Wanneer is voedsel lekker? Als het goed smaakt natuurlijk. Maar een taai koekje is niet lekker ook al is er met de smaak niks mis. Vla die je de rest van de dag een vettige mond bezorgt koop je niet snel meer. Als slagroom niet in een toefje blijft staan is het mislukt. Mayonaise moet aan een frietje blijven kleven en slasaus moet je kunnen schenken. De structuur van eten is net zo belangrijk als de smaak ervan. Aan de Universiteit Wageningen houdt de groep van prof. dr. Erik van der Linden zich bezig met fysica van levensmiddelen. Onderzoeker Dr. Ton van Vliet van het Wageningen Centre for Food Sciences vat zijn missie samen: "Je kiest je voedsel vaak op uiterlijk, kleur, stevigheid of breukeigenschappen. Mensen eten natuurkunde met een smaakje."

Voedselnatuurkunde is harde wetenschap. Van der Linden kijkt naar de reologie van vloeistoffen, bijvoorbeeld een eiwitgel of schuim, terwijl Van Vliet vooral naar de fysica van vast voedsel kijkt. Dat alles met het doel een relatie te leggen tussen de structuur van voedsel en de eigenschappen van de ingrediënten zoals een eiwit, een polysaccharide of vet. "Als iemand mij vraagt hoe hij zijn melk dikker maakt zonder er meer caseïne in te stoppen, dan kan ik zo zeggen: neem dit polymeer," zegt Van der Linden. "Dat soort problemen lossen wij op. Daarvoor heb je overigens wel wetenschap nodig die je moet hebben gepubliceerd in fysisch-chemische wetenschappelijke tijdschriften. Dat is het aardige."

Nanofibers
Van der Linden noemt zijn onderzoek 'gebruikers geïnspireerd'. "Daarmee bedoel ik niet dat er een directe vraag ligt, maar wel dat er trends zijn zoals obesitas," legt hij uit. "Dit onderzoek blijft nog zeker tien jaar relevant." Een voorbeeld van onderzoek uit zijn groep is hoe je van voedseleiwitten vezelstructuren kan maken. Van deze nanofibers maken de onderzoekers een gel in water. Het blijkt dat de eiwitvezels al een gelnetwerk kunnen vormen bij hele lage concentratie, in tegenstelling tot bijvoorbeeld bolvormige eiwitten. De gel daarvan bevat veel meer eiwit. Een belangrijke toepassing van een gel met een lage eiwitconcentratie is het maken van voedsel dat minder vet bevat. "In margarine of mayonaise zijn de vetdeeltjes gekristalliseerd. Daaraan ontleent het etenswaar zijn stevigheid," legt Van der Linden uit. "Als je die stevigheid op een andere manier kunt krijgen door het bijvoorbeeld deels te vervangen door een gel van eiwit, dan kan het vet eruit." In de Verenigde Staten, waar vetzucht een groot probleem is, is al een margarine op de markt zonder vet.

Een bijkomend voordeel van een gel van eiwitvezels is dat deze vloeibaar wordt als je het roert of schenkt. Als de gel stilstaat staan de vezels alle kanten op en vormen zo een netwerk dat de gel stevig maakt. Als de gel wordt geroerd of geschonken oriënteren de vezels zich in één richting waardoor het netwerk breekt. Je kunt hiervan bijvoorbeeld een slasaus maken die makkelijk uit de fles loopt, maar op de sla weer vast wordt en niet van je bord druppelt.

Van der Linden wil regels opstellen zodat een voedselproducent, zoals Unilever, CSM of Friesland Foods, formuleringsvrijheid krijgt. "Er is niks mis met melkeiwit, alleen wil je ook graag een bron hebben die niet gebaseerd is op dieren. Dat is de overweging: hoe kan ik met zoveel mogelijk verschillende eiwitten regels opstellen dat iemand met een willekeurig eiwit toch een stuk voedsel kan prepareren. Dat is eigenlijk mijn missie." Van der Linden onderzoekt bijvoorbeeld soja- of erwten-eiwitten. "We kijken welke eiwitten beschikbaar zijn en we vragen bedrijven welke interessant zijn."

