जब आप फलों के कटोरे पर अल्ट्रावायलेट लैंप चमकाते हैं और अचानक उनमें से कुछ चमकने लगते हैं, तो यह लगभग अलौकिक महसूस होता है। लेकिन वह भयानक नीला, हरा या पीला “चमक” जादू या छिपे हुए रसायन नहीं है – यह भौतिकी, जैव रसायन और पादप जीव विज्ञान सभी का मिश्रण है। कुछ फल प्राकृतिक रूप से अल्ट्रावायलेट (यूवी) प्रकाश के नीचे चमकते हैं क्योंकि उनकी त्वचा और गूदे के अंदर के अणु, विशेष रूप से वर्णक और फेनोलिक यौगिक जो अदृश्य यूवी को अवशोषित करते हैं और इसे दृश्य प्रकाश के रूप में उत्सर्जित करते हैं।
यहां एक गहन विश्लेषण है कि क्यों कुछ फल यूवी के नीचे चमकते हैं, विशेष रूप से केले में क्या खास है, और वैज्ञानिक क्या सोचते हैं कि यह प्रतिदीप्ति पौधों और जानवरों के लिए क्या मायने रख सकती है – न कि केवल आपकी रसोई में पार्टी ट्रिक्स के लिए।
यूवी प्रकाश, प्रतिदीप्ति, और फल क्यों “चमकते हैं”
सामान्य प्रकाश व्यवस्था के तहत, आप केवल उन रंगों को देखते हैं जिन्हें वर्णक सीधे प्रतिबिंबित करते हैं – एंथोसायनिन से लाल, क्लोरोफिल से हरा, कैरोटीनॉयड से पीला और नारंगी। यूवी प्रकाश के तहत, आप उन वर्णकों और अन्य अणुओं को एक अलग खेल खेलने के लिए मजबूर कर रहे हैं।
- यूवी प्रकाश की तरंग दैर्ध्य छोटी होती है और दृश्य प्रकाश की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है।
- फल में कुछ अणु उस यूवी ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और फिर जल्दी से उसके एक हिस्से को एक लंबी, दृश्य तरंग दैर्ध्य पर पुनः उत्सर्जित करते हैं – एक प्रक्रिया जिसे प्रतिदीप्ति (फ्लोरोसेंस) कहा जाता है।
- आपकी आंखों के लिए, यह एक मंद या चमकदार “चमक” जैसा दिखता है, अक्सर नीला, नीला-हरा, या पीला-हरा, यौगिक के आधार पर।
- महत्वपूर्ण रूप से, यह प्रतिदीप्ति है, जैव-प्रकाश (बायोल्युमिनेसेंस) नहीं। फल अपने आप प्रकाश पैदा नहीं कर रहा है (जिस तरह जुगनू करता है); यह केवल तभी चमकता है जब यूवी स्रोत चमक रहा हो।
- कई फलों में, चमक कमजोर होती है। कुछ में, जैसे केले में, यह इतनी नाटकीय होती है कि आप इसे एक सस्ते यूवी टॉर्च से स्पष्ट रूप से देख सकते हैं।
केले: चमकदार फल का आदर्श उदाहरण
केले सबसे प्रसिद्ध उदाहरण हैं जो यूवी के नीचे दिखाई देते हुए चमकते हैं। पके केलों के छिलके ब्लैकलाइट के नीचे एक आश्चर्यजनक नीली चमक दिखाते हैं, और भूरे “उम्र के धब्बों” के चारों ओर के आभामंडल विशेष रूप से चमकीले हो सकते हैं।
प्रारंभिक शोध ने इस चमक को केले के पकने के साथ क्लोरोफिल के टूटने से जोड़ा:
- हरे केले क्लोरोफिल से भरपूर होते हैं, जो उन्हें हरा रंग देता है।
- पकने के दौरान, क्लोरोफिल नष्ट हो जाता है, जिससे अस्थायी टूटने वाले उत्पाद उत्पन्न होते हैं जिन्हें फ्लोरोसेंट क्लोरोफिल कैटाबोलाइट्स (एफसीसी) कहा जाता है, जो यूवी के नीचे नीले क्षेत्र में प्रतिदीप्त हो सकते हैं।
