Een nietig micro-organisme, gist, is verantwoordelijk voor de vorming van alcohol. Gist heeft suikers nodig om te groei en. 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. Bij afwezigheid van zuurstof is een gewone verbranding niet mogelijk. Dan worden de suikers omgezet in 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. Een voordeel is dat de gistcellen zich door de vorming van alcohol bacteriën van het lijf kunnen houden.
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.
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.
Eenvoudige suikers
In vruchtensap zijn alleen eenvoudige suikers aanwezig zoals glucose, fructose en sacharose. Hierbij kan gisting direct optreden. Het resultaat is wijn. De benodigde gistcellen zijn vaak al op de druif aanwezig. Laat men gekneusde druiven (voor rode wijn) of druivensap (voor witte of rosé wijnen) een week staan bij de juiste temperatuur, dan is daarna het merendeel van de suiker omgezet in alcohol. Na filtreren en narijpen in houten vaten is de wijn klaar om gebotteld te worden.
Bij het narijpen mag geen zuurstof aanwezig zijn. Als er wel zuurstof aanwezig is, kunnen azijnzuurbacteriën (die kunnen wèl tegen alcohol) de gevormde alcohol omzetten in azijnzuur. De wijn krijgt hierdoor een zure smaak. Bovendien kan de kleur van de wijn bruin worden door oxidatie. Een manier om de zuurstof uit de vaten te verwijderen is het ‘zwavelen’ van de vaten. Hierbij wordt door het verbranden van een stukje zwavel in het vat het gas zwaveldioxide gevormd. Met het water van de wijn ontstaat sulfiet, dat ontsmettend werkt, en met restjes zuurstof reageert tot sulfaat.
In goede wijn mag niet te veel sulfiet voorkomen. Dat geldt ook voor andere toevoegingen, die af en toe voor wijnschandalen zorgen. Zo werd enkele jaren geleden in Oostenrijkse wijn diethyleenglycol aangetroffen. Deze stof geeft een zacht zoete smaak en was toegevoegd om goedkope wijn ‘duur’ te laten smaken. De kwestie staat bekend als het antivriesschandaal omdat de pers het verschil tussen diethyleenglycol en antivries (glycol, 1,2-ethaandiol) zo gauw niet was opgevallen. Niet iedereen heeft immers scheikunde in het pakket.
Voor een ander wijnschandaal moeten we in Italië zijn. Daar werd aan een grote partij wijn die afgekeurd zou worden, het giftige methanol toegevoegd om het totaal-alcoholgehalte te verhogen en zo een hogere garantieprijs te krijgen. Tot schrik van de wijnvervalsers werd de partij echter niet afgekeurd, maar voor consumptie bestemd.
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.