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喝啤酒時(shí)，不少人鐘情于那層綿密掛壁的泡沫。但常常剛倒?jié)M的啤酒，泡沫沒幾分鐘就消散，只剩一層薄皮，而有些啤酒的泡沫卻能持久存在。這些啤酒的差異究竟在哪呢？其實(shí)這小小的泡沫里藏著大學(xué)問。

撰文 | 邵文亞（福建醫(yī)科大學(xué)副教授）、楊超（深圳理工大學(xué)）

很多人評價(jià)一杯啤酒好不好喝，那層細(xì)膩、持久的泡沫是重要標(biāo)準(zhǔn)之一。舉杯時(shí)，第一眼往往就被泡沫吸引。有些人甚至把泡沫視為啤酒品質(zhì)的“名片”，覺得泡沫越綿密、持久，啤酒就越正宗、講究。

然而，要得到一杯泡沫飽滿又穩(wěn)定的啤酒并非易事。很多人都有這樣的體驗(yàn)，剛倒出的啤酒泡沫高高堆起，可幾分鐘后就迅速消散，只剩平淡的液體。那究竟是什么機(jī)制決定了啤酒泡沫的不同呢？是酒精濃度、二氧化碳含量，還是釀造工藝的差別？

啤酒泡沫的“經(jīng)典解釋”與實(shí)驗(yàn)探索

長期以來，人們普遍認(rèn)為啤酒泡沫的穩(wěn)定性主要取決于蛋白質(zhì)。在啤酒釀造過程中，大麥中的蛋白質(zhì)會在氣液界面聚集，形成類似“薄膜”的結(jié)構(gòu)。這層蛋白質(zhì)薄膜能增加液體表面的黏性和彈性，就像給氣泡穿上保護(hù)衣，延緩泡沫消散。尤其是脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 1（LTP1）和另一種稱為 Serpin Z4 的蛋白，被認(rèn)為是決定泡沫命運(yùn)的關(guān)鍵。

但這個(gè)解釋無法解答所有現(xiàn)象。比如，有些比利時(shí)修道院啤酒表面黏度不高，泡沫卻持久穩(wěn)定。如果僅靠蛋白質(zhì)提供的表面“厚度”，這些泡沫不應(yīng)如此頑強(qiáng)。于是，科學(xué)家懷疑傳統(tǒng)模型忽略了更隱秘的物理機(jī)制。

為驗(yàn)證這一點(diǎn)，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。他們在實(shí)驗(yàn)室倒了無數(shù)杯啤酒，并進(jìn)行嚴(yán)格物理測量。

研究人員利用表面流變學(xué)和動態(tài)薄膜平衡技術(shù)，直接觀察泡沫薄膜在應(yīng)力作用下的變化。通過高精度顯微成像，他們還能看到氣泡表面蛋白質(zhì)顆粒的聚集與移動過程。

此外，科學(xué)家借助蛋白質(zhì)組學(xué)分析，量化了啤酒中不同蛋白質(zhì)的含量及其在發(fā)酵過程中的結(jié)構(gòu)變化。這讓他們首次能將泡沫穩(wěn)定性與特定的蛋白質(zhì)變性過程聯(lián)系起來，而非停留在“蛋白質(zhì)多就更穩(wěn)”的經(jīng)驗(yàn)推斷。

這些實(shí)驗(yàn)讓人們意識到，啤酒泡沫并非只有一種穩(wěn)定機(jī)制。拉格啤酒和比利時(shí)修道院啤酒這兩大類型，展現(xiàn)出截然不同的物理支撐方式，揭開了啤酒泡沫研究的新篇章。

發(fā)酵次數(shù)與泡沫穩(wěn)定機(jī)制的轉(zhuǎn)變

如果說拉格啤酒代表多泡沫模式，那么比利時(shí)修道院啤酒則展示了另一種出人意料的泡沫穩(wěn)定方式。研究團(tuán)隊(duì)對比了單次發(fā)酵的拉格啤酒、兩次發(fā)酵的比利時(shí)啤酒和三次發(fā)酵啤酒。結(jié)果顯示，隨著發(fā)酵次數(shù)增加，泡沫穩(wěn)定性不僅沒減弱，反而顯著增強(qiáng)，這挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的“表面黏度越大，泡沫越穩(wěn)”的假設(shè)。

