2024年05月14日
5月1日,中科院理化技术研究所江雷院士团队与五粮液技术团队合作,在Cell子刊材料学顶级期刊《Matter》(Q1,IF:22.6)上发表题为“Ethanol-water clusters determine the critical concentration of alcoholic beverages”的最新研究,该文是目前白酒相关领域影响因子最高的研究型论文。
论文显示,酒精饮料作为文明的一部分,其历史可追溯至约13,000年前。随着时间的推移,不同度数的酒精饮料由乙醇-水混合物的浓度所决定,以满足人们不同的口感需求,所以,度数的分布对于酿酒行业至关重要。
此外,不同类型的酒精饮料的适宜饮用温度也根据经验进行了优化,例如,人们习惯上饮用加温的中国黄酒和冷藏的啤酒或白葡萄酒。尽管这些经验历史悠久,但它们的科学解释仍然不明确,该项研究或为寻找“黄金酒度”提供了探索路径。研究团队通过实验和模拟相结合的方法,证明了酒精饮料的度数分布和适宜饮用温度与乙醇-水分子团簇的状态密切相关。这些发现为酒精饮料行业提供了维持“乙醇味”口感的新策略,并为酒精饮料的科学标准化奠定了基础。
该项研究的亮点包括三个方面:乙醇水混合物在疏水表面上的润湿性呈现出独特的非线性阶梯状趋势;乙醇-水分子团簇决定了表面张力,并且其结构在特定浓度下发生转变;温度对乙醇水团簇结构有显著影响,这解释了为何某些酒精饮料在冷藏或加热后口感更佳。
研究发现,乙醇水溶液在疏水表面上的接触角呈现出非线性阶梯状变化,其临界点与全球知名酒精饮料的度数分布相吻合。通过高频质子核磁共振和分子动力学模拟,确认了溶液中不同乙醇-水分子团簇的存在,这些团簇在特定浓度下结构稳定。此外,温度对这些团簇结构有显著影响,这可能解释了为何某些酒精饮料在冷藏或加热后风味更佳。研究结果对酒精饮料的生产和标准化具有重要意义。