Baking Lab Story I

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 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 en 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.

Mijn stem veranderde, ik werd langer, de jaren strompelde 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 rusten. Ik ging biologie studeren maar belandde als ondernemer daarna in de ICT, had geluk en kreeg op een gegeven moment weer kinderlijk veel tijd. De broodgeuren en herinneringen kwamen weer mysterieus bovendrijven en 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 te begrijpen. Ik wilde nu  alles weten en begrijpen over brood. Broodrecepten niet volgzaam uitvoeren, maar de onderliggende chemie begrijpen. Ik ben wetenschappelijk literatuur gaan lezen en  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 voor bedoeld zijn, dan zul je na het lezen van dit artikel hopelijk inzien dat naast het op – juiste – spanning brengen van je deeg veel van deze handelingen betrekking hebben op de korstvorming. De korst is belangrijk omdat het in grote mate de smaak van het brood bepaald. Deze 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 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 vrije en  reactieve  suikers en eiwitfragmenten en anderzijds bepaald wordt door de snelheid waarmee gisten en bacteriën deze vrijgekomen voedingsstoffen consumeren. Wat gebeurd er nu 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 moleculen die biochemische reacties versnellen. Zonder enzymen zouden bij kamertemperatuur nauwelijks biochemische reacties plaatsvinden en daarom spelen ze bij in de biochemie (leven) en bij de breiding van brood een sleutelrol.

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 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 wederom dat het om balans ging. Hoe belangrijk dat woord is en waarom dit woord het maken van brood zo intrigerend maakt.  En naarmate ik meer over deze asymmetrische vorm  van temperatuur ging denken werden ook andere biologische processen 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 in leven 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 fractie thermische 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. die belangrijk zijn voor de smaak. 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 dus. Door het koelen van het deeg stopt de activiteit van gisten en bacteriën niet. Zelfs bij zeer lage temperaturen kan fermentatie worden waargenomen. Bijzondere bacteriesoorten kunnen zelfs groeien bij temperaturen ver onder de 0° C, mits het – zoute – water vloeibaar blijft. Bij lage temperaturen zijn bacteriën doorgaans actiever dan de complexere gistcellen.

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 mijn brood 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” op te lossen en het proces te versnellen. Maar met deze kunstmatige vorm van versuikering 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 meer om de ontdekkingen en inzichten die je tijdens het vallen en opstaan kunt opdoen.

Mijn lange ontdekkingsreis is geworteld in nostalgische jeugdherinneringen over brood en voor nu even gestopt bij de Maxwell-Boltzmann energiedistributie (temperatuur) en een experimentele bakkerij in Amsterdam. De reis gaat straks weer verder….

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

Jechiam Gural
Initiatiefnemer Baking Lab Amsterdam

yam_nin