Gluten in brooddeeg en hun functie

Sommig granen beschikken over eiwitten die in een deeg gluten vormen. In dit artikel beschrijven we wat de functie van gluten is en hoe de kwaliteit daarvan beïnvloed wordt door onder andere de groeiomstandigheden van het graan en wat het effect van deze gluten heeft op het deeg en het te bakken brood.

Lijm

Het woord gluten komt uit het Latijn en de betekenis daarvan is lijm. Als je wel eens een deeg met je handen hebt gekneed begrijp je wel waar die naam vandaan komt.

In welke granen zitten glutenvormende eiwitten?

Een beperkt aantal granen beschikken over eiwitten die gluten vormen in een deeg. Tarwe, spelt, durumtarwe en khorasantarwe (kamut) bevatten veel glutenvormende eiwitten. Rogge, Gerst en haver hebben maar weinig glutenvormende eiwitten. Rijst, Mais en Teff leveren voor brood geen bruikbare gluten op. In gierst en sorghum zitten geen gluten.

Boekweit, amaranth en quinoa bezitten ook geen gluten. Dit zijn weliswaar geen granen maar worden wel in de bakkerswereld gebruikt.

In dit artikel zullen we ons concentreren op tarwe omdat dit de meest gebruikte graansoort is voor het maken van brood.

Wat zijn gluten?

Gluten zijn zéér lange eiwitmoleculen die een deeg elasticiteit en rekbaarheid geven. Alleen daardoor, in samenwerking met de productie van kooldioxide gas door de gistcellen, kan het deeg rijzen en ben je in staat daarvan een luchtig brood te bakken.

In de tarwekorrel zitten vier verschillende eiwitten. Twee daarvan, gliadine en glutenine zijn verantwoordelijk voor het kauwgom-achtige effect in deeg. Het zijn dus deze twee eiwitten die de gluten vormen in een deeg.

Welke eigenschappen hebben gluten?

Gluten hebben drie eigenschappen die invloed hebben op het deeg:

• rekbaarheid
• elasticiteit
• rekweerstand

De rekbaarheid van de gluten bepaalt tot hoever het deeg (de gluten in het deeg) uitgerekt kan worden zonder te scheuren. Dit is vooral van belang bij het rijzen van het deeg. Hoe hoger de rekbaarheid, hoe hoger een deeg kan rijzen en hoe hoger en luchtiger het brood kan worden.

De elasticiteit zorgt dat het deeg nadat het is gerezen en doorgeslagen is, weer terug kan keren in ongeveer de oorspronkelijke vorm / grootte van voor het rijzen. Een goede elasticiteit wordt op prijs gesteld maar het moet ook niet te sterk zijn. Deeg met een zeer hoge elasticiteit is moeilijk op te maken / te vormen. Als je het deeg bijvoorbeeld uitrolt met een deegrol zal het deeg haast weer zijn oorspronkelijke vorm aannemen zodra je de deegrol optilt. Vooral meel en bloem uit de VS en Canada "met sterke gluten" hebben hier last van.

De rekweerstand is de weerstand van de gluten die het rijzen/expanderen van het deeg juist tegengaat. Een te grote rekweerstand zal zorgen dat de kooldioxidebelletjes in het deeg niet in staat zijn het deeg uiteen te drukken. Hierdoor zal het deeg slecht rijzen. Een te lage rekweerstand zorgt voor een slap deeg dat te makkelijk expandeert.

Gluten lijken op serpentines

We hebben een metafoor bedacht om de werking van gluten uit te leggen en gebruiken daarbij een klein gedachte experiment. Daarbij proberen we twee dingen uit te leggen: 1. hoe ontstaan gluten in een deeg en 2. hoe zijn die gluten in staat om de kooldioxide belletjes die gevormd zijn door de gist niet uit het deeg te laten ontsnappen maar juist binnen het deeg te houden.

In de metafoor stellen we een kooldioxide (gas)belletje voor als een pingpong balletje, de gluten als serpentines en we laten je zien hoe de serpentines in staat zijn een pingpong balletje "in te vangen".

De eiwitten in meel zijn relatief korte moleculen, pas als meel gemengd wordt met water en wrijvende bewegingen worden gemaakt (het kneden) dan "klikken" (lijkt een beetje op reigen) de korte eiwitmoleculen aan elkaar tot enorm lange ketens die bestaan uit honderdduizenden tot miljoenen eiwitmoleculen. Die lange ketens eiwitmoleculen worden gluten genoemd.

