Wie gist beheerst, beheerst de toekomst van bier

De toekomst van bier Genetici kunnen heel snel op maat gemaakt biergisten maken, met allerlei gewenste smaken en capaciteiten. Maar de brouwers happen nog niet toe.

Foto Getty Images

Brouwers maken geen bier, klinkt het bekendste cliché uit de bierbrouwerij. Brouwers maken wort, gist maakt bier. De micro-organismen zetten in water opgeloste suikers uit graan (wort) om in een gefermenteerde drank met alcohol, koolzuur en een aantal smaak- en geurcomponenten. Wat de gebruikte gist kan – en wat hij niet kan – bepaalt vrijwel volledig wat er in de brouwerij gebeurt.

Lees ook het andere verhaal in dit tweeluik over bier, over de oorsprong: De wonderbaarlijke geboorte van bier en brood

Althans, zo gaat het nu nog. Wetenschappers leren hoe ze de giststammen tot in het DNA naar hun hand kunnen zetten, waardoor duurzamere, goedkopere of lekkerdere fermentatie mogelijk is. Interessant voor bierbrouwers, maar er zal veel moed nodig zijn om met ‘genetisch gemanipuleerd bier’ op de markt te komen. Dat ligt gevoelig. „Technisch gezien kan het allemaal,” zegt Arthur Gorter de Vries, die onlangs aan de TU Delft cum laude promoveerde op de modificatie van industriële brouwgisten. „Maar de markt staat er helemaal niet open voor.”

Gistcellen zijn de diva’s van de brouwerij. Vrijwel het volledige brouwproces is erop gericht om hun gedrag te controleren. Het vermouten van de gerst bijvoorbeeld wordt gedaan om enzymen te activeren die uiteindelijk de gistcellen op het juiste suikerdieet kunnen zetten. Tijdens het brouwen wordt voortdurend gepoetst, gemeten en gecontroleerd of er geen omstandigheden ontstaan waardoor gist zijn werk niet goed doet. De eencellige schimmel heeft zo zijn nukken, en kan het bier zomaar bederven.

Modificatie is taboe

Eigenlijk is gist het belangrijkste ingrediënt van bier, vertelt Gerard van den Broek, de brouwmeester van Hertog Jan. „We kunnen heel veel dingen doen met onze mout, of met onze hop. Maar uiteindelijk moeten de moutsuikers door gist worden omgezet. Welke smaken er dan gevormd worden, dát bepaalt het type bier en de smaak van het bier.”

Je zou zeggen dat de brouwer blij zou zijn als hij zijn gisten wat beter kon beteugelen met modificatietechnieken als crispr-cas9, vooral omdat die volgens de onderzoekers geen nadelige effecten hebben. Maar toch zit Van den Broek er niet op te wachten. „Nee, dan zijn we heel klassiek. Daar zeggen we ‘nee’ tegen.” De brouwer schikt zich naar de gist, niet andersom. Modificatie is taboe.

Er is veel onderzoek gedaan naar mogelijke aanpassingen in brouwersgisten. Zo keek de KU Leuven naar veranderingen in de productie van het bijproduct 4-vinylguaiacol, of 4VG. Deze stof produceert bij de fermentatie onder bepaalde omstandigheden smaken van kruidnagel, en geeft onder meer tripels hun kruidigheid. Vaak is 4VG ook juist niet gewenst, bijvoorbeeld in pils dat clean en verfrissend moet zijn. Schakel het gen dat verantwoordelijk is voor de productie van de stof uit, en de pilsbrouwer is geholpen. Of: laat giststammen juist méér 4VG maken ten behoeve van tripelproducerende monniken.

De microbiologie houdt zich al met biergisten bezig sinds de tijd van Louis Pasteur, in de negentiende eeuw.

