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在传统饮酒文化中，啤酒通常被冰镇饮用，而白酒则多以温热的方式享用。这种现象背后的科学原理一直未有明确的解释。
近日，中国科学院化学研究所江雷院士及其团队在《Matter》杂志上发表的最新研究为我们提供了答案。
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该研究团队发现，乙醇-水混合物（Ethanol-water mixtures, EWM）的团簇结构决定了酒精饮料的临界浓度。实验表明，不同乙醇组分的EWM在高取向热解石墨上的接触角（Contact Angle, CA）呈现非线性阶梯状变化，而这些变化的临界点与酒精体积分数（Alcohol by Volume, ABV）的分布惊人地吻合。通过高频质子核磁共振（1H NMR）和分子动力学（MD）模拟，研究人员证实了EWM中存在不同的乙醇-水团簇结构，这些结构在临界点处发生跃迁，并在阶跃范围内保持稳定。
研究中特别指出，38%至42%和52%至53%的乙醇溶液（类似于白酒中的乙醇浓度）在室温下具有不同的团簇结构，但这种差异在40°C以上的高温下消失了。这解释了为何品酒师能在室温下区分不同浓度的白酒，而在高温下则难以区分。此外，啤酒在冷藏后会呈现出更强烈的“类似乙醇”的味道，这与实验中5%和11%乙醇溶液在5°C时链状结构的增强有关。
这项研究不仅揭示了不同酒精饮料ABV分布的科学基础，还为酒精饮料的饮用温度提供了科学解释。例如，低ABV的啤酒或白酒在冷却后，以及高ABV的烧酒或白酒在加热后，其“乙醇味”的变化被认为是由于温度对酒中团簇结构的影响。
此外，该研究还为酒精饮料行业的产品标准化提供了科学依据。通过拟合接触角的临界点和步骤，可以确定酒精饮料的浓度，从而为酒精饮料的标准化生产提供可能的方法。
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这项研究的发现，不仅丰富了我们对酒精饮料的认识，也为品酒师和消费者在选择饮用温度时提供了科学的指导。未来，我们或许可以根据这些科学原理，更好地享受各种酒精饮料带来的独特风味。
参考
Xiaotao Yang, Jia Zheng, Xianfeng Luo, Hongyan Xiao, Peijia Li, Xiaodong Luo, Ye Tian, Lei Jiang, Dong Zhao,Ethanol-water clusters determine the critical concentration of alcoholic beverages, Matter, Volume 7, Issue 5, 2024