Voorbereidingen voor het gedachte experiment: leg een lepel op een tafel en leg daarin een pingpong balletje. Pak dertig serpentine rolletjes, steek een schaar in ieder rolletje en knip deze door waardoor je kleine langwerpige stukjes papier overhoudt van zo'n tien centimeter. Doe dit voor alle serpentinerolletjes.

Experiment 1: leg alle smalle stukjes papier in een dikke laag, maar kris-kras over elkaar heen, ruim over het pingpong balletje en de lepel. Pak nu het uiteinde van de lepel en beweeg deze langzaam zo'n tien centimeter omhoog. De papiertjes die over het pingpong balletje lagen komen even omhoog maar vallen al snel rond het balletje terug op de tafel. Het balletje is "ontsnapt".

Experiment 2: ga de smalle en korte stukjes papier met de uiteinden, iets overlappend, aan elkaar lijmen. Zo ontstaan lange, smalle, slierten papier die weer de vorm hebben van de oorspronkelijke serpentines. Maak dertig van deze slierten (serpentines) en leg deze kris-kras over het pingpong balletje en de lepel. Pak het uiteinde van de lepel op en beweeg deze rustig zo'n tien centimeter naar boven. De kris-kras over elkaar liggende serpentines vormen een soort netwerk en hebben een structuur die zorgen dat de serpentines over het balletje blijven liggen. Het pingpong balletje is in de kluwen serpentines "ingevangen" en de serpentines zijn tien centimeter "gerezen".

In experiment 1 stelden de korte papiertjes de eiwitten in het deeg voor dat nog niet gekneed is. Als je deeg niet kneed zullen de kooldioxide belletjes die door de gist worden gemaakt grotendeels aan het deeg ontsnappen, het deeg rijst daardoor vrijwel niet.

In experiment 2 stelden de serpentines de enorm lange ketens van eiwitmoleculen voor, dat zijn de gluten dus die ontstaan door het deeg te kneden. Doordat de gluten zeer lang zijn én kris-kras door elkaar liggen in je deeg, vormen deze een hechte structuur waar de kooldioxide (gas)belletjes "ingevangen" worden en niet uit het deeg kunnen ontsnappen. Daardoor rijst het deeg en tijdens het bakken blijven die gasbelletjes in het deeg zitten en vormen uiteindelijk de cellen (gaatjes) in de kruim van het brood waardoor een luchtig en mals brood ontstaat (vergelijk dit maar eens met brood zonder deze belletjes zoals compact fries roggebrood).

De opgebouwde glutenstructuur is wat we het gashoudendvermogen van het deeg noemen.

Wat wordt bedoeld met de kwaliteit van de gluten?

Met de kwaliteit van de gluten wordt bedoeld of de combinatie van rekbaarheid, elasticiteit en rekweerstand van de gluten zodanig zijn dat daarmee een goed deeg gemaakt kan worden, dat goed kan rijzen, goed in vorm blijft, goed verwerkt kan worden en waarmee goede broden gebakken kunnen worden.

Glutenaandeel in deeg variabel

Hoeveel glutenvormende eiwitten in het meel zitten is afhankelijk van het eiwitgehalte van het graan waarvan het gemaakt is. Het eiwitgehalte in tarwe is afhankelijk van het tarweras, het klimaat waarin geteeld wordt, het weer tijdens de teelt, de beschikbaarheid van voedingsstoffen in de bodem (waarbij de hoeveelheid stikstof een dominante rol speelt) en het moment dat de tarwe is gezaaid (we onderscheiden winter- of zomertarwe).

Droge zomers hebben een positief effect en zullen zorgen dat beter gluten ontstaan tijdens het kneden, natte zomers het tegenovergestelde.

De voornoemde afhankelijkheden kunnen er voor zorgen dat als je meel gebruikt uit twee verschillende bronnen, je met het ene meel veel mooiere broden kan bakken dan met het andere.

Eiwitgehalte op verpakking

Het eiwitgehalte, dus de hoeveelheid gluten die gevormd worden in het deeg, hoort vermeld te staan op de verpakking. Dit varieert tussen de 8 en 15%. Hoe meer, hoe beter. Maar, het eiwitgehalte zegt niet alles. Wat niet op de verpakking staat is hoe goed de eigenschappen zijn van die eiwitten/gluten.

Wat beïnvloedt de kwaliteit van de gluten?

