La science montre pourquoi la fabrication traditionnelle du kimchi fonctionne si bien

Une nouvelle étude révèle pourquoi les récipients de fermentation faits à la main appelés onggi résistent à l'épreuve du temps

Le kimchi, un ancien aliment de base de la cuisine coréenne, est traditionnellement fermenté dans des pots en terre cuite faits à la main appelés onggi. Mais lorsqu'il s'agit de production de masse, les entreprises utilisent des bocaux en verre et autres matériaux pour faire fermenter le kimchi en grande quantité. Aujourd'hui, une nouvelle étude démontre pourquoi certains fabricants de kimchi ne jurent que par la technologie traditionnelle : les onggi fournissent des environnements propices à la croissance des bactéries lactiques, les "bons" microbes qui donnent au kimchi sa saveur aigre caractéristique.

"Avoir une prolifération bactérienne plus élevée est bénéfique sur le plan nutritionnel et génère [le] goût unique des aliments fermentés", déclare Soohwan Kim, titulaire d'un doctorat en génie mécanique. étudiant spécialisé en mécanique des fluides et biophysique au Georgia Institute of Technology. Pour une étude publiée le mois dernier dans le Journal of the Royal Society Interface, Kim et son collègue ont comparé un onggi à un bocal en verre et ont découvert que le récipient en céramique produisait du kimchi avec des niveaux plus élevés de bactéries lactiques sur la même période de fermentation. "Il existe une croyance culturelle selon laquelle l'onggi utilisé dans les aliments fermentés améliore la nourriture, mais il n'y a pas de bonne science à ce sujet", dit Kim. Son travail vise à changer cela.

La création de délicieux kimchi est une entreprise artistique, scientifique et culinaire dans laquelle le processus de fermentation est essentiel. Étant donné que de nombreux facteurs différents affectent ce processus, le kimchi et les autres aliments fermentés sont capricieux, note Maria L. Marco, microbiologiste alimentaire à l'Université de Californie à Davis. "Même dans un aliment particulier [fabriqué] en utilisant les mêmes ingrédients et la même recette, comment peut-il y avoir des saveurs et des résultats différents à cette fermentation ? C'est une grande question à laquelle nous n'avons pas toutes les réponses pour le moment", explique Marco, qui n'était pas impliqué dans la nouvelle étude.

Afin d'étudier le processus de fermentation, Kim et son directeur de thèse, le dynamique des fluides de Georgia Tech, David Hu, ont utilisé une combinaison d'expérimentation et de modélisation mathématique. Ils ont conclu que la production de kimchi dans un onggi permet une plus grande croissance bactérienne que de le faire dans un bocal en verre scellé. Plus important encore, les chercheurs ont découvert ce qui rend les onggi idéaux pour ce processus.

"J'ai pensé que c'était une approche intéressante pour essayer de commencer à comprendre comment la fabrication d'aliments fermentés de différentes manières peut affecter la nourriture qui est faite", dit Marco.

La différence entre les conteneurs est liée à leur perméabilité, ou à la vitesse à laquelle le liquide et le gaz peuvent les traverser. La production de kimchi exceptionnel nécessite une situation Goldilocks, dit Kim : les cuves de fermentation doivent être semi-perméables plutôt que trop perméables ou imperméables.

La perméabilité est importante car elle influence la danse délicate entre le dioxyde de carbone et les bactéries lactiques. Ces microbes migrent naturellement du sol vers les légumes qui y poussent, y compris le chou et d'autres ingrédients qui forment la base du kimchi. Pendant le processus de fermentation salée, l'acide lactique et d'autres types de bactéries se développent et expulsent le dioxyde de carbone, qui commence à s'accumuler dans le récipient. Les résultats des chercheurs démontrent que les bactéries lactiques "prolifèrent à un niveau modéré de dioxyde de carbone", explique Kim. Mais un excès de dioxyde de carbone a besoin d'un endroit où aller ; sinon, il atteindra une concentration élevée qui finira par entraver la croissance bactérienne très importante. À l'inverse, si le contenant est trop perméable, le dioxyde de carbone s'échappera trop rapidement, ce qui réduira la croissance bactérienne.

