redzuurdesem/content/boek/05.pd.md

Een crashcursus in microbiologie

'Decline is also a form of voluptuousness, just like growth. Autumn is just as sensual as springtime. There is as much greatness in dying as in procreation.' - Iwan Goll

Maart 2013

Dingen worden rot. Organisch materiaal vergaat. Wanneer te kiezen voor het woord 'rot' of 'gefermenteerd', hangt af van waar je je ergens op de aardbol bevindt. Die dunne lijn is namelijk een culturele lijn. Hákarl, gefermenteerde haai, is een nationaal gerecht in Ijsland dat groentjes zou doen kokhalzen. Een potje Zweedse Surströmming (in dit geval durf ik rotte haring te zeggen) openen kan je een boete opleveren, omdat de rotte geur nog dagen blijft hangen op die plek. Niet overgeven vóór de eerste hap is blijkbaar al een kunst. Chinese 'duizendjarige' eendeneiren worden een paar weken tot een paar maanden ingelegd in een mengsel van klei, as, zout, thee en rijstkaf. De lange fermentatietijd zet bestanddelen van het rauw ei om in zwavelzuur. En dat is geen plezante geur bij het pellen van het ei... Enkel doorgewinterde gistingsfreaks als Sandor Katz (of Chinezen) zijn hier voor te vinden. Sandor beschrijft in zijn bijbel 'The Art of Fermentation' elke mogelijke vorm van rot, samen met bekend gefermenteerd voedsel [@katz].

De bakkerijen en scholen leerden me op een praktische manier omgaan met deeg. Ik miste echter een goede theoretische basis. Wat gebeurt er eigenlijk, wanneer het brooddeeg rijst? Worden gisten echt 'gevangen' in de lucht? Mijn obsessie hield me ook buiten de keuken bezig. Ik was niet tevreden met de uitleg van de leerkrachten als ik vroeg waarom bepaalde dingen nodig zijn. 'Dat is beter voor het deeg' is niet goed genoeg. Om goed te begrijpen waarom deeg leeft, riep ik de hulp in van de wetenschap. Zuurdesem bestuderen bestaat voor mij niet alleen uit oefening, maar ook uit observeren, en het (proberen) begrijpen van de theorie.

Net zoals fotosynthese of ademhalen, is fermenteren een manier om energie uit moleculen te halen. Het afbreken van organische bestanddelen (zoals suikers) maakt plaats voor nieuwe elementen, waaronder kooldioxide. Dat herkennen wij als luchtbelletjes. Energie wordt sneller aerobisch vrijgegeven, anders zouden onze longen weinig nut hebben. Fermenteren gebeurt echter anaerobisch: zonder zuurstof. Louis Pasteur, de eerste bioloog en chemicus die fermentatie serieus nam in 1860, noemde dit 'la vie sans air'. Anaerobische fermentatie werkt trager, en geeft minder energie vrij. Wij gebruiken juist hetzelfde proces om energie uit ons eten te halen. De volgende keer dat je naar je potje met zuurdesem staart, denk dan maar aan je maag en darmen.

De snelheid van fermentatie wordt geregeld door onder andere het zoutgehalte, de zuurtegraad, de vochtigheid en de temperatuur. Hoe meer zout, hoe trager dit proces. In Japanse miso zit gemiddeld 40% zout: die wordt minstens 24 maanden ingelegd. Wanneer ik in mijn keuken een beetje bloem met beetje water meng, creëer ik in feite een omgeving die perfect is om gisten én bacteriën te kweken. Enkel de witte laboratoriumjas waar de titel 'microbioloog' op prijkt, ontbreekt dan nog. Het opkweken van de juiste organismen duurt een paar weken. De eerste belletjes geven wel blijk van activiteit, maar de gistkolonie is nog te klein in aantal om een heel brooddeeg genoeg te laten rijzen.

Deze combinatie van gisten en bacteriën vormen na verloop van tijd een stabiele symbiose. Je kan het een beetje vergelijken met kombucha¹ zwammen. Dit noemt men een SCOBY, een 'Symbiotic Culture of Bacteria and Yeast'. Er zijn honderden verschillende soorten van beide organismes aanwezig. Commerciële gist bevat maar één giststam: Saccharomyces cerevisiae, ook wel bakkersgist genoemd. Een zuurdesemcultuur bevat veel meer stammen. Het aantal cellen van eenzelfde stam is echter minder groot dan in bakkersgist, waar meer dan een miljoen cellen maar één doel hebben: zo veel mogelijk suikers omzetten in CO~2~. Zowel gist als bacterie teert op energie in de vorm van suiker. Dat betekent een beetje gezonde competitie. Bacteriën zijn enkel aanwezig in zuurdesem, en niet in bakkersgist. Deze bacteriën zijn de voornaamste veroorzakers van smaak. Aha, nu geraken we ergens!

