De geheimen van zuurdesem

582Een mengsel van meel en water, meer is het op het eerste oog niet, maar schijn bedriegt. Welkom in de wondere wereld van de bacteriën, gisten en schimmels! Waarom is zo’n bruin prutje in staat om brood te laten rijzen en hoe komt het dat zuurdesembrood vaak zuur smaakt? Uit interesse heb ik mij eens verder verdiept in deze ingewikkelde materie. Ik wil niet beweren dat ik nu een expert ben want dit onderwerp is zo veelomvattend dat je er een meerjarige studie aan kan wijden maar ik hoop hier een beknopt overzicht te kunnen geven van de werking en samenstelling van onze desemvriend.

De ‘battle’ van bacillen, gisten en schimmels maar ook de onderlinge samenwerking en de functie van enzymen kan je zien als een spannende actiefilm. Niet alleen de ‘grand final’ (een lekker brood) is interessant, ook de weg ernaartoe mag je niet missen!  

Zuurdesem oftewel een ‘gefermenteerd zuur deeg’ ontstaat door het vermeerderen van de natuurlijke bacterie- en giststammen in een mengsel van meel en water. In meel (in mindere mate in bloem) zitten van nature veel verschillende melkzuurbacteriën (lactobacillen) en wilde gisten. Deze bacteriën en gisten zitten ook in de lucht, in het water en de materialen die je gebruikt. Als je tien willekeurige personen vraagt om volgens hetzelfde recept een desem te maken dan zullen alle tien de desems hun eigen specifieke geur en samenstelling ontwikkelen. De verschillende soorten kunnen ook regionaal gebonden zijn. Welke soorten gaan overheersen in je desem is van veel factoren afhankelijk (temperatuur, vochtpercentage , meelsoort etc).

Niet alle melkzuurbacteriën en gisten zijn geschikt om brood te laten rijzen maar door het creëren van de juiste omstandigheden zullen de waardevolle soorten de overhand krijgen.

De gisten en melkzuurbacteriën zetten biochemische processen in gang waarbij suikers met behulp van enzymen worden omgezet in bijvoorbeeld melkzuur, alcohol (ethanol) en CO2. Deze omzetting genereert energie, hetgeen van belang is voor de bacterie- en giststammen om te kunnen overleven, groeien en vermenigvuldigen.

Fermentatie (Latijn: fermentum, zuurdeeg) is in de biochemie het omzetten van biologische materialen (substraat) met behulp van bacteriën, celculturen of schimmels, zowel in afwezigheid van zuurstof (anaeroob) als in aanwezigheid van zuurstof (aeroob). (wikipedia)

 

Gisten en melkzuurbacteriën

Wat voor gisten en bacteriën zitten er nou eigenlijk in zuurdesem en wat is hun functie?

Facultatief anaerobe gisten (Saccharomyces):

Er zijn verschillende manieren waarop energie gegenereerd kan worden. In het menselijk lichaam bijvoorbeeld worden glucose en zuurstof (via de ademhaling) omgezet in koolstofdioxide en water (Krebs- cyclus of TCA cyclus). Dit aerobe proces (met gebruik van zuurstof)  levert veel energie op.

Facultatief anaerobe organismen, zoals de wilde gisten in zuurdesem, zullen altijd proberen om zoveel mogelijk energie op te wekken en kiezen hiervoor de meest gunstige weg. Facultatief anaeroob, oftewel ‘zonder zuurstof als het zo uitkomt’ wil zeggen dat deze gisten kunnen schakelen tussen verbranding mét of zonder zuurstof. Als er zuurstof aanwezig is dan zullen zij hiervan gebruik maken omdat dit nou eenmaal meer energie oplevert, hetgeen in het belang is van de gistcel. In brooddeeg is echter zeer weinig zuurstof aanwezig waardoor de facultatief anaerobe gisten overschakelen op een fermentatief metabolisme in afwezigheid van zuurstof.

Er bestaan vele soorten gisten. Enkele voorkomende soorten in zuurdesem zijn Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces exiguus, Candida milleri, Candida krusei en Torulaspora delbrueckii. In het geval van brood hebben we een gist nodig die maltose en/of glucose en fructose kan omzetten in CO2 (koolzuurgas) en alcohol. De CO2 wordt tijdens het rijsproces gevangen gehouden door het elastische netwerk van gluten en zal er voor zorgen dat het brood rijst. De alcohol verdampt grotendeels tijdens het bakproces.

