Baking Lab Story I

Mijn eerste brood heb ik waarschijnlijk proberen te bakken toen ik een jaar of twaalf, misschien dertien was. Dat had ongetwijfeld te maken met de herinneringen aan de bakkerij van mijn grootvader. Herinneringen die nog steeds af en toe boven komen drijven, met beelden van geoliede metalen blikken, zwetende mannen en goudbruine broden, omgeven door een mysterieuze zoete religieuze geur.

Mijn opa is overleden toen ik jong was. Daardoor was ik voor het bakken van brood op mijn moeders kookboeken en soms op de aanwijzingen van de Koopmans meelverpakkingen aangewezen. Om de paar jaar probeerde ik de glossy plaatjes na te maken. De resultaten vielen tegen, de broodkorst was grauw en deze leek in de verste verte niet op de goudbruine glossy kleurenfoto’s uit onze keukenboeken.

Jaren gingen voorbij met zo nu en dan nieuwe bakpogingen. Soms vroeg ik professionele bakkers om advies, maar zij konden mij niet precies uitleggen wat ik nu anders moest doen om thuis goed brood te bakken. Het was niet anders en ik liet het onderwerp rusten. Ik werd ouder, studeerde biologie, belandde als ondernemer in de ICT, had geluk en kreeg op een gegeven moment weer kinderlijk veel tijd. Herinneringen kwamen weer bovendrijven? Ik besloot weer met brood te experimenteren, nu voorzien van verstofte academische kennis en aanzienlijk meer levenservaring. Ongeveer dertig jaar na mijn eerste pogingen om brood te bakken ben ik de diepte in gedoken. Ik wilde broodrecepten niet volgzaam uitvoeren, maar begrijpen en liefst zelf bedenken. En zoals je dat al kunnen aanvoelen, eindelijk, na veel experimenten en natuurlijk nog meer mislukkingen begon de kleur en de mysterieuze zoete religieuze geur van mijn brood steeds meer op die van mijn vroege jeugdherinneringen te lijken.

Mijn kennis groeide gaande weg en het bakken van brood werd steeds leuker omdat ik me begon te realiseren dat veel van wat ik op school en de universiteit had geleerd de speelplaats van het universum had bereikt, de keuken. Mijn broden raakte verweven met wat ik over biologie, scheikunde, natuurkunde en geschiedenis had geleerd. En brood maken, ontdekte ik, ging ook over eenvoud, over complexiteit over water, vuur en beschaving, dus over waar we vandaan komen en over wie we zijn.

Tijdens mijn experimenten ben ik regelmatig het deeg gaan koelen, een methode die steeds vaker door professionele bakkerijen wordt toegepast. Koeling van het deeg bevordert de smaak van het brood, waarbij de korst ook van kleur verandert. Deze wordt donkerder, soms iets roder.

Als je jezelf ooit hebt afgevraagd waar al die handelingen bij het maken van “goed” brood nu eigenlijk om gaan, dan zul je na het lezen van dit artikel beseffen dat veel van de onderdelen in deze recepten uiteindelijk tot doel hebben om de korstvorming te bevorderen. De broodkorst is belangrijk omdat het in grote mate de smaak van het brood bepaald. Die korst ontstaat zodra suikers onderling en ook met eiwit-fragmenten reageren bij temperaturen tussen de 110°C – 180°C, respectievelijk de karamellisatie en maillard reacties.

Voor een goede broodkorst zijn voldoende van deze reactieve suikers en eiwitfragmenten nodig. Bij het bereiden van brood zijn we dus op zoek naar een methode die een bepaalde balans oplevert van deze suikers en eiwitfragmenten. We weten dat deze balans wordt bepaald door de snelheid waarmee zetmeel en eiwitten in het deeg met behulp van enzymen tot deze reactieve suikers en eiwitfragmenten worden afgebroken en door de snelheid waarmee gisten en bacteriën deze voedingsstoffen weer consumeren. Hoe wordt deze balans dan beïnvloedt als we het deeg koelen? Hierover kon ik in de literatuur weinig informatie vinden, behalve dan de vermelding dat gisten en bacteriën niet of nauwelijks actief zijn bij deze lage temperaturen (4-7 °C), net zomin als de enzymen in het deeg die nodig zijn om de afbraak van zetmeel en eiwitten mogelijk te maken. Enzymen zijn speciale eiwitten die biochemische reacties versnellen. Zonder enzymen zouden bij kamertemperatuur nauwelijks biochemische reacties plaatsvinden en daarom spelen ze in al het leven op aarde en ook bij de bereiding van brood een belangrijke rol.

Ik kon het effect van een lange koude “fermentatie” niet verklaren totdat ik op Internet de videocolleges van Prof. Donald Sadoway ging volgen om mijn kennis over chemie op te frissen. In zijn 22e college werd ik na ongeveer 40 minuten er aan herinnerd dat temperatuur niet een “saai” uniform getal is, maar een gemiddelde waarde is van trillende en botsende deeltjes die verschillende energieën hebben en waarvan de distributie in een mooie vloeiende asymmetrische vorm uitgebeeld kan worden, de Maxwell-Boltzmann distributie!

