泡を観察するだけで、この記事はワイン通になる方法を教えます

著者: 重水素

この記事はサイエンスアカデミー公式アカウント（ID: kexuedayuan）から引用したものです。

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少し前、ジェイ・チョウの曲「モヒート」によって、外国の酒やカクテルが一気に流行りました。飲む前に、ワイングラスの中に真珠のネックレスのように見える小さな泡があることに気づいたことがありますか?誰もが見たことがあると思いますが、ワイングラスの中の泡とワインの品質の間に密接な関係があることを知っている人はほとんどいません。しかし、メキシコのテキーラを作る熟練の職人たちは、この伝統的な技術を長年にわたり習得してきました。

テキーラとは何ですか？

テキーラを飲んだことがあるかどうかに関わらず、その名前は聞いたことがあるでしょう。テキーラはメキシコの国民的飲み物であり、メキシコの精神を象徴していると言う人もいます。 1968年のメキシコシティオリンピックで世界中の人々に知られるようになりました。現在では、バーで最も一般的なベースリカーの 1 つとなっています。テキーラサンライズやフローズンマルガリータなどのカクテルには、この成分の参加が必要です。

テキーラのさまざまな種類（画像出典：Wikipedia）

テキーラは特定のブランド名ではなく、中国のモロコシ酒やもち米酒のように、特定の原材料と醸造技術で作られた酒類の総称です。原料のアガベ自体は、植物の大きなクラスを表す総称です。この科の植物はすべて巨大なアロエベラのように見え、地面から剣のような葉の大きな束が伸びています。葉は細くて厚く、縁に鋸歯状のものがあり、西洋神話の邪悪な竜の舌に似ていることから「竜の舌」という名前が付けられています。

アガベはアメリカの熱帯地域原産で、メキシコの乾燥した暑い気候はアガベの生育に非常に適しています。 1000年以上前、メキシコの先住民族は発酵とワイン醸造の技術を習得し、アガベの葉には糖分と果汁が豊富に含まれており、それがワイン醸造にとってまさに天の恵みであることを発見しました。その後、スペインの入植者がアメリカ大陸に上陸し、蒸留技術を持ち込み、今日の強いテキーラ（メスカル）が誕生しました。

ブルーアガベ（画像出典：Wikipedia）

メキシコには130種以上のアガベがありますが、ワイン造りに使われるのはほんのわずかです。中国の「酒類の茅台酒」に相当するテキーラは、特定の地域産のブルーアガベを使わなければならない。

テキーラを作る工程は非常に複雑です。収穫したアガベは皮を剥がされ、ジューシーな草の芯だけが残り、発酵タンクに入れて酵母をまぶします。発酵が完了したら蒸留を行い、原酒を木樽に入れて熟成させます。一定期間が経過した後にのみ開封して味わうことができます。これはテキーラの醸造工程の簡単な説明です。実際の動作は非常に複雑で、各リンクの温度と時間を正確に制御する必要があります。今日に至るまで、高品質のテキーラの醸造は完全に自動化されておらず、醸造者の経験に頼っています。

泡を見てワインの品質がわかるのでしょうか?

多様な原材料と複雑な工程により、テキーラの品質が不安定になりがちです。ワインメーカーはどうすればこれを正確に把握できるのでしょうか?

泡を観察することは非常に重要な実践的なスキルです。ワインメーカーは、ワインを細い管から小さなボウルに流し込み、自然に泡の列を生じさせます。泡全体が約 30 秒間持続する場合 (1 つの泡は数十分の 1 秒間持続します)、テキーラのアルコールとフレーバー分子の含有量がちょうど適切な範囲内にあることを意味し、いつでも開けて飲むことができます。温度が 55 度以上または以下になると、泡はすぐに消えてしまいます。以前の研究では、ウイスキーでも同様の現象が起こることが示されています。

ワインメーカーは泡がどのくらい長く続くかを観察してテキーラのアルコール含有量を判断する（画像提供：Scientific Reports）

この単純な現象は正確でしょうか?科学的な根拠はあるのでしょうか？最近、米国ブラウン大学のゼニット教授のチーム（彼らもテキーラ愛好家）が真剣勝負を繰り広げ、何百年も受け継がれてきた経験に科学的な脚注を加えました。

液体をはねかけたり振ったりすることで発生する泡は、実際には薄い水の膜です。時間が経つにつれて、重力によって水膜内の水は液体の中に落ちていき、水膜はどんどん薄くなり、ある一定のレベルに達すると自然に破れます。泡の寿命に影響を与えるものは何ですか?アルコール濃度が主な要因であるはずですが、他の物質も影響している可能性があります。

まず、研究者らは標準的な実験室条件下でアルコール度数55のテキーラの泡の持続時間をテストし、異なる量の水またはアルコールを加えて、アルコール含有量が泡の持続時間に与える影響を実証した。ワインメーカーが熟知している通り、55 度のテキーラの泡の持続時間が最も長いことがはっきりとわかります。たった1～2度のずれでも、気泡の寿命は大幅に短くなります。