„Gist is voor de wetenschap een interessant organisme omdat we er veel over weten”, zegt Richard Notebaart. Als levensmiddelenmicrobioloog werkt hij bij de Universiteit Wageningen onder meer aan computermodellen waarmee het metabolisme van gist in kaart wordt gebracht. Dat is waardevolle informatie voor wie wil weten aan welke genen gesleuteld moet worden om de productie van bijproducten van vergisting op te voeren of af te remmen. „Zo kunnen we met combinaties van enzymen komen die een bepaald aroma optimaliseren en die aanpassing met crispr-cas doorvoeren. Dat is een doelgerichte methode om veranderingen in het DNA aan te brengen, en dat kunnen we dus ook heel snel en efficiënt.”

Of laat dat gist juist méér 4VG maken, voor de monniken en hun tripels

Notebaart onderzoekt onder meer de balans tussen de productie en afbraak van esters. Esters zijn de fruitige aroma’s die bijvoorbeeld als banaan te proeven zijn in weizen. Esterases breken de esters gedeeltelijk weer af. Gevolg is dat er méér gefermenteerd moet worden om tot een fruitiger bier te komen, met een hoger alcoholpercentage als bijvangst. Door met crispr-cas de productie van de esterase stil te leggen, zou het mogelijk moeten zijn om lichter bier te maken dat wél veel fruitige aroma’s bevat. „Zo zetten we een stapje richting bieren met een laag alcoholpercentage maar wel met een goede smaak”, aldus Notebaart.

Koelkasttemperatuur

Er zijn meer aanpassingen denkbaar. Zo wordt gekeken naar manieren om pils te brouwen met een gist dat bij hogere temperaturen fermenteert dan nu gangbaar is. Daardoor zou er minder energie voor koeling nodig zijn. Aangezien zelfs kleine brouwerijen meestal partijen van duizenden liters op koelkasttemperatuur moeten brengen, zou dat milieuwinst en kostenbesparingen opleveren.

Crispr-cas zou ook brouwers kunnen helpen ongewenste bijsmaken buiten de deur te houden. Diacetyl bijvoorbeeld, een door gist geproduceerde stof die naar boter smaakt. Of precies het tegenovergestelde: door middel van modificatie niet smaken weghalen, maar juist toevoegen aan bier. Knip een stukje smaak-DNA uit een grapefruit en plak het in een gistcel. Radler met grapefruitsmaak waaraan in plaats van vruchtensap uitsluitend gist te pas komt is ineens mogelijk. De Universiteit van Berkeley onderzocht zelfs of het gebruik van hop overbodig gemaakt zou kunnen worden. Het is een stap waarvan bij menig bierliefhebber de haren overeind gaan staan, maar zou wel helpen de ecologische voetafdruk van bier te verkleinen door de benodigde hoeveelheid akkergrond en water per glas terug te dringen.

Reputatieschade

„Het grote risico voor grote brouwers is eigenlijk reputatieschade.”, zegt onderzoeker Gorter de Vries. „De consument wil geen genetisch gemodificeerd bier drinken. Sterker nog: als een grote brouwerij één genetisch gemodificeerd bier zou uitbrengen, bestaat het risico dat de rest van de producten van die brouwerij ook geboycot zou worden.”

Brouwers lopen op eieren als het gaat over genetische modificatie van hun ingrediënten. Gevraagd naar de mogelijkheden voor toepassing van crispr-cas in hun bieren, sturen de grootste brouwconcerns van Nederland en België afgemeten schriftelijke reacties. Dat terwijl het breed bekend is dat ze zelf aan deze onderzoeken bijdragen. „We houden deze ontwikkelingen natuurlijk nauwgezet in de gaten”, schrijft Heineken. Wat ze vervolgens met die kennis doen, wil de brouwer niet zeggen „omdat dit concurrentiegevoelige informatie is”.

AB InBev, het grootste brouwconcern ter wereld, spoedt zich te benadrukken dat gemodificeerde ingrediënten momenteel niet in hun brouwerijen worden toegepast. Met het onderzoek wil de brouwer naar eigen zeggen vooralsnog een fundamenteel begrip van de werking van gist krijgen. Voor daadwerkelijke implementatie van modificatie zijn de geesten nog niet rijp.

