Gist

Gist is de naam voor een aantal eukaryote soorten (ca. 700-1000) micro-organismen waarvan de gewone wijngist (= biergist, = broodgist) (Saccharomyces cerevisiae) een bekende vertegenwoordiger is. Gisten zijn biochemisch het best te beschouwen als eencellige schimmels. Er zijn zelfs veel schimmels die behalve als een mycelium ook als eencellige kunnen groeien. Gisten onderscheiden zich van bacteriën door het bezit van een celkern en zijn ook significant groter. Saccharomycesgisten (en sommige andere) zijn in staat om suikers te ontleden en deze om te zetten in alcohol en koolzuurgas. Het metabolisme van S. cerevisiae is aeroob of facultatief anaeroob. Onder anaerobe omstandigheden is de alcoholproductie optimaal, onder aerobe de groei en vermenigvuldiging. De reacties die bij alcoholproductie plaatsvinden leveren (ten opzichte van volledige oxidatie van de suiker met zuurstof) zeer weinig energie op (2, resp 34 moleculen ATP per molecuul suiker). De gist gebruikt ze dus veel minder als er wel zuurstof beschikbaar is.

De anaerobe reactie met glucose als voorbeeld is:

C₆H₁₂O₆ (glucose) -> 2C₂H₅OH (ethanol) + 2CO₂

Gist bij voedselprocessen

Gist is in staat om suiker om te zetten in alcohol en koolzuur.

Brood

Bij het bakken van brood wordt gebruik gemaakt van de omzetting naar koolzuur, om het deeg te laten rijzen. Bovendien verandert gist de smaak van het brood. Door het op verschillende manieren te laten rijzen kunnen verschillende broodsoorten worden gemaakt met andere eigenschappen. De kleine hoeveelheid ethanol die, in dit geval als nevenproduct, geproduceerd wordt, verdampt al gauw als het brood gebakken wordt.

Alcoholica

Gist wordt bij de drankenbereiding vooral gebruikt vanwege het andere eindproduct, alcohol. In sommige wijnen (bijvoorbeeld champagne) ,sake en in bier vervult ook de koolzuur overigens een belangrijke rol. Niet alle suikers zijn door gist afbreekbaar; veel gisten kunnen bijvoorbeeld pentosen niet verwerken. Bij vergisting van druivensap of most (bij wijn) of wort (bij bier) vindt eerst een aeroob gistingsstadium plaats, waarin het product in open kuipen onder toetreding van zuurstof gist, en de gistcellen zich snel vermenigvuldigen. Bij een concentratie van ca 100 miljoen gistcellen per ml wordt de gistkuip hermetisch gesloten en voltrekt het verdere proces zich anaeroob, waarbij door een waterslot het koolzuurgas wel kan ontsnappen, maar geen nieuwe zuurstof kan toetreden.

De soort gist, de vergistingstemperatuur, de zuurgraad en andere factoren hebben grote invloed op de smaak van het eindproduct. Hoewel de gist die wordt gebruikt voor wijn, bier en brood biologisch gezien tot één soort behoort, bestaan er zeer belangrijke verschillen in de gebruikte stammen en zijn deze niet onderling uitwisselbaar als men een smakelijk product wil krijgen. De gebruikte gist levert een belangrijke bijdrage aan het aroma van het eindproduct. Voor bier worden ook wel andere gisten gebruikt dan S. cerevisiae: bij de bierbereiding onderscheidt men bovengistende, ondergistende en spontaan gistende varianten. In het eerste geval bevindt de gist zich vooral in de gistende oplossing en in het schuim, in het tweede geval ligt het vooral op de bodem van het vat. Ales worden bijvoorbeeld bovengistend, pilsener bieren ondergistend bereid.

Voortplanting

Sommige gisten delen zich; Saccharomyces cerevisiae plant zich echter, net als de meeste andere soorten gist vooral vegetatief voort door knopvorming. Op het celmembraan ontstaat een uitstulping, een knopje, dat groeit. De celkern deelt zich en een van de beide kernen verhuist naar de knop. Hierna snoert de knop zich af. Dit proces treedt onder optimale omstandigheden iedere 80 minuten op. Geslachtelijke voortplanting met uitwisseling van genetisch materiaal tussen twee gistcellen is ook mogelijk.

Voedingseisen en optimale groeiomstandigheden

Gistsoorten hebben een temperatuursoptimum dat meestal ergens tussen 15 en 30 graden Celsius ligt. Verschillende soorten en typen kunnen hierin verschillen, waarvan door wijnboeren en bierbrouwers gebruik wordt gemaakt. Verder zijn voor groei assimileerbare stikstof, sporenelementen, bepaalde vitaminen en soms vetzuren nodig. Koolzuurgas, hoge concentraties suikers, zware metalen en sterke alcoholen remmen het proces af. De pH moet liefst licht zuur (3,5-5,5) zijn. Wijngist is geselecteerd op hoge bestendigheid tegen alcohol en hoge suikerconcentraties, en heeft een voorkeur voor een vrij lage pH en een hoge bestendigheid tegen het conserveermiddel SO₂ ('sulfiet') waarmee de groei van 'wilde' gisten in de most wordt tegengegaan.

Gist als laboratoriumorganisme

Het genoom van S. cerevisiae was een van de eerste genomen van een levend wezen dat geheel bekend was en gist is een veelgebruikte soort bij genetische experimenten. Vele geneesmiddelen worden via de recombinant DNA techniek met behulp van gist geproduceerd.