举杯致敬蛋白质！
一杯冰啤酒中蕴含着丰富的物理学原理，尤其是在刚倒入杯中、泡沫层逐渐形成时（如果一切顺利的话）。这里强调“如果顺利”，是因为想要形成完美的气泡泡沫顶盖有时比想象中更难。
实验室和酿酒厂的专家都明白，大麦蛋白质会影响气泡的表面粘度和张力。多年来，学界一直认为啤酒泡沫的稳定性主要源于气泡表面富含蛋白质的层间相互作用。但经过大量实验（以及无数次关键性试倒测试）后，研究人员如今对啤酒泡沫的形成机制有了更深入的理解。8月26日发表在《流体物理学》期刊上的这项研究成果，其应用可能很快会超越酿酒领域。
新思路正在酝酿
这项研究大约始于七年前，当时瑞士苏黎世联邦理工学院和荷兰埃因霍温理工大学的研究团队展开合作，旨在更深入地理解泡沫的行为机制。
“我们希望直接研究两个相邻气泡间薄膜的变化。而提到气泡和泡沫，首先想到的就是啤酒，”埃因霍温理工大学材料科学家、论文合著者埃马努伊尔·哈齐吉安纳基斯在一份声明中表示。
研究团队结合了精密成像技术和流变学（研究物质流动的学科），对大量啤酒样本进行了分析。
“我们可以直接观测两个气泡接近时的变化过程，”哈齐吉安纳基斯解释道，“能清晰看到气泡表面的蛋白质聚集体、界面及其结构。”
蛋白质驱动的发酵机制
研究团队最终发现，虽然蛋白质粘度确实是影响因素，但其对泡沫形成的作用会随啤酒发酵次数的增加而减弱。例如，单次发酵的拉格啤酒气泡受蛋白质影响显著 —— 蛋白质越多，泡沫越粘稠稳定。
而经过多重发酵的啤酒（如风味复杂的比利时特拉普ist啤酒）则完全不同。这种以修道院命名的高级特色啤酒表面粘度影响较小，却被证明拥有最稳定的泡沫结构。这是如何实现的？
关键仍在于啤酒中的蛋白质含量，但与先前假设略有不同。团队发现脂质转移蛋白1（LTP1）是稳定啤酒泡沫的核心要素。
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在单次发酵啤酒中，LTP1蛋白保持原始形态，呈微小球状颗粒紧密排列在气泡表面，形成二维悬浮体系 —— 将精细分布的固体混合到液体中以稳定泡沫。
而在二次发酵的啤酒中，酵母细胞开始使LTP1蛋白变性，将其结构改造成一种膜状或网状物，进一步稳定气泡。
至于特拉普ist这类经过三次发酵的啤酒，LTP1蛋白已高度降解，其片段同时具有疏水端和亲水端。这种相互作用通过马兰戈尼效应（表面张力差产生的力）降低表面张力，最大化提升泡沫稳定性。
“这些蛋白质片段的功能类似于表面活性剂，就像洗涤剂等日常用品中使用的泡沫稳定成分，”苏黎世联邦理工学院软材料科学家、论文合著者扬·弗尔曼特解释道。
更安全环保的泡沫应用
弗尔曼特指出，该研究强调泡沫稳定性并非来自线性单一因素或相互作用。
“例如，添加表面活性剂虽能增加粘度，但过度延缓马兰戈尼效应反而会导致泡沫更不稳定，”他表示，“关键在于每次只调控一种机制，而非同时干预多重机制。”
对泡沫力学的深入理解不仅能酿造出更令人满意的啤酒，还可能拯救生命。电动汽车内的润滑剂有时容易产生泡沫，从而增加化学火灾风险。此外，许多表面活性剂仍依赖对生态有害的氟和硅化合物。开发无泡沫润滑剂和环保表面活性剂将助力多个行业实现可持续发展。
“我们的研究是这个方向上的关键一步，”弗尔曼特总结道。
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