Revelando una receta de cerveza de 5,000 años en China

Jiajing Wang , Li Liu , Terry Ball , Linjie Yu , Yuanqing Li y Fulai Xing
PNAS 7 de junio de 2016 113 (23) 6444-6448; publicado por primera vez el 23 de mayo de 2016 https://doi.org/10.1073/pnas.1601465113

Significado
Esta investigación revela una receta de cerveza de 5.000 años de antigüedad en la que el mijo, la cebada, las lágrimas de Job y los tubérculos se fermentaron juntos. Hasta donde sabemos, nuestros datos proporcionan la evidencia directa más temprana de la producción de cerveza in situ en China, lo que demuestra que una técnica avanzada de elaboración de cerveza se estableció hace unos 5.000 años. Por primera vez, que sepamos, podemos identificar la presencia de cebada en materiales arqueológicos de China mediante la aplicación de un método recientemente desarrollado basado en la morfometría de fitolitos, que precede a los restos macrobotánicos de cebada en 1,000 años. Nuestro método distingue con éxito los fitolitos de la cebada de los de sus especies relativas en China.

Resumen
Los recipientes de cerámica del sitio de Mijiaya revelan, hasta donde sabemos, la primera evidencia directa de fabricación de cerveza in situ en China, basada en los análisis de almidón, fitolitos y residuos químicos. Nuestros datos revelan una sorprendente receta de cerveza en la que el mijo (Panicum miliaceum), la cebada (Hordeum vulgare), las lágrimas de Job (Coix lacryma-jobi), y los tubérculos se fermentaron juntos. Los resultados indican que las personas en China establecieron tecnología avanzada de elaboración de cerveza mediante el uso de herramientas especializadas y la creación de condiciones de fermentación favorables hace unos 5.000 años. Nuestros hallazgos implican que la fabricación temprana de cerveza puede haber motivado la translocación inicial de cebada desde Eurasia occidental hacia la llanura central de China antes de que el cultivo se convirtiera en parte de la subsistencia agrícola en la región 3.000 años después.


Información

Detalles del sitio Mijiaya.

El sitio de Mijiaya fue descubierto en 1923 por JG Anderson y excavado entre 2004 y 2006. Las excavaciones revelaron tres estratos culturales separados que pertenecen a una cronología establecida en la región basada en la tipología cerámica con fechas de radiocarbono asociadas: la fase Banpo IV (que pertenece al último Yangshao). período, 3400–2900 a. C.), la fase Miaodigou II (2800–2450 a. C.) (36) y la fase Keshengzhuang (2400–2000 a. C.) (37). Todo el sitio mide alrededor de 45 ha con depósitos culturales de 1.5–4 m de profundidad. Se encontraron un total de 166 pozos Banpo IV, y la mayoría de ellos son de forma regular con fondos planos, lo que sugiere su función inicial como pozos de almacenamiento (8). Los artefactos cerámicos del primer estrato son estilos de Banpo IV que son comparables a los sitios relacionados en la región, incluidos Xiehu en Lantian, Xijing en Shanxian y Quanhucun en Huaxian. El análisis de polen indica que el clima del valle del río Wei fue semiárido durante la fase de Banpo IV, caracterizado por vegetación esteparia y plantas herbáceas que dominaban el conjunto de polen (38).


Complejidad social durante el último período de Yangshao.

El patrón de asentamiento del último período de Yangshao se caracteriza por la nucleación del sitio y una jerarquía de asentamiento de dos o tres niveles. Varios grandes centros regionales surgieron a lo largo del valle del río Wei por primera vez, incluidos Dadiwan (100 ha) y Gaositou en Gansu y Anban (70 ha) en Shaanxi. Arquitecturas tipo palacio están presentes en los tres sitios, ocupando las ubicaciones centrales de los asentamientos. En Dadiwan, por ejemplo, se encontró una estructura de varias habitaciones (F901; 290 m²) en el centro del sitio (39). Los restos de cerámica encontrados en la estructura incluyen urnas de almacenamiento de cerámica de gran tamaño, cuencos apilados y recipientes de tamaños graduados regularmente. Una gran chimenea se encontraba en el centro de la sala principal. La casa puede haber funcionado como un lugar central para las actividades de las comunidades regionales.
En comparación con los sitios en el período medio de Yangshao, los edificios públicos al final del período de Yangshao se hicieron más grandes y es probable que hayan servido para ceremonias rituales y banquetes, tanto a nivel local como regional (34). La construcción de grandes edificios públicos durante el último período de Yangshao implica un mayor nivel de jerarquía social y complejidad. Es probable que la élite regional haya llevado a cabo festividades competitivas para obtener un alto estatus social.


Materiales y métodos

Muestreo de campo.

El muestreo de campo se realizó en la Estación Arqueológica de Jingwei en Xi’an, China. Todos los artefactos para este estudio fueron conservados en almacenamiento. Solo se usaron bolsas de plástico nuevas y estériles, tubos de ensayo, pipetas, cepillos de dientes y cuchillas de afeitar durante el proceso de muestreo. El procedimiento utilizado es el siguiente.

