Geistreiches rund um den Wein

Gärung: kleine Pilze bei der Arbeit

Ein älterer Chemielehrer gibt mit seinem selbst gemachten Johannisbeerwein als Anschauungsmaterial eine Einführung in die alkoholische Gärung und kann sich nicht erklären, wieso eine ganze Schulklasse nach einer kleinen Probe so betrunken ist. Sie alle kennen die urkomische Szene aus dem FilmDie Feuerzangenbowle. Doch so weit wird es hoffentlich nicht kommen. Gießen Sie sich also ein gutes Glas Wein ein und erfahren Sie beim Weiterlesen eine Menge über die Biologie, Physik und Chemie der alkoholischen Gärung.

Die Weinherstellung durch Vergären von Traubensaft ist den Menschen schon seit Tausenden von Jahren bekannt; unzählige kleine Helfer, die einzelligen Hefepilze, lassen dabei Alkohol entstehen. In belebten Systemen gibt es bis heute drei grundlegende Arten der Energiegewinnung, nämlich Photosynthese, Atmung und Gärung. Die Gärung dürfte eine der ältesten und einfachsten Formen sein, denn sie läuft ohne Sauerstoff ab und war wahrscheinlich schon in der sauerstofflosen Uratmosphäre unserer Erde vorhanden. Viele Einzeller, die normalerweise die effizientere Atmung zur Energiegewinnung ausnutzen, behalten die Fähigkeit zu Gärungsreaktionen als eine Art „Reserve“ für Notzeiten ohne Sauerstoff bei.

Es gibt verschiedene Gärungsarten in der Natur,[9] aber die bekannteste dürfte die Erzeugung von Alkohol sein, der in verschiedenen Getränken enthalten ist. Bei diesem Vorgang wandeln Hefezellen – winzig kleine, nur unter dem Mikroskop zu erkennende Pilze – Zucker in Alkohol und Kohlendioxid um. Die Zellen der Hefe mit dem wissenschaftlichen NamenSaccharomyces vermehren sich rasch durch Zellteilung und gedeihen in der Natur überall da, wo Kohlenhydrate in Form von Stärke oder Zucker vorhanden sind. Charakteristisch für Hefen ist, dass sie sowohl mit als auch ohne Sauerstoff Energie gewinnen können und sich vermehren. Bei der Herstellung von alkoholischen Getränken durch Gärung lässt man die Hefe unter Sauerstoffabschluss (anaerob) arbeiten und wünscht in erster Linie das Ausscheidungsprodukt Alkohol. Das Kohlendioxid perlt bei diesem Vorgang aus. Sowohl der Alkohol wie auch das Kohlendioxid sind die Abfallprodukte, insofern es die Hefe angeht – sie benötigt nur die Energie zum Aufbau wichtiger Moleküle:

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 + Energie

Glucose (Enzyme) Ethanol (Alkohol) Kohlendioxid

Glucose, besser bekannt als Traubenzucker, ist dabei der Ausgangsstoff. Sie ist die einfachste Zuckerform in der Natur und wird unter der Einwirkung diverser Enzyme, die die Hefezellen herstellen, in Ethanol (auch Äthanol oder Weingeist) umgewandelt – in einer mehrstufigen biochemischen Reaktion mit komplizierten Zwischenprodukten, die erst seit etwas mehr