Opeens realiseerde ik me dan ook hoe door koeling de balans van suikers en eiwitfragmenten in het deeg moest zijn veranderd. En naarmate ik meer over deze asymmetrische temperatuur vorm ging nadenken werden ook opeens ook andere biologische processen voor mij duidelijker. Lees in deel II meer hierover. Het is op zichzelf niet zo bijzonder, maar toch voelde deze  “bak-ontdekking” zo bijzonder dat het een prominente plek verdiende in ons logo. Bekijk hier het memorabele videofragment over de Maxwell-Boltzmann distributie. Het is meer dan de moeite waard!

Hoe kunnen we Sadoway’s bevlogen college nu verbinden met mijn jeugdherinneringen?

Nadat de temperatuur van het deeg daalt tot  4°C zal de activiteit  van gisten en bacteriën drastisch dalen en daardoor ook de consumptie van suikers en afgebroken eiwitten sterk afnemen. De snelheid waarmee zetmeel in suikers en eiwitten in fragmenten (aminozuren) wordt afgebroken zal in het deeg eveneens afnemen, alleen (en hier gaat het dus om) veel minder snel dan de consumptie van deze stoffen. Het enzymatisch afbreken van zetmeel en eiwitten  is relatief een stuk eenvoudiger dan complexe cellen levendig houden bij lage temperatuur. Daarom worden bij deze lage temperaturen nog steeds suikers en eiwitfragmenten enzymatisch geproduceerd (enzymatische afbraak>>eenvoudig & snel) maar niet of nauwelijks nog opgegeten (metabolisme van levende cellen >>complex & langzaam). En zoals we in de video hebben kunnen zien is er ook bij lage temperaturen een klein beetje energie beschikbaar om de “eenvoudige” enzymatische afbraakreacties mogelijk te maken.

Met andere woorden, door de koeling van het deeg is de balans tussen de consumptie en productie van suikers en eiwitfragmenten veranderd. Hierdoor kunnen meer vrije suikers en eiwitfragmenten deelnemen aan de kortsvormende reacties. Door koeling wordt het afbraakproces van zetmeel en eiwitten natuurlijk wel vertraagd. Om toch voldoende suikers en eiwitfragmenten over te houden is meer tijd nodig. Die lange reistijd  komt terug in recepten waarin gevraagd wordt het deeg voor bij voorbeeld 12 uur of nog langer in de koeling te bewaren. Door het koelen van het deeg stopt de activiteit van gisten en bacteriën niet volledig. Zelfs bij zeer lage temperaturen kan fermentatie worden waargenomen. Bijzondere bacteriesoorten kunnen zelfs groeien bij temperaturen ver onder de 0° C. De levendigheid bij lage temperaturen is doorgaans bij bacteriën iets sterker dan bij gisten.

Wat zou er nu gebeuren als we in plaats van het deeg te koelen, het deeg lang zouden laten rijzen op een warme plek? In dat geval zouden de gisten veel van de vrije suikers consumeren en dit zou zeker bij een te lange rijstijd tot een grauwe korst kunnen leiden (gebrek aan vrije suikers), zeker als in het recept veel gist wordt gebruikt. Maar ook bij korte rijstijden zullen enzymen weinig nieuwe suikers en eiwitfragmenten kunnen aanmaken, die nodig zijn voor een mooie korst.  Verwarrend? Het gaat om het vinden van de juiste balans en dat maakt broodbakken leuk en soms lastig. Naast het ontbreken van goede bakcondities, waaronder een goede oven, was het gebruik van teveel gist en relatief te korte rijstijd ongetwijfeld de belangrijkste oorzaak waardoor mijn broden uit balans waren en vroeger niet wilde lukken.

Waarom moeilijk doen over balans, lange rijstijd, koeling en de hoeveelheid gist als je ook gewoon wat extra suiker aan het deeg kunt toevoegen om zo de korst te helpen vormen? In industriële processen wordt ongetwijfeld naast extra enzymen soms ook suiker aan het deeg toegevoegd om zo een deel van het “balans probleem” op te lossen en het proces te versnellen. Maar met deze “truc” gaat men voorbij aan de meer complexere smaken die ontstaan tijdens de langzame fermentatieprocessen die kenmerkend zijn voor ambachtelijk bereid brood. En of je balans met shortcuts kunt omzeilen is weze ook een filosofische vraag.

Met een beetje fantasie zou je kunnen concluderen dat ik door het deeg te koelen uiteindelijk een soort reis heb gemaakt waarin nostalgische herinneringen over brood de Maxwell-Boltzmann energiedistributie konden ontmoeten!

Lees in deel II verder over brood, enzymen en de Maxwell-Boltzmann distributie.

Jechiam Gural
Baking Lab Amsterdam

yam_nin