Tác giả: Deuterium
Bài viết được trích từ tài khoản chính thức của Viện Hàn lâm Khoa học (ID: kexuedayuan)
——
Cách đây một thời gian, bài hát "Mojito" của Châu Kiệt Luân bất ngờ khiến rượu và cocktail nước ngoài trở nên phổ biến. Trước khi uống rượu, bạn có bao giờ để ý đến những bọt khí nhỏ trong ly rượu trông giống như một chuỗi hạt ngọc trai không? Tôi ước tính rằng mọi người đều đã nhìn thấy điều này, nhưng ít người biết rằng có một mối liên hệ chặt chẽ giữa bọt khí trong ly rượu vang và chất lượng của rượu. Tuy nhiên, những người thợ thủ công bậc thầy làm rượu tequila Mexico từ lâu đã thành thạo nghệ thuật truyền thống này.
Tequila là gì?
Cho dù bạn đã uống rượu tequila hay chưa, có lẽ bạn cũng đã nghe đến tên của nó. Tequila là thức uống quốc gia của Mexico và một số người thậm chí còn cho rằng nó tượng trưng cho tinh thần Mexico. Thế vận hội Olympic Mexico năm 1968 đã khiến mọi người trên khắp thế giới biết đến. Ngày nay, đây là một trong những loại rượu cơ bản phổ biến nhất trong các quán bar. Các loại cocktail như Tequila Sunrise và Frozen Margarita cần có thành phần này.
Các loại rượu tequila khác nhau (Nguồn ảnh: Wikipedia)
Tequila không phải là một thương hiệu cụ thể mà là thuật ngữ chung cho một loại rượu được làm từ nguyên liệu thô và kỹ thuật ủ rượu cụ thể, giống như rượu cao lương và rượu gạo nếp của Trung Quốc. Bản thân cây thùa là thuật ngữ chung để chỉ một nhóm lớn các loại thực vật. Các thành viên của họ này đều trông giống cây lô hội khổng lồ, với một chùm lá lớn hình thanh kiếm mọc lên từ mặt đất. Lá đơn, mảnh và dày, đôi khi có răng cưa ở mép, rất giống lưỡi của con rồng độc ác trong thần thoại phương Tây, do đó có tên là "lưỡi rồng".
Cây thùa có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới của Châu Mỹ và khí hậu khô nóng của Mexico rất thích hợp cho sự phát triển của loại cây này. Hơn một nghìn năm trước, người bản địa Mexico đã làm chủ được công nghệ lên men và làm rượu vang và phát hiện ra rằng lá thùa rất giàu đường và nước, đây thực sự là một món quà trời cho để làm rượu vang. Sau đó, những người thực dân Tây Ban Nha đổ bộ vào lục địa Châu Mỹ và mang theo công nghệ chưng cất, và loại rượu tequila mạnh (Mezcal) ngày nay đã ra đời.
Cây thùa xanh (Nguồn ảnh: Wikipedia)
Có hơn 130 loài cây thùa ở Mexico, nhưng chỉ một số ít được sử dụng để làm rượu vang. Tequila, tương đương với "Moutai trong các loại rượu" của Trung Quốc, phải sử dụng cây thùa xanh từ một số vùng nhất định.
Quá trình sản xuất rượu tequila rất phức tạp. Cây thùa được thu hoạch sẽ được lột vỏ, để lại lõi cỏ mọng nước, được đặt trong thùng lên men và rắc men lên trên. Sau khi quá trình lên men hoàn tất, quá trình chưng cất được thực hiện và rượu vang ban đầu được cho vào thùng gỗ để ủ. Chỉ có thể mở và nếm thử sau một khoảng thời gian nhất định. Đây chỉ là mô tả ngắn gọn về quá trình sản xuất rượu tequila. Hoạt động thực tế rất phức tạp, nhiệt độ và thời gian của từng khâu cần phải được kiểm soát chính xác. Cho đến ngày nay, việc nấu rượu tequila chất lượng cao vẫn chưa được tự động hóa hoàn toàn mà phụ thuộc vào kinh nghiệm của người nấu rượu.
Làm sao bạn có thể biết được chất lượng của rượu bằng cách nhìn vào bọt rượu?
Nguyên liệu thô đa dạng và quy trình phức tạp có thể dễ dàng dẫn đến chất lượng rượu tequila không ổn định. Làm thế nào các nhà sản xuất rượu có thể nắm bắt chính xác điều này?
Quan sát bong bóng là một kỹ năng thực hành rất quan trọng. Người làm rượu cho rượu chảy qua một ống mỏng vào một cái bát nhỏ, tự nhiên tạo ra một chuỗi bong bóng. Nếu toàn bộ bong bóng có thể tồn tại trong khoảng 30 giây (một bong bóng riêng lẻ tồn tại trong vài phần mười giây), điều đó có nghĩa là hàm lượng cồn và các phân tử hương vị trong rượu tequila nằm trong phạm vi phù hợp và có thể mở và uống bất cứ lúc nào. Nhiệt độ trên hoặc dưới 55 độ sẽ khiến bong bóng biến mất nhanh chóng. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng hiện tượng tương tự cũng xảy ra với rượu whisky.
