Les champignons peuvent-ils transformer les déchets alimentaires en une nouvelle sensation culinaire ?

L'un de ses collaborateurs est Rasmus Munk, chef cuisinier et copropriétaire du restaurant deux étoiles Michelin Alchemist à Copenhague, qui sert un dessert - une moisissure Neurospora de couleur orange cultivée sur du riz - inspiré par Hill-Maini.

Ces deux dernières années, Hill-Maini a travaillé avec une équipe de chefs au Blue Hill at Stone Barns, un restaurant deux étoiles Michelin situé à Pocantico Hills, dans l'État de New York, pour créer des bouchées savoureuses à partir de moisissures Neurospora cultivées sur des céréales et des légumineuses, y compris la pulpe résultant de la fabrication du lait d'avoine. À Blue Hill, on vous servira peut-être bientôt une galette de céréales recouverte de Neurospora orange accompagnée d'un pain moisi - du Neurospora orange cultivé sur du pain de riz qui, une fois frit, a l'odeur et le goût d'un sandwich au fromage grillé.

Ce n'est que le début pour Hill-Maini, chercheur postdoctoral Miller à l'université de Californie à Berkeley. Travaillant dans le laboratoire de Jay Keasling, professeur d'ingénierie chimique et biomoléculaire à l'université de Berkeley, il s'est consacré à tout apprendre sur Neurospora intermedia - un champignon très répandu qui est traditionnellement utilisé en Indonésie pour fabriquer un aliment appelé oncom (prononcer ahn' cham) à partir de la pulpe de soja - afin qu'il puisse être largement adapté aux déchets alimentaires et aux palais occidentaux.

"Notre système alimentaire est très inefficace. Un tiers environ de la nourriture produite aux États-Unis est gaspillée, et il ne s'agit pas seulement de coquilles d'œuf dans les poubelles. Il s'agit d'un gaspillage à l'échelle industrielle", a déclaré M. Hill-Maini. "Qu'advient-il de toutes les céréales utilisées dans le processus de brassage, de toute l'avoine qui n'a pas servi à produire le lait d'avoine, des graines de soja qui n'ont pas servi à produire le lait de soja ? Tout cela est jeté.

Lorsqu'un collègue cuisinier indonésien lui a fait découvrir l'oncom fermenté, il a déclaré qu'il avait été frappé par le fait que "cet aliment est un bel exemple de la façon dont nous pouvons prendre des déchets, les fermenter et en faire de la nourriture humaine. Tirons donc les leçons de cet exemple, étudions ce processus en détail, et peut-être pourrons-nous en tirer des enseignements plus généraux sur la manière de relever le défi général du gaspillage alimentaire".

L'évangélisation de Hill-Maini sur les avantages de Neurospora a incité Blue Hill à installer un incubateur et une hotte de culture de tissus dans sa cuisine d'essai cet été, ce qui a permis au restaurant de se plonger plus profondément dans les aliments fongiques. Auparavant, Luzmore, chef en charge des projets spéciaux, envoyait par FedEx divers substrats au laboratoire de Hill-Maini au Joint BioEnergy Institute (JBEI) à Emeryville, en Californie, près de l'université de Berkeley, où Neurospora les transformait comme par magie pour les étudier. Luzmore a goûté à de nombreuses expériences de Neurospora, mais sa préférée est celle réalisée à partir de pain de riz rassis.

"C'est incroyablement délicieux. On dirait que vous avez râpé du cheddar sur du pain et que vous l'avez grillé", explique Luzmore. "C'est une fenêtre très claire sur ce qu'il est possible de faire avec ce produit.

Si les peuples de nombreuses cultures consomment depuis longtemps des aliments transformés par des champignons - les céréales transformées en alcool par la levure, le lait caillé transformé en fromage bleu par la moisissure Penicillium, la sauce soja et le miso produits à partir de graines de soja par la moisissure koji(Aspergillus oryzae) - l'oncom est unique en ce sens qu'il est produit à partir de déchets alimentaires. Mis au point par les Javans il y a longtemps, il semble être le seul aliment humain fermenté uniquement par la moisissure Neurospora. Mais pas pour longtemps.

Un article de Hill-Maini sur la génétique des souches de Neurospora intermedia qui transforment les déchets de lait de soja en oncom, et sur la façon dont les champignons modifient chimiquement 30 types différents de déchets végétaux, sera publié en ligne le 29 août dans la revue Nature Microbiology.