單次發(fā)酵：靠“厚度”維持。在拉格啤酒中，蛋白質(zhì)如 LTP1 大多保持原始的球形顆粒形態(tài)，緊密排列在氣泡表面，形成均勻的二維懸浮層。這層保護(hù)膜提供較高的表面黏度和彈性，能有效阻止泡沫中液體快速流失，就像給泡沫裹上彈性外套。所以，拉格啤酒的泡沫主要依靠表面黏度延緩消散。

雙次發(fā)酵：蛋白質(zhì)“改頭換面”。當(dāng)啤酒經(jīng)歷第二次發(fā)酵，活躍的酵母細(xì)胞會使 LTP1 蛋白逐漸變性，從球形顆粒變?yōu)轭愃票∧せ蚓W(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)。這讓氣泡表面像拉起一張漁網(wǎng)，能有效抵御外部擾動。此時(shí)，泡沫穩(wěn)定性不再僅依賴表面黏度，更多來自這種柔韌的網(wǎng)絡(luò)支撐。

三次發(fā)酵：泡沫的“秘密武器”。最令人驚訝的是三次發(fā)酵的比利時(shí)啤酒。此時(shí)，LTP1 蛋白已被徹底降解成帶有“親水端”和“疏水端”的碎片。這些碎片類似洗潔精的表面活性劑，能主動降低表面張力。由此產(chǎn)生的馬蘭戈尼應(yīng)力，是一種因表面張力差異而產(chǎn)生的回流效應(yīng)，會驅(qū)動液體在泡沫膜內(nèi)循環(huán)流動，顯著減緩泡沫坍塌。這種“自我修復(fù)”機(jī)制，讓三次發(fā)酵啤酒的泡沫擁有極高的持久性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同的發(fā)酵次數(shù)塑造了不同的泡沫穩(wěn)定模式。單次發(fā)酵依靠“厚實(shí)的黏度”，多次發(fā)酵則開啟“動態(tài)回流”機(jī)制。

研究人員用顯微成像直接觀察到，三次發(fā)酵啤酒的泡沫薄膜中，蛋白質(zhì)顆粒并非固定不動，而是在表面不斷遷移和循環(huán)，這正是馬蘭戈尼應(yīng)力發(fā)揮作用的體現(xiàn)。

這也解釋了為何許多比利時(shí)修道院啤酒在杯口形成的泡沫層，不僅厚實(shí)，還能維持幾十分鐘甚至更久，原來是多次發(fā)酵的緣故。

總結(jié)

啤酒泡沫遠(yuǎn)不止是杯中現(xiàn)象，背后隱藏著復(fù)雜的物理與生物化學(xué)機(jī)制。科學(xué)家對比不同發(fā)酵工藝發(fā)現(xiàn)，單次發(fā)酵的拉格啤酒靠表面黏度穩(wěn)定泡沫，多次發(fā)酵的比利時(shí)啤酒則依賴馬蘭戈尼應(yīng)力維持持久泡沫。脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 LTP1 的結(jié)構(gòu)變化在其中起關(guān)鍵作用。

這樣的研究不僅解釋了人們?nèi)粘ｏ嬀频闹庇^體驗(yàn)，還為潤滑劑、綠色表面活性劑等多個(gè)領(lǐng)域提供了思路。下次舉杯時(shí)，或許你會想到，杯口的泡沫正是科學(xué)與工藝的結(jié)晶。

參考文獻(xiàn)

[ 1 ] Chatzigiannakis, Emmanouil, et al. "The hidden subtlety of beer foam stability: A blueprint for advanced foam formulations."Physics of Fluids37.8 ( 2025 ) .

[ 2 ] Bishop, L. R., A. L. Whitear, and W. R. Inman. "A scientific basis for beer foam formation and cling."Journal of the Institute of Brewing80.1 ( 1974 ) : 68-80.

[ 3 ] Bamforth, Charles W. "The physics and chemistry of beer foam: A review."European Food Research and Technology249.1 ( 2023 ) : 3-11.

出品：科普中國

監(jiān)制：中國科普博覽

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