开一瓶香槟庆祝新年时，别忘了敬物理和化学一杯

在法国葡萄酒之乡的中央有一个实验室，研究者在这里小心翼翼地放了一个超高速摄像机。他们和其他科学家一样，致力于探索宇宙的奥秘，力图用数学、物理和化学的语言来描述这个物质世界。他们研究的对象是香槟里的气泡。

杰拉德·利格·贝莱尔是一名化学物理学家，他可能比世界上的任何人都了解香槟气泡。他是兰斯大学“香槟与气泡”八人组的负责人。自从2001年他撰写了自己的博士论文后，他就一直致力于研究香槟在玻璃杯内和在玻璃杯上冒泡的情况。他撰写了100多篇关于这个主题的技术论文，包括2021年他在《分析化学年度评论》上发表的对香槟和起泡酒的深入研究，以及一本畅销书《开瓶：揭秘香槟的科学奥秘》。

他回忆道：“当我还小的时候，我就很喜欢吹肥皂泡并观察这些泡泡。”这种迷恋一直都存在，而且他也做出了一系列实际行动：对气泡感兴趣可能有很多种理由，远远超过起泡酒。他向人们揭示了当海洋中的一个个小气泡破裂之后，有哪些气溶胶会被送入上空，继而影响海洋在云层形成和气候变化中的作用。他还确定了在对土卫六进行雷达勘测的时候出现的神秘光点的身份，即从土星的极地海洋表面弹射出的氮气泡，这些氮气泡约一厘米左右。

但在过去20年，利格·贝莱尔将工作重点都放在了研究香槟和其他碳酸饮料（包括可乐和啤酒）的气泡上，并以此为乐。他的实验室研究了所有影响气泡的因素，从软木塞的类型，到葡萄酒里的成分，再到倒酒的方式。他们想知道二氧化碳气泡是如何影响酒的口感的，包括气泡的大小和数量，以及酒杯上方漂浮的芳香类化合物。

为了找到答案，他们采用了气相色谱和其他分析技术，并拍摄了许多引人注目的照片。世界各地的其他人也将目光投向了气泡，他们甚至发明出机器人去确保每次倒出的酒出品一致，并且专注于研究人们享受嘶嘶冒泡的心理学。

香槟研究员杰拉德·利格·贝莱尔正将高速相机对准玻璃杯，以捕捉气泡产生和上升的过程（图源：FRANCE 24）

从葡萄到酒杯：香槟的酿造过程

唐·皮埃尔·佩里尼翁被任命为法国香槟区里一座修道院的酒窖主人，人们常常认为他是史上第一位尝试起泡酒的人，并且他还惊呼道：“喝了它，就好像星星在嘴巴里跳舞！”事实证明，这个故事可能是虚构的。最早尝到起泡酒的人可能来自法国另一所修道院。有关此事的第一篇科学论文写自英国人克里斯托弗·梅雷特，他于1662年向新成立的伦敦皇家学会提出了这个想法，而佩里尼翁成为酒窖主人已经是几年后发生的事儿了。

按传统方法来看，酿造香槟的过程包括首次发酵葡萄，酿制基酒，随后加入甘蔗，甜菜糖和酵母进行二次发酵。经过两次发酵后的酒需静置至少15个月（有时候好几十年），以便死亡的酵母细胞来改善酒的味道。要移除死亡的酵母，可以将酵母转移到瓶口，然后通过冷冻瓶口的方法，将冻住的部分弹出，在此过程中会漏一些气出来。

在重新塞入软木塞之前，可能会额外加入一些糖，使瓶中空气和液体的空间又达到了平衡的状态，这也就决定了最终溶解二氧化碳的量。（每个阶段都会有方程式来描述气体的含量，供对数学好奇的人参考）

