La biochimica della sbornia e delle bevande alcoliche

Il consumo di alcol (per quanto regolamentato dalla legge in svariati modi) è legato a doppio filo con la nostra cultura. Ma quanta scienza c’è dietro una bevanda alcolica? Qual è la biochimica della sbornia?

Si definisce bevanda alcolica una qualsiasi bevanda contenente etanolo (comunemente noto come alcol etilico, ossia l’alcol per antonomasia). L’etanolo (con furmula chimica CH3CH2OH) a temperatura ambiente si presenta come un liquido incolore. Caratterizzato da un odore pungente e da un gusto dolciastro e bruciante: vi sconsiglio vivamente di berlo.

Il consumo di bevande alcoliche dura fin dall’antichità ed è comune a quasi tutte le diverse civiltà umane. Tutti, però, sappiamo cosa succede se il consumo diventa esagerato e si supera un certo limite. I postumi dell’ubriachezza sono definiti come un insieme di effetti fisici che seguono l’eccessivo consumo di bevande alcoliche. I più comuni riportati sono emicrania, disidratazione (e conseguente sete), sonnolenza, nausea. Spesso si verificano anche amnesie o ricordi confusi del periodo soggetto a intossicazione alcolica.

Ma quali ragioni biochimiche sono alla base di tutti questi sintomi?

Munitevi del vostro drink preferito (senza esagerare) e seguiteci nella interessantissima storia dell’alcol e dei suoi effetti (a volte spiacevoli).

la biochimica della sbornia
Saggezza popolare. Fonte

Un paio di sorsi, per cominciare

All’interno del grande insieme delle bevande alcoliche, si possono distinguere due grandi gruppi. Uno è quello degli alcolici a bassa gradazione, inferiore al 21% in volume, e l’altro è quello dei superalcolici, con gradazione alcolica superiore al 21%.

la biochimica della sbornia
330 mL di birra corrispondono a 40 mL di whiskey, contengono entrambi circa 12 g di alcol (definito come una ‘unità alcolica’. Fonte

Per ottenere delle bevande contenenti etanolo, si parte da un processo biochimico che consiste nella fermentazione degli zuccheri, contenuti in frutti (vino e sidro) o nei cereali (birra), a cui può seguire un processo di distillazione (vodka, brandy, gin). Usando l’alcol etilico distillato come materia prima, insieme ad acqua e zucchero, si possono ottenere anche nuove bevande, usando estratti di origine vegetale come buccia di frutta (limoncello), petali di fiori (rosolio), o varie erbe (centerbe).

Insomma, c’è molta scienza di cui discutere sorseggiando un buon bicchiere di birra.

La fermentazione

Si dice “fermentazione” una qualsiasi via metabolica (cioè un insieme di trasformazioni chimiche) che permette a un essere vivente di ricavare energia da particolari molecole organiche, in assenza di ossigeno. Prende il nome dal latino fervere (ribollire), termine usato per indicare l’aspetto del mosto durante la preparazione del vino (durante la fermentazione si produce anidride carbonica, che porta alla formazione delle caratteristiche “bollicine”). Questo processo può avvenire anche nel corpo umano. Nei muscoli, infatti, in condizioni di carico intenso, il corpo non riesce ad ossigenare le cellule alla velocità richiesta e, al fine di produrre energia pronta all’uso, le cellule, invece di bruciare il glucosio in CO2 come normale, lo “fermentano” in acido lattico. Questo processo di chiama “fermentazione lattica” ed è alla base dell’affaticamento muscolare.

fermentazione
Schema della fermentazione del glucosio. non sapete cosa sia il piruvato? Approfondimento. Fonte.

La fermentazione alla base della produzione di bevande alcoliche è detta appunto “fermentazione alcolica” (quanta fantasia ragazzi). È operata da una particolare classe di microrganismi, i Saccharomyces, dei quali il più comune è il S.cerevisiae, presente sulla buccia dell’uva, come nel lievito di birra. Questo nostro microbico amico scinde gli zuccheri complessi e li fermenta in etanolo, per produrre l’energia necessaria al suo sostentamento.

