Bier. De supermarkt staat er vol mee. Maar is het oerbier – het bier waarmee het in de Middeleeuwen allemaal begon – er ook te vinden?

Het brouwen van bier is zo oud als de menselijke beschaving zelf. De Babyloniërs lieten oud brood fermenteren wat leidde tot het eerste bier. Sindsdien zijn er wereldwijd veel variaties op het fermenteren van granen ontstaan. In de middeleeuwen was bier enorm populair, omdat het de nodige calorieën bevatte en schoner was dan het meeste water. Elk klooster en elke taverne brouwde zijn eigen bier. De industriële revolutie moderniseerde echter ook de bierbrouwerij. Veel kleine brouwerijen verdwenen en werden vervangen door industriële brouwerijen. De variatie verdween en bier werd eenheidsworst. Aan het eind van de twintigste eeuw steeg de vraag naar ambachtelijke producten, waaronder bier. Er werden veel kleine brouwerijen, ook wel microbrouwerijen genoemd, geopend die allen uniek smakend bier brouwden op kleine schaal. Is na een lange afwezigheid het oerbier weer ontdekt? Of produceren de microbrouwerijen een heel nieuw soort bier? En wat is de invloed van bierbrouwen op de evolutie van de biergisten?

“Vroeger was de functie van bier heel anders: het was voedzaam en een alternatief voor twee boterhammen”
Een brouwerij in de zestiende eeuw.

Een brouwerij in de zestiende eeuw.

Oerbier
Om deze vragen te kunnen beantwoorden, moeten we terug naar het begin, terug naar het oerbier. Tegenwoordig is bier een drankje voor de ontspanning, een lekker biertje na het sporten of voor de tv. De functie van bier was vroeger heel wat anders. Bier was voedzaam en was letterlijk een alternatief voor twee boterhammen. Ook was bier een stuk schoner dan het meeste water dat beschikbaar was. Bier werd gedronken bij het ontbijt, gedronken als tussendoortje en gedronken tijdens het werk. Het was echter niet zo dat in de middeleeuwen iedereen de hele dag straalbezopen was. Aangezien bier voornamelijk een voedende functie had, hoefde het alcoholpercentage niet hoog te zijn en bij de meeste oerbieren lag dit dan ook rond de 2%. Modern bier ondergaat verscheidene opschoningsprocessen na de fermentatie, wat leidt tot een helder, schoon biertje. Het oerbier onderging dit proces niet waardoor er vaak nog brokken van gist en graanproducten inzaten. Het was bier waarop je kon kauwen.

Gist
Gisten zijn microscopisch kleine eukaryoten die het brouwen van bier mogelijk maken. Zij zetten de suikers uit de mout om in alcohol. In moderne brouwerijen worden pure gistculturen gebruikt om een constant product te krijgen. In de middeleeuwen waren de brouwvaten vaak open en ontstonden er dus gemixte gistculturen. De gistcultuur in een brouwerij was dus afhankelijk van de micro-organismen in de lucht en dus ook van de locatie. Dit zorgde ervoor dat elke brouwerij een uniek bier produceerde.

“In 1983 waren er nog maar 43 bierbrouwers actief in de VS”

Wetenschappers gaan zich ermee bemoeien
Onderzoekers aan het eind van de 19e eeuw, waaronder Pasteur, begonnen met wetenschappelijk onderzoek naar het brouwproces. Door gebruik te maken van microscopen kon worden gezien of gistculturen puur of besmet waren. Door dit onderzoek werd het brouwproces beter te controleren en werd het proces constanter wat leidde tot bier met een kwaliteitsgarantie. Het gecontroleerde brouwproces in combinatie met de industriële revolutie leidde tot de massaproductie van bier. Er ontstonden grote brouwerijen die met hun grote productiecapaciteit de kleine brouwerijen verdreven. Ze konden een zekere kwaliteit garanderen op grote schaal. Dit escaleerde tot het punt waarop er in de Verenigde Staten in 1983 nog maar 43 bierbrouwers actief waren. De variatie tussen de bieren van deze brouwers was ook gering. Allen gebruikten dezelfde of vergelijkbare installaties en pure gistculturen die geoptimaliseerd waren voor het bijbehorende brouwproces.