- अधिकांश पौधों में, एफसीसी अल्पकालिक मध्यवर्ती उत्पाद होते हैं जो जल्दी से गैर-प्रतिदीप्त यौगिकों में परिवर्तित हो जाते हैं, इसलिए आप आमतौर पर उन पर ध्यान नहीं देते हैं।
केले अलग निकले। इंसब्रुक विश्वविद्यालय और कोलंबिया विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने पाया कि केले के पकने के साथ, वे छिलके में असामान्य रूप से स्थिर क्लोरोफिल टूटने वाले उत्पादों को जमा करते हैं। ये प्रतिदीप्त मध्यवर्ती उत्पाद लंबे समय तक चलने वाले थे, जिससे छिलका यूवी के नीचे चमकीले नीले रंग में चमकता था; तीव्रता पकने की स्थिति से संबंधित थी, जो केवल तब कम हुई जब फल अधिक पक गया।
बाद के काम ने एक महत्वपूर्ण मोड़ जोड़ा। 2018 के एक पादप विज्ञान अध्ययन से पता चला कि केले के फलों में सबसे मजबूत नीली प्रतिदीप्ति वास्तव में फेनोलिक यौगिकों (जैसे फेरुलिक एसिड डेरिवेटिव) से आती है जो छिलके और गूदे में कोशिका की दीवारों से बंधे होते हैं, न कि केवल घुलनशील क्लोरोफिल कैटाबोलाइट्स से। माइक्रोस्कोपी का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया:
- नीली प्रतिदीप्ति कोशिका भित्ति (एपोप्लास्ट) में सबसे मजबूत होती है और क्लोरोफिल युक्त प्लास्टिड से कम होती है।
- केले का सफेद गूदा यूवी के नीचे छिलके से भी अधिक तेजी से चमकता है, इन कोशिका-भित्ति-बद्ध फेनोल के कारण।
- हरे ऊतक में क्लोरोफिल वास्तव में उत्सर्जित नीली रोशनी को अवशोषित करके प्रतिदीप्ति को “छुपा” देता है – इसलिए कच्चे हरे केले चमकते हुए दिखाई नहीं देते हैं, जबकि पीले पके केले क्लोरोफिल के टूटने के बाद नीली चमक दिखाते हैं।
तो, केले में, दो चीजें एक साथ काम करती हैं:
- पकने के दौरान क्लोरोफिल का टूटना कुछ प्रतिदीप्त मध्यवर्ती उत्पाद पैदा करता है।
- कोशिका भित्ति में प्रचुर मात्रा में अघुलनशील फेनोलिक एस्टर यूवी के नीचे नीले सीमा में दृढ़ता से प्रतिदीप्त होते हैं।
परिणाम एक नीली चमक है जो पकने के आसपास चरम पर होती है और उन्नत वृद्धावस्था के साथ फीकी पड़ जाती है, विशेष रूप से उम्र के धब्बों के आसपास जहां कोशिकाएं मर रही होती हैं और टूटने वाले उत्पाद केंद्रित होते हैं।
अन्य फल: प्रतिदीप्त वर्णक और फेनोलिक यौगिक
केले अकेले नहीं हैं। कई अन्य फल यूवी के नीचे ध्यान देने योग्य प्रतिदीप्ति दिखाते हैं, हालांकि आमतौर पर कम नाटकीय रूप से:
- कुछ जामुन और उष्णकटिबंधीय फल हल्की नीली या नीली-हरी चमक दे सकते हैं, जो फेनोलिक यौगिकों, फ्लेवोनोइड्स और क्लोरोफिल के कुछ टूटने वाले उत्पादों के संयोजन से प्रेरित होते हैं।
- खट्टे फलों के छिलके पीले-हरे रंग में प्रतिदीप्त हो सकते हैं क्योंकि फ्लेवोनोइड्स जैसे हेस्पेरिडिन और संबंधित अणु छिलके में केंद्रित होते हैं।