Các nhà sản xuất rượu đánh giá nồng độ cồn của rượu tequila bằng cách quan sát thời gian bọt khí tồn tại (Nguồn ảnh: Scientific Reports)
Hiện tượng đơn giản này có chính xác không? Có cơ sở khoa học nào không? Gần đây, nhóm của Giáo sư Zenit từ Đại học Brown ở Hoa Kỳ (những người cũng là người yêu thích rượu tequila) đã tổ chức một cuộc thi nghiêm túc và đưa ra chú thích khoa học về kinh nghiệm đã được truyền lại trong hàng trăm năm.
Các bong bóng tạo ra khi bắn hoặc lắc chất lỏng thực chất là một lớp nước mỏng. Theo thời gian, trọng lực khiến nước trong màng nước rơi trở lại chất lỏng, màng nước ngày càng mỏng hơn và khi đạt đến một mức độ nhất định, nó sẽ tự vỡ ra. Những yếu tố nào ảnh hưởng tới tuổi thọ của bong bóng? Nồng độ cồn có thể là yếu tố chính, nhưng các chất khác cũng có thể có tác dụng.
Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm tuổi thọ bong bóng của rượu tequila 55 độ trong điều kiện phòng thí nghiệm tiêu chuẩn và thêm vào đó một lượng nước hoặc cồn khác nhau để chứng minh tác động của nồng độ cồn đến tuổi thọ bong bóng. Có thể thấy rõ ràng rằng, theo như những người làm rượu đã làm chủ, tuổi thọ bọt của rượu tequila 55 độ là dài nhất. Ngay cả khi độ lệch chỉ 1~2 độ, tuổi thọ của bong bóng cũng sẽ bị rút ngắn đáng kể.
Họ cũng đã làm một điều thú vị. Vì hàm lượng cồn rất quan trọng, điều gì sẽ xảy ra nếu bạn trộn rượu tequila 55 độ với rượu 55 độ? Không ngờ rằng, tuổi thọ của bong bóng cũng bị rút ngắn đáng kể. Điều này cho thấy ngoài cồn, trong rượu tequila còn có những chất khác có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của bọt khí. Như chúng ta đã biết, ngoài nước và etanol, rượu còn chứa nhiều loại phân tử hữu cơ vi lượng, chủ yếu là một số loại rượu, anđehit, este, phân tử axit hữu cơ và thậm chí cả protein. Các hợp chất hữu cơ này chứa cả nhóm kỵ nước và nhóm ưa nước và do đó có thể được coi là chất hoạt động bề mặt. Điều này hoàn toàn hợp lý khi bạn nghĩ theo cách này, vì nước có thêm chất hoạt động bề mặt có xu hướng dễ tạo bọt.
Kiểm tra độ bền bong bóng của rượu Tequila. Màu đỏ là 55% tequila, màu xanh là tequila pha với nước hoặc etanol, và màu đen là tequila pha với 55% cồn (Nguồn ảnh: Scientific Reports)
Đến thời điểm này, ý tưởng nghiên cứu vấn đề đã rất rõ ràng. Tiếp theo, chúng ta sẽ chia thành hai nhóm để khám phá tác động của nồng độ cồn và chất hoạt động bề mặt.
Đầu tiên là nồng độ cồn. Vì nghiên cứu này nhằm so sánh các mô phỏng số với kết quả thực nghiệm nên các nhà nghiên cứu đã thay thế rượu tequila bằng dung dịch nước/ethanol đơn giản (rượu) để đơn giản hóa mô hình. Có thể thấy rõ từ đường cong rằng tuổi thọ của bong bóng là dài nhất khi nồng độ cồn ở mức khoảng 55 độ. Kết quả thực nghiệm (đường cong màu xanh) và kết quả mô phỏng máy tính (điểm dữ liệu màu đỏ và đường cong màu đen) về cơ bản là nhất quán về xu hướng. Ngoài ra, trong quá trình xây dựng mô hình, các nhà nghiên cứu tin rằng độ nhớt có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của bong bóng. Thực tế cũng chứng minh rằng cồn 55 độ có độ nhớt cao nhất (đường chấm màu cam biểu thị độ nhớt). Những kết quả này một lần nữa chứng minh tính chính xác của kinh nghiệm của người làm rượu và tính hợp lý trong việc xây dựng mô hình của các nhà nghiên cứu.
