על בניית אילנות יוחסין, איך נוצרה בירת הלאגר ואיך מתרבים שמרים
בין סוגי הבירות השונים ישנם קווי דימיון, אך מצד שני, גם הבדלים, למשל, בטעם ובצבע. לו היו בני-אדם, ניתן היה להגיד שקרלסברג והיינקן הן קרובות משפחה. מסתבר שאכן, ניתן לקשור קשרים כאלה גם בין בירות, או ליתר דיוק, בין השמרים מהן מכינים אותן. השאלה 'מאין באנו' מסקרנת אנשים רבים ברחבי העולם, אשר עוסקים בגנאלוגיה,
בנית עץ-המשפחה. רבות אפשר ללמוד גם על ההיסטוריה והאבולוציה של בעלי-החיים והאדם על-ידי בניית עצים של מיני בעלי-חיים שונים, בין חיים ובין נכחדים. על זאת אמונים חוקרים רבים, ביניהם גנטיקאים וחוקרי מאובנים. בשנת 2008 שוחזר אילן היוחסין של שמרי הבירה. מדענים מאוניברסיטת סטנפורד האמריקאית השוו את רצפי הד.נ.א. של מספר זנים שבודדו ממבשלות שונות, ושיחזרו את האבולוציה שלהם.
קודקודו של האילן בבוואריה, לקראת סוף ימי-הביניים. עד אז, במשך אלפי שנים, נהגו להשתמש במין אחד של שמרים להכנת לחם, יין ובירה. את השמרים לבירה נהגו להתסיס בקיץ. בסוף תהליך בישול הבירה התקבלה בירה מסוג אייל (ale). במשקע שהצטבר בתחתית המיכל נעשה שימוש בהתססה הבאה. אז לא ידעו זאת, אך המשקע הזה הכיל שמרים, אותם שמרים האחראים לתהליך התסיסה. שימוש חוזר בשמרים נתן באופן עקבי בירה בעלת תכונות דומות לקודמת. בעצם, מבלי לדעת זאת, הפעילו המבשלים סלקציה גנטית ושיפרו את אותן תכונות של מין השמרים שהתאימו לתנאי הבישול.
מעז יצא מתוק
אולם, ב-1553, אסר הדוכס הבווארי אלברכט החמישי לבשל בירה בקיץ, כי האמין שבחורף יתקבלו פחות זיהומים ותתקבל בירה טהורה וטעימה יותר. דא עקא, הטמפרטורות הנמוכות בחורף עיכבו את התסיסה של שמרי האייל, אשר משגשגים בטמפרטורה של 18-25 מעלות צלסיוס. כעת קרה דבר מעניין. מין האייל 'התערבב' עם מין אחר, שתוסס בטמפרטורות נמוכות יותר, והד.נ.א. המשולב של שני המינים הוביל ליצירת מין חדש, שנותן בירה מסוג לאגר (lager). מין הלאגר משגשג בטמפרטורה של 6-10 מעלות צלסיוס ואף פחות, ומתאים לבישול בחורף. בנוסף, בירות הלאגר התגלו כעמידות יותר לאחסון מבירות האייל – המילה לאגר היא נגזרת של מילה בגרמנית שפירושה 'אחסון' – והן הפכו לפופולאריות החל מסוף המאה ה-19, כאשר התפתחו שיטות קירור שאפשרו התססה בטמפרטורות נמוכות כל השנה.
איך התרחש אותו ערבוב בין המינים? בדרך-כלל, השמרים מתרבים באופן א-מיני. תא האם משכפל את החומר הגנטי שלו, ואז נפרד ממנו תא-בת, זהה לחלוטין. בתנאי רעב, השמרים עוברים להתרבות מינית, כלומר, מערבבים את הד.נ.א. שלהם עם זה של שמר אחר. הם עושים זאת על-ידי כך שהם הופכים לנבגים שמזדווגים עם נבג אחר מאותו מין. זני האב של שמר הלאגר פעלו במסלול אחר: נבגי האייל התחברו עם נבגים של מין אחר, ומזיווג זה נוצר מין חדש. נראה, שמיזוגים כאלה התרחשו פעמיים ונתנו שני זנים של לאגר. זן אחד נמצא בשימוש בעיקר במבשלת קרלסברג הדנית ובמבשלות צ'כיות, והשני, במבשלות הולנדיות, ביניהן היינקן.
