Je leest:

Bier

Bier

De drank, de alcohol en de gevolgen

Auteur: | 1 januari 2007

Alcohol is een giftig afvalproduct dat ontstaat bij het rotten van fruit en graan. Het is een stof die ook bij de mens allerlei schadelijke en nadelige reacties kan veroorzaken. En toch wordt het vrijwillig, vaak en veel door mensen ingenomen. Als bier bijvoorbeeld.

Gistcellen onder de microscoop.

Een nietig micro-organisme, gist, is verantwoordelijk voor de vorming van alcohol. Gist heeft suikers nodig om te groeien.

Als er voldoende zuurstof aanwezig is, zetten gistcellen de suikers om in koolstofdioxide en water. Dit levert veel meer energie op dan de vorming van alcohol. Maar bij afwezigheid van zuurstof is een gewone verbranding niet mogelijk. Dan worden de suikers omgezet in alcohol (ethanol) en kooldioxide, volgens de reactie C6H12O6 (aq) —> 2 C2H5OH (aq) + 2 CO2 (g)

Uit alle koolhydraathoudende vloeistoffen kan op deze manier alcohol gevormd worden. Deze alcohol heeft voor de gistcellen grote voordelen, maar ook nadelen.

De kleur van chemie

Dit artikel is afkomstig uit het hoofdstuk ‘Alcohol’ uit de VU-uitgave ‘De kleur van chemie’, een bundeling van informatieve brochures voor havo/vwo scholieren.

Een voordeel is dat de gistcellen zich door de vorming van alcohol bacteriën van het lijf kunnen houden. Bacteriën en gistsoorten zijn concurrenten van elkaar. Ze bestrijden elkaar vaak op leven en dood. De alcohol die de gistcellen kunnen maken werkt als een eenvoudig maar doeltreffend antibioticum: het is dodelijk voor de meeste bacteriën.

Het succes keert zich overigens na enige tijd ook tegen de overwinnaars: als het alcoholpercentage boven de 12 à 15% komt, sterven de gistcellen zelf ook af.

Van brandend water tot wijngeest

Alcoholische dranken en hun roeswerking zijn al meer dan 6000 jaar bekend. Het eerste dat Noach na de zondvloed als akkerbouwer deed, was het aanleggen van een wijngaard. De piramidebouwers van Egypte kregen rantsoenen bier en de oude Grieken en Romeinen gebruikten bij de maaltijd wijn, die vaak met water werd aangelengd.

Welke stof voor de eigenschappen van deze dranken verantwoordelijk is, bleef echter lange tijd onbekend. Ook na de ontdekking van het destillatieproces was het isoleren van de vluchtige alcohol lange tijd niet mogelijk door de gebrekkige condensatiemethoden.

Omstreeks 1167 vermeldt Magister Salernus dat ‘aqua ardens’ (brandend water) gemaakt kan worden ‘zoals rozenwater’. Het recept luidt: een pond wijn, een pond zout, vier ons zwavel en vier ons wijnsteenzuur (uit wijn). Koken in een destillatievat en de vloeistof die overdestilleert, verzamelen. Pas eeuwen later wordt duidelijk dat alleen het eerste van al de ingrediënten noodzakelijk is. ‘Aqua ardens’ laat de materie waarop het brandt onaangetast. Hieruit kunnen we nu afleiden dat de verkregen alcohol nogal verdund was.

Vrije Universiteit

Alcohol (ethanol) is een stof met interessante biologische en chemische eigenschappen. Als polaire vloeistof is het uitstekend met water mengbaar, maar het is ook een brandbare koolwaterstofverbinding. Dat maakt de foto mogelijk: wordt een bankbiljet gedoopt in een mengsel van alcohol en water en daarna aangestoken, dan gaat de alcohol branden. Tegelijkertijd verdampt het water en daardoor koelt het biljet zo sterk af dat de ontbrandingstemperatuur van het papier niet wordt gehaald. Dit is het geval bij een mengsel van ongeveer 50% alcohol en 50% water. Bevat het mengsel méér water, dan brandt het niet goed meer. Bevat het mengsel te veel alcohol, dan wordt het een dure proef…