科学家发现，一个优质的软木塞是由无数粘在一起的小颗粒制成的，至少70年不漏气。（图源: GÉRARD LIGER-BELAIR）

当然，最后成品的味道大部分取决于最初加入的成分。肯尼·麦克马洪是一名食品科学家，他在华盛顿州立大学研究起泡酒，并创办了自己的酿酒厂，他表示：“葡萄是影响葡萄酒质量的最重要因素。”同样也有很大一部分原因在于在最后阶段添加了多少糖。麦克马洪表示，在美国喧嚣的二十年代，引进美国的香槟真的很甜。但是现代人的口味已经发生变化了，国与国之间也有很大区别。

但是气泡仍然十分重要：葡萄酒里的蛋白质，包括来自破裂后的死亡酵母细胞，能够稳定较小的气泡，形成香槟酒杯顶部的“慕斯”泡沫，并且在入口时带来更强的冲击感。根据墨尔本大学的西格弗雷多·富恩特斯的说法，业余爱好者对起泡酒的大部分印象其实都是无意识地对气泡的评价。

“基本上，你喜不喜欢香槟或起泡酒，从你的第一反应就能看得出来。”富恩特斯说道，他研究的内容包括数字农业、食品和葡萄酒科学。他发现，这种效应非常明显，人们会高度评价廉价的没有气泡的酒——如果在这种酒被倒入杯子之前，通过声波的作用使它产生气泡。人们甚至更愿意买这种利用声波起泡的葡萄酒。他笑着说道：“即使是最糟糕的葡萄酒，也能卖到50美元。”

香槟酒杯顶部的泡沫对品酒者的享受来说至关重要。然而，过多的二氧化碳会刺激到鼻子。

（图源: GÉRARD LIGER-BELAIR）

通常，在一个酒瓶中，每升液体的二氧化碳含量不低于1.2克，这样才会产生想要的气泡和碳酸带来的刺激口感。但也常会发生这样的事：玻璃杯内的空气中二氧化碳的含量已经超过了35.5%，这就会刺激到饮酒者的鼻子，给人带来一种不愉快的刺痛感。如果使用的是笛形香槟杯，饮酒者更可能会感到不愉快，因为它液体上方的二氧化碳含量几乎是直径更大的法式碟形香槟杯的两倍。比起常温的酒，冷冻过的酒倒出来的二氧化碳含量会更低。

他的团队发现一个优质的软木塞（由大量粘在一起的无数小颗粒组成）能够保证酒瓶至少70年不会漏气。超过70年后，让人失望的是，酒会变得一点气泡也没有了。这就是2010年发现的沉船中被埋藏了170年之久的香槟酒的命运。

利格·贝莱尔和他的同事克拉拉·西林德收到了几毫升这种珍贵的“圣水”来进行研究。他们和同事在2015发表的一个报告中表示，这些葡萄酒具有一些有趣的特性，包括铁和铜的比例异常地高（可能来自用来陈化葡萄酒的酒桶上的钉子，或者甚至是来自葡萄上残留的杀虫剂）。它们的糖分也很高，但令人意外的是酒精含量并不高，也许是因为它们的发酵环境比平常温度低。虽然遗憾的是他们俩没有亲自尝过这些样品，但是其他尝过的人在描述口感的时候都会用到诸如“湿头发”和“廉价”这样的词。

从沉船中打捞起来的埋藏了170年之久的香槟酒瓶里装着令人失望的没有气泡的液体，味道也很“廉价”（图源: ILES ALAND）

对于更加常见的起泡酒来说，倒酒的方法都可能会对气泡产生影响。如果将100毫升（约3.4液体盎司）香槟酒直接倒入竖着的笛形香槟杯，照利格·贝莱尔的计算，玻璃杯内会产生一百万个气泡。如果采用另外一种更温和的方式，也就是“啤酒倒”的话，沿着玻璃杯壁倒下去，仅会产生几万个气泡。他表示：“如果倒酒的方式不当，大量溶解的二氧化碳就会毫无用武之地。”玻璃杯内的粗糙斑点也有助于产生气泡，为了达到这一目的，一些玻璃杯制造商也会在玻璃杯内雕刻一些形状。麦克马洪说，为了避免杯子里残留的表面活性剂引起气泡破裂，有些人甚至不用肥皂水洗杯子。