Primero, se tomaron tres muestras de residuos para el análisis de CI de las superficies interiores del embudo 1, la olla 3 y la olla 5. Los residuos fueron de color amarillento y se adhirieron firmemente a las paredes interiores de los vasos.
Los residuos de cada recipiente se eliminaron utilizando una cuchilla de afeitar limpia. Al usar el mismo método, se obtuvieron dos muestras de control del suelo que se adhiere a la superficie exterior de la maceta 5 (una para IC y un análisis formicrobotanical), y se tomó una muestra de control del material de yeso de conservación en la superficie interior del embudo 2 .
En segundo lugar, todos los artefactos fueron sometidos a sonicación. Se usó un baño de ultrasonido para extraer los residuos del embudo 1, el embudo 2, el recipiente 1 y una muestra de control (adsorción de piedra). Cada artefacto se colocó en una nueva bolsa de polivinilo con ∼15 ml de agua destilada. Para el embudo 1, el embudo 2 y la olla 1, solo la parte de la boca (hasta 2,5 a 3 cm de la abertura) se sumergió en el agua destilada. Para la piedra azulada, todo el artefacto estaba sumergido. La bolsa que contenía el artefacto se colocó luego en el baño durante 3 minutos. Después de 3 minutos, el artefacto se retiró de la bolsa. Para los artefactos que eran demasiado grandes para colocarlos en el baño de ultrasonido (Bote 2, Bote 3, Bote 4, Bote 5, Bote 6, Bote 7), se usaron cepillos de dientes ultrasónicos. Primero, cada artefacto se colocó en una nueva bolsa de polivinilo. Luego se cepilló suavemente la superficie interior del artefacto con un cepillo de dientes ultrasónico y, al mismo tiempo, se usó una pipeta para agregar agua destilada para enjuagar la superficie. Solo se utilizó un nuevo cepillo de dientes ultrasónico y una nueva pipeta para cada artefacto. El agua y todo el sedimento de la bolsa se transfirieron a un nuevo tubo de ensayo de 15 ml. Cada tubo se almacenó en una bolsa de plástico sellada antes del análisis de laboratorio.


Técnicas de laboratorio para análisis de almidón y fitolitos.

El protocolo para la extracción de almidón y fitolitos es el siguiente:

• Concentración de muestra. Cada tubo de 15 ml que contenía sedimento y agua se llenó con agua destilada y se colocó en una centrífuga (Eppendorf 5804, Hamburgo, Alemania) durante 5 minutos a 1.500 rpm para concentrar la muestra en el fondo del tubo. El sobrenadante se decantó.
• Dispersión. Se agregaron cuatro microlitros de solución de EDTA al 0,1% (Na₂EDTA • 2H₂O) a cada tubo. Luego, los tubos tapados se colocaron en un agitador automático durante 2 h para dispersar los sedimentos.
• Después de retirarlo del agitador, los tubos se llenaron hasta 15 ml con agua destilada y se centrifugaron durante 5 minutos a 1.500 rpm, y el sobrenadante se decantó.
• Separación de líquidos pesados. Se añadieron a los tubos cuatro microlitros de politungstato de sodio líquido pesado a una gravedad específica de 2,35. Los tubos se centrifugaron luego durante 15 minutos a 1.000 rpm. La capa superior de materia orgánica de 1 a 2 mm se retiró cuidadosamente de cada tubo de ensayo con una nueva pipeta y luego se transfirió a un nuevo tubo de 15 ml. Las muestras se completaron con agua destilada y se centrifugaron durante 5 minutos a 1.500 rpm para concentrar el almidón y el fitolito en el fondo del tubo, y el sobrenadante se decantó. El enjuague se repitió dos veces más para eliminar cualquier polietileno de sodio restante.
• Monturas de portaobjetos y escaneo de microscopio. Se extrajo una alícuota de muestra de residuo con una pipeta a un portaobjetos de microscopio y se dejó secar. Luego, el residuo se resuspendió en 30-40 μl de glicerol al 50% (vol / vol) y agua destilada al 50% (vol / vol). Se colocó un cubreobjetos en la parte superior y los bordes se sellaron con esmalte de uñas. Todas las diapositivas se escanearon bajo un Zeiss Axio Scope A1 equipado con filtros polarizadores y ópticas DIC, a 200 × y 400 × para almidón y fitolitos.

Fig. S1. Artefactos analizados de Mijiaya no incluidos en la Fig. 1. Artefactos y sus contextos de descubrimiento desde la fila superior a la fila inferior: (A) embudo 2 (H78), círculo rojo que indica la ubicación de muestreo de la muestra de control 3; (B) maceta 1 (H82); (C) maceta 2 (H82); (D) maceta 4 (H82); (E) maceta 5 (H78), círculo rojo que indica la ubicación de muestreo de la muestra de control 1 y la muestra de control 4; (F) maceta 7 (H78); (G) piedra azulada (H78).