S. cerevisiae
Un mucchio di S. cerevisiae, pronti a produrre il tuo prossimo bicchiere di birra. Fonte

Un processo antico, ma ancora frizzantissimo

Pare che il processo di fermentazione sia noto agli esseri umani fin dall’età della pietra e fu usato già in tempi antichissimi per produrre bevande a partire da frutta e bacche. L’inizio dell’agricoltura ha portato all’uso anche di cereali come materia prima. Esistono chiare testimonianze che collocano l’invenzione di una bevanda simile alla birra in epoca Egizia e Sumera. Quasi tutte le civiltà hanno usato alcolici, per varie ragioni, già prima del III millennio a.C., in alcuni luoghi e periodi, infatti, non era disponibile acqua potabile sicura, le bevande contenenti alcol garantivano un margine di sicurezza più alto (in quanto l’alcol ha proprietà antisettiche), anche se non vanno sottovalutati scopi conviviali e (presunti) afrodisiaci.

Ra con birra
Una rara (e assolutamente non photoshoppata) pergamena che rappresenta il dio Horus con la sua bevanda preferita. Una birra ghiacciata. Fonte

La distillazione

Il procedimento della distillazione è, invece, relativamente più recente. La distillazione ha lo scopo separare due o più sostanze presenti in una miscela, sfruttando la differenza dei punti di ebollizione di tali sostanze; nel caso delle bevande alcoliche il processo è, di base, separare alcol e acqua. La sua scoperta viene fatta risalire agli alchimisti dell’VIII secolo d.C., che aprirono le porte al consumo dei superalcolici, consentendo di superare la barriera del 16% di gradazione alcolica che c’era stata fino a quel momento. Questo limite dipende dal fatto che i lieviti (a cui era delegata la produzione di alcol fino a quel momento) non sopravvivevano a concentrazioni di alcol etilico superiori, “autolimitando” la produzione di alcol. Il consumo di superalcolici si diffuse rapidamente in Europa e impazzò almeno fino al XVII secolo, quando anche nel Vecchio Continente penetrarono bevande come il caffè, il tè e il cacao (analcoliche e sicure).

È interessante notare come non sia possibile ottenere alcol etilico puro al 100%, tramite distillazione, a partire da una soluzione in acqua, ci si ferma ad un limite massimo del 95%. Questo fenomeno deriva dal fatto che acqua ed etanolo formano un azeotropo. Un azeotropo (dal greco: α-: non, ζέειν: bollire e τρόπος: cambiamento, quindi “bollire immutato” o “senza cambiamento durante l’ebollizione“) si forma quando, tra le molecole delle due o più sostanze che lo compongono, si manifestano fenomeni di attrazione o repulsione, dovuti alla formazione di legami intermolecolari (come nel caso delle molecole d’acqua e di etanolo). Queste interazioni rendono impossibile una totale separazione tramite distillazione tradizionale.

Ok, ma quindi qual è la biochimica della sbornia?

Sbornia, ciucca, sbronza, scimmia… Insomma, ubriacatura.

Non è una sorpresa che la maggior parte dei sintomi della sbornia siano legati al componente fondamentale delle bevande alcoliche: l’etanolo.

Per cominciare, l’etanolo ha un effetto disidratante sul corpo, in quanto induce la produzione di urina (il che lo rende parte della classe delle sostanze diuretiche). L’etanolo influenza la secrezione di uno specifico ormone, che stimola il riassorbimento di acqua a livello renale (la vasopressina); ne deprime l’attività e determina quindi la perdita di una grande quantità di acqua attraverso le urine. La perdita di acqua causa sete, sonnolenza e mal di testa, effetti dovuti alla diminuzione del livello di fluidi e alla perdita di sali minerali. Questo effetto può essere “tamponato” bevendo molta acqua, durante e dopo il consumo di alcolici.

