你知道为什么白酒得喝热的，啤酒得喝冰的？中科院研究揭示：乙醇-水团簇决定酒精饮料的临界浓度，即酒的温度，决定了你能尝到多少酒精味

学术 2024-07-17 07:31 上海

自古以来，酒一直都是让全世界人民欲罢不能的饮品——不同的历史背景和酿造工艺殊途同归地造就了人类丰富多彩的酒文化。

而你有没有发现，人们在饮用不同酒时，对温度也有着不同的偏好？例如，啤酒和白葡萄酒通常被冰镇至低温饮用以增强其清爽感（近期活在“蒸笼”里，一杯冰镇啤酒简直是极致享受！），而红酒则通常在室温下饮用。对于一些陈年佳酿而言，精确的侍酒温度更是关键，它能唤醒酒中深层的韵味，展现其层次分明的魅力。

图片来源自：摄图网

与冰啤酒相反，在东亚，特别是中国和日本，白酒和清酒则有加热饮用的传统。温热的白酒和清酒能够提升酒体的香气，减少酒精的刺鼻味，使其口感更加温和顺滑。

为什么会存在这样的温度差异？如果我们反过来喝热啤酒、冰白酒，又会如何呢？这仅仅是出于传统，还是有所科学依据呢？

这不，来自中科院的科学家们也在日常生活中发现了这个细节，从材料学的角度解开了这个谜团，相关研究于2024年5月1日发表在期刊《Matter》上 [1]。

根据论文的通讯作者Jiang Lei回忆，当时，论文的第一作者Yang Xiaotao刚刚完成博士学位论文。他们一起喝着啤酒，Xiaotao问：“我接下来我们应该做什么？“ [2]。

Jiang Lei作为中国最大的一家酒类饮料公司科学委员会成员之一，想到一个问题——为什么中国白酒的酒精浓度有一个非常特定的范围——38%–42%、52%–53%、68%–75%？

于是他把一滴啤酒滴在手上，想看看啤酒液体的接触角。

接触角（contact angle）是指在液体/气体界面接触固体表面而形成的夹角。接触角是液体表面张力的常见测量方式，可以反映液滴内的分子以及其与下方表面如何相互作用。例如，水在玻璃等表面上的接触角很小，其滴在玻璃上就会呈现为“珠状”，而高酒精浓度的酒精滴液则有更大的接触角，其在玻璃上就会平坦地展开。

图1. 接触角（https://www.amtech.com.tw/cn/custom_61349.html）

随后，两人和他们的团队前往实验室，测量了一系列逐渐增加酒精浓度的水溶液的接触角。

酒类饮料的本质是基于乙醇-水混合物（EWM）浓度的不同酒精度产品。这里简要解释一下，酒精度，即ABV，指的是酒类饮品中乙醇的体积百分比。它表示在特定温度下（通常是20°C），酒液中乙醇所占的体积相对于总体积的百分比。例如，一瓶标记为40% ABV的酒意味着在每100毫升的酒液中，有40毫升是纯乙醇。

此前的研究用核磁共振（1H NMR）和分子动力学（MD）研究证实了EWM中含有的各种乙醇-水分子簇，这些簇是由乙醇和水分子基于氢键相互作用形成的，本研究则首次探索了乙醇分数连续变化时氢键相互作用的动态变化。

他们惊讶地发现，接触角并没有随着酒精浓度的增加而线性增加，而是显示出不规则的一系列平台。进一步的实验表明，这是由于溶液中形成了不同的乙醇和水簇。在低乙醇浓度下，乙醇在水分子周围形成更多的金字塔形结构（四面体簇）；然而，当乙醇浓度增加时，乙醇开始像链一样首尾相连地排列（链状簇）。

所有的实验结果均确认乙醇-水混合物（EWM）溶液在不同阶梯的临界点包含不同的簇，研究人员推断，所谓的临界点，可能是在从一个浓度阶梯到下一个浓度阶梯过程中维持饮料具有“酒精感”的最低乙醇浓度。临界点与簇过渡之间的关系可能对不同酒精度（ABV）分布下的酒口感变化至关重要。

图2. 不同酒精体积比例下乙醇-水混合物（EWM）的接触角呈现阶梯式变化

有趣的是，研究人员还发现，当溶液被冷却或加热时，他们观察到的那些平台会消失或出现，并且其中一些趋势可以解释酒精味觉感受的差异。

例如，38%–42%和52%–53%乙醇溶液——如白酒中的乙醇浓度——在室温下具有不同的簇结构，但这种差异在较高温度（如40°C）时消失。这可能解释了为什么专业和业余品酒师在室温下能够区分这些浓度的白酒，而在高温下则不能。在高温下，两种浓度都有更多的链状结构，因此具有更“乙醇味”的味道。

“虽然只有1%的差异，但51%和52%的白酒味道明显不同。51%的白酒，其味道类似于较低酒精含量的白酒，如38%–42%。因此，为了在较低的酒精含量下达到相同的口感，白酒产品的分布大多在38%–42%和52%–53%范围内。”Jiang Lei在某次采访中说道。

同样，专业品酒师观察到冰镇后的啤酒具有更强的“乙醇味”。这些实验结果表明，在5°C时，5%和11%乙醇溶液中的链状结构显著增强。这是因为在低温下，四面体（金字塔形）簇成为低浓度数量。

虽然这是一篇基于材料学方法的研究，但它对于食品工业、人类健康都具有深远的意义。酒类饮料行业可以利用这些信息，以尽可能低的乙醇浓度实现“乙醇味”的口感，在满足人们对酒类饮品需求的同时，也尽量保证我们摄入较少的酒精。

参考文献

1. Yang, Xiaotao, et al. "Ethanol-water clusters determine the critical concentration of alcoholic beverages." Matter 7.5 (2024): 1724-1735.

2.https://www.eurekalert.org/news-releases/1042576

来源｜生物谷

撰文 | 一颗

编辑 | lcc

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