De naam ‘spiritus vini’ (wijngeest), een verwijzing naar de vluchtigheid van de stof, komt twee eeuwen later in gebruik. Tot op de dag van vandaag leeft deze naam voort in onze schoonmaakvloeistof (brand)spiritus. In de zestiende eeuw introduceert de medicus Paracelsus de naam alcohol. Het woord ‘alcohol’ is een Arabisch woord om fijne stoffen aan te duiden. Paracelsus gebruikt de woorden ‘alcohol vini’ voor ‘het fijnste deel van de wijn’. Latere chemici lieten het achter voegsel ‘vini’ (van de wijn) weg en de naam ‘alcohol’ bleef over.

Polysacchariden

In vruchtensap zijn alleen eenvoudige suikers aanwezig zoals glucose, fructose en sacharose. Hierbij kan gisting direct optreden. Het resultaat is wijn.

De bereiding van bier gaat heel anders. De grondstof, graan, bevat geen eenvoudige suikers maar alleen polysacchariden als zetmeel en cellulose. Deze zijn voor de gist niet direct verteerbaar. Eerst moeten de lange polysuikerketens door hydrolyse tot eenvoudige suikers worden afgebroken.

Bij de bierbereiding begint men daarom met het laten ontkiemen van de graankorrels in water. Dit proces heet mouten. De enzymen in de kiem breken het merendeel van het zetmeel af tot eenvoudige suikers, de moutsuikers. Er ontstaat groene mout, een product dat gemakkelijk bederft. Naast gist zijn er namelijk vele andere micro-organismen die de gevormde suikers lekker vinden.

Brouwketel in Rochefort, België.
Wikimedia commons

Door verhitten en drogen van de mout worden de meeste micro-organismen gedood. Kleur en smaak van de gedroogde mout zijn afhankelijk van de droogtemperatuur. Bij temperaturen tot 80°C ontstaan blonde mouten voor lichte bieren (zoals pils), bij 105 °C worden door karamelisering donkere mouten voor donkere bieren (bijvoorbeeld oud bruin) verkregen.

De gedroogde mout wordt weer met water vermengd tot moutpap of wort. Deze wordt verhit tot ca. 70°C. Suikers en eiwitten lossen hierbij op, en het resterende zetmeel wordt alsnog tot suikers afgebroken. Daarna wordt het mengsel gefiltreerd. Het niet oplosbare residu wordt in veevoer verwerkt.

Aan het filtraat wordt hop toegevoegd en het mengsel wordt twee uur gekookt. De bittere smaakstoffen uit de hop worden hierdoor geëxtraheerd. Na nog enkele behandelingen wordt de vloeistof gekoeld en uiteindelijk gist toegevoegd. Deze zet een deel van de suiker om in (alcohol) ethanol en koolstofdioxide. Als de gisting voltooid is, wordt het bier gefiltreerd, gepasteuriseerd of gesteriliseerd en onder toevoegen van extra koolstofdioxide in flessen, vaten of containers opgeslagen.

Alcoholvrij bier

In vroeger eeuwen werd veel bier gedronken in streken waar de kwaliteit van het drinkwater te wensen overliet. Dat gebeurde niet alleen om de smaak, maar ook om de desinfecterende werking van alcohol.

Tegenwoordig is die aanwezigheid van alcohol soms juist een bezwaar. Daarom worden er nu ook ‘alcoholvrije’ bieren verkocht. Met een alcoholpercentage van minder dan 0,5% vallen die onder de gunstige limonade-accijns. Ze bederven wel sneller dan gewone bieren. Daarom moeten ze intensief gepasteuriseerd worden.

Het alcoholgehalte van bier kan op een aantal verschillende manieren verminderd worden. Men kan de alcohol verwijderen nadat deze gevormd is, of men kan voorkomen dat er alcohol wordt gevormd. Als men de alcohol verwijdert, bijvoorbeeld door destillatie, verdwijnt vaak ook een gedeelte van de vluchtige smaakstoffen.