Kraak en smaak
In Wageningen is ook het topinstituut Wageningen Centre for Food Sciences (WCFS) gevestigd. Dr. Ton van Vliet is projectleider bij het WCFS van het onderzoek Crispy/crunchy behaviour of cellular solid foods. Vrij vertaald: de knapperigheid van vast voedsel. Van Vliet zoekt naar een 'optimaal knapperig product'. Een belangrijk aspect van een knapperig koekje blijkt naast de mechanische eigenschappen, het geluid te zijn dat het voortbrengt als je het doorbijt. "Als ik je een koekje geef en het geeft geen geluid als je het afbijt, vind je het dan lekker?" vraagt Van Vliet retorisch. "Om het knapperig te vinden moet het geluid hebben. Zelfs doven kunnen knapperigheid waarnemen, die voelen de trillingen achter hun oren."

Van Vliet wil regels opstellen voor de eigenschappen van een goed koekje. Hij heeft daarvoor bepaald hoe groot de luchtbellen moeten zijn en hoe dik de wanden tussen de bellen. Hij meet het geluid dat van een beschuitje, broodkorst of cracker af komt en kan aan de hand daarvan voorspellen of het nog lekker is. "Wij hebben sensorische testen met een serie producten gedaan, waarbij mensen het hebben beoordeeld. Het correleert exact met onze metingen. We kunnen met een hoge mate van zekerheid zeggen wat consumenten ervan zullen vinden. Moeilijker zijn de gefrituurde producten, de olie dempt het geluid."

De professionele friteuse in het lab van Van Vliet heeft behalve de smaaktest nog een doel. Hij legt uit dat we inmiddels vrij veel weten van droog voedsel, maar niet van voedsel met een knapperige buitenkant en een vochtige binnenkant. "Van chips weten we dat je die luchtdicht moet verpakken en droog bewaren, dan blijven ze een redelijke tijd vers. Het moeilijke aan gefrituurd voedsel en brood is dat het inherent instabiele systemen zijn. De binnenkant is vochtig, en de buitenkant droog. Volgens de thermodynamica gaat het vocht altijd van binnen naar buiten. Dat kun je niet voorkomen. Je kunt het wel vertragen." Als vocht langzamer van de binnenkant van het voedsel naar de korst trekt blijft het brood dus langer vers. "We zijn nog maar net begonnen met dit onderzoek," zegt van Vliet. "Over een jaar willen we een aantal methodes hebben om de versheid van brood te verlengen."

Gastronomie
Fysicus Van der Linden vindt het naast zijn wetenschappelijke missie ook belangrijk om de resultaten over te brengen aan het grote publiek, studenten, of scholieren. "Dit is een belangrijk toepassingsgebied voor de wetenschap, prijst hij zijn onderzoek aan. "Het grote publiek heeft ook wat aan deze kennis." Hij wil zelfs kinderen al enthousiasmeren voor het vak: "De bekende chef-kok Pierre Wind heeft in Wageningen meegeholpen met het ontwikkelen van smaak-lessen voor basisscholen. Het doel van die lessen is verstandige dingen over voedsel aan kinderen te vertellen. Hopelijk is het ook een middel om ze te interesseren voor exacte wetenschappen."

Van der Linden heeft talloze voorbeelden paraat van onderzoek dat in het dagelijks leven een rol speelt. Het stijfkloppen van eiwit bijvoorbeeld, gaat veel beter in een koperen pan, dat is al sinds de achttiende eeuw bekend, zegt hij. Het schuim blijft dan veel steviger. In de jaren zestig publiceerden wetenschappers een studie in het tijdschrift Nature waarin ze lieten zien dat dat effect te maken had met een koper-albumine complex. Van der Linden: "De vraag die wij wilden beantwoorden is: wat doet het koper aan het grensvlak van eiwit en lucht, en wat betekent dat voor bijvoorbeeld de mechanische eigenschappen van het schuim. Kunnen we dan begrijpen wat we al eeuwen weten? Het antwoord is ja."

Van der Linden stuurde het artikel dat hij schreef over eiwit in een koperen pan naar fysisch chemicus Hervé This van het Collège de France in Parijs. This houdt zich bezig met moleculaire gastronomie, een steeds populairder wordende combinatie van wetenschap en koken. Op zijn website zijn de meest bizarre recepten te vinden (zie kader). This vond Van der Linden's onderzoek naar eiwit met koper zeer boeiend en de twee wetenschappers hebben sindien regelmatig contact. "This doet niet anders dan ambacht-geïnspireerde vragen oplossen op fysisch chemisch gebied. Dat inspireert mij ook weer," aldus Van der Linden.

