DE POSITIEVE STIKSTOFBALANS

Zwervend over het internet zoekend naar informatie kom je van alles tegen. Op zoek naar informatie over het nut van diammoniumfosfaat kwam ik een verhaal tegen over de stikstofbalans. “Groei is alleen mogelijk bij een positieve stikstofbalans”.

Waar slaat dat nou op zul je zeggen en wat heeft dat met bier te maken. Dat zal ik je zeggen, Gist is ook een levend wezen en heeft dus net als ieder ander levend organisme stikstof nodig om te kunnen groeien.

Maar wat is stikstof eigenlijk voor goedje? Hoewel de lucht voor ongeveer 80 procent uit stikstof bestaat kunnen we van de lucht alleen niet leven. Stikstof moet gevangen, gefixeerd en voor een deel weer uitgescheiden worden. Dit gebeurt in de stikstofkringloop. En wat heeft Viagra en groene thee met mijn stikstofbalans te maken? Interessante vragen.

Het unieke element stikstof

Stikstof (N) is de Nederlandse naam voor het chemische element nitrogenium, bij kamertemperatuur een kleur- en geurloos gas. Stikstof vormt het hoofdbestanddeel van de dampkring; droge lucht bevat ongeveer 80 procent stikstof. In het laboratorium wordt uit vloeibaar gemaakte en gedestilleerde lucht stikstof gewonnen voor allerlei industriële doeleinden, zoals bijvoorbeeld kunstmest. Met vloeibare (zeer koude) stikstof kun je ook je wratten laten verwijderen. Maar belangrijker hier is, dat stikstof een essentieel onderdeel van eiwitten is.

Biochemie en stikstof

Stikstofbindingen en - nog meer – stikstof - koolstofbindingen die tot ketenvorming leiden zijn bijzonder algemeen en vormen een belangrijk deel van de chemische stofwisseling van organismen. Stikstof is daarom een bijzonder essentieel element voor het leven op aarde. Alle eiwitten bevatten stikstof omdat zij uit aminozuren bestaan. Ook een nucleïnezuur, waaruit DNA en RNA bestaan, bevat stikstof.

De binding van stikstof vanuit de lucht kan door sommige organismen tot stand gebracht worden, n.l. de stikstofbindende bacteriën. Sommige planten zoals soja en sommige vlinderbloemigen leven in symbiose met deze organismen, bijvoorbeeld in uitstulpingen van hun wortels (knolletjes). Alle andere planten moeten echter de noodzakelijke stikstof verbindingen uit de grond opnemen die daar via bemesting in terecht moet komen. De stikstofcyclus, zeg maar gebruik en hergebruik, is een belangrijk onderdeel van de biologie.

Hoewel stikstof het grootste bestanddeel van de aardse atmosfeer vormt, is het in deze vorm voor de meeste organismen niet bruikbaar als stikstofbron. Wanneer de stikstof uit de lucht door bepaalde bacteriën en organismen eenmaal ‘gefixeerd’ is in de bodem, kan het door planten worden opgenomen. Dieren eten planten en andere dieren, en aangezien mensen ook dieren zijn, komen wij door het nuttigen van plantaardige en dierlijke eiwitten aan onze stikstof.

Stikstofbalans

De stikstofbalans is de verhouding van de door een organisme (lees hier: mens en dier) gedurende een bepaald tijdvak opgenomen en uitgescheiden hoeveelheid stikstof. Alle levende organismen dienen voortdurend stikstof(verbindingen) op te nemen om de voortdurende opbouw van o.a. eiwitten en nucleïnezuren (belangrijk molecuul voor de opslag en vertaling van erfelijke informatie) mogelijk te maken. Evenals de meeste andere bestanddelen van de levende organismen, ondergaan ook de eiwitten en de nucleïnezuren een voortdurende vernieuwing, dat wil zeggen, dat zij enerzijds met een bepaalde snelheid worden afgebroken en anderzijds weer worden aangemaakt (vergelijk ook anabolisme en katabolisme in het archief van onze website), waarbij hun hoeveelheid onder de meeste omstandigheden bij benadering gelijk blijft. Wanneer evenveel stikstof wordt opgenomen als uitgescheiden, is er sprake van een stikstofbalans. Bij verwonding, ziekte en vermagering is er sprake van een negatieve stikstofbalans en bij groei (vooral kinderen en bodybuilders) een positieve stikstofbalans. Uitscheiding gebeurt bij de mens vooral via ureum in de urine.

