Археологи рассказали как нужно искать древнее пиво

Археологи экспериментально проверили способ выявления следов пива и других напитков и пищи, при производстве которых имело место осолаживание зерен злаков, сообщается в PLoS ONE. Выяснилось, что этот процесс сказывается на микроструктуре алейронового слоя зерна — нескольких рядов богатых белком клеток: их стенки становятся тоньше. Это заметно даже после измельчения и обугливания зерен. Сходные изменения нашли и на реальном археологическом материале.

Пиво уже тысячелетия играет важную роль в социальной жизни людей. Зная, кто, когда и как его пил, мы сможем больше понять о древних народах. Однако точно идентифицировать археологические находки пива не всегда получается: многие критерии того, что стоит относить к следам приготовления этого напитка, недостаточно четкие. Поэтому исследователи из Австрии, Германии, Ирландии и ряда других стран во главе с Андреасом Хайсом (Andreas G. Heiss) из Австрийского археологического института попробовали найти признак, по которому можно точно сказать, связан ли археологический материал с варкой пива.

Ученые определили пиво как недистиллированный алкогольный напиток, который готовят из сырья с высоким содержанием крахмала. Сырье должно пройти две основные стадии: осолаживание — распад крахмала на моно- и олигосахариды (глюкозу и мальтозу соответственно) и ферментацию этих веществ, в итоге которой образуется этиловый спирт. Под эти критерии подпадают среди прочих били-били из Чада, портер из Великобритании, вайцен с юга Германии, ламбик из Бельгии и некоторые разновидности чичи из Перу.

Крахмала много в эндосперме семян злаков, из которых чаще всего и делают пиво. Он состоит из тысяч соединенных между собой молекул глюкозы и служит запасом питательных веществ для развивающегося зародыша растения. Когда семя начинает прорастать, крахмал эндосперма распадается под действием гидролитических ферментов, и образованную из него глюкозу использует зародыш. Поэтому на первой стадии зерно замачивают и проращивают: это повышает содержание в нем олиго- и моносахаридов. Также глюкозу можно получать из клеточных стенок: они сформированы в основном целлюлозой, а это вещество тоже состоит из множества молекул глюкозы. Поэтому можно предположить, что зерна, которые собирались использовать в качестве сырья для пива, будут иметь эндосперм и клеточные стенки с измененной структурой.

Глюкозу ферментируют микроорганизмы — дрожжи или некоторые бактерии. Чтобы процесс превращения сахара в спирт шел быстрее, зерна измельчают: это увеличивает площадь, на которой могут работать ферментаторы. Это также помогает разложить остатки крахмала, потому что облегчает доступ к ним гидролитических ферментов. Однако измельчение может скрыть следы ферментации археологического материала. За ним нередко следует обжарка, которая тоже затрудняет идентификацию древнего сырья для пива.

Исследователи обратили внимание на то, что у ячменя обыкновенного (Hordeum vulgare), из которого нередко делают пиво, клетки с алейроновыми зернами, которые лежат под оболочкой зерна, имеют довольно толстые стенки из целлюлозы. Известно, что при прорастании эти стенки становятся тоньше. Археологи предположили, что это будет заметно и после измельчения и обугливания зерен. Чтобы проверить это, они проращивали ячмень в течение 1–5 дней, а затем измеряли толщину стенок клеток алейронового слоя ячменных зерен, делая электронные микрофотографии их срезов. Некоторые семена обугливали, 24 часа нагревая их в муфельной печи до 230 градусов Цельсия.

Также толщину клеточных стенок оценили и для археологических находок — обугленных органических остатков, имеющих форму сосудов для осолаживания, из египетских Иераконполя (3764–3537 годы до нашей эры) и Телль эль-Фары (3600–3500 годы до нашей эры), немецкого Хорнстад-Хёрнле (3910 год до нашей эры) и ряда других. Некоторые из них содержали зерна не ячменя, а пшеницы двузернянки (Triticum dicoccum).

И эксперименты с современными зернами, и исследование древних остатков показали, что стенки клеток алейронового слоя в ходе прорастания семян злаков деградируют, что видно даже в случае измельчения и обугливания. Хотя теоретически клеточные стенки могли стать тоньше из-за деятельности паразитических грибков или нагревания до высоких температур, а не благодаря биохимическим процессам в клетках зерен во время прорастания, авторы предполагают, что это надежный признак того, что зерно готовили к осолаживанию.