香槟味道测试

利格·贝莱尔表示，这门科学里的所有内容都与如何最好地供应和品尝香槟直接相关。同样地，麦克马洪也相信，根据科学研究的结果，葡萄酒行业已经换了新的方法，虽然他也无法说出具体有哪家酒厂这样做了。很多大学的院系都在研究葡萄酒，麦克马洪表示这是有原因的，因为他们的工作就是去找到富有成效的，对经济有益的应用。富恩特斯说，他知道有一些起泡酒制造商（尽管他不会公布名字）会在葡萄酒中添加鸡蛋蛋白，制造出一种可以持续一个小时的小泡沫。

富恩特斯试图从另一个角度来实现商业应用：他的团队创造了一个简单的机器人设备（原型由乐高积木搭成），叫做FIZZeyeRobot，可以确保每次倒酒的出品一致。他的团队还使用摄像机去测量玻璃杯顶部的泡沫的体积和寿命，并使用金属氧化物传感器去检测玻璃杯上方空气中的二氧化碳，酒精，甲烷和其他气体。该团队还使用人工智能软件来利用这些因素来预测酒本身含有的芳香族化合物，更重要的是预测酒的味道。（虽然这项研究大部分都是用啤酒来进行的，因为啤酒酿造的成本更低，速度更快，但同样也适用于起泡酒。）

富恩特斯表示：“我们可以预测不同的消费者的接受度，比如他们是否会喜欢，以及为什么会喜欢。”该预测是通过该团队的数据组得出的，而数据来自品酒人个人的喜好，同时也考虑到了体温，心率和面部表情等生物特征。他表示，为了达到最极致的享受，可以利用这些信息去确定加了死亡酵母的起泡酒的最佳饮用时间。据他估计，这一系统将在2022年的某个时候投入商业使用。

当然，人们各有各的口味，味觉也可能会受到欺骗。许多研究表明，品酒的体验深受对葡萄酒外观或环境产生的心理期待所影响，比如和谁在一起，房间亮度，还有音乐。尽管如此，品了几十年酒的利格·贝莱尔已经形成了对陈年香槟（二氧化碳含量较少）的偏爱，也就是在接近12摄氏度（54华氏度）的条件下，往一个杯口宽敞的大号郁金香杯（通常用于喝白葡萄酒）里缓慢地倒酒，以便尽可能多地保留气泡。

“自从我成为一名科学家以来，许多人都跟我说，我似乎已经找到了与物理学相关的最理想的工作，因为我的职业生涯围绕着气泡来展开，因为我在一个装满了顶级香槟的实验室里工作”，他说道，“我比较同意这个说法。”但他补充说道，他真正的职业乐趣“来自他始终如同孩童时代一样保持着对气泡的迷恋”。

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本文授权翻译自Annual Reviews 旗下杂志Knowable Magazine，点击文末阅读原文可订阅其英文通讯。

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原文标题“Champagne bubbles: the science”，作者：Nicola Jones，发布于.2021.12.20 Knowable Magazine。链接https://knowablemagazine.org/article/foodenvironment/2021/champagne-bubbles-science

译名对照表：

Gérard Liger-Belair 杰拉德·利格·贝莱尔

Dom Pierre Pérignon 唐·皮埃尔·佩里尼翁

Christopher Merret 克里斯托弗·梅雷特

Kenny McMahon 肯尼·麦克马洪

Sigfredo Fuentes 西格弗雷多·富恩特斯

Clara Cilindre 克拉拉·西林德

University of Reims Champagne-Ardenne

兰斯大学

Annual Review of Analytical Chemistry

《分析化学年度评论》

Uncorked: The Science of Champagne

《开瓶：揭秘香槟的科学奥秘》

Saturn’s moon Titan 土卫六

Roaring Twenties 兴旺的二十年代

flute 笛形香槟杯

coupe 碟形香槟杯

tulip-shape glass 郁金香杯

aromatic compounds 芳香族化合物

作者｜ Nicola Jones

翻译｜胡堂燕

校译｜于茗骞

制版编辑：王乐佳

来源：赛先生

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