ALCOHOLISCHE GISTING

Inleiding

Alcohol is een natuurproduct waar velen vrolijk van worden. Het kan echter ook leiden tot roekeloos gedrag of agressie, met soms doden of gewonden tot gevolg. Alcohol kan daarom worden beschouwd als potentieel gevaarlijk.

Wat velen niet weten, is dat alcohol ook officieel is geclassificeerd als een gevaarlijke stof. Dit is primair op basis van haar brandbaarheid (alcoholen vallen in klasse 3, brandbare vloeistoffen). Daarnaast kan de productie en opslag van alcohol ook leiden tot een ander, veel minder bekend gevaar: dat van verstikking en bedwelming. Tenslotte kan alcohol soms giftig zijn.

In dit hoofdstuk wordt uitgelegd hoe alcohol ontstaat, welke gasgevaren er verbonden zijn aan de productie, opslag en transport ervan en welke ongevallen hierdoor kunnen plaatsvinden.

Het gistingsproces 

Bij alcoholische gisting wordt glucose in een zuurstofloze (anaerobe) omgeving omgezet in alcohol. Dit wordt gedaan door gisten. De meest bekende gist isSaccharomyces cerevisiae, ook wel bekend onder namen als bakkersgist, biergist of wijngist.

Gisten produceren alleen alcohol als er geen zuurstof meer is (anaeroob milieu). Zolang er nog zuurstof in hun omgeving aanwezig is (aeroob milieu), vormen zij uit glucose kooldioxide (CO2) en veel energie in de vorm van ATP (adenosine trifosfaat). De gisten groeien hierdoor erg snel, maar vormen geen alcohol. Van dit aerobe proces wordt gebruik gemaakt bij het rijzen van brood. Bij de bier- en wijnproductie wordt gist eerst aeroob gekweekt, zodat de gistcellen zich snel vermeerderen, waarna in een volgend stadium de alcoholgisting volgt.

Voor een goede gisting zijn een juiste temperatuur en zuurgraad essentieel.

Als glucose de aanwezige suiker is, dan vindt de volgende omzetting plaats:

C6H12O6 ===>  2CH3CH2OH + 2CO2 + energie (opgeslagen in ATP) Suiker (glucose) ===> ethanol + kooldioxide + energie

Zijn er andere suikers aanwezig, dan worden deze via enzymen eerst afgebroken tot glucose, waarna bovenstaande reactie alsnog plaatsvindt.

Tijdens de alcoholische vergisting moet voorkomen worden dat zuurstof bij het proces komt. Het gist produceert dan namelijk geen ethanol meer maar stoffen als azijnzuur, melkzuur of het giftige methanol (ook een alcohol, maar niet de goede). Elk jaar weer worden vele mensen blind en sterven honderden een akelige dood door illegaal gestookte alcohol waarbij in plaats van ethanol methanol is gevormd.

Wijn

Wijn wordt gemaakt van druiven of ander fruit. De gisten die zorgen voor de vergisting (fermentatie) groeien in een laagje op het fruit of in de directe omgeving. Deze wilde giststammen spelen een belangrijke rol in de uiteindelijke eigenschappen van de drank. Vaak worden gecultiveerde stammen van de gistSaccharomyces cerevisiae toegevoegd om een constanter eindproduct te krijgen. Tijdens het gistingsproces ontstaat ook warmte. Om de gisten in leven te houden, mag de temperatuur van het gistingsvat niet hoger worden dan 40ºC.

Bier

Bier wordt meestal gemaakt van gemoute haver en gerst. Soms wordt een mengsel van andere zetmeelbronnen gebruikt, zoals rijst, maïs of aardappels.

Tijdens de bierproductie (het brouwen) wordt het zetmeel in het basisproduct omgevormd tot een suikerachtige vloeistof, de wort. De suikers in de wort worden vervolgens door gisten omgezet in alcohol en kooldioxide. Afhankelijk van de gewenste biersoort wordt gebruik gemaakt van één van de twee belangrijkste gistsoorten Saccharomyces cerevisiae en Saccharomyces uvarum.

Overige alcoholische dranken                                                          

Ook andere alcoholische dranken worden geproduceerd dankzij de vergisting door micro-organismen. Denk daarbij bijvoorbeeld aan jenever, whiskey (beide zijn gedestilleerde alcohol) en andere alcoholische dranken met een hoog alcoholgehalte. Bij de productie van sake (rijstwijn) verzorgt de rijstschimmelAspergillus oryzae de vergisting.

Azijn

Azijn ontstaat door vergisting van alcohol door bacteriën van het geslachtAcetobacter. Deze bacterie is van nature aanwezig op plaatsen waar alcohol wordt geproduceerd. Zo kan hij o.a. worden geïsoleerd uit beschadigd fruit, appelcider etc. De bacteriën vormen hier een laagje op het oppervlak, aangezien ze aeroob zijn en dus zuurstof nodig hebben. Zij worden overgebracht door vectoren zoals fruitvliegjes.

Azijn kan bewust worden geproduceerd, Het kan echter ook ongewenst ontstaan in vergistingsvaten waarin de temperatuur te hoog is geworden. In dat geval verdringt Acetobacter de gisten en wordt de geproduceerde alcohol omgezet in azijn.