Weetje: ongeveer 0,4 % van de geproduceerde alcohol blijft achter in het brood en draagt bij aan de smaak!

Hoewel melkzuurbacteriën ook een redelijke capaciteit hebben om deeg te doen rijzen, wordt het rijsvermogen van zuurdesem hoofdzakelijk bepaald door de aanwezige gisten. De gisten hebben dus een belangrijke rol!

Melkzuurbacteriën:

Bacteriële fermentatie is veelzijdiger dan de fermentatie door gisten. Bacteriën produceren organische zuren die bijdragen aan de kwaliteit en smaak van het brood. Deze melkzuurbacteriën, waarvan de Lactobacillus de meest voorkomende familie is, zijn micro-aerofiel tot anaëroob. Dit wil zeggen dat ze nauwelijks tot geen zuurstof gebruiken.

Er bestaan drie typen melkzuurbacteriën:

1.      Obligaat homofermentatieve melkzuurbacteriën: produceren melkzuur en minieme hoeveelheden azijnzuur en CO2 uit maltose en hexosen (enkelvoudige suikers met 6 koolstofatomen). De hexosen, zoals glucose en fructose, worden opgesplitst in twee identieke triosen (3 koolstofatomen) die worden omgezet in melkzuur.

2.      Obligaat heterofermentatieve melkzuurbacteriën: deze lactobacillen produceren melkzuur, CO2, alcohol en azijnzuur uit pentosen (enkelvoudige suikers met 5 koolstofatomen). Pentosen zijn suikers zoals arabinose en xylose. Deze pentosen kunnen direct worden gebruikt door de melkzuurbacteriën maar meestal geven zij er de voorkeur aan om eerst de aanwezige hexosen om te vormen tot pentosen door het verwijderen van één koolstofatoom. Dit extra koolstofatoom wordt uitgestoten als CO2.

Hier moet worden opgemerkt dat de Lactobacillus Sanfranciscensis, een veelvoorkomende melkzuurbacterie in zuurdesems, een bijzondere plaats inneemt binnen de groep van obligaat heterofermentatieve melkzuurbacteriën aangezien deze bacterie geen pentosen kan fermenteren. Ook ongewoon binnen de familie van melkzuurbacteriën is dat hij maltose prefereert boven glucose (gisten en bacteriën die maltose kunnen fermenteren verkiezen over het algemeen glucose). Via co-metabolisme verbrandt hij fructose met maltose en produceert daarbij azijnzuur.  

3.      Facultatief heterofermentatieve melkzuurbacteriën: deze lactobacillen switchen tussen het homofermentatieve en heterofermentatieve proces naar gelang het type suikers dat aanwezig is. Ze metaboliseren, zoals de obligaat homofermentatieve melkzuurbacteriën, melkzuur uit maltose en hexosen, maar kunnen daarnaast in bepaalde omstandigheden ook een hoeveelheid azijnzuur, CO2, mierenzuur en alcohol (ethanol) produceren.

De twee verschillende groepen van melkzuurbacteriën (homofermentatief vs heterofermentatief) zullen elk een bijdrage leveren aan de smaak van het brood. Dit hoeft niet noodzakelijk een zure smaak te zijn; de smaak is afhankelijk van de dominante groep melkzuurbacteriën in het fermentatieproces. Bij het werken met zuurdesem is het van belang om te weten hoe bepaalde omstandigheden, zoals bijvoorbeeld de temperatuur, de productie van zuren kunnen beïnvloeden. Enkel met deze wetenschap is het mogelijk om controle te krijgen over de zuurbalans in het desem en het zuurgehalte van het brood. Als je een desem (of moederdeeg) op 4°C bewaart dan zal dat de productie van azijnzuur bevorderen terwijl een temperatuur van 15°C gunstig is voor de ontwikkeling van melkzuurbacteriën.

De ideale verhouding van melkzuur vs. azijnzuur is ongeveer 4:1. Teveel azijnzuur in een desem beïnvloedt de smaak en geur van het brood in negatieve zin; het brood krijgt een scherpe onprettige smaak.

Soorten melkzuurbactterien die veel voorkomend zijn in zuurdesems zijn voorbeeld de Lactobacillus sanfranciscensis, Lactobacillus brevis var. Lindneri II en Lactobacillus plantarum.