Mối quan hệ giữa nồng độ cồn và thời gian tồn tại của bong bóng. Màu xanh là kết quả thực nghiệm, màu đỏ và đen là kết quả mô phỏng trong các điều kiện khác nhau và đường chấm màu cam là sự thay đổi độ nhớt. Tất cả các dung dịch đều chứa 0,025 mol/L chất hoạt động bề mặt (Nguồn hình ảnh: Scientific Reports)
Từ các thảo luận trước, chúng ta đã biết rằng chất hoạt động bề mặt có thể làm tăng đáng kể tuổi thọ của bong bóng và các nhà nghiên cứu cũng đã xác minh điều này bằng thực nghiệm. Khi nồng độ chất hoạt động bề mặt chỉ tăng gấp đôi từ 0,0125 mol/L lên 0,025 mol/L, tuổi thọ của bong bóng sẽ tăng lên hàng chục lần! Tuy nhiên, việc tiếp tục tăng nồng độ chất hoạt động bề mặt sẽ không còn hiệu quả nữa. Hơn nữa, việc bổ sung chất hoạt động bề mặt sẽ không ảnh hưởng đến xu hướng đường cong của mối quan hệ giữa hàm lượng cồn và thời gian tồn tại của bong bóng.
Mối quan hệ giữa nồng độ cồn và thời gian tồn tại của bong bóng dưới các nồng độ chất hoạt động bề mặt khác nhau (tác giả nghi ngờ rằng giá trị trục Y của hình này là sai và không nên nhỏ như vậy) (Nguồn hình ảnh: Scientific Reports)
Tại sao chất hoạt động bề mặt có thể ổn định bong bóng? Dưới một chiếc camera tốc độ cao, các nhà nghiên cứu quan sát thấy rằng sau khi bong bóng hình thành, chất lỏng trên bề mặt nước sẽ chảy về phía lớp màng chất lỏng của bong bóng, ở một mức độ nào đó, điều này sẽ bù đắp cho tác động của trọng lực khiến lớp màng chất lỏng mỏng đi, do đó kéo dài tuổi thọ của bong bóng.
Điều này phù hợp với hiện tượng hiệu ứng Marangoni. Nói một cách đơn giản, chất hoạt động bề mặt có trong rượu tequila làm giảm sức căng bề mặt của chất lỏng, và lớp chất lỏng trong bong bóng hoạt động như một bề mặt chất lỏng cong, với các phân tử chất hoạt động bề mặt phân bố thưa thớt hơn trên bề mặt. Nói cách khác, sức căng bề mặt của màng chất lỏng cao hơn bề mặt của rượu. Sự chênh lệch sức căng bề mặt này đẩy chất lỏng từ rượu đến màng chất lỏng, kéo dài thời gian tồn tại của các bong bóng. Đồng thời, bản thân rượu làm giảm sức căng bề mặt của nước và bề mặt chất lỏng cong bốc hơi chậm hơn bề mặt chất lỏng nằm ngang, điều này cũng tạo ra lực đẩy tương tự. Tác giả tin rằng tất cả chúng đều góp phần ổn định bong bóng.
Trên thực tế, hiệu ứng Marangoni thường được sử dụng trong việc nhận dạng rượu vang và hiện tượng "nước mắt rượu vang" (thực chất là rượu bám vào thành ly) cũng có thể được giải thích bằng hiệu ứng này.
Sơ đồ nguyên lý ổn định bong bóng theo hiệu ứng Marangoni (Nguồn ảnh: bản gốc của tác giả)
Tóm lại, chất hoạt động bề mặt và nồng độ cồn thích hợp có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ của bọt khí và cùng nhau tạo ra hiện tượng bọt khí tồn tại rất lâu trong rượu tequila 55 độ. Bằng cách quan sát thời gian tồn tại của bọt khí, ngoài việc xác định nồng độ cồn, bạn còn có thể xác định sơ bộ xem rượu có bị nhiễm bẩn hay không. Bởi vì một lượng nhỏ chất gây ô nhiễm có thể làm giảm sức căng bề mặt của rượu, khiến bọt khí "sống lâu" hơn bình thường.
Đến thời điểm này, bí mật của bong bóng tequila về cơ bản đã rõ ràng. Tác giả rất ngưỡng mộ những người làm rượu vang Mexico có thể đúc kết được kinh nghiệm chính xác như vậy từ thực tế, và cũng muốn dành lời khen ngợi cho nhóm của Giáo sư Zenit vì họ rất giỏi trong việc phát hiện ra những vấn đề thú vị trong sản xuất và cuộc sống.
Không nói thêm nữa, chúng ta cùng đi uống ly tequila sủi bọt thật lâu nhé~
Tài liệu tham khảo:
[1] Cơn thịnh nộ, G., Atasi, O., Wilhelmus, MM và cộng sự. Bong bóng quyết định lượng cồn trong Mezcal. Tạp chí Khoa học 10, 11014 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-67286-x
[2] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-07/bu-srs070720.php
[3] Wikipedia