"Ces dernières années, les champignons et les moisissures ont attiré l'attention du public pour leurs bienfaits sur la santé et l'environnement, mais on en sait beaucoup moins sur les processus moléculaires que ces champignons mettent en œuvre pour transformer les ingrédients en aliments", a-t-il déclaré. "Je pense que notre découverte nous ouvre les yeux sur ces possibilités et nous permet de mieux comprendre le potentiel de ces champignons pour la santé et la durabilité de la planète.

Un en-cas nutritif en 36 heures

Dans l'ouest de Java, l'oncom se décline en deux variétés : l'oncom rouge, obtenu par fermentation de la pulpe de soja issue de la fabrication du tofu, et l'oncom noir, cultivé sur les résidus de pressage issus de la fabrication de l'huile d'arachide. Ils sont utilisés de la même manière : dans les sautés, comme en-cas frits et avec du riz comme garniture de boulettes.

Hill-Maini a découvert une chose étonnante à propos de ces concoctions moisies : les champignons transforment la matière végétale indigeste - les polysaccharides, y compris la pectine et la cellulose, provenant de la paroi cellulaire de la plante - en un aliment digeste, nutritif et savoureux en 36 heures environ.

"Le champignon mange volontiers ces éléments et, ce faisant, produit cet aliment ainsi qu'une plus grande quantité de lui-même, ce qui augmente la teneur en protéines", explique-t-il. "On assiste donc à une transformation de la valeur nutritionnelle. On observe un changement dans le profil gustatif. Certains des mauvais goûts associés au soja disparaissent. Enfin, certains métabolites bénéfiques sont produits en grandes quantités.

La levure - un champignon unicellulaire - est réputée pour sa capacité à transformer les céréales et les fruits en alcool. Mais le champignon qui produit l'oncom est différent : c'est un champignon filamenteux, qui pousse et se répand sous forme de filaments identiques aux mycorhizes des champignons qui vivent dans les sols forestiers et produisent des champignons. Le champignon oncom ne produit cependant pas de champignons ; il ressemble à la moisissure qui se développe sur les aliments avariés. La moisissure Penicillium qui produit le fromage bleu et la moisissure koji qui produit la sauce soja, le miso et le saké sont des exemples de champignons filamenteux qui élèvent les aliments fades à un tout autre niveau.

Oncom, cependant, est l'un des seuls, sinon le seul, aliment fongique cultivé à partir de sous-produits alimentaires. Dans son nouvel article, Hill-Maini a démontré que N. intermedia peut se développer sur 30 types de déchets agricoles différents, de la bagasse de canne à sucre au marc de tomate en passant par les coques d'amande et les peaux de banane, sans produire les toxines qui peuvent s'accumuler dans certains champignons et certaines moisissures.

Il a également analysé la génétique des champignons qui produisent l'oncom. Étonnamment, il a découvert que le champignon responsable de l'oncom rouge est principalement N. intermedia - c'était le principal champignon dans les 10 échantillons de Java Ouest.

"Ce qui était très clair, c'est que ce champignon est probablement dominant et peut-être suffisant pour rendre cet aliment possible, en se développant sur les déchets de lait de soja riches en cellulose et en produisant l'aliment en 36 heures", a déclaré Hill-Maini.

Les champignons présents dans l'oncom noir étaient toutefois dominés par une série d'espèces de Rhizopus qui dépendaient de l'endroit où il avait été fabriqué. Il contient également de nombreuses bactéries. Le tempeh, une autre source ancienne et populaire de protéines javanaises, est également produit par des moisissures Rhizopus qui fermentent des graines de soja fraîches.

En approfondissant la génétique de la Neurospora présente dans le red oncom et en comparant ses gènes avec ceux de souches de Neurospora intermedia non présentes dans le red oncom, il a découvert qu'il existe essentiellement deux types de moisissures : les souches sauvages présentes dans le monde entier et les souches adaptées spécifiquement aux déchets agricoles produits par l'homme.

