科学揭秘:为何有些水果在紫外线下会发光
当你用紫外灯照射一碗水果,突然发现有些水果开始发光,这感觉几乎超自然。但那诡异的蓝色、绿色或黄色"光芒"并非魔法或隐藏的化学物质——而是物理学、生物化学和植物生物学的融合。某些水果之所以在紫外线(UV)下自然发光,是因为它们表皮和果肉中的分子,尤其是色素和酚类化合物,它们吸收不可见的紫外线,并将其重新发射为可见光。 以下是关于为何一些水果在紫外线下发光、香蕉的特殊之处,以及科学家认为这种荧光可能对植物和动物意味着什么(而不仅仅是厨房派对把戏)的深度解析。 紫外线、荧光与水果"发光"的原理 在正常光照下,你只能看到色素直接反射的颜色:花青素的红色、叶绿素的绿色、类胡萝卜素的黄色和橙色。在紫外线下,你迫使这些色素和其他分子进行一场不同的游戏。 紫外线比可见光波长更短、能量更高。 水果中的某些分子吸收这种紫外线能量,然后迅速以更长的可见光波长重新发射部分能量——这个过程称为荧光。 在你眼中,这看起来像是微弱或明亮的"光芒",通常是蓝色、蓝绿色或黄绿色,具体取决于化合物。 关键是,这是荧光,而非生物发光。水果并非自身产生光(像萤火虫那样);它只在紫外光源照射时发光。 许多水果的光很微弱。少数水果,如香蕉,其光效足够显著,用廉价的紫外手电筒就能清晰可见。 香蕉:发光水果的典型代表 香蕉是紫外线下可见发光水果中最著名的例子。成熟的香蕉皮在黑光灯下会显示出醒目的蓝色发光,棕色"老年斑"周围的光晕可能特别明亮。 早期研究将这种光与香蕉成熟过程中叶绿素的分解联系起来: 青香蕉富含叶绿素,因此呈绿色。 在成熟过程中,叶绿素降解,产生称为荧光叶绿素分解产物(FCCs)的临时分解产物,这些产物在紫外线下可在蓝色区域发出荧光。 在大多数植物中,FCCs是寿命短的中间体,会迅速转化为非荧光化合物,因此你通常不会注意到它们。 香蕉则不同。因斯布鲁克大学和哥伦比亚大学的科学家发现,随着香蕉成熟,其果皮中会异常稳定地积累叶绿素分解产物。这些荧光中间体寿命长,使果皮在紫外线下发出亮蓝色光;其强度与成熟度相关,仅在果实过熟时下降。 后续研究增加了一个重要转折。2018年的一项植物科学研究表明,香蕉果实中最强的蓝色荧光实际上来源于酚类化合物(如阿魏酸衍生物),它们与果皮和果肉中的细胞壁结合,而不仅仅是可溶性叶绿素分解产物。通过显微镜观察,研究人员发现: 蓝色荧光在细胞壁(质外体)中最强,在含叶绿素的质体中较弱。 香蕉的白色果肉在紫外线下甚至比果皮发光更强烈,因为这些细胞壁结合的酚类物质。 绿色组织中的叶绿素实际上通过吸收发射的蓝光"隐藏"了荧光——因此未熟的青香蕉看起来不发光,而黄色的熟香蕉一旦叶绿素降解,便会显现蓝光。 因此,在香蕉中,两件事共同作用: 成熟过程中的叶绿素分解产生一些荧光中间体。 细胞壁中丰富的难溶性酚酯在紫外线下强烈发出蓝色荧光。 其结果是蓝色光芒在成熟期达到顶峰,并随着进一步衰老而减弱,尤其是在细胞死亡和分解产物集中的老年斑周围。 其他水果:荧光色素与酚类化合物 香蕉并非孤例。其他几种水果在紫外线下也表现出明显的荧光,尽管通常不那么显著: 某些浆果和热带水果可能会发出微弱的蓝色或蓝绿色光,这是酚类化合物、类黄酮和叶绿素某些分解产物共同作用的结果。 柑橘皮可能因类黄酮(如橙皮苷)及果皮中浓缩的相关分子而发出黄绿色荧光。 一些葡萄、樱桃和深色浆果含有花青素及相关酚类物质,可发出微弱荧光或在紫外线下产生有趣的色移,尽管其强烈的可见色素常掩盖肉眼可见的效果。 一般而言:…










