物理學和生物學聯手，終于看懂了啤酒泡沫里藏著的大學問

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喝啤酒時，許多人偏愛那層綿密到掛壁的泡沫，可往往剛倒滿的泡沫，沒幾分鐘就消散只剩一層薄皮。而有些品類，泡沫可以持續存在很長時間。這些啤酒的差異在哪呢？其實這杯泡沫里藏著大學問。

撰文| 邵文亞（福建醫科大學副教授）、楊超（深圳理工大學）

在很多人的印象里， 評價 一杯啤酒是否好喝 的標準之一 ，常常 會 取決于它的那層細膩、持久的泡沫 ， 舉杯時的第一眼往往就被那層泡沫所吸引。 有些人 甚至會把泡沫看作啤酒品質的“名片” ， 泡沫越綿密、越持久，似乎就意味著這杯酒越正宗、越講究。

啤酒泡沫丨圖片來源：作者使用 AI生成

然而，想要得到一杯泡沫飽滿又穩定的啤酒并不容易。許多人可能有過這樣的體驗 ， 剛倒出的啤酒泡沫堆得高高的，但幾分鐘后便迅速消散，只剩下平淡無奇的液體。這背后究竟是什么 機制 在 決定啤酒泡沫的不同 ？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“經典解釋”與實驗探索

長期以來，人們普遍認為啤酒泡沫的穩定性主要依賴于蛋白質。 啤酒釀造過程中，大麥中的蛋白質會在氣液界面聚集，形成一層類似“薄膜”的結構。這層蛋白質薄膜能夠增加液體表面的黏性和彈性，就像給氣泡穿上了一件保護衣，從而延緩泡沫的消散。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角色。

但這樣的解釋并不能完全解答所有現象。 比如，有些比利時修道院啤酒 （一種比利時的傳統啤酒流派）的 表面黏度并不高 ，但它們的 泡沫 卻 持久而穩定。如果僅靠蛋白質提供的表面“厚度”，這些泡沫不應該表現得如此頑強。于是，科學家們開始懷疑，傳統的模型可能忽略了更隱秘的物理機制。

為了驗證這一點，瑞士蘇黎世聯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實驗。他們不僅在實驗室里倒了無數杯啤酒，還將這些啤酒進行嚴格的物理測量。

科學家倒了無數杯啤酒研究其泡沫示意圖丨圖片來源：作者使用 AI生成

研究人員利用表面流變學（研究界面物質流動特性的學科）和動態薄膜平衡技術，直接觀察了泡沫薄膜在應力作用下的變化。他們還能通過高精度顯微成像，看到氣泡表面蛋白質顆粒的聚集與移動過程。

除此之外，科學家還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酵過程中的結構變化。這使得他們第一次能夠將泡沫的穩定性與特定的蛋白質變性過程聯系起來，而不是停留在“蛋白質多就更穩”的經驗推斷。

這些實驗讓人們意識到，啤酒泡沫并非只有一種穩定機制。 拉格啤酒（指采用桶底酵母在10-12攝氏度低溫發酵，并經儲存處理的啤酒） 和比利時修道院啤酒這兩大類型，竟然展現出截然不同的物理支撐方式。正是這種差異，揭開了啤酒泡沫研究的新篇章。

發酵次數與泡沫穩定機制的轉變

如果說 拉格 啤酒代表的是 一種多泡沫 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定方式。研究團隊比較了單次發酵的 拉格 啤酒、 兩 次發酵的比利時 啤酒 ，以及三次發酵 啤酒 。結果表明，隨著發酵次數的增加，泡沫穩定性并沒有減弱，反而顯著增強，這一發現挑戰了傳統的“表面黏度越大，泡沫越穩”的假設。

單次發酵：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，它們緊密排列在氣泡表面，形成一個均勻的二維懸浮層。這層保護膜提供了較高的表面黏度和彈性，能有效阻止泡沫中的液體快速流失，就像在泡沫外面包裹了一層彈性外套。因此， 拉格 啤酒的泡沫主要依靠表面黏度來延緩消散。

雙次發酵：蛋白質“改頭換面” 。 當啤酒經歷第二次發酵時，活躍的酵母細胞會讓LTP1蛋白逐漸變性，從球形顆粒變為類似薄膜或網狀的結構。這種改頭換面讓氣泡表面更像是被拉起了一張漁網，能夠有效抵御外部擾動。此時，泡沫穩定性不再僅僅依賴于表面黏度，而更多來自這種柔韌的網絡支撐。

三次發酵：泡沫的“秘密武器” 。 最令人驚訝的是三次發酵的比利時啤酒。在這一階段，LTP1蛋白已經被徹底降解成帶有“親水端”和“疏水端”的碎片。這些碎片行為類似于 洗潔精的 表面活性劑，能夠主動降低表面張力。由此產生的馬蘭戈尼應力（Marangoni stresses），是一種因表面張力差異而產生的回流效應，會驅動液體在泡沫膜內循環流動，顯著減緩泡沫的坍塌。這種“自我修復”機制，讓 三次發酵 啤酒的泡沫擁有極高的持久性。

三次發酵 啤酒的泡沫 圖片丨圖片來源：參考文獻 [1]

實驗結果清楚地表明 ， 不同的發酵次數塑造了完全不同的泡沫穩定模式。單次發酵依靠的是“厚實的黏度”，而多次發酵則開啟了“動態回流”機制。

研究人員用顯微成像直接觀察到， 三次發酵 啤酒的泡沫薄膜中，蛋白質顆粒并不是固定不動的，而是在表面不斷遷移和循環，這正是馬蘭戈尼應力發揮作用的生動體現。

這也解釋了一個有趣的現象：為什么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，這是 由于 多次發酵的 緣故 。

總結

啤酒泡沫遠不只是杯中 現象 ，它背后隱藏著復雜的物理與生物化學機制。科學家通過對比不同發酵工藝，發現單次發酵的拉格啤酒靠表面黏度來穩定泡沫，而多次發酵的比利時啤酒則依賴馬蘭戈尼應力維持持久的泡沫。脂質轉運蛋白LTP1的結構變化在其中發揮了關鍵作用。

這樣的研究不僅解釋了人們日常飲酒時的直觀體驗，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 Fluids 37.8 (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 Brewing 80.1 (1974): 68-80.

[3] Bamforth, Charles W. "The physics and chemistry of beer foam: A review." European Food Research and Technology 249.1 (2023): 3-11.

出品：科普中國 監制：中國科普博覽

本文轉載自《返樸》微信公眾號

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