"Nous pensons qu'il s'est produit une domestication lorsque l'homme a commencé à produire des déchets ou des sous-produits, ce qui a créé une nouvelle niche pour Neurospora intermedia. C'est ainsi qu'est probablement apparue la pratique de la fabrication de l'oncom", explique M. Hill-Maini. "Et nous avons découvert que ces souches sont plus aptes à dégrader la cellulose. Il semble donc qu'il y ait une trajectoire unique en matière de déchets, de la poubelle au trésor.

Mais a-t-elle du goût ?

Étant donné que la souche domestique de Neurospora dégrade la cellulose des déchets de soja et d'arachide en un aliment savoureux, M. Hill-Maini s'est demandé si elle pouvait rendre comestibles d'autres déchets.

"Le plus important, surtout pour moi en tant que chef cuisinier, c'est de savoir si c'est savoureux. Bien sûr, nous pouvons le cultiver sur toutes sortes de choses, mais s'il n'a pas d'attrait sensoriel, si les gens ne le perçoivent pas positivement en dehors d'un contexte culturel très spécifique, alors il pourrait s'agir d'une impasse", a-t-il déclaré.

En collaboration avec Munk à Alchemist, il a présenté l'oncom rouge à 60 personnes qui ne l'avaient jamais vu auparavant et leur a demandé leur avis.

"Nous avons constaté que les personnes qui n'avaient jamais goûté cet aliment auparavant lui attribuaient des attributs positifs - il était plus terreux, plus noisette, plus champignon", a déclaré M. Hill-Maini. "Il a toujours obtenu une note supérieure à six sur neuf.

Les chefs de l'Alchemist ont également cultivé des Neurospora sur des arachides, des noix de cajou et des pignons de pin, et tout le monde les a également appréciés.

"Son goût n'est pas polarisant et intense comme celui du fromage bleu. C'est une sorte d'umami terreux plus doux et plus savoureux", a déclaré M. Hill-Maini. Les différents substrats confèrent toutefois leurs propres saveurs, notamment des notes fruitées lorsque la plante est cultivée sur des écales de riz ou du marc de pomme.

Cela a conduit Munk à ajouter un dessert à base de Neurospora au menu d'Alchemist : un lit de vin de prune gélifié surmonté d'une crème de riz non sucrée inoculée avec Neurospora, laissée à fermenter pendant 60 heures et servie froide, surmontée d'une goutte de sirop de citron vert fabriqué à partir de restes d'écorces de citron vert torréfiées.

"Nous avons constaté que le processus modifiait les arômes et les saveurs de manière assez spectaculaire, en ajoutant des arômes sucrés et fruités", a déclaré M. Munk. "J'ai trouvé époustouflant de découvrir soudainement des saveurs comme la banane et les fruits marinés sans rien ajouter d'autre que le champignon lui-même. Au départ, nous pensions créer un plat salé, mais les résultats nous ont incités à le servir plutôt comme dessert."

Ce dessert figurait parmi les autres fermentations comestibles de Neurospora évoquées dans un article publié en décembre dernier dans l'International Journal of Gastronomy and Food Science, dans lequel Hill-Maini, Munk et leurs collègues ont fait état de tests de goût portant sur des aliments oncom et oncom-like cultivés sur des substrats autres que le soja.

"Je trouve incroyable qu'un restaurant puisse apporter une telle contribution à la communauté scientifique", a ajouté M. Munk. "Nous avons dit dès le départ que l'ambition d'Alchemist était de changer le monde par la gastronomie, et ce projet a ce genre de potentiel. Je suis très enthousiaste à l'idée de voir quelles autres applications culinaires cette recherche peut mener à l'avenir et d'utiliser d'autres déchets de l'industrie alimentaire.

Munk a récemment lancé un centre d'innovation alimentaire, Spora, initialement axé sur le recyclage des déchets de l'industrie alimentaire et le développement de sources de protéines délicieuses et diversifiées.

Une éducation culinaire

Hill-Maini a grandi dans un foyer où l'on cuisinait beaucoup. Sa mère, d'origine indienne du Kenya, organisait des cours de cuisine dans leur appartement de Stockholm, en Suède, dans les années 1990, initiant les Suédois aux épices et aux styles de cuisine de l'Inde. Son père est d'origine cubaine et norvégienne.

"En grandissant, j'ai été très tôt attiré par la cuisine comme moyen de comprendre mon héritage culturel et mes origines", a-t-il déclaré.