- कुछ अंगूर, चेरी और गहरे रंग के जामुन में एंथोसायनिन और संबंधित फेनोल होते हैं जो कमजोर रूप से प्रतिदीप्त हो सकते हैं या यूवी के नीचे दिलचस्प रंग परिवर्तन पैदा कर सकते हैं, हालांकि उनके मजबूत दृश्य वर्णक अक्सर नग्न आंखों के लिए प्रभाव को कम कर देते हैं।
सामान्य तौर पर:
- फेनोलिक एसिड (जैसे फेरुलिक, कैफिक), फ्लेवोनोइड्स, और कोशिका भित्ति या रसधानी (वैक्यूल) में कुछ सुगंधित यौगिक आम प्रतिदीप्ति योगदानकर्ता हैं।
- क्लोरोफिल कैटाबोलाइट्स तब भूमिका निभा सकते हैं जब क्लोरोफिल सक्रिय रूप से टूट रहा हो, आमतौर पर पकने या पत्ती वृद्धावस्था के दौरान।
- प्रतिदीप्ति का सटीक रंग अणु की संरचना और पर्यावरण पर निर्भर करता है, लेकिन 400-500 एनएम के आसपास नीले और नीले-हरे उत्सर्जन यूवी के तहत पादप ऊतकों में विशेष रूप से आम हैं।
2018 के केले के पेपर ने इस बात पर प्रकाश डाला कि केले, मक्का और गन्ना जैसे एकबीजपत्री (मोनोकॉट) में, नीली प्रतिदीप्ति अक्सर कोशिका भित्ति में सबसे मजबूत होती है; कई द्विबीजपत्री (डाइकोट) (उदाहरण के लिए, पुदीना, हिबिस्कस) में, प्रतिदीप्ति रसधानी या प्लास्टिड में अधिक प्रभावी हो सकती है, जो दर्शाता है कि ऊतक शरीर रचना और रसायन विज्ञान कैसे प्रतिच्छेद करते हैं।
प्रतिदीप्ति बनाम प्राकृतिक रंग: फल पकने पर क्या बदलता है
यूवी के बिना भी, आप फलों के पकने के साथ उनके रंग परिवर्तन देख सकते हैं: हरा से पीला (केले, आम), हरा से लाल (टमाटर), हल्का से गहरा बैंगनी (जामुन)। ये दृश्यमान बदलाव तीन प्रमुख वर्णक परिवारों के बीच परस्पर क्रिया से आते हैं:
- क्लोरोफिल: हरा, प्रकाश संश्लेषण से जुड़ा हुआ, कच्चे फल में प्रभावी।
- कैरोटीनॉयड: पीला, नारंगी, लाल (बीटा-कैरोटीन, ल्यूटिन, आदि), अक्सर क्लोरोफिल के टूटने पर प्रकट होते हैं।
- एंथोसायनिन: लाल, बैंगनी, नीला, विशेष रूप से जामुन और चेरी की त्वचा में।
यूवी प्रकाश के तहत, प्रतिदीप्ति एक अतिरिक्त, छिपी हुई परत को उजागर करती है – विशिष्ट यौगिकों की उपस्थिति जो यूवी को अवशोषित करते हैं और दृश्य प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। जैसे-जैसे फल पकते हैं:
- क्लोरोफिल का स्तर गिरता है; इसका टूटना मध्यवर्ती उत्पादों को मुक्त करता है और अंतर्निहित कैरोटीनॉयड और फेनोलिक्स को उजागर करता है।
- उन टूटने वाले उत्पादों और फेनोलिक एस्टर्स में से कुछ प्रतिदीप्त होते हैं, जिससे पका हुआ फल कच्चे फल की तुलना में अधिक चमकता है।
केले के लिए, हरे कच्चे फल बहुत कम या बिल्कुल नहीं चमकते हैं, जबकि पीले पके केले दृढ़ता से प्रतिदीप्त होते हैं। चमक फिर से कमजोर हो जाती है जब अधिक पके केले भूरे हो जाते हैं और फेनोलिक्स आगे ऑक्सीकरण या गैर-प्रतिदीप्त रूपों में बहुलकीकरण करते हैं।
क्या चमक का कोई जैविक अर्थ है?