Aminozuren en eiwitten

Aminozuren zijn de kleinste eenheden van eiwitten. Ze zijn opgebouwd uit een zuurgedeelte: COO-, en een stikstofgedeelte H₃N, en een zogenaamde restgroep. Het stikstofgedeelte wordt gevormd door 3 waterstof atomen (H₃) en een stikstof atoom (N)

Hiernaast afgebeeld de algemene formule, waarbij de restgroep per aminozuur verschillend is. Door de telkens verschillende restgroep, wijkt  het aminozuur qua bouw per aminozuur net iets van de ander. Door die verschillen  komen we tot een totaal van 20 verschillende aminozuren.

Als voorbeeld van een van de 20 bestaande aminozuren geef ik hier de Valine. Het aminozuur valine is een essentieel aminozuur, dit betekent dat het aanwezig moet zijn in de dagelijkse voeding.

Aminozuren kun je onderverdelen in essentiële en niet essentiële aminozuren, waarvan stikstof een belangrijk element is. De essentiële aminozuren heten essentieel omdat ze niet  door het lichaam kunnen worden samengesteld. Ze moeten dus via de voeding worden opgenomen. Geef je over langere tijd iemand een incompleet aminozurenpakket te eten, dan is er heel snel sprake van een negatieve stikstofbalans. De voedingswaarde van een eiwit wordt dan ook bepaald door het essentiële aminozuur dat in de laagste relatieve hoeveelheid aanwezig is, alsmede door de verteerbaarheid van het eiwit (die afhangt van de totale aminozuursamenstelling). In het algemeen is de voedingswaarde van dierlijke eiwitten hoger dan die van plantaardige eiwitten.

Eiwitten worden opgebouwd uit aminozuren. Ze bestaan uit ketens van aan elkaar gekoppelde aminozuren. De koppeling tussen twee aminozuren wordt een peptide binding genoemd en het eiwit dat wordt gevormd door twee aan elkaar gekoppelde aminozuren wordt daarom een peptide genoemd. De NH3 groep reageert dan met de COO- groep onder afsplitsing van water (H₂O). Volgens onderstaande formule:

Positieve stikstofbalans met stikstofoxide?

De combinatie training, voeding, herstel en volop rust, weinig stress, geen ziekte en verwondingen, zijn allemaal belangrijke factoren bij het in de positieve richting sturen van de stikstofbalans. Op dit moment wordt over NO of stikstofoxide in supplementenland driftig de trom geroerd. Stikstofoxide, een verbinding die gewonnen wordt uit het aminozuur arginine, en in het lichaam vooral zorgt voor ontspanning van weefsels, zou onmisbaar zijn voor de groei van spierweefsel na zware arbeid. Enerzijds door het ‘wakker schudden’ van ‘satellietcellen’ (stamcellen in het spierweefsel die nog van alles kunnen worden, voor bodybuilders natuurlijk het liefst spiercellen) en anderzijds door hun reparatievermogen van spiercellen. Het geringe onderzoek over de vermeende anabole werking van NO (of het supplement Nitrous) levert nog nauwelijks de basis voor harde conclusies, en aangezien voor groene thee in ieder geval wel meer bewijs is, dat het de concentratie van stikstofoxide verhoogt, kun je dan maar beter dagelijks een paar krachtige koppen groene thee consumeren. Hoe het zit met Viagra en stikstofoxide? Omdat stikstofoxide belangrijk is voor ontspanning van lichaamsweefsel, en de penis alleen bij ontspanning een behoorlijke ‘pomp’ kan krijgen, is het onderdeel van Viagra.

En wat heeft dat nou met gistgroei te maken?

Zoals al eerder gezegd heeft gist voor opbouw van de cel een positieve stikstofbalans nodig. Daarvoor moet de gist opneembare stikstof tot zich nemen, dat is stikstof in de vorm van chemische verbindingen die door de gist kunnen worden gebruikt om te groeien en eiwitten te maken. Ammoniak en nitraat zijn vormen van stikstof die door planten en micro-organismen kunnen worden gebruikt.

Bij een gewone vergisting en een goede wort zal dat geen probleem zijn. Daarin zit voor de gist voldoende opneembare stikstof om de gewenste groei door te kunnen maken. Gaat de vergisting echter te snel, dan kan  al gauw de stikstofbalans verstoord raken en zal de gistgroei afremmen of kan zelfs plotseling ophouden. Om dat tegen te gaan kan men amoniak in de vorm van gistvoedingszout dat in de brouwwinkel te koop is. Het bestaat uit diammoniumwaterstoffosfaat (kortweg diammoniumfosfaat, afgekort DAP).

Je hebt niet eens erg veel nodig, een flinke theelepel op 25 liter wort is al voldoende.

Brouw ze,

Martin Hofhuis