Hvorfor er det buffere i gjæring?

Mennesker har brukt etanol - i vin, øl og andre alkoholholdige drikker - som et rekreasjonsmedisin siden forhistorien. Mer nylig har etanol også blitt viktig som et alternativt drivstoff. Enten til konsum eller forbrenning i biler, produseres etanol ved bruk av gjær, mikrober som gjærer sukker og frigjør etanol som avfallsprodukt. Buffere tilsettes under denne prosessen for å stabilisere pH.

Å opprettholde stabil pH eller hydrogenionkonsentrasjon er avgjørende for å oppnå et godt utbytte fra gjæring. Det er fordi gjæren som gjærer sukkeret er levende organismer, og deres biokjemi fungerer bare godt innenfor et visst pH-område, akkurat som din. Hvis du for eksempel ble dyppet i et bad med svovelsyre, ville det enten drepe deg eller skade deg alvorlig. Det samme gjelder gjæren: Hvis pH er så høy eller lav at den faller utenfor deres toleranseområde, kan den hemme veksten eller til og med drepe dem.

Gjæringsprosessen i gjæren har noen likheter med gjæringsprosessen som finner sted i muskelcellene dine når de har lite oksygen - når du for eksempel sprinter. Cellene dine frigjør karbondioksid og melkesyre fra gjæring; gjær, derimot, frigjør karbondioksid og etanol. At karbondioksid faktisk er grunnen til at du bruker gjær for å få brød til å heve seg; den fangede gassen skaper ekspanderende bobler i deigen.

I et gjærekar er konsentrasjonen av CO2 i løsningen høyere enn normalt på grunn av gjæringsaktiviteten. Mye av dette overskytende CO2 bobler av. Det forsyrer også løsningen, fordi oppløst CO2 kombineres med vann for å lage karbonsyre. Hvis løsningen ble for sur, kan den hemme gjærveksten. Gjær foretrekker en pH i området 4 - 6, så bakere, bryggerier og andre næringer som er avhengige av gjæring, bruker buffere for å holde pH innenfor et optimalt område.

Når pH stiger, øker hastigheten som bufferforbindelsen mister hydrogenioner (protoner), og selv om mer av bufferforbindelsen har mistet protonene, endres pH i løsningen bare litt. Når pH faller, skjer den omvendte prosessen; en større brøkdel av buffermolekylene har akseptert protoner, og igjen modererer bufferen endringen i pH. I utgangspunktet hjelper bufferforbindelsen med å "suge opp" overflødig surhet eller alkalinitet. PH vil bare begynne å endres betydelig når det meste av bufferforbindelsen er nøytralisert eller "brukt opp."