मनुष्यों के लिए, चमक मुख्य रूप से एक जिज्ञासा है क्योंकि हमारी आंखें मुश्किल से यूवी देखती हैं और हम ब्लैकलाइट से फल नहीं खोजते हैं। लेकिन कई जानवरों के लिए – विशेष रूप से कीड़े और कुछ पक्षियों के लिए – यूवी संवेदनशीलता सामान्य है, और “चमक” एक वास्तविक संकेत हो सकता है।
केले के काम में दो मुख्य परिकल्पनाएं प्रस्तावित की गई हैं:
- यूवी देखने वाले जानवरों को पकने का संकेत देना: कई फल खाने वाले जानवर, विशेष रूप से उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में कुछ स्तनधारी और पक्षी, मनुष्यों की तुलना में यूवी प्रकाश या निकट-यूवी तरंग दैर्ध्य का बेहतर पता लगा सकते हैं। नीली प्रतिदीप्ति एक दृश्य संकेत के रूप में काम कर सकती है कि फल पका हुआ है और खाने के लिए तैयार है, बीज प्रसार में मदद करता है।
- ऊतकों की रक्षा या स्थिरीकरण: कुछ प्रतिदीप्त क्लोरोफिल कैटाबोलाइट्स और भित्ति-बद्ध फेनोलिक्स की असामान्य स्थिरता एंटीऑक्सीडेंट या यूवी स्क्रीन के रूप में कार्य करके फल की व्यवहार्यता को बढ़ाने में मदद कर सकती है, फल के पकने के साथ क्षति को धीमा कर सकती है।
2008 के नीले-केले पेपर में, शोधकर्ताओं ने नोट किया कि नीली चमक यूवी देखने वाले जानवरों के लिए “एक विशिष्ट संकेत हो सकता है कि फल पका हुआ है”, या कि फ्लोरोफोर का फल में एक सुरक्षात्मक शारीरिक भूमिका हो सकती है। बाद के कोशिका-भित्ति अध्ययनों ने इस विचार को मजबूत किया कि ये प्रतिदीप्त फेनोलिक्स संरचनात्मक रूप से बंधे हुए हैं और संभवतः यांत्रिक या रासायनिक रक्षा में शामिल हैं, साथ ही आकस्मिक रूप से चमकते भी हैं।
इसलिए, जबकि चमक मानव रसोई में ब्लैकलाइट्स “के लिए” विकसित नहीं हुई हो सकती है, यह संभवतः प्रकृति में पूरी तरह से निरर्थक नहीं है।
रोजमर्रा के उपयोग: वैज्ञानिक चमकदार फलों की परवाह क्यों करते हैं
फोटो खींचने में मजेदार होने के अलावा, फलों में यूवी प्रतिदीप्ति के वास्तविक शोध और व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं:
- पकने के संकेतक: क्योंकि प्रतिदीप्ति अक्सर पकने के चरणों या वर्णक टूटने से संबंधित होती है, वैज्ञानिक फल की गुणवत्ता में आंतरिक परिवर्तनों का आकलन करने के लिए एक गैर-विनाशकारी तरीके के रूप में यूवी इमेजिंग का उपयोग कर सकते हैं।
- पादप शरीर क्रिया विज्ञान के अध्ययन: क्लोरोफिल कैटाबोलाइट्स और फेनोलिक्स से प्रतिदीप्ति शोधकर्ताओं को यह मैप करने में मदद करती है कि कुछ प्रतिक्रियाएं कहां हो रही हैं – रसधानी के अंदर, कोशिका भित्ति में, या विशिष्ट ऊतक परतों में।
- खाद्य सुरक्षा और प्रामाणिकता: कुछ प्रतिदीप्ति हस्ताक्षर फल किस्मों की पहचान करने, संदूषण का पता लगाने या सत्यापित करने में मदद कर सकते हैं कि रंग या कोटिंग्स प्राकृतिक या कृत्रिम हैं।
वही बुनियादी भौतिकी अन्य चमकदार खाद्य पदार्थों के पीछे है – टॉनिक पानी कुनैन से नीला चमकता है, कुछ खाना पकाने के तेल यूवी के नीचे चमकते हैं, और टॉनिक, शहद, या कुछ पनीर राइबोफ्लेविन और अन्य अणुओं के कारण प्रतिदीप्त हो सकते हैं। फल केवल एक बहुत ही फोटोजेनिक उदाहरण हैं।
क्या आप अपना खुद का “चमकदार फल” प्रयोग कर सकते हैं?