彼らはまた面白いことをしました。アルコール度数は非常に重要なので、55 プルーフのテキーラと 55 プルーフのアルコールを混ぜるとどうなるでしょうか?予想外に、バブルの寿命も大幅に短縮されました。これは、アルコールに加えて、テキーラには泡の寿命に影響を与える可能性のある他の物質が含まれていることを示しています。ご存知のとおり、ワインには水とエタノールのほかに、主にアルコール、アルデヒド、エステル、有機酸分子、さらにはタンパク質など、さまざまな微量有機分子が含まれています。これらの有機化合物には疎水性基と親水性基の両方が含まれているため、界面活性剤とみなすことができます。界面活性剤が添加された水は泡立ちやすいので、このように考えると納得できます。

テキーラの泡寿命テスト。赤はテキーラ55%、青は水またはエタノールを加えたテキーラ、黒はアルコール55%を加えたテキーラです（画像提供：Scientific Reports）

この時点で、問題を研究するという考えは非常に明確です。次に、2つのグループに分かれて、それぞれアルコール濃度と界面活性剤の影響を調べます。

一つ目はアルコール濃度です。この研究は数値シミュレーションと実験結果を比較することを目的としていたため、研究者らはモデルを簡素化するためにテキーラを単純な水/エタノール溶液（アルコール）に置き換えました。曲線から、アルコール濃度が約 55 度のときに泡の寿命が最も長くなることが明確にわかります。実験結果 (青い曲線) とコンピューター シミュレーション結果 (赤いデータ ポイントと黒い曲線) は、基本的に傾向が一致しています。さらに、モデル導出プロセスにおいて、研究者らは粘性が気泡の寿命に影響を与える可能性が高いと考えました。事実、55度のアルコールの粘度が最も高いことも証明されています（オレンジ色の点線は粘度を表します）。これらの結果は、ワイン製造者の経験の正確さと研究者のモデル構築の合理性を改めて証明しています。

アルコール濃度と泡の寿命の関係。青色は実験結果、赤色と黒色は異なる条件下でのシミュレーション結果、オレンジ色の点線は粘度の変化です。すべての溶液には 0.025 mol/L の界面活性剤が含まれています (画像提供: Scientific Reports)

これまでの議論から、界面活性剤が泡の寿命を大幅に延ばすことができることはすでにわかっており、研究者らも実験的にこれを検証しています。界面活性剤濃度を 0.0125 mol/L から 0.025 mol/L に倍増するだけで、泡の寿命が数十倍も延びます。ただし、界面活性剤の濃度をさらに高めても効果はなくなります。さらに、界面活性剤を添加しても、アルコール含有量と泡の寿命の関係の曲線の傾向には影響しません。

異なる界面活性剤濃度におけるアルコール濃度と泡の寿命の関係（著者はこの図の Y 軸の値が間違っており、それほど小さくすべきではないと疑っています）（画像出典：Scientific Reports）

界面活性剤はなぜ泡を安定させることができるのでしょうか?研究者らは、高速カメラで観察したところ、泡が発生した後、水面の液体が泡の液膜に向かって流れ、それが重力の影響で液膜が薄くなるのをある程度相殺し、泡の寿命を延ばすということが判明した。

これはマランゴニ効果の現象と一致しています。簡単に言えば、テキーラに含まれる界面活性剤が液体の表面張力を低下させ、泡の液膜が曲がった液体表面として機能し、界面活性剤分子が表面にまばらに分布します。つまり、液膜の表面張力はワインの表面よりも高いのです。この表面張力の差により、ワインの液体が液膜に押し出され、泡の寿命が延びます。同時に、アルコール自体が水の表面張力を低下させ、湾曲した液面は水平な液面よりも蒸発が遅くなり、これも同様の駆動力を生み出します。著者は、これらすべてがバブルの安定化に貢献していると考えています。

実際、マランゴニ効果はワインの識別によく使われており、「ワインの涙」現象（実際にはワインがグラスに付着する）もこの効果で説明できます。

マランゴニ効果による気泡の安定化の原理の模式図（画像出典：著者によるオリジナル）

まとめると、界面活性剤と適切なアルコール濃度は泡の寿命を大幅に延ばすことができ、これらが組み合わさって、55度のテキーラで超長寿命の泡という現象を生み出します。泡の寿命を観察することで、アルコール含有量を判定できるだけでなく、ワインが汚染されているかどうかを事前に判定することもできます。少量の不純物がワインの表面張力を低下させ、泡が異常に「長持ち」するようになるからです。

この時点で、テキーラの泡の秘密は基本的に明らかです。著者は、メキシコのワイン生産者が実践から得た経験をこのように正確にまとめることができることに感心しており、また、生産と生活における興味深い問題を発見するのが得意なゼニット教授のチームにも賛辞を送りたい。

もう何も言わないで、久しぶりに泡の入ったテキーラを飲みに行きましょう〜

参考文献:

[1] Rage, G.、Atasi, O.、Wilhelmus, MM 他。泡によってメスカルのアルコール量が決まります。科学報告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] ウィキペディア