Op zoek naar de niche
De vooruitzichten in deze periode waren niet zo rooskleurig. Er waren hoge investeringen nodig om een nieuw bier te produceren dat de concurrentie aankon met de bestaande bieren. Ondanks deze slechte vooruitzichten begonnen er toch dappere brouwers kleine brouwerijen te openen. Om de verpletterende competitie van de mega-brouwers te ontlopen, moesten ze bier gaan brouwen dat zich duidelijk onderscheidde van de eenheidsworst van de massaproducenten, ze moesten een nieuwe niche vinden. Deze brouwerijen maakten bier dat hoppiger was, een honingsmaak had, of een hint van chocolade bezat. Tegen de verwachtingen in, werden deze microbrouwerijen een groot succes. Het speciaalbier werd populair en nieuwe microbrouwerijen schoten als paddenstoelen uit de grond en in 1999 waren er in de VS 1414 brouwers actief (drieeëndertig keer zoveel t.o.v. 1983).

Een biertje? Tegenwoordig is er keuze genoeg!

Een biertje? Tegenwoordig is er keuze genoeg!

Walvisballenbier
Deze trend heeft zich in de 21ste eeuw doorgezet en nu is er bier met bijna elke denkbare smaak te koop. Walvisballenbier uit IJsland (Hvalur 2) of Dennenboombier uit Alaska (Alaskan Winter Ale), je kunt het zo gek niet bedenken of het bestaat. De variatie is weer terug van weggeweest. Maar is dit bier te vergelijken met het oerbier? Als je alleen al de etiketten leest van de moderne speciaalbieren weet je al dat dit niet het geval is. “Barstend van Amerikaanse hop, is Julius geladen met hints van passievrucht, mango en citrus. Met 6,5% alcohol is het verfrissend en ‘freakishly’ drinkbaar”. Zo luidt de beschrijving van Julius bier, een van de beste Indian Pale Ales van de wereld. Deze beschrijving illustreert het verschil tussen oerbier en modern speciaalbier perfect. De huidige microbrouwerijen maken bier voor bierliefhebbers. Hun consumenten moeten genieten van hun bier, terwijl de lokale brouwer in de middeleeuwse taverne een voedzaam drankje brouwde voor bij het ontbijt.

Variatie in biergist
De variatie binnen moderne bieren is dus groot, maar is deze variatie ook terug te vinden in het DNA van biergisten? De middeleeuwse brouwers gebruikten geen pure culturen, maar ze ontdekten al wel snel dat het brouwen van bier makkelijker ging als je het biervat inoculeerde met wat gist van het vorige vat. Deze re-inoculatie zorgde ervoor dat generatie op generatie gist in een biervat leefde. De biergisten werden gedomesticeerd door de mens en net zoals bij honden leidde dit tot grote variaties binnen de soort. Bij de honden ontstonden mopshondjes en herders, terwijl bij de gisten rassen ontstonden met een verhoogde alcoholtolerantie of verminderde groei. Onderzoekers aan de Katholieke Universiteit Leuven besloten deze variatie onder de loep te nemen. Ze analyseerden het DNA van meer dan 150 verschillende biergisten en konden zo de evolutionaire geschiedenis van de gedomesticeerde biergisten in kaart brengen.