Zelf azijn maken is leuk en makkelijk. Op internet zijn hierover talloze instructies te vinden. Vaak wordt azijn gemaakt van wijnrestjes: http://weckenonline.eu/zelf-azijn-maken/. Je kunt hier echter ook prima (restjes van) vruchten zoals appels gebruiken: http://www.appelazijn.eu/appelazijn/appelazijn-maken/. Na een succesvolle productie de azijn in een mooie fles doen en wat takjes van geurige en smakelijke kruiden toevoegen je hebt iets heel persoonlijks om weg te geven!

Gasgevaren   

CO2 vormt het grootste gasgevaar bij alcoholische vergisting. Hoewel slachtoffers soms vallen door een hoog CO2-gehalte in een wijn- of bierkelder, is het risico het grootst in de vaten waarin de vergisting plaats vindt. Slachtoffers vallen dan ook voornamelijk door het “even kijken” in het vat of door het betreden van een niet-geventileerd vat zonder vooraf te hebben gecontroleerd of dit veilig kon.

Een tweede gasgevaar bij alcoholische vergisting is bedwelming door alcoholische dampen.

Aangezien bij gistingsongevallen nooit meetwaarden worden vermeld, is op basis van media-informatie niet te bepalen waaraan slachtoffers zijn overleden. Verstikking door kooldioxide is echter het meest waarschijnlijk. Zelfs wanneer men in een besloten ruimte in eerste instantie staande bedwelmd zou raken door alcoholische dampen, overlijdt men vervolgens na het vallen door verstikking door het laag hangende CO2, vaak in combinatie met verdrinking.

Recente ongevallen door alcoholische vergisting                                             

 Let op: elk jaar vinden er ook ongevallen plaats door lekkage van CO2 in (de kelder van) cafés en restaurants die bier of frisdrank verkopen. Dit CO2 is echter niet afkomstig van gisting maar komt uit een CO2-fles of -tank. Hiermee wordt bier opgepompt of frisdrank van koolzuur voorzien.

 Methanolvergiftiging

Methanol komt in kleine hoeveelheden voor in vruchtensap, wijn en bier. Een glas wijn bevat gemiddeld 0,004 tot 0,02 volumeprocent methanol. Tegelijkertijd kan datzelfde glas 10 tot 15 % ethanol bevatten. Methanol is veel zoeter dan ethanol en zelfs een kleine hoeveelheid geeft extra smaak. Methanol vormt ook een bestanddeel van stoffen zoals antivries, glasreiniger en thinner.

Alle alcoholen zijn in zekere mate giftig. Het grote gevaar van methanol schuilt echter in de producten die in het lichaam ontstaan bij de afbraak ervan. Methanol en ethanol worden in het lichaam door dezelfde enzymen afgebroken. Deze stapsgewijze afbraak levert als eindproducten uiteindelijk kooldioxide en water op. Het kleine verschil in molecuulstructuur tussen leidt er echter toe dat bij de tussenliggende stappen bij methanol stoffen ontstaan die veel gevaarlijker zijn dan methanol zelf.

Bij de eerste enzymatische reactie wordt methanol afgebroken totformaldehyde.  Formaldehyde reageert met de aminozuren in eiwitten. Eiwitten zijn ketens van aminozuren die gevouwen zijn tot unieke structuren. De vouwwijze van de ketens geeft eiwitten hun juiste vorm en flexibiliteit om met andere moleculen te kunnen reageren. Formaldehyde vormt in de weefsels kruisverbindingen tussen verschillende aminozuren. Hierdoor werken eiwitten waarmee dit is gebeurd niet meer.

Formaldehyde wordt in het lichaam al snel door een tweede enzym omgezet in mierenzuur. Ook mierenzuur is erg giftig. Het verstoort de werking van de energiecentrales van de cellen, de mitochondriën. Alle celprocessen stoppen door gebrek aan energie. De cellen worden bovendien ook nog opgeblazen doordat verschillende moleculen die betrokken zijn bij de energieproductie, zich in de cel ophopen. De oogzenuw is supergevoelig voor mierenzuur. Daardoor is plotseling optredende blindheid één van de snelst herkenbare symptomen van methanolvergiftiging.

De vergiftigingsverschijnselen lijken in het begin op gewone dronkenschap. De verschijnselen zijn over het algemeen zelfs lichter dan bij een vergelijkbare hoeveelheid ethanol. Na ongeveer 30 uur zal de ophoping van mierenzuur leiden tot een gevaarlijk niveau in het bloed. Het slachtoffer kan zijn of haar gezichtsvermogen plotseling geheel of gedeeltelijk verliezen en sterft bij een voldoende hoge dosis aan ademstilstand.

Ethanol is één van de middelen die gebruikt kan worden bij de behandeling van methanolslachtoffers. Het enzym dat methanol afbreekt hecht zich namelijk 10 tot 20 maal makkelijker aan ethanol dan aan methanol. Hierdoor kan verdere vorming van giftige afbraakproducten worden voorkomen en kan methanol intussen het lichaam op de natuurlijke manier of via nierdialyse verlaten.