Sta je wel eens in de keuken? Dan mag je je ook een beetje chemicus noemen. Het bereiden van voedsel – of het nu het koken van aardappelen is of het bakken van een eitje – is in feite niets anders dan een verzameling chemische reacties. Wat er dan allemaal gebeurt in onze pan? Kennislink geeft je een lesje chemie in de keuken – inclusief fraaie filmbeelden.
Het lijkt allemaal zo vanzelfsprekend: als je aardappelen of groente kookt worden ze zacht en als je vlees braadt, wordt het bruin. Je staat er misschien niet bij stil, maar achter de bereiding van een maaltijd gaat een complete wetenschap schuil. Het is meer dan het opwarmen van voedsel: je pan is een smeltkroes van chemische reacties.
Er is een aparte discipline binnen het koken die juist de wetenschap achter het koken als uitgangspunt neemt om nieuwe gerechten te maken. Dat heet moleculaire gastronomie, ofwel ‘moleculair koken’. Dit is de laatste jaren enorm populair geworden, mede dankzij beroemde topchefs als Ferran Adrià van het – inmiddels gesloten – restaurant El Bulli of Heston Blumenthal, van het Engelse restaurant The Fat Duck. Koken wordt veel leuker, als je weet wat er in je pan gebeurt. Daarom schotelt Kennislink je een paar verhelderende lesjes voor: chemie in de keuken.
Les 1: Waarom wordt een ei hard als je het kookt?
Met welke kooktechniek kunnen we beter beginnen dan het bakken van een ei, één van de simpelste die er is. Bij het bakken of koken van een ei treedt een opvallend verschijnsel op: de natte, plakkerige inhoud van een ei gaat over in een witte, meer stevige substantie. Zie dit ‘time-lapse’-filmpje ter illustratie.
http://www.youtube.com/watch?v=Z-P_mFAAXP0&NR=1
Het wit en hard worden noemt men ook wel het ‘stollen’ van een ei. Wetenschappelijk gezien is dat onjuist. Stollen is het proces waarbij een vloeibare stof (zoals water) overgaat in vaste toestand (ijs). Daarbij geldt dat stollen omkeerbaar is: ijs kan weer vloeibaar worden als je het verwarmt. Als een ei eenmaal hard is geworden, krijg je het niet meer terug in ‘rauwe’ toestand, geen stollen dus. Wat is er dan wel aan de hand?
Het draait allemaal om eiwitten. Een ei bestaat voor negentig procent uit water en voor tien procent uit eiwitten. Eiwitten zijn lange ketens aminozuren die in een ei zijn opgerold en opgevouwen tot een ingewikkelde brei.
Zwakke bindingen tussen aminozuren her en der in het opgerolde eiwit houden de structuur in stand. De warmte die je toevoegt als je een ei kookt of bakt, zal deze bindingen breken. Het gevolg: de eiwitketens rollen open.
In de chemie heet dit denaturatie. De nu ontstane lange ketens eiwitten binden aan elkaar via aminozuren uit verschillende eiwitten. Het water wordt tussen de eiwitten vandaan geduwd, waardoor de eiwitbrei hard wordt.
Laat je een ei te lang doorkoken, dan ontstaat nog een andere chemische reactie. Waterstofsulfide uit het eiwit zal gaan reageren met ijzer uit de eierdooier. Dat zorgt voor een groengrijze kleur in de eierdooier, wat je misschien wel eens hebt gezien. Ook al ziet dit er niet smakelijk uit, je kunt het prima eten. Het is simpel te voorkomen door het ei na het koken te laten ‘schrikken’: even in koud water leggen. Dan zal het ei van binnen ophouden met koken.
Les 2: Waarom wordt vlees bruin als je het braadt?
Vegetariërs opgelet: we gaan het over vlees hebben. In het bijzonder over de aantrekkelijke bruine kleur die vlees krijgt als je het braadt in de pan of oven. Bekijk ter illustratie even dit ‘verlekkerende’ filmpje.
http://www.youtube.com/watch?v=GdqAmEUK7V8
Dat een bruine kleur ontstaat is natuurlijk niet alleen aan vlees voorbehouden. Er zijn veel voedingsmiddelen waarop een bruine kleur ontstaat als ze verwarmd worden, zoals brood, koekjes of patat. In alle gevallen is het bruin worden het gevolg van een ingewikkelde keten van reacties. Deze staan bekend onder de naam Maillardreacties, naar de ontdekker ervan, Louis Camille Maillard.