Bere alcolici induce, inoltre, la produzione di succhi gastrici, dato che il corpo è stimolato dal “sapore” della bevanda, con un impatto sulla mucosa dello stomaco, che porta a sintomi come acidità e nausea. Gli effetti di questo aumento della secrezione gastrica possono essere contrastati con l’ingestione di cibo, il che spiega per quale motivo chi beve a stomaco vuoto, in genere, se la passa molto peggio di chi consuma alcol durante un pasto.

Alcol e fegato

Oltre agli effetti diretti dell’alcol sul corpo, una buona parte dei postumi sono dovuti alla degradazione dell’etanolo, che avviene nel fegato. Negli essere umani la degradazione dell’alcol etilico avviene per mezzo di due reazioni, catalizzate da due specifici enzimi prodotti dalle cellule del fegato (epatociti). L’etanolo è inizialmente convertito in acetaldeide dall’enzima alcol deidrogenasi, quindi l’acetaldeide viene convertita in acetato dall’enzima acetaldeide deidrogenasi.

la biochimica della sbornia
la biochimica della sbornia secondo Distillery Trail

Le due reazioni sopra menzionate richiedono la presenza di una biomolecola detta “nicotinammide adenina dinucleotide” (comunemente noto come cofattore NAD+), importantissimo e legato a doppio filo all’attività dei mitocondri. Il ruolo biologico di questa molecola è quello di permettere specifiche reazioni chimiche (dette di ossido-riduzione) nel corpo. Sfortuna vuole che questo cofattore sia fondamentale per un’altra reazione biochimica: la glicolisi, ovvero il mezzo che ogni cellula ha per produrre l’energia necessaria alla sopravvivenza, a partire da molecole di glucosio. In parole povere, bere alcol rende le funzioni corporee molto più faticose per le cellule.

Data l’assoluta importanza di rigenerare il NAD+ consumato nella degradazione dell’alcol, il corpo comincia ad accedere a numerose vie metaboliche parallele. Questo interferisce con l’abilità del fegato di rifornire di glucosio i tessuti, specialmente il cervello. Poiché il glucosio è la fonte energetica principale del cervello, questa mancanza di glucosio contribuisce a sintomi quali affaticamento, debolezza, sbalzi d’umore e diminuzione dell’attenzione e della concentrazione (con effetti che possono colpire anche la memoria).

Conclusioni e bonus

Nei paesi dell’Unione Europea, l’alcol etilico destinato al consumo umano viene tassato al fine di limitarne l’abuso. Le industrie che utilizzano l’etanolo per scopi non alimentari vengono esentate dal pagamento della tassa se “denaturano” l’alcol. La denaturazione consiste nell’aggiungere all’alcol una serie di sostanze, che alterano le proprietá organolettiche (in maniera pressocché irreversibile) del liquido. L’alcol denaturato è assolutamente imbevibile, ma, soprattutto, rosa confetto, a causa dell’aggiunta di un colorante rosso di nome “Reactive Red 24”.

Possibili rimedi per i postumi? Bere tanta acqua e evitare il consumo di alcol a stomaco vuoto può mitigare sintomi come mal di testa e nausea. In ogni caso, il modo migliore di evitare i postumi di una sbornia rimane… Non bere.

In definitiva. Bevete responsabilmente, consapevoli di quanta scienza ci può essere dietro uno shot di tequila 😀

 

Fonti:
la biochimica della sbornia
Bevande alcoliche
La distillazione
la biochimica della sbornia 2 (supporto visivo)
Vasopressina
la biochimica della sbornia (approfondimento video)
Storia e origini della birra
La biochimica della sbornia e dell’alcol
Enciclopedia Britannica
Breve storia delle bevande alcoliche

 

Luca Ricciardi

Chimico fisico dei sistemi biologici, laureato a Roma sia in triennale che in magistrale all'università "La Sapienza". Attualmente in Olanda nella ridente cittadina di Enschede per conseguire un PhD, cofinanziato da Royal Dutch Shell, riguardo la produzione di biocarburanti a partire da materiale di scarto agricolo.

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