Eén van de ideeën die Van der Linden uit Frankrijk importeerde is het opzetten van een seminar waarbij chefkoks en wetenschappers elkaar ontmoeten. Op 12 december zal de eerste bijeenkomst plaatsvinden, georganiseerd door van der Linden en het consultancybedrijf Cook&Chemist. Alle Wageningse voedsel-hoogleraren zijn uitgenodigd, evenals studenten, promovendi en deze eerste keer ook de media. "Het wemelt van de chefs die al geïnteresseerd zijn. We zijn er zelf wel enthousiast over," meldt Van der Linden. "Het doel is kennis uit te wisselen tussen wetenschap en ambacht. Chefs zouden zich kunnen afvragen: wat doet lecithine precies? Binnen Wageningen zit een heleboel kennis. We kunnen zo iets uit de kast halen om die vraag te beantwoorden. Hopelijk komen er vragen die inspirerend zijn voor wetenschappelijk onderzoek."

Feitelijk
Cook & Chemist zijn Eke Mariën (kok) en Jan Groenewold (fysisch chemicus). Het motto van de heren is 'koken met kennis'. Ze combineren koken met natuur- en scheikundige kennis. Cook&Chemist organiseert cursussen en lezingen. Zie de agenda op hun website: www.cookandchemist.com.

Meer over het seminar 'Science is Cooking' op de website van de vakgroep Food Physics van de Universiteit Wageningen: http://www.ftns.wau.nl/foodphysics. 

Moleculaire Gastronomie
De Franse chefkok Pierre Gagnaire werkt samen met de fysisch chemicus Hervé This voor het ontwikkelen van de meest fantastische, wetenschap-geïnspireerde recepten. This beschrijft op de website (http://www.pierre-gagnaire.com) elke maand een noviteit op moleculair gastronomisch gebied. Gagnaire bedenkt er een recept bij dat ook op de website komt. Op die manier is een naslagwerk van moleculair gastronomische recepten ontstaan met recepten als Kreeft Faraday gebaseerd op formules en Boter slagroom, die hij naar tomaten of chocolade laat smaken.

Het meest spraakmakende recept van This is het ei gekookt bij 65°C in de oven. Bij die temperatuur stolt het eiwit maar blijft het eigeel zacht, ook al laat je het uren in de oven liggen. Naar aanleiding van onderzoek van Van der Linden heeft This ook een recept ontwikkeld. Van der Linden ontdekte dat eiwitten die stollen in een zuur niet wit worden maar doorzichtig blijven. Hervé This bedacht hierop een methode om eieren te koken in azijn. Het resutaat is doorzichtige gekookte eieren.

Proeven doe je met je oren
Een krakend koekje moet geluid voortbrengen. Dat is niet zo triviaal als het lijkt. Geluid wordt pas geproduceerd als de breuk met een snelheid hoger dan 300 m/s voortschrijdt. Dan gaat hij sneller dan de voortplantingssnelheid van geluid in lucht en krijg je een schokgolf. Het kost energie om een scheur te beginnen, maar het groeien van de breuk levert ook energie op. Bij een bepaalde lengte van de scheur is de energie die vrijkomt groter dan de energie die erin moet. Deze kritieke lengte ligt in de orde van 50-100 micrometer. Als de breuk langer wordt gaat hij exponentieel harder groeien waardoor de benodigde hoge snelheden worden bereikt. Beneden de kritieke lengte hoor je dus niks. Met andere woorden, de wand tussen de luchtbellen van het koekje moet minstens 50-100 micrometer dik zijn. Wanden die dunner zijn brengen geen hoorbaar geluid voort. Als de wand veel dikker is vind je het koekje hard, en bovendien kunnen er gemakkelijk zijwaardse scheuren ontstaan waardoor de splinters er vanaf schieten die je mond kunnen verwonden, zoals bijvoorbeeld kan gebeuren met Frans stokbrood.

Als toelichting bij de veranderingen op bladzijde 1. Het WCFS is geen onderdeel van de universiteit maar een onafhankelijk instituut waarin de Wageningen Universiteit tezamen met andere onderzoeksinstellingen en Nederlandse Voedingsmiddelenbedrijven participeren. WCFS huurt onderzoekers in bij de deelnemende onderzoeksinstellingen en daarbuiten. De onderzoeksinstellingen kunnen wel mensen voordragen maar WCFS beslist. Bij detachering heeft de onderzoeksinstelling geen zeggenschap meer over de werkzaamheden van de onderzoeker.

Het volledige artikel is gepubliceerd in Chemisch2Weekblad no. 20, 3 december 2005.