Après que Kim ait acheté un onggi non émaillé de sa ville natale sur l'île de Jeju, en Corée du Sud, lui et Hu ont mesuré les niveaux de dioxyde de carbone alors que le chou saumuré fermentait à la fois dans l'onggi et dans un bocal en verre hermétiquement fermé. Ils ont réalisé trois essais par bocal, en stérilisant les contenants en autoclave avant chaque essai. Pour des mesures précises, les chercheurs ont recouvert l'onggi d'un couvercle sur mesure pouvant accueillir des capteurs de pression, de dioxyde de carbone et d'oxygène. Ils ont ensuite utilisé un mince film plastique pour sceller les espaces restants entre les capteurs et le couvercle. Kim et Hu ont noté dans l'étude que le bocal en verre fuyait un peu, quoique moins que l'onggi.

Pendant deux jours par essai, l'onggi rempli de chou et le bocal en verre reposaient dans un four réglé à 25 degrés Celsius. "J'ai mis cette [température] plus élevée que d'habitude pour accélérer le processus de fermentation", explique Kim. Alors que le kimchi peut être fermenté à des températures beaucoup plus basses, telles que cinq degrés Celsius, Kim note que lui et Hu ont supposé que le seul changement résultant de la température plus élevée "est la vitesse du processus".

Les chercheurs ont également utilisé la microscopie électronique et la tomodensitométrie pour sonder la structure poreuse de l'onggi et calculer son "coefficient de perméabilité au gaz", ou la facilité avec laquelle le gaz pouvait le traverser. Ils ont découvert que cette valeur était plus du double de celle du bocal en verre. Parce que l'onggi a permis au dioxyde de carbone de s'échapper plus rapidement que son homologue en verre, les bactéries lactiques ont prospéré. Dans le bocal en verre, où le dioxyde de carbone n'était pas libéré aussi rapidement, le gaz étouffait la croissance bactérienne. "La structure poreuse de l'onggi imite le sol meuble où se trouvent naturellement les bactéries lactiques", ont écrit les chercheurs dans leur article. Cela permet de garantir que les aliments fermentés dans le récipient regorgent de microbes.

Les chercheurs ont également démontré la perméabilité de l'onggi avec une expérience tirée de la culture coréenne : ils ont rempli le récipient à moitié d'eau salée et ont montré qu'en huit heures, des dépôts de sel commençaient à recouvrir sa surface extérieure. "La culture coréenne l'appelle une 'fleur de sel'", dit Kim. Ce phénomène est généralement observé lorsque les chefs coréens font fermenter de la sauce soja (ou ganjang) dans des onggi. Lorsque ces fleurs salées apparaissent à l'extérieur d'un onggi, on pense qu'elles signifient que ce récipient particulier est suffisamment perméable pour produire des sauces de premier ordre.

"Même dans la culture ancienne, [les fabricants de kimchi utilisaient] la régulation du niveau de gaz pour optimiser le processus de fermentation", explique Kim. Bien que les producteurs de kimchi à grande échelle combinent des bocaux en verre, en plastique ou en métal avec un système de régulation du gaz, les travaux de Kim et Hu démontrent que l'onggi peut atteindre le même objectif par lui-même.

Peut-être en raison de cette capacité, les récipients traditionnels sont toujours en demande aujourd'hui : les artisans continuent de créer des onggi que les amateurs de kimchi peuvent utiliser pour obtenir une fermentation de qualité.

Rachel Crowell est un écrivain basé dans le Midwest qui couvre les sciences et les mathématiques. Suivez Crowell sur Twitter @writesRCrowell Crédit : Nick Higgins

Evelyne Kim

Kévin Bonham

Amis scientifiques et Svenja Lohner