Honderd Nobelprijswinnaars

„De consument is bij ons de baas”, schrijft Kath Dunbar, die als directeur verantwoordelijk is voor de onderzoeksafdeling van AB InBev. „Tenzij het gaat om natuurlijke vermeerderingsmethodes zullen we ons als het gaat om aangepaste gisten laten leiden door de acceptatie van nieuwe technologieën bij de consument.”

De hoop van genetici is gevestigd op kleine brouwerijtjes met lef

De acceptatie van genetische modificatie is een kwestie die niet alleen de biersector bezighoudt. De hele levensmiddelenindustrie worstelt ermee. In 2016 riepen meer dan honderd Nobelprijswinnaars overheden op het gebruik van genetisch gemodificeerde gewassen te stimuleren. Daarbij uitten ze ook scherpe kritiek op Greenpeace, omdat die organisatie een verkeerd beeld zou schetsen van de technologie door te beweren dat de veiligheid ervan onvoldoende is aangetoond. „Weerstand op basis van emoties en dogmata die in strijd zijn met de feiten moet stoppen”, zo stond in de brief die drie jaar later door in totaal 147 Nobelprijswinnaars en duizenden andere wetenschappers is ondertekend.

Hoewel de grote brouwers niet van plan lijken voorop te lopen in de maatschappelijke acceptatie van biergisten, zou juist bier heel geschikt zijn als wegbereider, denkt onderzoeker Gorter de Vries. Gist is niet alleen zeer geschikt voor modificatie, het kan ook nog eens uit het eindproduct worden gefilterd zodra het zijn werk heeft gedaan. Dat is volgens hem vooral om juridische redenen interessant, omdat voor een product dat geen genetisch gemodificeerde ingrediënten bevat minder ingewikkelde vergunningen nodig zijn. Dat maakt het „veel makkelijker om ze te vermarkten”, zegt hij, en zou bier mogelijk geschikt maken om consumenten aan dergelijke grondstoffen te helpen wennen.

Rijke pilsmerken

De toepassing van gemodificeerde gisten bevindt zich momenteel in een impasse. De technologie wordt deels ontwikkeld door de grote, rijke pilsmerken, maar die zullen in de toepassing ervan niet vooroplopen. Het afbreukrisico is te groot. Los daarvan: de gemodificeerde gisten hebben onvoldoende voordelen. De consument kent het bier zoals het is, de brouwprocessen zijn al nagenoeg geoptimaliseerd, en de brouwers kennen de onhebbelijkheden van hun stam tot in het detail.

Gorter de Vries heeft zijn hoop juist gevestigd op de kleine brouwerijtjes. „Ik denk dat er een producent zou kunnen opkomen die zich daarop profileert, en van de voordelen die genetische modificatie zou kunnen opleveren echt een selling point maakt.” Hij schat dat het ontwikkelen van een op maat gemaakte giststam een wetenschapper een maand tijd kost, en voor enkele tienduizenden euro’s mogelijk moet zijn. Het zou daarmee voor sommige brouwers een reële optie moeten zijn. De brouwer zou er wel enige moed voor moeten opbrengen. Het is in de wereld van bier gangbaarder om je te laten voorstaan op ambachtelijkheid en natuurlijke ingrediënten dan op genetisch innovatief vermogen. Voor veel bierdrinkers is genetische modificatie net zo taboe als gelegaliseerde doping in de Tour zou zijn voor sportliefhebbers.

Vondsten van wetenschappers die zich bezighouden met modificatie zullen voorlopig vooral indirect hun weg naar het bierglas vinden. De brouwers zijn namelijk ook zeer geïnteresseerd in manieren om de aanpassingen met crispr-cas met traditionele veredelingsmethodes te reproduceren, bijvoorbeeld met nieuwe kruisingen of selectie van (min of meer) spontante mutaties. Maar eenvoudig is dat niet. Gist leidt zijn eigen leven, en veelbelovende stammen blijken soms toch vreemd gedrag te vertonen, vies te ruiken of raar te smaken. Het cliché blijft dus nog wel even waar: brouwers maken wort, gist maakt het bier. En gist doet wat het wil.