folk-festival-1434523_1920

Resultaten
De verschillen tussen het genoom van wilde gisten en biergisten bleek enorm. Wilde gisten hebben het zwaar te verduren. Ze moeten zich kunnen aanpassen aan veranderende omstandigheden, ze moeten groeien bij niet optimale temperaturen. Biergisten leven generaties lang in een comfortabele omgeving die op de optimale temperatuur wordt gehouden en een constante toevoer van voedingsstoffen heeft. Om te kunnen overleven, bezitten wilde gisten genen, waarmee ze hun metabolisme snel kunnen veranderen en waarmee ze snel kunnen groeien onder sub-optimale omstandigheden. Biergisten hebben deze niet nodig en in veel van de geanalyseerde soorten waren deze genen dan ook verdwenen of uitgeschakeld. De natuurlijke selectie bij biergisten is gering, maar er is wel een grote menselijke selectiedruk. Gisten die een bijsmaakje produceren, al is het voordelig voor de gist, worden niet gebruikt om een nieuw vat bier te inoculeren. Zo bevatten veel biergisten een mutatie in de genen PAD1 en FDC1. Deze gisten zijn betrokken bij de productie van 4-vinyl guaiacol, een stof met een naar bijsmaakje. Ook zijn biergisten efficiënter gaan groeien op gedefinieerd biermedium. Een belangrijk ingrediënt van het medium is maltotriose en veel biergisten hebben meerdere kopieën van het gen dat deze stof afbreekt.

Amerikaans versus Brits
Met behulp van deze analyse kon zelfs het verschil tussen Amerikaanse en Britse biergisten worden waargenomen. De Britten introduceerden hun biergisten in Amerika toen het nog hun kolonie was, maar in de loop van een paar eeuwen zijn deze gisten al dusdanig veranderd, dat de Amerikaanse biergisten een eigen tak in de stamboom hebben.

“De biergisten die gebruikt worden voor speciaalbieren verschillen sterk van de oergisten”

Stamboom
Deze stamboom laat zien dat er twee verschillende biertakken zijn. De eerste tak bevat 80% van de gistsoorten en hierin zijn geografische verschillen waarneembaar. Groep 1 bevat distincte Duitse, Belgische, Britse en Amerikaanse gisten. De tweede tak is familie van de wijngisten. Deze groep splitste zich in de 17e eeuw af van de wijngisten, toen deze in bierbrouwprocessen werden ingezet. Deze stamboom laat zien dat er grote verschillen zijn tussen de diverse moderne biergisten en tussen de moderne gisten en ‘oergisten’. Door menselijke selectie zijn er genen verdubbeld, verwijderd, of gemuteerd, met grote fenotypische veranderingen tot gevolg.

Concluderend kunnen we dus stellen dat het oerbier niet is wedergekeerd. Moderne speciaalbieren hebben een entertainende functie, terwijl oerbieren een voedende functie hadden. Dit verschil in functie vertaalt zich ook naar het uiteindelijke product. Speciaalbieren bevatten de gekste smaken en oerbieren bevatten nog klompen gist. Ook op genetisch niveau is er een groot verschil. De gisten die gebruikt werden voor oerbieren leken nog veel op hun wilde soortgenoten. De middeleeuwse brouwers startte, zonder het te weten, een selectieproces voor de biergisten. De biergisten pasten zich aan aan het leven in een biervat en waren al snel significant verschillend van wilde gisten. Door menselijke selectie ontstonden er diverse soorten biergisten met veranderde eigenschappen. De biergisten die gebruikt worden voor speciaalbieren stammen af van deze veranderde gisten en verschillen dus sterk van de oergisten. Het oerbier is niet teruggekeerd, maar dat is maar goed ook, want een biertje zonder een hint van citrus en een dennennaaldaroma gaat er bij mij niet in.

Bas Cartigny (1993) heeft recentelijk zijn studie biotechnologie afgerond aan de Wageningen Universiteit. Gedurende zijn studie heeft hij zich gespecialiseerd in de microbiologie en de moleculaire biologie. Hij heeft dan ook onderzoek gedaan aan de universiteit in deze richting. Zijn onderzoek richtte zich met name op de het bacteriële immuunsysteem CRISPR-Cas, dat ook gebruikt wordt als tool voor genoommodificatie. Ook heeft hij onderzoek verricht naar schimmels en de implementatie van fotosynthese in E. coli.