Om de vorming van alcohol te remmen moet men het gistproces veranderen. Bijvoorbeeld door de gist vast te zetten op een dragermateriaal en deze maar beperkte tijd en bij lage temperatuur te laten inwerken. Beluchten van het mengsel na het toevoegen van de gist helpt ook. In aanwezigheid van zuurstof worden de suikers omgezet in water en kooldioxide en er wordt geen alcohol geproduceerd.

Maar om bij alcoholvrij bier een goed aroma te krijgen moet men op zoek gaan naar bijzondere gistsoorten, en moet men erg hygiënisch werken omdat de bacteriedodende werking van alcohol ontbreekt. De aanpassingen die de verschillende Nederlandse brouwerijen toepassen worden streng geheim gehouden: er is veel geld gestoken in de ontwikkeling van alcoholvrije bieren, en de financiële belangen zijn enorm.

De gevolgen

Vervelende verschijnselen door biologische en psychologische prikkels

Als je alcohol gebruikt, heeft dat allerlei gevolgen op je lichaam. Het heeft invloed op de prikkelgeleiding in de zenuwcellen en vooral het afbraakproduct ethanal brengt een aantal processen in de hersenen goed in de war.

Álvaro Canivell | Flickr

Je lichaam probeert deze gevolgen zoveel mogelijk tegen te gaan met tegengestelde reacties. Na het opheffen van de invloed van alcohol blijven deze reacties vaak nog een tijd werkzaam. Het lichaam moet ze aanleren: als je een af-en-toe drinker bent, reageer je heel anders dan een ervaren drinker.

Bij een ervaren drinker komen de tegengestelde reacties snel op gang en duren ze langer. Omdat die reacties een onprettig gevoel geven, heeft zo’n drinker snel weer meer alcohol nodig om het onprettige gevoel op te heffen. Het effect van sommige van deze reacties kan dagen of zelfs maanden lang duren. Ze staan ook wel bekend als onthoudingsverschijnselen.

Het nare is, dat de genoemde tegengestelde reacties niet alleen maar uitgelokt worden door biochemische prikkels zoals alcohol, maar ook door psychologische prikkels. Als je gewend bent ‘s avonds in een bepaalde stoel naar de TV te kijken en een paar pilsjes te drinken, beginnen de tegen gestelde reacties al zogauw je op je stoel gaat zitten en de TV aanzet. Als je dan eens niét wilt drinken, krijg je al wèl een beetje last van onthoudingsverschijnselen.

Dit is niet alleen maar inbeelding, het zijn echt meetbare veranderingen in je lichaam. De verslaving is alleen goed te bestrijden als je niet alleen de alcohol weg doet, maar ook je luie stoel en de TV. Iemand die gewend is elke avond met vrienden iets te drinken in een café, kan vreselijk beroerd worden als hij aan de bar eens een avond niets bestelt. Terwijl er niets hoeft te gebeuren als hij met andere vrienden naar de bioscoop gaat. Deze psychische prikkels werken niet alleen bij een alcohol-verslaving, maar zijn kenmerkend voor de meeste verslavingen.

Lees ook op Kennislink:

Meer artikelen over alcohol op Kennislink: Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/alcohol/index.atom", “max”=>"10", “detail”=>"minder"}

Vrije Universiteit Amsterdam

Het boek ‘De kleur van chemie’ werd in 2007 uitgegeven door de Faculteit der Exacte Wetenschappen van de Vrije Universiteit Amsterdam (Afdeling Scheikunde en Farmaceutische Wetenschappen). Het is een geactualiseerde bundeling van informatieve brochures voor havo/vwo scholieren. Ze belichten de rol van de scheikunde op tal van gebieden.

Alle Kennislinkartikelen uit het hoofdstuk ‘Alcohol’:

Dit artikel is een publicatie van VU Amsterdam, Faculteit der Exacte Wetenschappen.
© VU Amsterdam, Faculteit der Exacte Wetenschappen, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 januari 2007
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.