Niet alleen het eiwitgehalte van het meel speelt een rol bij de bakaard van meel maar ook de kwaliteit van de gluten.

De reeds eerder beschreven variabelen zoals klimaat, groeiomstandigheden, voedingsstoffen, tarweras en zaaimoment hebben invloed op de kwaliteit van de gluten.

In het spectrum van eiwitgehalte, en de bakkwaliteit daarvan, bevindt tarwe uit de VS en Canada zich aan de positieve kant. Tarwe uit de voormalige Oostbloklanden zijn wat minder. Tarwe uit Duitsland en Frankrijk hebben weer iets mindere bakaard. Van tarwe die geteeld is in Nederland worden de meeste bakkers niet gelukkig. Het Zeeuwse tarwe bevindt zich, althans voor een broodbakker, aan de negatieve kant van het eiwit en kwaliteit spectrum.

Tarwe uit Nederland of uit een landklimaat, is daarom niet slecht, het is niet (erg) geschikt voor het bakken van brood en wordt daarom veelal gebruikt in diervoeders, voor sauzen en het bakken van koekjes (waar je juist geen sterke gluten bij kan gebruiken).

Meel moet besterven maar niet oud worden

Net gemalen meel heeft nog niet de beste bakkwaliteit. In de eerste weken na het malen stijgt deze. Dit komt omdat de zuurstof in de lucht een verbinding aangaat (er is dus sprake van oxidatie) met de eiwitten dat een positieve invloed heeft op de bakaard. Daarom laat een molenaar het meel een paar weken, drie tot vier is ideaal, besterven of rijpen voordat het verkocht wordt. Dit rijpingsproces kan ook (grotendeels) achterwege blijven door het toevoegen van bijvoorbeeld ascorbinezuur die tijdens het mengen en kneden deze oxidatie functie vervangt en de gluten versterkt.

Voor de meelfabriek waar iedere cent telt, is opslag van meel duur en daarom wordt door de meelfabriek "tijd gekocht" door het toevoegen van ascorbinezuur waardoor het meel sneller naar de bakker vervoerd kan worden.

Zo de eiwitten in het meel in de eerste weken na het malen in kwaliteit toenemen, zo zal afhankelijk van de temperatuur en vochtigheid na een ongeveer twee maanden die kwaliteit weer afnemen. Als je meel te lang bewaart wordt niet alleen de bakkwaliteit steeds slechter het begint ook bitter te smaken. Die grens van goed of slecht meel is niet scherp, maar de boodschap die we over willen brengen is: gebruik zoveel mogelijk vers meel. Koop dus niet te veel in en beperk de opslag tot een paar maanden.

Mocht meel uit een bepaalde zak eerst wel nog goede broden opleveren, maar op een gegeven moment niet meer dan is het vrijwel zeker te wijten aan de langdurige bewaring (maar probeer ook even het meel uit met nieuw gist, want dat kan ook een oorzaak zijn).

Oud meel kan je herkennen door het (droge) meel te proeven, het heeft dan een bittere smaak.

Geen classificering

Zoals je hebt kunnen lezen speelt de kwaliteit van de glutenvormende eiwitten een cruciale rol voor een goed kruim, vorming en omvang van het brood. Het blijkt echter een lastige niet goed grijpbare variabele te zijn. Er bestaat geen glutenmeter die je in een oogopslag kan vertellen hoe het met de gluten in het meel of deeg staat. Dit komt mede omdat de kwaliteit van meel zich niet in één maar in vele verschillende eigenschappen laat beschrijven en niet beperkt zijn tot de reeds eerdergenoemde eigenschappen. Beroepsbakkers, meestal de meelfabriek, meten onder andere de W-waarde van Chopin, de Zélény-index waarde en het valgetal van Hagberg.

Er bestaat dus geen algemene classificering voor de geschiktheid van meel en bloem om er brood van te bakken. Wat zou het handig zijn als meel en bloem verkocht wordt met een geschiktheid voor het bakken van brood, een 0 is het slechts en een 10 is het best. Zo zou je meel en bloem onderling kunnen vergelijken. Maar helaas, dat bestaat dus niet.

Zelfs in de bakkerswereld bestaat er geen classificering die in één getal de bakkwaliteit kan uitdrukken. Dat is eigenlijk ook logisch, want de drie eigenschappen van gluten moeten in overeenstemming zijn met het brood dat je gaat bakken. Daarnaast spelen ook nog andere meel-eigenschappen een rol. In de bakkerswereld worden verschillende meettechnieken gebruikt die de verschillende gluten eigenschappen inzichtelijk maken. Die informatie is voor de thuisbakker niet beschikbaar en als hij al beschikbaar zou zijn zal dit voor de meeste lastig te interpreteren zijn.

