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喝啤酒時，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？其實這小小的泡沫里藏著大學問。

撰文 | 邵文亞（福建醫(yī)科大學副教授）、楊超（深圳理工大學）

很多人評價一杯啤酒好不好喝，那層細膩、持久的泡沫是重要標準之一。舉杯時，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，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”與實驗探索

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

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

為驗證這一點，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院和荷蘭埃因霍溫理工大學的研究團隊進行了系統(tǒng)實驗。他們在實驗室倒了無數(shù)杯啤酒，并進行嚴格物理測量。

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

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

這些實驗讓人們意識到，啤酒泡沫并非只有一種穩(wěn)定機制。拉格啤酒和比利時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)定機制的轉變

如果說拉格啤酒代表多泡沫模式，那么比利時修道院啤酒則展示了另一種出人意料的泡沫穩(wěn)定方式。研究團隊對比了單次發(fā)酵的拉格啤酒、兩次發(fā)酵的比利時啤酒和三次發(fā)酵啤酒。結果顯示，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，這挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的“表面黏度越大，泡沫越穩(wěn)”的假設。

單次發(fā)酵：靠“厚度”維持。在拉格啤酒中，蛋白質如 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“改頭換面”。當啤酒經(jīng)歷第二次發(fā)酵，活躍的酵母細胞會使 LTP1 蛋白逐漸變性，從球形顆粒變?yōu)轭愃票∧せ蚓W(wǎng)狀的結構。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，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)酵的比利時啤酒。此時，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)生的馬蘭戈尼應力，是一種因表面張力差異而產(chǎn)生的回流效應，會驅動液體在泡沫膜內(nèi)循環(huán)流動，顯著減緩泡沫坍塌。這種“自我修復”機制，讓三次發(fā)酵啤酒的泡沫擁有極高的持久性。

實驗結果表明，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“厚實的黏度”，多次發(fā)酵則開啟“動態(tài)回流”機制。

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)，這正是馬蘭戈尼應力發(fā)揮作用的體現(xiàn)。

這也解釋了為何許多比利時修道院啤酒在杯口形成的泡沫層，不僅厚實，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

啤酒泡沫遠不止是杯中現(xiàn)象，背后隱藏著復雜的物理與生物化學機制?？茖W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)酵的比利時啤酒則依賴馬蘭戈尼應力維持持久泡沫。脂質轉運蛋白 LTP1 的結構變化在其中起關鍵作用。

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

參考文獻

[ 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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