Baking Lab Story I

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

Mijn opa overleed toen ik jong was en voor het bakken van brood was ik noodgedwongen aangewezen op mijn moeders kookboeken en soms ook op de beknopte aanwijzingen van de Koopmans meelverpakkingen. Om de paar jaar probeerde ik de glossy plaatjes die rijkelijk te vinden zijn op deze verpakkingen of receptenboekjes na te maken. De resultaten vielen tegen, de broodkorst was grauw, de kruim smakeloos en het brood leek in de verste verte niet op de goudbruine kleurenfoto’s waarin een lachende bakker zichtbaar trots zijn resultaten toont.  Bread is not a piece of cake en het zou mij nog jaren kosten om daar achter te komen.

Ik werd langzaam langer, mij stem veranderde, de jaren strompelde zo voorbij en zo nu en dan volgende een nieuwe bakpogingen. Professionele bakkers vroeg ik ook om advies, maar ook zij konden mij niet echt uitleggen wat ik nu anders moest doen om goed brood te bakken. Het was niet anders en ik liet mijn jeugdherinneringen maar weer even rusten. Ik werd ouder, studeerde biologie, belandde als ondernemer in de ICT, had geluk en kreeg op een gegeven moment weer kinderlijk veel tijd. Geuren en herinneringen kwamen zoals dat “hoort” weer mysterieus bovendrijven. Ik besloot wederom te experimenteren, maar nu voorzien van verstofte academische kennis en aanzienlijk meer levenservaring. Ik maakte meters, mede door de Dutch Oven (een panoven) methode en besloot ongeveer dertig jaar na mijn eerste pogingen om mijn fouten uit het verleden beter te begrijpen. Ik wilde nu ook echt alles weten en begrijpen voorzover dat kon. Dus broodrecepten niet volgzaam uitvoeren, maar de onderliggende chemie begrijpen. Ik ben wetenschappelijk literatuur gaan lezen en eindelijk, na veel experimenten en veel te lezen en uiteraard nog meer mislukkingen begon de kleur en de mysterieuze zoete geur van mijn brood steeds meer op die van mijn vroege jeugdherinneringen te lijken.

Mijn kennis groeide gaande weg en op vakanties in het buitenland ging als het even kon bij bakkers langs om een praatje te maken en soms ook om mee te bakken. 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 en houdbaarheid van het brood en zorgt ook dat de korst donkerder, soms iets roder wordt.

Als je jezelf ooit hebt afgevraagd waar al die handelingen bij het maken van “goed” brood nu eigenlijk goed voor zijn, dan zul je na het lezen van dit artikel wellicht inzien dat naast het op – juiste – spanning brengen van je deeg veel van de handelingen gaan over de korstvorming. De korst 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 en bij het bereiden van brood zijn we op zoek naar een methode die een balans oplevert tussen deze suikers en eiwitfragmenten. Deze balans wordt enerzijds beïnvloedt door de snelheid waarmee zetmeel en eiwitten in het deeg worden afgebroken tot – reactieve – suikers en eiwitfragmenten en anderzijds bepaald wordt door de snelheid waarmee gisten en bacteriën deze vrijgekomen voedingsstoffen consumeren. Goed, maar wat gebeurd er dan met deze balans als we het deeg koelen? Hierover kon ik in de literatuur geen verklaring 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 bijzondere groep moleculen die biochemische reacties versnellen. Zonder enzymen zouden bij kamertemperatuur nauwelijks biochemische reacties plaatsvinden en daarom spelen ze bij in de biochemie en de breiding van brood en sleutel rol.

De effecten van de lange koude “fermentatie” kon ik niet verklaren totdat ik op Internet de videocolleges van Prof. Donald Sadoway (MI, Introduction to Solid State Chemistry ) 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!

Ik realiseerde me dat het weer om balans ging. Hoe belangrijk dat woord is en waarom dit woord het maken van brood zo uniek maakt.  En naarmate ik meer over deze asymmetrische “beschrijving”  van temperatuur ging nadenken werden opeens ook andere biologische processen mij duidelijker. Lees in deel II meer hierover. Deze kleine “bak-ontdekking” verdiende een plek in ons logo. Bekijk hier het memorabele videofragment over de Maxwell-Boltzmann distributie, het is de moeite waard!

Hoe kunnen we nu Sadoway’s bevlogenheid 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 eiwitfragmenten (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, de lange reistijd. 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, mist het – zoute – water vloeibaar blijft. . De levendigheid bij lage temperaturen is bij bacteriën sterker dan bij de complexere cellen die gisten zijn.

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 daarnaast het gluten-netwerk enzymatisch verzwakken. Bij een te lange rijstijd zou dit tot een grauwe korst kunnen leiden (gebrek aan vrije suikers), vooral als in het recept veel gist wordt gebruikt. Maar ook bij te korte rijstijden zullen de enzymen in het deeg weer te weinig suikers en eiwitfragmenten kunnen aanmaken. Verwarrend? Het gaat om het vinden van de juiste balans en balans vinden is zoals we allemaal weten moeilijk en dat maakt broodbakken zo leuk en soms ook best lastig omdat naast tijd, ook temperatuur, zuurgraad, hoeveelheid water en de eigenschappen van het meel of bloem invloed hebben op deze balans.

Naast het ontbreken van goede bakcondities, waaronder een goede broodoven, was het gebruik van teveel gist, te hoge fermentatie temperatuur, te weinig water en een relatief korte rijstijd ongetwijfeld de belangrijkste oorzaak om uit balans te zijn en de rede waarom het vroeger niet wilde lukken.

Waarom zo 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 verbeteren? 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. Het vinden van balans gaat misschien ook niet zo zeer over het bereiken van een doel, maar om de lange reis die gepaard gaat met het vinden van balans waarin je door vallen en opstaan zo veel kunt leren. Als je iets wilt leren heb je tijd nodig. In een keer op je eindbestemming komen kan handig zijn, maar leerzaam is het doorgaans niet.

Mijn lange reis is geworteld in nostalgische jeugdherinneringen over brood en voor nu even geëindigd bij de Maxwell-Boltzmann energiedistributie (temperatuur) en een experimentele bakkerij in Amsterdam. We zijn feitelijk nog maar net begonnen……

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

Jechiam Gural
Initiatiefnemer Baking Lab Amsterdam

yam_nin