Ученые раскрыли секрет стойкой пены в бельгийском пиве

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) под руководством профессора Яна Вермана провели семилетнее исследование, чтобы дать на этот вопрос научно обоснованный ответ. Результаты опубликованы в журнале Physics of Fluids.

Все началось с простого вопроса пивовару в Бельгии: «Как вы контролируете процесс брожения?» — «По пене», — ответил он. Оказалось, что за устойчивостью пены скрыты сложные физико-химические процессы, зависящие от количества стадий ферментации и присутствующих в пиве белков.

Наиболее стойкую пену демонстрируют бельгийские сорта с тройной ферментацией (например, траппистское пиво), за ними следуют напитки с двойным брожением. Наименее стойкой пена оказывается у лагерных сортов с однократной ферментацией. Исследователи изучили и продукцию одной крупной швейцарской пивоварни, отметив, что ее пена пока далека от идеала.

Ранее считалось, что стойкость пены зависит от вязкости пленки на пузырьках — белки, содержащиеся в солоде, утолщают оболочку и удерживают пену. Однако ученые обнаружили, что у пива с тройной ферментацией все иначе. Здесь главную роль играют так называемые эффекты Марангони — поверхностные токи, возникающие из-за различий в поверхностном натяжении. Эти токи стабилизируют пузырьки и предотвращают разрушение пены.

Особое внимание ученые уделили белку LTP1 (липид-транспортный белок 1). У лагеров он сохраняет первоначальную структуру и ведет себя как микроскопические сферы, формирующие плотный защитный слой на поверхности пузырьков. При двойной ферментации белки слегка модифицируются, формируя сетчатую структуру, усиливающую защиту. После третьего брожения LTP1 распадается на фрагменты, один конец которых притягивает воду, а другой — отталкивает. Это делает пену максимально стабильной — аналогично действию ПАВов в бытовых моющих средствах.

Ученые отмечают, что пивная пена — это не просто эстетика. Те же механизмы важны в машиностроении, экологии и пищевой промышленности. Например, в электромобилях избыточная пена в смазках может быть опасной. Команда ETH Zurich сотрудничает с Shell и другими компаниями, чтобы использовать полученные знания для управления пенообразованием. Также исследуются биопены на основе белков для молочной промышленности и устойчивые ПАВы без фтора и силикона.

Как заключает профессор Верман, «пиво само по себе нашло эффективный способ управлять сложными механизмами — нам остается лишь учиться у него».