यदि आपके पास एक सुरक्षित यूवीए “ब्लैकलाइट” टॉर्च (आमतौर पर 365-395 एनएम) और एक अंधेरा कमरा है, तो आप स्वयं फल प्रतिदीप्ति की खोज कर सकते हैं:
- विभिन्न चरणों में केले आजमाएं – हरे, कम धब्बों वाले पीले, बहुत धब्बेदार। आपको हरे केलों में लगभग कोई चमक नहीं दिखनी चाहिए, मध्यम पके केलों में धब्बों के चारों ओर मजबूत नीले प्रभामंडल, और बहुत पुराने फल में कमजोर या धब्बेदार चमक दिखनी चाहिए।
- खट्टे फलों के छिलके (संतरा, नींबू, नीबू) की जांच करें: बाहरी छिलका फ्लेवोनोइड्स के कारण पीला-हरा प्रतिदीप्ति दिखा सकता है।
- अंगूर, चेरी या जामुन की जांच करें। आपको त्वचा या गूदे में सूक्ष्म चमक या हाइलाइट्स दिखाई दे सकते हैं, विशेष रूप से क्षतिग्रस्त क्षेत्रों के आसपास जहां फेनोलिक्स जमा होते हैं।
- सफेद केले के गूदे की तुलना छिलके से करें: मजबूत यूवी के नीचे, गूदा वास्तव में छिलके की तुलना में अधिक दृढ़ता से प्रतिदीप्त हो सकता है क्योंकि घनी कोशिका-भित्ति-बद्ध फेनोलिक्स होते हैं।
हमेशा सीधे यूवी स्रोतों में देखने से बचें और शौक उपयोग के लिए बने उपभोक्ता-ग्रेड ब्लैकलाइट्स का उपयोग करें, उच्च-शक्ति वाले औद्योगिक यूवी नहीं।
प्रमुख सारांश: क्यों कुछ फल यूवी के नीचे चमकते हैं
सब कुछ एक साथ रखते हुए:
- ब्लैकलाइट के नीचे फल की “चमक” प्रतिदीप्ति है, आत्म-उत्पन्न प्रकाश नहीं। फल के अंदर के अणु यूवी को अवशोषित करते हैं और दृश्य प्रकाश को पुन: उत्सर्जित करते हैं।
- केले में, मजबूत नीली प्रतिदीप्ति लंबे समय तक चलने वाले क्लोरोफिल टूटने वाले उत्पादों के मिश्रण से उत्पन्न होती है और, सबसे महत्वपूर्ण बात, कोशिका भित्ति में बंधे अघुलनशील फेनोलिक एस्टर्स से – विशेष रूप से उम्र के धब्बों के आसपास और पके हुए गूदे में।
- अन्य फल फेनोलिक्स, फ्लेवोनोइड्स, और कुछ वर्णक टूटने के मध्यवर्ती उत्पादों के कारण प्रतिदीप्त हो सकते हैं, हालांकि प्रभाव आमतौर पर कमजोर होता है और अक्सर दृश्य वर्णक रंगों से मुखौटा लगा दिया जाता है।
- प्रतिदीप्ति बढ़ जाती है क्योंकि फल पकते हैं और क्लोरोफिल टूट जाता है, फिर अधिक पकने और ऑक्सीकरण की प्रगति के साथ फिर से बदल जाता है।
- जैविक रूप से, चमक यूवी-संवेदनशील जानवरों को पकने का संकेत दे सकती है और/या एंटीऑक्सीडेंट और यूवी-स्क्रीनिंग कार्यों के माध्यम से पकने वाले फल ऊतकों की रक्षा करने में मदद कर सकती है।
इसलिए अगली बार जब आप यूवी टॉर्च के नीचे एक केले को भूतिया नीले रंग में चमकते हुए देखें, तो आप वास्तव में पादप रसायन विज्ञान, कोशिका-भित्ति फेनोलिक्स, और क्लोरोफिल टूटने को देख रहे हैं जो दृश्यमान बन गया है – प्रकाश की एक छिपी हुई भाषा जिसका उपयोग फल अपने आसपास के जानवरों के साथ संवाद करने के लिए कर सकते हैं।.
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