 

Enzymen

Afbeelding 1: Enzym alfa amylase (Wikipedia)

Om te begrijpen hoe gisten en melkzuurbacteriën suikers omzetten, is het belangrijk om te weten wat enzymen zijn, aangezien zij een sleutelrol spelen in het fermentatieproces. Gisten en bacteriën kunnen zelf geen zetmeel omzetten en hebben daarvoor het enzym amylase nodig.

 

Een enzym is een eiwit dat als katalysator fungeert bij bepaalde chemische reacties. Enzymen zijn van groot belang in het broodbakproces omdat ze polysacharide zetmeel omzetten in disacheride suikers die vervolgens weer verder omgezet kunnen worden door de enzymen in de aanwezige wilde gisten en bacteriën.

 

Een enzym maakt de reactie mogelijk of versnelt de reactie, zonder daarbij zelf te worden verbruikt of van samenstelling te veranderen. De stof waar het enzym op inwerkt heet het substraat. Elk enzym heeft een soort groefje waarin alleen een bepaald molecuul (substraat) past. Tijdens de reactie verbindt het enzym zich kortstondig met het substraat en klemt zich hierop vast. Het gedeelte dat omklemd is, wordt losgemaakt van het grotere geheel, waarna ook het enzym weer vrij is en terugkeert naar de oorspronkelijke toestand. Het kan hierna direct verder met het volgende molecuul(deel). Ketens van moleculen (lange suikers) kunnen zo in enkelvoudige moleculen worden omgezet.

Belangrijke enzymen voor het broodbakken zijn o.a. proteasen (verbreken van eiwitten), amylasen (verbreken van zetmeel), sacharasen (verbreken van sacharose), maltasen (verbreken van maltose).

In de tarwekorrel, met name in de kiem en ook in de zemelen, komen van nature amylasen en proteasen voor. Enzymen zitten ook in gisten, schimmels en bacteriën. In de bakkerijsector worden vaak extra enzymen aan het meel toegevoegd om de textuur en houdbaarheid van het brood te beïnvloeden.

Suikers die door de gisten en melkzuurbacteriën worden verbruikt zijn disachariden (tweevoudige suikers) uit zetmeel zoals sacharose, maltose en lactose en monosachariden (enkelvoudige suikers) zoals glucose en fructose.

Sacharose (= sucrose): wordt door het enzym sacharase (in gist) direct omgezet in 1 molecuul glucose en 1 molecuul fructose.

Maltose (moutsuiker): wordt door het enzym maltase (in gist) direct omgezet in 2 moleculen glucose.

 

Afbeelding 2: Omzetting maltose in glucose (Classofoods)

Lactose: met lactose weten gistcellen zich geen raad omdat zij niet over een enzym beschikken dat lactase kan splitsen. Lactose is om die reden terug te vinden in het brood.

Symbiose of veldslag?

In een gesetteld zuurdesem zullen de ontwikkelde gisten en melkzuurbacteriën in redelijke symbiose leven. Aan deze symbiose gaat echter een strijd vooraf waarin de micro-organismen die zich voeden met dezelfde grondstof elkaar zo veel mogelijk wegconcurreren. Indien er in een zuurdesem een meerderheid van melkzuurbacteriën huist die zich voeden met maltose (bv Lactobacillus sanfranciscensis) dan zal een gist die geen maltose fermenteert (bv Candida milleri ) een voorsprong hebben op een soortgenoot die net als de bacteriën wel maltose verbruikt (bv Saccharomyces cerevisiae). Omdat zuurdesem een levend organisme is, zal het gevoelig zijn voor fluctueringen in de microbiële populaties. Veranderingen in temperatuur, consistentie of werkwijze zullen effect hebben op de aanwezige organismen!

Zoals je hierboven hebt kunnen lezen is het zuurdesemproces een ingewikkeld maar prachtig proces. Dat je met alleen meel en water een habitat van gisten en bacteriën kan opbouwen dat in staat is om brood te laten rijzen blijft een verbazend en fantastisch fenomeen! Aarzel vooral niet om je eigen zuurdesem op te starten en begin je ontdekkingsreis in de wereld van de gisten en bacteriën. Het zal je zeker niet teleurstellen…

“It is not so much the perfect destination as the perfect path” Jonathan Mead

 

Geraadpleegde bronnen: www.classofoods.nl, Nachtbrood (Ineke Berentschot), Bread (Jeffrey Hamelman), www.thefreshloaf.com, The bread bible (Rose Levy Beranbaum).

 

 

0 antwoorden

Plaats een Reactie

Meepraten?
Draag gerust bij!

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *