/Ons logo [Baking bread is not a piece of cake]

Ons logo [Baking bread is not a piece of cake]

Deel I

Mijn eerste brood heb ik waarschijnlijk proberen te bakken toen ik een jaar of twaalf, misschien dertien was. Dat had ongetwijfeld iets te maken met de herinneringen aan de bakkerij van mijn grootvader in Jeruzalem. Dit zijn erinneringen 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 overleed toen ik jong was en voor het bakken van brood was ik aangewezen op mijn moeders kookboeken en op de beknopte aanwijzingen van de Koopmans meelverpakkingen. Om de paar jaar probeerde ik de glossy plaatjes op deze verpakkingen na te maken. De resultaten vielen tegen, de broodkorst was grauw, de kruim smakeloos en het brood leek niet op de goudbruine kleurenfoto’s waarin een lachende bakker trots zijn resultaten toonde. Het maken van brood is niet moeilijk en toch kan er veel fout gaan. Mij zou het nog jaren kosten om er achter te komen waarom het bakken van brood geen piece of cake is.

Zo nu en dan volgde er een nieuwe bakpogingen. Ik vroeg professionele bakkers om advies, maar zij konden mij vreemd genoeg niet uitleggen wat het geheim van goed brood was. Ik liet mijn jeugdherinneringen rusten, studeerde biologie, belandde  – als ondernemer – in de ICT en had geluk.  Na jaren hard werken kreeg ik op een gegeven moment weer kinderlijk veel tijd. De broodgeuren en herinneringen van mijn jonge jaren kwamen bovendrijven. Ik besloot met brood verder 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 mijn “fouten” uit het verleden te vertalen naar ontdekkingen. De onderste steen over het bakken van brood moest nu naar boven komen. Dat betekende recepten niet zomaar volgzaam uitvoeren, maar de onderliggende chemie begrijpen. Ik ben toen veel wetenschappelijk literatuur gaan lezen, nog meer experimenten gaan doen en na meer “mislukkingen” begon langzaam de kleur en de mysterieuze zoete geur van mijn brood steeds meer op die van mijn jeugdherinneringen te lijken.

Op vakanties in het buitenland ging ik steeds vaker bij bakkers langs om een praatje te maken en af en toe ook mee te bakken. Brood maken werd steeds leuker omdat ik me begon te realiseren dat veel kennis die ik op school en de universiteit had geleerd de speelplaats van het universum had bereikt: de keuken. Mijn broden raakten verweven met wat ik over biologie, scheikunde, natuurkunde en geschiedenis had geleerd. Ik ontdekte dat brood maken natuurlijk veel meer was dan een mooi Koopmans- of kookboekplaatje. Het ging ook over eenvoud, complexiteit, water, vuur en de oorsprong van onze  – westerse – beschaving.

Tijdens mijn vervolgexperimenten ben ik regelmatig het deeg gaan koelen. Koeling van het deeg bevordert de smaak en houdbaarheid van het brood en zorgt dat de korst donkerder, en soms iets roder wordt. De broodkorst is belangrijk omdat het inderdaad de smaak van brood bepaald. Na het lezen van dit verhaal zal een broodbakker ongetwijfeld zien dat veel van de handelingen bij het maken van brood gericht zijn om een goede korst te krijgen. De korst ontstaat zodra suikers onderling en ook met eiwit-fragmenten (peptiden) reageren bij temperaturen tussen de 110°C en 180°C; de zogenaamde karamellisatie en maillard reacties.

Voor een goede broodkorst heb je zogenaamde reactieve suikers en eiwitfragmenten nodig. Maar dat alleen is niet genoeg. Bij het maken van brood gaat het vooral ook om de balans tussen deze stoffen. Niet teveel en niet te weinig dus. Vergelijk het maar met de suikerspiegel in je lichaam, te weinig en ook te teveel suiker is onwenselijk, en zelfs dodelijk. De balans van deze stoffen wordt enerzijds beïnvloedt door de snelheid waarmee zetmeel (opslag van suiker) en eiwitten in het deeg worden afgebroken tot reactieve suikers en eiwitfragmenten (peptiden) en door de snelheid waarmee gisten en bacteriën deze vrijgekomen voedingsstoffen consumeren. Wat gebeurt er nu met deze balans als we het deeg koelen? Hierover kon ik in de literatuur geen goede verklaring vinden, behalve dan de vermelding dat gisten en bacteriën niet of nauwelijks actief zijn bij lage temperaturen (4 tot 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 enorm versnellen. Zonder enzymen zouden bij kamertemperatuur nauwelijks biochemische reacties mogelijk zijn en daarom spelen ze bij in de biochemie (leven) en ook bij de breiding van brood een sleutelrol. Hierover meer in deel 2 (waarom zijn enzymen zo groot).

De doorbraak in deze zaak volgde toen ik op Internet de videocolleges van Prof. Donald Sadoway (MIT, Introduction to Solid State Chemistry ) ging volgen om zo mijn kennis over chemie op te frissen. In zijn 22e college werd ik na ongeveer 40 minuten er aan herinnerd dat temperatuur niet zomaar een getal is, maar een gemiddelde waarde van trillende en botsende deeltjes die verschillende energieën hebben en waarvan de distributie in een vloeiende asymmetrische vorm uitgebeeld kan worden: de Maxwell-Boltzmann distributie!

Naarmate ik meer over deze asymmetrische vorm ging denken kwamen andere vragen bovendrijven, zoals de vraag waarom enzymen zoveel groter zijn dan de moleculen die ze handig weten te maken of breken (zie deel 2). Hieronder het memorabele videofragment over de Maxwell-Boltzmann distributie; het is de moeite waard!

Hoe kunnen we Sadoway’s verwondering in dit videofragment over de beperkte energie die bij kamertemperatuur aanwezig is met mijn jeugdherinneringen in verbinding brengen?

Laten we de temperatuur verder verlagen en kijken wat er gebeurt. Zodra de temperatuur van het deeg daalt tot ongeveer  4°C zal de activiteit van gist en bacteriën sterk dalen en daardoor zal ook hun consumptie van suikers en eiwitten uit de omgeving in het deeg verlagen. De snelheid waarmee enzymen zetmeel in suikers en eiwitfragmenten (peptiden) afbreken zal eveneens afnemen, alleen minder snel dan de consumptie van deze stoffen, waardoor het evenwicht van deze stoffen in het deeg begint te veranderen. Het enzymatisch afbreken van zetmeel en eiwitten is vele malen eenvoudiger dan complexe cellen in leven houden. Daarom zal bij lage temperatuur nog steeds suikers en eiwitfragmenten enzymatisch geproduceerd worden (enzymatische afbraak >> eenvoudig & snel) maar zullen minder worden gegeten (metabolisme van levende cellen >> complex & langzaam). En zoals we in de video hebben kunnen zien is er ook bij lage temperaturen nog een fractie aan hoge thermische energie beschikbaar om de enzymatische afbraakreacties mogelijk te maken.

Met andere woorden, door de koeling van het deeg wordt de balans (evenwicht) tussen de consumptie en productie van suikers en eiwitfragmenten veranderd. Hierdoor kunnen meer vrije suikers en eiwitfragmenten deelnemen aan de korst-vormende reacties. Door koeling wordt het wel vertraagd en daardoor hebben we wel meer tijd nodig om het process ruimte te geven. Overigens stopt door het koelen van het deeg de activiteit van gisten en bacteriën niet. Zelfs bij zeer lage temperaturen kan fermentatie worden waargenomen. Bijzondere bacteriesoorten kunnen in de zee zelfs groeien bij temperaturen ver onder de 0° C, mits het – zoute – water vloeibaar blijft. Bij lage temperaturen zijn bacteriën doorgaans actiever dan de meer complexere gistcellen. Koude fermentatie komt ook voor in de bereiding van andere gefermenteerde producten zoals het maken van bier (ondergisting).

Wat zou er nu gebeuren als we in plaats van het deeg te koelen, het deeg juist lang laten rijzen op een warme plek? In dat geval zouden de gisten en bacteriën veel van de vrije suikers consumeren. Bij een te lange rijstijd zou dit tot een grauwe korst leiden (vooral gebrek aan vrije suikers), zeker als in het recept veel gist wordt voorgeschreven. Bij een korte rijstijd zullen de enzymen in het deeg normaal gesproken weer te weinig suikers en eiwitfragmenten aanmaken. Verwarrend? Het gaat om het vinden van het juiste evenwicht. Het vinden van deze balans kan lastig zijn en dat is waarom het bakken van brood geen piece of cake is. 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 rede waarom mijn brood vroeger niet wilde lukken.

Je kunt je afvragen waarom we zo ingewikkeld 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 enzymen soms ook suiker aan het deeg toegevoegd om zo de smaak te verbeteren. Maar met deze kunstmatige ingreep gaat men voorbij aan de meer complexere smaken die ontstaan tijdens de langzame fermentatieprocessen die kenmerkend zijn voor ambachtelijk bereid brood.

Biologie, temperatuur, balans en de smaak van gefermenteerd brood zijn fundamenteel met elkaar verweven. Aan de basis van deze verbinding ligt de Maxwell-Boltzmann temperatuur distributie, die een lange reis heeft gemaakt om in ons logo te komen. Een reis die nog langer gaat worden en waar steeds meer mensen bij betrokken raken, waaronder jonge studenten die nu meedenken over verbindingen tussen wetenschap en voeding en over circulaire processen. Een reis waarin we in de vorm van informele educatie, workshops en cursussen steeds meer mensen bereiken die thuis weer met brood en voeding beginnen te experimenteren.

Lees en bekijk meer:

Jechiam Gural
Initiatiefnemer Baking Lab Amsterdam

yam_nin