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看欧洲杯时,如何倒出一杯完美的啤酒?

啤酒口感的关键,在于适当的二氧化碳气泡数量。
 
撰文 | 李存璞(重庆大学化学化工学院副教授)
 
编辑 | 陈天真
来源:silverson
 
2021年6月,我们终于迎来了2020第十六届欧洲杯。球迷们开始关注第五次参加欧洲杯的C罗,关注丹麦童话,关注葡萄牙 vs. 法国……
 
而国足的支持者们,又迎来了国足对阵叙利亚,会回忆起2016年西安朱雀门掷地有声的:“对得起我们吗!退钱!”
 
足球所带来的开心与烦恼,以及生活中所有的经历,在这个六月比以往更亟需一杯啤酒来抚慰。问题是,怎么能倒出一杯完美的啤酒?接下来我们从科学角度探讨下这个问题。
 
最完美的啤酒风味:由气泡决定
 
啤酒的口感来源于两个因素:
 
(1)入口的饮料中CO2含量越高,带走的热量越多,清爽感更强,即CO2的含量与保存程度越高,口感越好;
 
(2)饮料内部的风味物质流失程度越低,饮料口味越浓郁,口感更好,CO2泡沫可覆盖于饮料液面表层,减少易挥发的风味物质的流失,即气泡越多越好。
 
上述两个口感因素均与CO2流失情况相关,却又相互矛盾:CO2要有较高的保留程度,则需要尽可能减少倒入杯中时产生的气泡;而为减少风味物质的挥发、流失,要求增加气泡的产生。因此,如下面的啤酒口味火山图所示,适当的CO2气泡数量是一杯啤酒口感的关键。
倒出的啤酒气泡数量与口味火山图
 
控制气泡数量,杯子是关键
 
杯子在很大程度上决定了倒入啤酒时产生气泡的多少。
 
一个比较直接的筛选杯子的思路,是根据杯壁与CO2分子的相互作用强弱来选择杯子材料。遗憾的是,根据国家标准GB/T 4927-2008(啤酒)的规定,啤酒中的CO2质量分数达到0.35-0.65%即为合格。啤酒中的CO2含量如此之低,在倒入杯子时直接与杯壁接触的CO2分子数量会很少,难以真正影响到CO2气泡的产生。
 
另一方面,水分子与器壁的相互撞击会影响CO2的分子运动,进而影响到CO2气泡的产生。如果你试着将啤酒分别倒入一次性塑料杯子和干燥的玻璃杯子,会发现在塑料杯子产生的气泡数量远大于玻璃杯。
 
塑料杯子往往由疏水的高分子材料组成,比如聚丙烯、聚酯等,这些材料具有强烈的疏水性,会导致水分子运动速度变快。而水分子的运动加速,会撞击啤酒中的CO2分子,造成CO2分子聚集成气泡溢出体系,形成泡沫覆盖于啤酒液面之上。
 
而对于玻璃杯,其表面的化学组成决定了CO2气泡产生比较缓慢:可以亲水,但只能亲一点点。
 
如下图所示,因为玻璃的主要成分是二氧化硅,我们可以假设玻璃杯表面主要由硅-氧(Si-O)键组成。一个洗刷干净、干燥的杯子,玻璃杯表面主要是悬浮在外的氧原子(-O)。随着玻璃杯表面润湿程度的增加,悬浮在外的氧原子会逐渐转化为羟基(-OH键)。随着氧原子逐渐被润湿变为羟基,由于羟基与水分子可以形成足够的氢键,杯壁的亲水性逐渐增加。
玻璃杯表面的硅-氧键决定了其亲水性。
 
玻璃表面越亲水,则啤酒倒入时水分子与杯壁的相互吸引作用越强,水分子自身的运动不会显著增强,也就难以撞击出大量的CO2分子。因此,玻璃杯相对塑料杯更容易控制泡沫数量,获得优异的啤酒口感与风味。
啤酒倒进玻璃杯中饮用,口感更佳。|来源:参考文献[1]
 
第二杯啤酒最完美
 
中国有句古话:小酌怡情,喝醉伤身。事实上,由于玻璃杯的亲水性会随着润湿程度的增加而增加,第二杯啤酒往往是口感最好的那一杯:
 
干燥的玻璃杯亲水性不够,会产生过多气泡,完全润湿的杯壁产生的气泡则太少,唯有部分润湿的杯子可以获得“适度”的气泡。
 
第二杯啤酒时,杯壁已经经历了第一次润湿,表面的羟基密度大概为每平方纳米5个,具有最为合适的疏水性。
 
我在实验室考察了塑料、玻璃表面的亲水性变化,从下图可以看出,(a)图为塑料表面,具有明显的疏水特性,(b-d)为干燥的、润湿一次、润湿两次的玻璃表面,可以明显观察到随着润湿次数的增加,玻璃表面的亲水性逐渐增加。
随着润湿次数增加,玻璃表面的亲水性逐渐增加。|作者供图
 
倒出一杯完美啤酒的实践攻略
 
尽管由于啤酒成分各异,酵母、蛋白等含量的不同,均会影响到最终的啤酒口感和泡沫绵密程度,但我们也可以给出最佳的倒酒方法,让每一杯啤酒都展现出最优秀的口感。
 
首先,不要选择塑料杯。如前所述,塑料杯子会产生太多的气泡,而且仪式感不够。
 
其次,认真清洗玻璃杯。啤酒内部含有蛋白质等有机分子,每次喝完啤酒一定要认真清洗干净,以免疏水性的油脂等有机物覆盖于玻璃表面,增加杯壁的疏水性,造成气泡过多。
 
第三,喝第一杯之前用纯净水润湿杯子。每一杯啤酒都应当被尊重,对杯子预先的润湿可以保证第一杯啤酒也有最佳的气泡数量,给我们最完美的口感。
 
第四,贴着杯壁倒酒。贴着杯壁倒酒可以尽可能减少啤酒液受到的扰动,从而减少气泡迅速、大量产生。
 
第五,不要贪杯,以及未成年人禁止饮酒。
 
看完欧洲杯的夜晚,从繁花会所走出,我会怀念曾经陪伴我的中国足球的每一个人,也会怀念啤酒杯中的那些氢键给我的最后一点温柔。
 
参考文献
 
[1] 侠饭。https://www.bilibili.com/bangumi/play/ss27152/
 
[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会. 啤酒:GB/T 4927-2008[S]. 2008.
 
[3] J. Phys. Chem. B 2018, 122, 4573
 
本文经授权转载自微信公众号“十点科学”。



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