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作者：氘氘齋

文章來源于科學(xué)大院公眾號（ID：kexuedayuan）

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前段時間周董的《Mojito》一下子帶火了洋酒和雞尾酒。暢飲之前，你注意過酒杯中像珍珠項鏈一般的小氣泡嗎？筆者估計人人都看到過它，卻很少有人知道酒杯中的氣泡與酒的品質(zhì)間存在著密切關(guān)聯(lián)。不過，墨西哥龍舌蘭酒的釀酒老師傅早就掌握了這項傳統(tǒng)藝能。

龍舌蘭酒是什么酒？

不管你喝沒喝過龍舌蘭酒，名字多多少少總聽過的。龍舌蘭酒是墨西哥的國酒，甚至有人說它象征著墨西哥精神。1968年墨西哥城奧運(yùn)會讓它為世界人民熟知，如今它是酒吧最常見的基酒之一，特基拉日出、霜凍瑪格麗特等雞尾酒都需要它的參與。

各種龍舌蘭酒（圖片來源：Wikipedia）

龍舌蘭酒不是某一種品牌，而是一類特定原料和釀造工藝的酒品總稱，就好比我們中國的高粱酒、糯米酒。而原料龍舌蘭本身也是一大類植物的統(tǒng)稱，這個家族的成員長得都像顆巨型蘆薈，一大叢利劍般的葉片拔地而起，單片葉子細(xì)長肥厚，邊緣有時還有鋸齒，很像西方神話中惡龍的舌頭，方才有了“龍舌”之名。

龍舌蘭原產(chǎn)美洲熱帶地區(qū)，墨西哥的干燥炎熱的氣候非常適合它的生長。一千多年前，墨西哥的原住民印第安人便掌握了發(fā)酵釀酒技術(shù)，并發(fā)現(xiàn)龍舌蘭的葉片中富含糖分和汁水，簡直是天賜的釀酒原料。后來西班牙殖民者登上美洲大陸，帶來了蒸餾技術(shù)，今天的高度龍舌蘭酒（Mezcal）自此誕生。

藍(lán)色龍舌蘭（圖片來源：Wikipedia）

墨西哥有130多種龍舌蘭，但能用于釀酒的只有幾種。地位相當(dāng)于中國“酒中茅臺”的Tequila就必須選用某些地區(qū)的藍(lán)色龍舌蘭才行。

釀造龍舌蘭酒的工藝非常復(fù)雜。收獲的龍舌蘭去掉表皮，留下汁水豐盈的草芯，放在發(fā)酵罐中，灑上酵母便可。發(fā)酵完成后在進(jìn)行蒸餾，原酒裝在木桶中陳化，到一定時間時才能開啟品嘗。這里只是簡述了龍舌蘭酒釀造的過程，實(shí)際操作非常復(fù)雜，各個環(huán)節(jié)的溫度、時間都需要精確控制。直到今天，釀造高品質(zhì)的龍舌蘭酒仍然不能完全自動化，而需依靠釀酒師的經(jīng)驗。

看泡泡，為啥能識酒品？

原料多變、工藝復(fù)雜很容易讓龍舌蘭酒的品質(zhì)不穩(wěn)定，釀酒師如何準(zhǔn)確把握呢？

觀察氣泡是一個非常重要的實(shí)用技巧。釀酒師讓酒順著細(xì)管流進(jìn)一個小碗中，自然激發(fā)出一串串氣泡。如果整片氣泡能維持30秒左右（單個氣泡維持零點(diǎn)幾秒），說明龍舌蘭酒中酒精和風(fēng)味分子的含量都剛剛好在合適的范圍內(nèi)，可以隨時打開飲用。度數(shù)高于或低于55度都會讓氣泡快速消失。此前的研究表明，威士忌酒中也有類似的現(xiàn)象。

釀酒師通過觀察龍舌蘭酒氣泡的存續(xù)時間判斷酒精度數(shù)（圖片來源：scientific reports）

這一簡單的現(xiàn)象準(zhǔn)確嗎？有科學(xué)依據(jù)嗎？最近美國布朗大學(xué)的Zenit教授團(tuán)隊（同時也是龍舌蘭酒愛好者）較了一回真，為傳承數(shù)百年的經(jīng)驗提供了科學(xué)注腳。

液體飛濺或搖晃產(chǎn)生的氣泡，實(shí)質(zhì)是一層薄薄的水膜。隨著時間的推移，重力使水膜的水分落回液體中，水膜越來越薄，到一定程度時便自行破裂。什么影響了氣泡的壽命？酒精濃度必然是主要的因素，但或許還有其他物質(zhì)的幫助。

首先，研究人員在實(shí)驗室的標(biāo)準(zhǔn)條件下測試了55度龍舌蘭酒的氣泡壽命，并向其中加入不同量的水或酒精，以證明酒精度數(shù)對氣泡壽命的影響?？梢院苊黠@的看到，就如釀酒師掌握的經(jīng)驗一樣，55度龍舌蘭酒的氣泡壽命最長，哪怕只偏差1~2度，氣泡壽命也會大為縮短。