Après le lycée, il a emmené sa passion pour la cuisine à New York, où il a occupé des emplois subalternes dans plusieurs restaurants avant d'impressionner un employeur avec les sandwichs qu'il apportait pour le déjeuner. À l'âge de 18 ans, il a été choisi pour redéfinir le menu d'une vénérable sandwicherie de Manhattan. L'une de ses créations a été élue parmi les meilleurs sandwichs végétariens de la ville par le New York Times.

Il finit par reprendre ses études, tout en assurant sa subsistance en tant que chef cuisinier, et s'intéresse à la science qui sous-tend les transformations chimiques possibles en cuisine. Après avoir obtenu sa licence au Carleton College de Northfield, dans le Minnesota, il a été admis au programme d'études supérieures de l'université de Harvard, où il a étudié la biochimie et effectué un travail de doctorat sur le microbiome intestinal.

"Puis, vous savez, j'ai voulu revenir à la cuisine", a-t-il déclaré. La bourse Miller m'a donné l'occasion de dire : "J'ai une formation dans le monde culinaire. J'ai une formation en biochimie et en microbiologie. Comment les réunir, surtout si l'on considère les défis auxquels nous sommes confrontés en matière de développement durable et l'ampleur du gaspillage et des effets dévastateurs de notre système alimentaire sur la planète ?

Avec l'aide d'une bourse, il a visité des restaurants, dont Blue Hill, Alchemist et le Basque Culinary Center en Espagne, pour animer des ateliers sur la fermentation.

"Cela m'a incité à retourner à Berkeley et à envisager mes recherches différemment", explique M. Hill-Maini.

Blue Hill l'a accueilli cinq fois au cours des deux dernières années, la dernière fois fin juin pour inaugurer le laboratoire de microbiologie du restaurant, où Luzmore espère que Hill-Maini et d'autres chefs scientifiques viendront faire des expériences.

"Si nous avons tant aimé travailler avec Vayu, c'est parce que je pense qu'il incarne en grande partie la direction que nous prenons", a déclaré M. Luzmore. Depuis 20 ans, le restaurant à but lucratif Blue Hill et la ferme à but non lucratif Stone Hill Farm sont en train de passer du statut de champion de la restauration de la ferme à la table à celui de "laboratoire de recherche". Il ne s'agit pas seulement d'une ferme et d'un restaurant, mais aussi, je l'espère, d'un centre d'innovation - ce que je considère comme un bac à sable - et de faire venir des gens comme Vayu pour faire de la recherche.

En plus de jouer dans le bac à sable de Blue Hill, Hill-Maini aura bientôt le sien : un laboratoire équipé d'une cuisine à l'université de Stanford, où il a été nommé professeur adjoint de bio-ingénierie.

Test de goût

En faisant sauter un hamburger à base de déchets de lait d'avoine qu'il a préparé dans son appartement de Berkeley en juin dernier, Hill-Maini a parlé avec enthousiasme des possibilités offertes par Neurospora et de la dette qu'il a envers les Javanais, qui ont depuis longtemps coopté le champignon pour fabriquer de l'oncom. Neurospora offre un autre type de fermentation complémentaire à la moisissure koji, largement utilisée, qui, ces dernières années, a été adaptée par les chefs pour transformer tant d'aliments qu'elle en est devenue lassante, a-t-il déclaré.

"C'est un nouvel outil dans la boîte à outils du chef", a-t-il déclaré.

Hill-Maini a servi le hamburger parfaitement saisi, que l'on ne peut distinguer d'une petite galette de bœuf, sur un lit de sauce à l'avocat et à la noix de cajou, accompagné de patates douces rôties et d'une salade de concombres et de tomates cerises aux herbes et au citron. Il a coupé le hamburger avec une fourchette, l'a fait tourner dans la sauce et l'a porté à sa bouche.

"Mmm, regardez ça - du gaspillage à la nourriture", a-t-il déclaré. "Il y a du mordant, de la saveur, une note de champignons, des arômes fruités et amusants.

Dans ses recherches futures, il espère découvrir comment Neurospora produit ces saveurs et ces arômes, tout en réduisant le flux de déchets alimentaires.

"La science que je pratique, c'est une nouvelle façon de cuisiner, une nouvelle façon de voir la nourriture qui, je l'espère, aboutira à des solutions qui pourraient être utiles au monde entier", a-t-il déclaré.