Fig. S2. Residuos de la superficie interior del embudo 1.

Experimentos de elaboración de cerveza.

Los experimentos de elaboración de la cerveza se basaron en cuatro conjuntos de granos de cereales. Los cuatro conjuntos experimentales consistieron en mijo comun (40 g), cola de zorro (40 g), una mezcla de mijo comun (30 g) y cebada (10 g), y una mezcla de cola de zorro (30 g) y cebada (10 g), respectivamente. Cada conjunto pasó por tres pasos de preparación, incluyendo malteado, macerado y fermentación. El procedimiento es el siguiente:

1. Primero, los granos se sumergieron en agua hasta que comenzaron a germinar. La temperatura ambiente era de alrededor de 20–28 ° C. La mayoría de los granos germinaron después de 8 días, y se drenaron y secaron. 
2. A continuación, los granos malteados se trituraron y se mezclaron con agua calentada para alcanzar una temperatura final de 65 ° C. La temperatura se mantuvo durante 2 h.
3. Finalmente, el puré se enfrió a temperatura ambiente y se dejó fermentar en un recipiente de elaboración durante 2 días. Durante la fermentación, cada recipiente se cubrió con una tapa para crear una condición anaeróbica.

Para obtener muestras de almidón de referencia para comparar con los almidones antiguos, tomamos muestras de almidón durante el experimento. Se tomaron de dos a tres semillas malteadas de mijo comun, cola de zorro y cebada para observación microscópica, y se observaron dos patrones. Primero, los tres tipos de granos malteados tenían almidones que mostraban picaduras, canalizaciones o fisuras que irradiaban desde sus centros. Los centros de los granos parecían huecos, pero los bordes exteriores no presentaban daños (Fig. S3 A ​​– C). En segundo lugar, este tipo de daño era común y aparecía en alrededor del 90% de los almidones de mijo y de cola de zorro; fue raro y apareció en aproximadamente el 1% de los almidones de cebada. Se tomó un segundo lote de muestras de almidón de cada conjunto cuando se realizó el macerado. Varios niveles de hinchazón y distorsión estaban presentes en ∼5% del mijo comun, y 10-15% de las otras tres muestras (Fig. S3 D, G, J y M). Cuando terminó la fermentación, se tomó un tercer lote de muestras de almidón de cada conjunto. Se observaron tres patrones de los cuatro juegos de cerveza. Primero, los granos de almidón sin hueso todavía estaban presentes, y sus bordes exteriores también parecían dañados (ver flechas en la Fig. S3 E, H y K). Segundo, abundantes granos de almidón exhibieron hinchazón, distorsión y pérdida de extinción cruzada. Muchos granos de almidón se fusionaron completamente entre sí (Fig. S3 F y O). En comparación con las muestras trituradas, los granos de almidón fermentado exhibieron un mayor nivel de hinchazón y distorsión; La extinción cruzada no se observó en muchos almidones grandes. Tercero, algunos granos de almidón de pequeño tamaño permanecieron intactos (ver flecha en la Fig. S3L). Sin embargo, no pudimos producir datos cuantificados a partir de las muestras fermentadas porque una alta proporción de los granos de almidón se gelatinizó y fusionó.

Fig. S3. Granos de almidón de experimentos de elaboración de la cerveza: (A) mijo comun malteada (P. miliaceum); (B) cola de zorro malteada (S. italica); (C) cebada malteada (H. vulgare); (D) puré de mijo comun; (E) mijo fermentado de escoba, que muestra picaduras y bordes exteriores dañados; (F) mijo fermentado de escoba, que muestra picaduras (izquierda) y gelatinización (derecha); (G) puré de cola de zorro; (H) mijo fermentado de cola de zorra, que muestra picaduras y bordes exteriores dañados; (I) mijo fermentado de cola de zorra, que muestra gelatinización, fusión y pérdida de cruz de extinción; (J) puré de mijo comun y cebada; (K) mijo fermentado de cebada y cebada, mostrando grandes huecos en los centros y bordes exteriores dañados; (L) mijo fermentado de mijo y cebada, que muestra un grano gelatinizado (Izquierda) y un grano no dañado (Derecha); (M) puré de cola de zorro y cebada; (N) un grano de almidón de mijo fermentado de cola de zorra y cebada, que muestra canalización y distorsión; (O) un grupo de granos de almidón completamente fusionados y la pérdida de extinción se cruzan del mijo fermentado de cola de zorro y la cebada.

Notas al pie

• Correo electrónico: jiajingw@stanford.edu .
• Contribuciones de los autores: JW y LL diseñaron la investigación; JW, LL, TB y FX realizaron investigaciones; JW, LL, TB, LY e YL analizaron datos; y JW, LL y TB escribieron el documento.
• Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.
• Este artículo es un envío directo de PNAS.
• Este artículo contiene información de respaldo en línea en www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1601465113/-/DCSupplemental

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https://www.pnas.org/content/pnas/suppl/2016/05/18/1601465113.DCSupplemental/pnas.201601465SI.pdf