Maillardreacties beginnen altijd met dezelfde soort reactie: een reactief suiker, zoals glucose, reageert met een aminozuur. Het product dat hieruit ontstaat noemt men een Amadori-product. Zo’n Amadori-product zal middels een keten van reacties van structuur veranderen, zodat het overgaat in een stofje dat de bruine kleur aan een lapje vlees geeft, of bijvoorbeeld de smaak verandert.
Een stuk vlees bevat tal van suikers en aminozuren, dus een Maillardreactie kan op vele verschillende manieren beginnen. Net zo goed kan een Amadori-product tot een aantal verschillende reacties, en dus smaak- of kleurstoffen leiden. Je kunt je voorstellen dat de hele verzameling chemische reacties binnen een lap vlees ontzettend complex is. Veel van deze reacties zijn dan ook nog niet helemaal begrepen.
Wel weten we dat de temperatuur van invloed is op het soort reactieproducten dat gevormd wordt. Een te hoge temperatuur leidt bijvoorbeeld tot de aanmaak van giftige of kankerverwekkende stoffen. Dat is zeer herkenbaar als het vlees niet bruin, maar zwart geworden is. Dat is vaak ook goed te ruiken.
Les 3: Wat gebeurt er als brood rijst in de oven?
Het bereiden van een brood heeft misschien wel iets weg van toveren. Je stopt het in de oven, en daar groeit het tot twee keer zo groot. Natuurlijk weten we dat dit rijzen geen tovenarij is. Maar wat is het dan wel? Wat laat het brood groeien? Als voorbeeld het groeien van croissants in de oven:
http://www.youtube.com/watch?v=sXXHPcCz0ds&feature=related
Brood wordt gemaakt door in eerste instantie meel of bloem, gist, water en zout samen te mengen tot een brooddeeg. Bij dit kneden is een belangrijke rol weggelegd voor het gluten – een soort eiwitten die in het meel zitten. Een goed glutennetwerk zorgt voor elastisch deeg en is van belang voor – jawel – het rijzen van het brood.
Na het kneden laat een bakker het deeg even rusten, en dan zijn de gisten aan zet. Zij zetten suikers uit het deeg om in koolzuurgas. Dit geproduceerde gas verdwijnt niet, maar wordt door het glutennetwerk vastgehouden – mits het deeg goed gekneed is. Als het brood uiteindelijk de oven in gaat, zal dit koolzuurgas gaan uitzetten. Maar omdat het glutennetwerk het gas vasthoudt, zet het deeg uit, als een ballon die van binnenuit wordt opgeblazen. Dat kennen we als het rijzen van brood. Dat levert fraaie filmpjes op, zoals deze:
http://www.youtube.com/watch?v=i1w09QKf9GU
Bonusles: Hoe ‘popt’ mijn popcorn?
Ter afsluiting kijken we nog even naar een spectaculaire reactie die in je keuken kan plaatsvinden: het ‘poppen’ van popcorn. Indianen dachten vroeger dat er geesten zaten in een popcornkorrel. Door een korrel te verwarmen werden de geesten boos en braken ze met geweld uit de korrel. Natuurlijk is dit niet de echte verklaring voor het poppen, maar hoe zit het dan wel?
Popcorn is in essentie een type maïskorrel. Het is de enige maïssoort die kan ‘poppen’. Belangrijke reden daarvoor is de bijzonder harde schil van de korrel. De korrel bevat voornamelijk vochtig zetmeel. Als je een popcornkorrel gaat verwarmen, zal het water binnenin de korrel overgaan in stoom. De waterdichte schil voorkomt dat de stoom ontsnapt, waardoor de druk op de schil van binnenuit toeneemt.
Op een gegeven moment is de druk zo groot dat de schil het niet meer houdt, en met veel geweld openbreekt: het ‘poppen’. Het zetmeel zet uit, maar koelt ook direct af: het bekende schuimachtige deel van popcorn. In een zak popcorn heb je ook altijd een paar korrels die niet opengaan. Dat kan te maken hebben met de hoeveelheid vocht in een korrel: bij te weinig vocht ontstaat niet genoeg stoom om de korrel open te breken. Geniet tot slot van deze popcorn in ‘slow motion’-actie.
http://www.youtube.com/watch?v=BXvhctgTW3c