Je zal op basis van je eigen ervaring, of wat je leest of hoort van andere, een keuze maken voor het kopen van een bepaald soort meel. Een praatje met de molenaar levert doorgaans al snel informatie op welk meel of bloem dat hij verkoopt geschikt is voor het bakken van brood (hoewel de molenaar niet altijd objectief kan zijn, het is natuurlijk wel zijn/haar meel).

Ondanks de vriendelijkheid, behulpzaamheid en onmisbaarheid van de vrijwilligers die een molenwinkel draaiend houden zijn deze meestal niet ervaringsdeskundig op het gebied van de bakkwaliteit van meel. De molenaar meestal wel, gewoon even naar de molenaar vragen, de meeste molenaars die wij kennen zijn heel vriendelijk en behulpzaam.

Omdat de bakaard van meel zo enorm verschilt hebben we een groot onderzoek gedaan naar meel van verschillende molenaars en meelfabrieken. Bekijk hier de resultaten inclusief foto's.

Werking van gluten versterken

De werking van de gluten kan, tot op een bepaalde hoogte, verbeterd worden door het toevoegen van ascorbinezuur (vitamine C).

Bakkers, meelfabrieken en soms ook molenaars voegen ascorbinezuur toe om de bakaard van het meel te verbeteren. Formeel zou dit op de verpakking horen te staan maar dat gebeurt niet altijd. Die toevoeging van ascorbinezuur is zeer gering. Een richtwaarde is 20 tot 50 milligram per kilo meel (met een uitschieter tot 100 mg) of 0,002% van het meelgewicht. Bij 600 gram meel wordt dus 600 / 100 x 0,002 = 0,012 gram of 12 milligram ascorbinezuur toegevoegd. Ter illustratie, een vitamine C pilletje bevat al snel 500 tot 1000 milligram of meer.

Kwaliteit gluten niet constant in het deeg

De eigenschappen van de gluten veranderen en verbeteren niet alleen tijdens het kneden van het deeg, dat gebeurt ook in de tijd daarna. Terwijl het deeg rijst zal nog steeds rekbaarheid toenemen. Die rekbaarheid bereikt zijn maximum pas na zo'n 180 minuten. Bij meel met een slechte bakaard is dit al na 90 minuten, bij meel met een hele hoge bakaard pas na 240 minuten. Mede daarom wordt het deeg een of meerdere keren doorgeslagen en laat men het opnieuw rijzen om het bakproces pas na 180 minuten te laten plaatsvinden. Lees meer over dit fenomeen in het artikel over het gashoudendvermogen van deeg.

Stoffen en omstandigheden die invloed hebben op de gluten

Glutenontwikkeling vindt optimaal plaats bij een pH waarde tussen de 5 en 6. Bij lagere (zuur) of hogere (basisch) pH waarden veranderd de eigenschap van het gluten en neemt de rekbaarheid toe.

(Keuken)zout heeft een versterkende werking op de gluten. Deze is optimaal bij 2% van het meelgewicht, vandaar dat traditioneel 2% zout aan brooddeeg werd toegevoegd. Heden ten dage is 1,5% zout de standaard (om te zorgen voor een beperking van de natriuminname) en dat heeft een kleine invloed op de gluten dus het volume van het brood.

Sommige stoffen (enzymen) hebben een negatieve invloed op de gluten. De bekendste daarvan zijn de stoffen die zitten in de papaya en ananas. Wil je toch deze in je deeg verwerken dan kan je deze enzymen neutraliseren door de papaya of ananas eerst sterk te verhitten en na afkoeling toe te voegen aan het deeg.

Het calcium en magnesium in water, het "kalk" in (hard) water, heeft een versterkende invloed op gluten.

Het enzym protease kan, wanneer deze de tijd krijgt, de glutenketens langzaam afbreken waardoor, in eerste instantie, het deeg rekbaarder wordt maar als je nog langer de protease de tijd gunt alle gluten zal afbreken. Dit proces wordt gebruikt tijdens de autolyse fase van het bereiden van brood. Bereiden van een brood waarbij gestart wordt met een autolyse fase is een interessante maar niet zo veel toegepaste techniek.