We hebben dus twee soorten van organismen nodig in brooddeeg, niet één. Bacteriën komen vanzelf, als je maar lang genoeg wacht. Een professionele bakker heeft echter geen tijd: hoe meer broden op korte tijd gebakken kunnen worden, hoe meer geld op de bankrekening. Deze kortzichtige visie levert middelmatige producten op, en nauwelijks bacteriën. Dat is de reden waarom je in 2 uur onmogelijk smaak op een natuurlijke manier krijgt toegevoegd aan brood. Een industriële bakker lost dit 'probleem' op met smaakstoffen en verbeteraars. Een bakker die begaan is met wat hij verkoopt, zet de deur open voor bacteriën door het rijsproces te verlengen. Wat bedoelen we nu eigenlijk als we het hebben over smaak? Om hier op te kunnen antwoorden, moeten we eerst kijken welke classificaties van organismen typisch aanwezig zijn in een zuurdesem cultuur:

• Saccharomyces: Gist. Produceert alcohol en CO~2~.
• Candida: Gist. Produceert alcohol en CO~2~.
• Lactobacillus: Bacterie. Produceert melkzuur en azijnzuur.
• Eschericia coli: Bacterie. Produceert melkzuur en azijnzuur.
• Clostridium: Bacterie. Pathogeen verantwoordelijk voor onder andere botulimse.

Gluten vangen afvalstoffen van gistcellen op, wat brooddeeg doet rijzen. De alcoholproductie is te verwaarlozen in vergelijking met het langere gistingsproces van bier of wijn. Ook pathogenen kunnen zich nestelen in je cultuur. Geen zorgen, in de zure omgeving overleven ze niet lang. Jonge desems zijn nog constant in verandering, waardoor het aan te raden is om langer te wachten met bakken. Melkzuur herkent iedereen die al ooit yoghurt gegeten heeft. Azijnzuur herkent iedereen die al ooit een fles azijn heeft geopend. Als bakker ben jij de alleenheerser die beslist hoeveel melkzuur en hoeveel azijnzuur in het brood moet terechtkomen. Deze fragiele balans perfect beheersen vereist jaren van ervaring. Typisch Duits brood bevat veel azijnzuur, terwijl men in San Fransisco liever veel melkzuur heeft. Verschillende soorten gisten en bacteriën verkiezen elk hun eigen ideale omgevingstemperatuur, vochtigheidsgraad en zuurtegraad. Dat zijn externe factoren waar een bakker mee kan spelen. Hoe warmer en vochtiger, hoe meer melkzuur. Hoe kouder en droger, hoe meer azijnzuur. Sommige bacteriën produceren enkel melkzuur, en sommigen melk- en azijnzuur, en CO~2~ [@holzapfel2012genera].

Het woord bacterie heeft nogal een negatieve connotatie in onze moderne maatschappij, waar obsessief poetsen met bacteriewerende middelen een slechte gewoonte geworden is. Het menselijk lichaam bestaat uit triljoenen microbiële cellen, veel meer dan eigen menselijke cellen [@rosner2014ten]. Wij zijn een gigantische bus waar constant bacteriën op- en afstappen. Niet iedereen heeft een buskaartje gekocht, maar de meesten houden zich gedeisd, en werken zelfs in ons voordeel. Ons darmstelsel is heel gevoelig en bevat het meeste van deze cellen. Vandaar de groeiende aandacht voor pre- en probiotica [@voedselmachine]. Prebiotica zijn componenten in voedsel dat de productie van deze goede organismen stimuleert, zoals look, prei, asperge en volkoren tarwe. Probiotica zijn levende micro-organismen die de darmflora moeten aansterken, zoals yoghurt en kefir². In realiteit overleven de meeste organismen de zuren in je maag niet. Om te kunnen genieten van de voordelen van probiotica, moeten de organismen nog leven. Gepasteuriseerde zuurkool van je supermarkt valt hier dus niet onder. Zuurdesem zelf zou ook beschouwd kunnen worden als probiotica, maar ik zie mezelf niet bepaald dagelijks een lepeltje naar binnen werken. Gebakken brood heeft hier niets meer mee te maken: de hitte van de oven verwoest al het leven.

Er zijn buiten smaak nog twee belangrijke redenen om met een rijke kolonie als zuurdesem te werken, in plaats van met één giststam. De eerste daarvan is vertering. De mensheid heeft doorheen de geschiedenis verschillende manieren gevonden om voedsel beter verteerbaar te maken [@pollancooked]. Groenten koken transformeert cellulose in licht verteerbaar materiaal. Door het kookproces komen vitaminen en mineralen vrij die door onze darmen kunnen opgenomen worden. Rauwe groenten kost onze maag en darmen veel meer moeite om te verteren dan bereide groenten. De kookpot fungeert in feite als onze tweede maag. Koeien mogen ons niet onderschatten, wij vinden altijd wel iets op onze gebrekken. Er zijn buiten koken nog andere technieken om voedsel beter verteerbaar te maken, zoals fermenteren. Wetenschappers hebben ontdekt dat het gebruik van zuurdesem de biologische beschikbaarheid van mineralen verhoogt [@poutanen2009sourdough]. Ook hier speelt de tijd een grote rol: hoe meer het is gefermenteerd, hoe meer het verteerbaar is. Wacht je echter té lang, dan valt er helemaal niets meer te verteren. De suikers zijn dan volledig opgebruikt.