他們還做了一件有趣的事情，既然酒精度數(shù)這么重要，那把55度龍舌蘭酒和55度酒精混合會怎么樣呢？結(jié)果出乎意料，氣泡壽命同樣顯著縮短。這就說明龍舌蘭酒中除了酒精，還有其他能夠影響氣泡壽命的物質(zhì)。眾所周知，酒中除了水和乙醇，還有品種繁多的微量有機(jī)分子，主要是一些醇類、醛類、酯類、有機(jī)酸分子，甚至還可能有蛋白質(zhì)。這些有機(jī)物都同時含有疏水和親水基團(tuán)，因而可以看作表面活性劑。這么一想就合理了，加了表面活性劑的水容易起泡嘛。

龍舌蘭酒的氣泡壽命測試。紅色為55度龍舌蘭酒，藍(lán)色為加水或乙醇的龍舌蘭酒，黑色為混合了55度酒精的龍舌蘭酒（圖片來源：scientific reports）

那么到這里問題研究的思路就很清楚了，下面我們就兵分兩路去分別探討酒精濃度和表面活性劑的影響。

首先是酒精濃度。由于這項研究希望對比數(shù)值模擬和實(shí)驗結(jié)果，為了簡化模型，研究者用簡單的水/乙醇溶液（酒精）代替龍舌蘭酒。從曲線上可以很清晰地看到，酒精濃度為55度附近時氣泡壽命最長。實(shí)驗結(jié)果（藍(lán)色曲線）和計算機(jī)模擬結(jié)果（紅色數(shù)據(jù)點(diǎn)和黑色曲線）走勢上也基本吻合。此外，在模型推導(dǎo)過程中，研究者認(rèn)為黏度很可能影響氣泡的壽命。而事實(shí)也證明，55度酒精黏度最高（橙色虛線代表黏度）。這些結(jié)果再次證明了釀酒師經(jīng)驗的準(zhǔn)確性，以及研究者模型構(gòu)建的合理性。

酒精濃度與氣泡壽命的關(guān)系。其中藍(lán)色為實(shí)驗結(jié)果，紅色和黑色為不同條件的模擬結(jié)果，橙色虛線為黏度變化，所有溶液都含0.025 mol/L的表面活性劑（圖片來源：scientific reports）

從前面的討論中我們已經(jīng)知道，表面活性劑會大幅提高氣泡壽命，研究者同樣對此做了實(shí)驗驗證。當(dāng)表面活性劑濃度從0.0125 mol/L變成0.025 mol/L，僅僅提高一倍，氣泡壽命卻提高了幾十倍！不過繼續(xù)提高表面活性劑濃度，便不再有效。并且，表面活性劑的加入不會影響酒精度數(shù)與氣泡壽命關(guān)系的曲線走勢。

不同表面活性劑濃度下，酒精濃度與氣泡壽命的關(guān)系（筆者懷疑此圖Y軸數(shù)值標(biāo)錯了，不應(yīng)該這么?。▓D片來源：scientific reports）

為什么表面活性劑可以穩(wěn)定氣泡呢？在高速攝像機(jī)下，研究者觀察到，氣泡形成后，水面的液體會向氣泡的液膜流動，這一定程度上抵消了重力使液膜變薄的影響，也就延長了氣泡的壽命。

這與馬蘭戈尼效應(yīng)的現(xiàn)象非常吻合。簡單來說，龍舌蘭酒中存在的表面活性劑讓液面的表面張力減小，而氣泡的液膜作為彎液面，表面分布的表面活性劑分子更稀薄。也就是說，液膜的表面張力要高于酒的液面。這種表面張力差會驅(qū)動液體從酒中流向液膜，延長氣泡壽命。同時，酒精本身也會降低水的表面張力，而彎曲液面蒸發(fā)慢于水平液面，這也會產(chǎn)生類似的驅(qū)動力。筆者認(rèn)為它們都對穩(wěn)定氣泡有所貢獻(xiàn)。

事實(shí)上，馬蘭戈尼效應(yīng)經(jīng)常用在酒類鑒定上，葡萄酒的“酒淚”現(xiàn)象（其實(shí)就是掛杯）也可以用這個效應(yīng)解釋。

馬蘭戈尼效應(yīng)穩(wěn)定氣泡的原理示意圖（圖片來源：筆者原創(chuàng)）

總結(jié)來說，表面活性劑與適當(dāng)?shù)木凭珴舛榷寄軌蚴沟脷馀輭勖鬄檠娱L，它們共同造就了55度龍舌蘭酒超長壽命氣泡的現(xiàn)象。通過觀察氣泡壽命，除了能判斷酒精度外，也能初步判斷酒是否被污染。因為少量的污染物就可能降低酒的表面張力，使氣泡異常地“長壽”。

寫至此，龍舌蘭酒氣泡的秘密也基本清楚了。筆者佩服墨西哥釀酒師能從實(shí)踐中總結(jié)出如此精準(zhǔn)的經(jīng)驗，也要為善于從生產(chǎn)生活中發(fā)現(xiàn)有趣問題的Zenit教授團(tuán)隊點(diǎn)贊。

不說了，這就去來一杯氣泡久久的龍舌蘭酒~

參考資料:

[1] Rage, G., Atasi, O., Wilhelmus, M.M. et al. Bubbles determine the amount of alcohol in Mezcal. Sci Rep 10, 11014 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-67286-x

[2] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-07/bu-srs070720.php

[3] 維基百科

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