בהתחלה קיבל כל זן חדש את כל הגנים של שני הוריו, אך עם הזמן, עבר כל אחד מהם אבולוציה משלו, למשל, איבד גנים מסוימים שלא היו הכרחיים לתנאי החיים שלו. השוואה בין שני זני הלאגר מאפשרת לחוקרים ללמוד על תהליך האבולוציה של השמרים ועל הגנים הספציפיים שאחראים לטעם הבירה. למשל, זוהו גנים שמעורבים במטבוליזם של סוכר ובהתקבצות השמרים לצברים אחרי התסיסה. כמו-כן, ההשוואה עוזרת למפות את ההיסטוריה של בישול הבירה ב-600 השנים האחרונות. המחקר שופך אור חדש על ההיסטוריה של הבירה, וכן מאפשר לחקור את ההבדלים בטעם, צבע ובסומת (ארומה) של בירות שמיוצרות מזנים שונים וללמוד את התכונות המיוחדות לכל אחד מהם.
לקריאה נוספת:
Reconstruction of the genome origins and evolution of the hybrid lager yeast Saccharomyces pastorianus, Dunn, B. and Sherlock, G., Genome Research 18: 1610-1623, 2008
מדע בצלחת - לגלות את העולם טעם אחר טעם 
נעמי – כיצרן חובבן של בירות בסגנון אייל, בהוראות היצרן לשמרים כתוב שעדיף להתסיס בטמפ' של 19-24 מעלות צלזיוס. ידוע לי שיצרני לאגר מייצרים בטמפ' בסביבות 9 מעלות צלזיוס.
אברהם, אתה צודק – טמפרטורות של 29-32 לאייל ו- 21-24 ללאגר, הן גבוהות מדי.
לפי הרולד מקגי, הטמפרטורות הן 18-25 ו- 6-10, בהתאמה.
תיקנתי את המאמר בהתאם. תודה!
פינגבאק: על קצה המזלג: שאריות דגן בבירה ובוויסקי | מדע בצלחת
את יודעת להרחיב לגבי מקורם של שמרי הבירה שאוכלים אותם, והאם יש הבדל בינם לבין מה שנקרא באנגלית nutritional yeast? עד כמה שהבנתי בעצמי שמרי הבירה שממוכרים בחנויות טבע למאכל הם שמרים לא פעילים, אבל אשמח לדעת יותר.
ראה תשובה תחת "שמרים תזונתיים".
תודה רבה 🙂
פינגבאק: על קצה המזלג: שמרים תזונתיים | מדע בצלחת
האם השמרים בבירה מתים? או מפסיקים "לעבוד"? בשלב מסוים בתהליך ייצור הבירה, אחוז האלכוהול בבירה כבר לא משתנה. זה אומר שהשמרים מפסיקים לעבוד? אם כן, מה גורם לשמרים להפסיק לעבוד? האם הם מתים כתוצאה מסיום מקורות המזון שלהם? אם כן, אז אילו סוכרים נשארים בבירה – סוכרים שהשמרים לא מסוגלים לעכל?
בשלב מסויים השמרים אכן מתים – בהתאם לתהליך, או שכבר אין להם מקורות מזון, או שאחוז האלכוהול גבוה מדי בשבילם, או שהם מומתים בחימום. סוכר שנשאר הוא מכיוון שהשמרים מתו ולא הספיקו לפרק אותו.
מנסיוני, בהכנת בירה ביתית, השמרים בבירה לא מתים, אלא מפסיקים לפעול אחרי שמסיימים להשתמש בסוכר. השמרים "יודעים" לפרק חד סוכרים ודו סכרים, אבל לא רב- סוכרים. השמרים ימשיכו לתסוס (גם בתוך בקבוק בתנאי לחץ) עד סיום החד סוכרים ודו-סוכרים. רוב מבשלי בירה ביתית חוו פיצוצים ביתיים שנגרמו על ידי הוספת יותר מדי סוכר לפני בקבוק, מה שגורם לשמרים לייצר "פצצות" עם לחץ אדיר במקום בקבוקי בירה מוגזים בצורה מאוזנת. יש תהלכים שבהם ניתן "להחיות" שמרים שעברו תסיסה וששקעו בתחתית של בקבוק בירה על ידי הזנה בתנאים נכונים. ניתן "למחזר" שמרים ולהשתמש בהם להרבה אצוות. (בבירה תעשייתית, בדרך כלל מוציאים את כל השמרים על ידי סינון מיקרוני ומוסיפים גז בצורה מלאכותית בדומה לקולה. יש בירות תעשיתיות שעוברות פיסטור בבקבוק ואז כל השמרים אכן מתים ולא ניתן להחיות אותם.)