Hoe komt het dat fermenteren voedsel plots eetbaar maakt? Dat is heel simpel: giftige stoffen worden afgebroken door het proces. Linamarine, afkomstig van bladeren of wortels van planten, kan waterstofcyanide produceren als het in aanraking komt met de enzymen van onze darmflora. Maniok wordt daarom behandeld in plaats van rauw gegeten [@okafor1986microbial]. Ook complexe suikers worden omgezet in enkelvoudige suikers, die beter opneembaar zijn door onze darmwand. Suikers vallen in drie verschillende categorieën:

• Enkelvoudige suikers (monosacharide): glucose, fructose, galactose
• Dubbelvoudige suikers (disacharide): sucrose (tafelsuiker), lactose, maltose
• Complexe koolhydraten (polysacharide): lange kettingen van enkelvoudige suikers, zoals zetmeel.

Hoe complexer de suiker, des te moeilijker te verteren. Enkelvoudige suikers worden door een complex stofwisselingsproces genaamd glycolyse verder omgevormd met als voornaamste resultaat energie, wat ons in staat stelt om onze spieren te bewegen [@turner1980regulation]. Suiker wordt tegenwoordig vanwege epidemieën als obesitas in een slecht daglicht gesteld. Toch heeft iedereen dit nodig om te overleven. Brood wordt vaak als eerste uitgekozen om op te schieten. Misschien moeten we dan maar allemaal overschakelen op zuurdesembrood? Het is immers aangetoond dat zuurdesem de vertering van zetmeel kan vertragen, wat leidt tot minder grote suikerpieken in het bloed [@poutanen2009sourdough].

Het fermentatieproces kan je beschouwen als een schaar die de lange ketting netjes opknipt in kleinere, eenvoudiger verwerkbare stukjes. Het zijn trouwens niet alleen de gisten, maar vooral de bacteriën, die hier het zware werk verrichten. Die hebben ook suikers (energie) nodig om in leven te blijven. Na een tijdje zijn de meeste suikers omgezet, en verzuurt de omgeving door een teveel aan azijnzuur. Dat punt herken je doordat het gerezen deeg begint in te storten. De glutenstructuur breekt, de lucht is weg, en je blijft met een baksteen zitten.

Nu we iets meer weten over suikers, kunnen we het bakproces beter controleren, door bijvoorbeeld de juiste bloem te kiezen. Volkoren meel bevat veel meer voedingsstoffen voor organismen dan gezeefde, witte bloem. Daarom wordt een zuurdesemcultuur meestal met roggemeel opgestart. Rogge fermenteert nog sneller dan tarwe [@koistinen2018metabolic]. Ook zal je bij het gebruik van volle granen de rijstijd moeten verkorten of de temperatuur verlagen. Extra ingrediënten als melk (lactose) tellen ook als suiker.

Door het fermentatieproces wordt de levensduur van voedsel verlengd [@saikia2014effect]. Zuurdesemboord blijft een week goed. Ik durf te wedden dat het gistbrood dat je gisteren kocht bij de bakker overmorgen al beschimmeld³ is.

Veel gefermenteerde producten zijn alom bekend, zoals:

Eender welke alcoholische drank, ingelegde groenten als zuurkool en pickles, kaas, yoghurt, kefir, zure room, miso, soja- en vissaus

Wist je echter dat de volgende producten ook gefermenteerd waren:

Olijven⁴, chocolade⁵, azijn, ketchup, tabascosaus, worcestersaus, koffie, pu'er thee, salami, amazake⁶, katsuobushi

Commerciële varianten worden op een andere manier geproduceerd. Een blik groenten op de schappen van je lokale supermarkt wordt ingelegd met azijn. De erg zure omgeving is niet leefbaar voor organismen. Dat is iets heel anders dan groenten inleggen in water (en eventueel zout).

TODO omgeving zweetvoeten etc, zelfde

\includepdf[ scale=2.0, addtolist={1, figure, {Zichtbare activiteit in een rogge zuurdesem starter.}, img:broebel}
]{broebel.jpg}

---

1. Een licht bruisende en alcoholische gefermenteerde drank, gemaakt van gezoete zwarte of groene thee. ↩︎

2. Niet alle commerciële probiotica wordt de tijd gegeven om bacteriën te kweken. Yakult bijvoorbeeld bevat hopen Lactobacillus paracasei Shirota, opgekweekt in laboratoria [@spanhaak1998effect]. ↩︎

3. Schimmels en gisten zijn beiden deel van het Fungi rijk. Gist is ééncellig, schimmel is meercellig. ↩︎

4. Rauwe olijven zijn giftig. ↩︎

5. Verse cacaobonen, uit de peul, zijn slijmerig en paars, zoals lichi's. Na het fermenteren verliezen ze vocht, en krijgen ze die typische bruine kleur, klaar om verder geroosterd te worden. ↩︎

6. Het zoetere, niet-alcoholische alternatief voor saké ↩︎