物理与生物跨界合作，揭秘啤酒泡沫中的大学问
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喝啤酒时，不少人钟情于那层绵密挂壁的泡沫。但常常刚倒满的啤酒，泡沫没几分钟就消散，只剩一层薄皮，而有些啤酒的泡沫却能持久存在。这些啤酒的差异究竟在哪呢？其实这小小的泡沫里藏着大学问。
撰文 | 邵文亚（福建医科大学副教授）、杨超（深圳理工大学）
很多人评价一杯啤酒好不好喝，那层细腻、持久的泡沫是重要标准之一。举杯时，第一眼往往就被泡沫吸引。有些人甚至把泡沫视为啤酒品质的“名片”，觉得泡沫越绵密、持久，啤酒就越正宗、讲究。
然而，要得到一杯泡沫饱满又稳定的啤酒并非易事。很多人都有这样的体验，刚倒出的啤酒泡沫高高堆起，可几分钟后就迅速消散，只剩平淡的液体。那究竟是什么机制决定了啤酒泡沫的不同呢？是酒精浓度、二氧化碳含量，还是酿造工艺的差别？
啤酒泡沫的“经典解释”与实验探索
长期以来，人们普遍认为啤酒泡沫的稳定性主要取决于蛋白质。在啤酒酿造过程中，大麦中的蛋白质会在气液界面聚集，形成类似“薄膜”的结构。这层蛋白质薄膜能增加液体表面的黏性和弹性，就像给气泡穿上保护衣，延缓泡沫消散。尤其是脂质转运蛋白 1（LTP1）和另一种称为 Serpin Z4 的蛋白，被认为是决定泡沫命运的关键。
但这个解释无法解答所有现象。比如，有些比利时修道院啤酒表面黏度不高，泡沫却持久稳定。如果仅靠蛋白质提供的表面“厚度”，这些泡沫不应如此顽强。于是，科学家怀疑传统模型忽略了更隐秘的物理机制。
为验证这一点，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进行了系统实验。他们在实验室倒了无数杯啤酒，并进行严格物理测量。
研究人员利用表面流变学和动态薄膜平衡技术，直接观察泡沫薄膜在应力作用下的变化。通过高精度显微成像，他们还能看到气泡表面蛋白质颗粒的聚集与移动过程。
此外，科学家借助蛋白质组学分析，量化了啤酒中不同蛋白质的含量及其在发酵过程中的结构变化。这让他们首次能将泡沫稳定性与特定的蛋白质变性过程联系起来，而非停留在“蛋白质多就更稳”的经验推断。
这些实验让人们意识到，啤酒泡沫并非只有一种稳定机制。拉格啤酒和比利时修道院啤酒这两大类型，展现出截然不同的物理支撑方式，揭开了啤酒泡沫研究的新篇章。
发酵次数与泡沫稳定机制的转变
如果说拉格啤酒代表多泡沫模式，那么比利时修道院啤酒则展示了另一种出人意料的泡沫稳定方式。研究团队对比了单次发酵的拉格啤酒、两次发酵的比利时啤酒和三次发酵啤酒。结果显示，随着发酵次数增加，泡沫稳定性不仅没减弱，反而显著增强，这挑战了传统的“表面黏度越大，泡沫越稳”的假设。
单次发酵：靠“厚度”维持。在拉格啤酒中，蛋白质如 LTP1 大多保持原始的球形颗粒形态，紧密排列在气泡表面，形成均匀的二维悬浮层。这层保护膜提供较高的表面黏度和弹性，能有效阻止泡沫中液体快速流失，就像给泡沫裹上弹性外套。所以，拉格啤酒的泡沫主要依靠表面黏度延缓消散。
双次发酵：蛋白质“改头换面”。当啤酒经历第二次发酵，活跃的酵母细胞会使 LTP1 蛋白逐渐变性，从球形颗粒变为类似薄膜或网状的结构。这让气泡表面像拉起一张渔网，能有效抵御外部扰动。此时，泡沫稳定性不再仅依赖表面黏度，更多来自这种柔韧的网络支撑。
三次发酵：泡沫的“秘密武器”。最令人惊讶的是三次发酵的比利时啤酒。此时，LTP1 蛋白已被彻底降解成带有“亲水端”和“疏水端”的碎片。这些碎片类似洗洁精的表面活性剂，能主动降低表面张力。由此产生的马兰戈尼应力，是一种因表面张力差异而产生的回流效应，会驱动液体在泡沫膜内循环流动，显著减缓泡沫坍塌。这种“自我修复”机制，让三次发酵啤酒的泡沫拥有极高的持久性。
实验结果表明，不同的发酵次数塑造了不同的泡沫稳定模式。单次发酵依靠“厚实的黏度”，多次发酵则开启“动态回流”机制。
研究人员用显微成像直接观察到，三次发酵啤酒的泡沫薄膜中，蛋白质颗粒并非固定不动，而是在表面不断迁移和循环，这正是马兰戈尼应力发挥作用的体现。
这也解释了为何许多比利时修道院啤酒在杯口形成的泡沫层，不仅厚实，还能维持几十分钟甚至更久，原来是多次发酵的缘故。
总结
啤酒泡沫远不止是杯中现象，背后隐藏着复杂的物理与生物化学机制。科学家对比不同发酵工艺发现，单次发酵的拉格啤酒靠表面黏度稳定泡沫，多次发酵的比利时啤酒则依赖马兰戈尼应力维持持久泡沫。脂质转运蛋白 LTP1 的结构变化在其中起关键作用。
这样的研究不仅解释了人们日常饮酒的直观体验，还为润滑剂、绿色表面活性剂等多个领域提供了思路。下次举杯时，或许你会想到，杯口的泡沫正是科学与工艺的结晶。
参考文献
[ 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：科普中国
监制：中国科普博览
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