristic aromatic notes of fresh hay and vanilla, due to the presence of coumarin, give the kombucha a distinct and pleasant profile. Hawthorn and elderberry, although presenting interesting aromatic profiles, are less appreciated.

La valorisation des produits forestiers non ligneux, souvent sous-exploités en Europe, constitue un axe prometteur mêlant innovation agroalimentaire et gestion durable des ressources naturelles. Parmi elles, certaines plantes forestières telles que l’aspérule odorante (Galium odoratum), l’aubépine (Crataegus monogyna) et le sureau (Sambucus nigra) se distinguent par leurs propriétés antioxydantes, cardioprotectrices et légèrement sédatives, ainsi que par leurs profils aromatiques. Dans un contexte de demande croissante pour des boissons naturelles et fonctionnelles, se pose la question de la valorisation de ces produits forestiers non ligneux dans la formulation d’une boisson fermentée de type kombucha. Ce type de boisson, issu de la fermentation d’une infusion sucrée par une symbiose de bactéries et levures (SCOBY), offre un support idéal pour mettre en valeur des matrices végétales riches en métabolites secondaires et créer un produit à la fois fonctionnel, durable et sensoriellement attractif. Un kombucha à base d’infusion de ces plantes est élaboré en faisant varier trois paramètres expérimentaux : l’espèce végétale utilisée, la température d’infusion (chaud/froid) et le taux de dessiccation du matériel végétal (frais/sec). Chaque combinaison est soumise à une fermentation de 7 jours en conditions contrôlées. Les boissons obtenues sont analysées selon trois approches : (i) Analyses physico-chimiques : mesure du pH, dosage par HPLC des sucres, de l’éthanol et des acides organiques. (ii) Analyse des composés volatils : identification et quantification des composés par chromatographie (GC-MS) après extraction par sorption sur barreau magnétique (SBSE). (iii) Analyse sensorielle : test hédonique par un panel de consommateur. Les résultats indiquent que l’espèce végétale et la température d’infusion n’ont pas d’effet significatif sur les paramètres physico-chimiques mesurés. En revanche, le taux de dessiccation du matériel végétal influence de manière significative ces paramètres. Les infusions à base de plantes sèches présentent un pH plus acide, une hydrolyse plus complète du saccharose en glucose et fructose, ainsi que des teneurs plus élevées en éthanol et en acides organiques. Ces observations suggèrent que le séchage, en rompant les membranes cellulaires, facilite l’extraction des sucres et des composés bioactifs, augmentant ainsi la disponibilité des substrats fermentescibles pour les micro-organismes du kombucha. L’analyse des composés volatils montre que le séchage et la température d’infusion modifient significativement les profils moléculaires et aromatiques des boissons. Les infusions à froid de plantes sèches présentent un profil plus riche et diversifié, probablement lié à une extraction douce et prolongée préservant les composés volatils thermosensibles. À l’inverse, les infusions à chaud de plantes sèches sont caractérisées par des teneurs plus élevées en acides gras et en composés phénoliques. Dans les deux cas, cette richesse aromatique s’explique par le fait que le séchage des plantes induit une rupture des structures cellulaires, rendant les métabolites secondaires plus accessibles. Sur le plan sensoriel, l’aspérule odorante estla plante la plus appréciée par les dégustateurs. Ses notes aromatiques caractéristiques de foin frais et de vanille, dues à la présence de coumarine, confèrent au kombucha un profil distinct et agréable. L’aubépine et le sureau, bien que présentant des profils aromatiques intéressants, sont moins appréciés.