תודה!
תודה נעמי ואברהם.
בעקבות התשובה של אברהם יש לי שאלה נוספת – אם אמנם השמרים מפסיקים לפעול אחרי שסיימו לפרק את החד, ודו סוכרים – מדוע יש בירות עם מתיקות מסויימת? האם רב סוכרים יכולים גם להיות מתוקים?
בנוסף, אם השמרים מפסיקים לפעול אחרי שמסיימים להשתמש בסוכר, אך עדיין לא מתים – באיזה מצב הם נשארים אחרי שהפסיקו לפעול?
. בנוגע למתיקות בבירות: קודם כל, יש לרב סוכרים כמו מלטודקסטרין, לדוגמא, מתיקות מסויימת למרות ששמרים לא מפרקים אותו. ראיתי בירות מתוקות שמוסיפים להם ממתיקים מלאכותיים דוגמת סכרין (לא לטעמי בכלל.) ויש גם שיטות להוציא שמרים באופן מלאכותי – ואז ניתן להמתיק את הבירה אחרי הוצאת השמרים. או להפסיק את התסיסה לפני סיום הסוכרים, ולסנן או לפסטר.
השמרים נמצאים במצב dormant והם מסוגלים להשאר זמן רב במצב כזה, אפילו מליוני שנים. כפי שמופיע בקישור הרצ"ב http://blog.biocision.com/4630/45-million-year-old-yeast-revived-to-brew-modern-beer
תודה אברהם,
מהמאמר הזה:
http://www.brewgeeks.com/the-life-cycle-of-yeast.html
אני מבין שהשמרים נכנסים בסוף התהליך למצב של flocculation (http://en.wikipedia.org/wiki/Yeast_flocculation)
וכנראה אז הפעילות שלהם נעצרת, אחרי שסיימו לפרק את כל החד ודו סוכרים.
בקשר למתיקות של בירה – אם לא מוסיפים סוכרים אחרי הוצאת השמרים, וגם לא מוסיפים ממתיקים מלאכותיים – יש סוכרים שהשמרים לא מפרקים שנותנים טעם מתוק לבירה, ונמצאים שם באופן טבעי כחלק מהתהליך? זאת היתה הכוונה שלך כשהתייחסת למלטודקסטרין?
ישנם סוכרים, כמו סוכר קנדי שהשמרים לא מצליחים לפרק אותו ולכן לבירות שרוצים בהן מתיקות שלא תומר לאלכוהול מוסיפים סוכר כמו הסוג הזה
מעניין, תודה. למיטב ידיעתי סוכר קנדי הוא גבישים גדולים של סוכרוז. את יודעת באיזה שלב מוסיפים את הסוכר קנדי?
בבירות בסגנון בלגי, מקובל להשתמש בסוכר קנדי, גבישים גדולים של סוכר (סוכרוז). מטרת השימוש בסוכר קנדי היא להגיע לחוזק אלכוהולי מבלי להמתיק מדי את הבירה. רוב הסוכר קנדי תסיס, כלומר, השמרים הופכים אותו לאלכוהול ולפחמן דו-חמצני, ולפיכך הוא מעלה את אחוז האלכוהול וכמעט שאינו תורם למתיקות. את הסוכר קנדי מכינים מסירופ סוכר מרוכז שאותו מגבשים, ולפי דרגת הקרמליזציה של הסירופ, מתקבלים גבישים במספר דרגות צבע – בהיר, ענברי וכהה. סוכר קנדי כהה תורם להכהיית צבע הבירה.
ממתיק אחר שבו מקובל להשתמש באופן דומה הוא דבש. רוב הסוכר בדבש (95%) הוא תסיס, בעוד שהסוכרים שמתקבלים בשלב הטחינה והחימום (מאש) הם רק 65-75% תסיסים. עוד פרטים על השימוש בממתיקים אלה, במאמר זה מאתר Brew your own.
אם מעוניינים במתיקות ללא העלאת אחוז האלכוהול, אפשר להשתמש למשל בלקטוז, סוכר החלב, ששמרי הבירה אינם מסוגלים לפרק ולכן אינו משתתף בתהליך התסיסה.