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变色的龙虾Comments>>

发表于 2009-07-01 11:18 | Tags 标签:, , ,

龙虾和螃蟹都是餐桌上人们竞相举箸品尝珍馐美味,可你有没有注意过,生的龙虾螃蟹是蓝黑色的,而蒸锅里呆上几分钟就立刻变成十分鲜艳夺目的红色,令人食欲大开。这到底是怎么回事呢?这看似简单的问题,却难倒了众多科学家,时至二十一世纪,荷兰的化学家的研究成果才令全世界的人茅塞顿开。

以前,一些化学家发现,龙虾和螃蟹被煮熟时,它们壳里面的一种蛋白质-甲壳蛋白会受热扭曲分解,释放出一种类似于胡萝卜素的色素物质,叫虾青素。自由自在的虾青素就能使熟透的龙虾呈现出诱人的鲜红色。可是,一直悬而未决的问题时,活的龙虾螃蟹为什么是蓝黑色的呢?被甲壳蛋白束缚着的虾青素为何就显现不出红色呢?这可让人百思不得其解。2005年,荷兰莱顿大学的科学家弗朗西斯科·布达(Francesco Buda)教授和他的实验小组成员,动用了固体核磁共振和共振拉曼光谱,通过精确的量子计算手段发现,甲壳蛋白中成对存在并交叉成X型的虾青素分子会发生激子耦合(exciton coupling),就好像两根相邻的电线,它们传输的电信号会互相干扰一样,这些小分子也会互相干扰,这而改变虾青素分子的量子能态。因为这种量子能态的改变,就导致它们所能吸收光的波长的改变,所以就能改变龙虾的颜色。他们的这一成果发表在《美国化学会杂志》。

布达对他的理论的解释是,红色素吸收光谱中的蓝色和绿色部分,所以才能反射出红色光。当虾青素与甲壳蛋白结合时,虾青素的光吸收频率范围增加了,一直能到波长更长的部分(就是更靠近红色的部分),也就是说虾青素能吸收更多的可见光,所以,活龙虾呈现出蓝黑色。而当龙虾被煮熟了以后,虾青素自由了,神奇的量子化光谱的变化发生了,虾青素光的吸收能力弱了,光谱吸收范围窄了,龙虾就变得通体通红了。在此之前的理论一致认为是甲壳蛋白分子扭曲了虾青素分子的结构,从而使其光吸收范围扩大。布达小组的研究人员这次精确计算出的虾青素量子能态公式,发现甲壳蛋白分子的结构改变和极化效应只能引起三分之一波长范围的移动,从而部分否定了这一理论,而让真正的原因大白于天下。

如此小孩子都能提出的问题,你也许以为在<十万个问什么>里就能找到答案,却经过了好几个世纪才得以突破,这让布达教授自己也很惊讶。但是他承认,只有最近五到十年的时间里,计算机发展的速度才能够处理这些很棘手很大量的量子力学计算问题。不过他也对他自己从小就有的好奇心得以肯定。我们身边其实有很多奇异的现象,可能正是科学上的难题,一个值得思考,值得探索的问题,而孩子们的好奇心总是善于发现,善于问一些稀奇古怪的问题。保持一颗童心,保持对世界的好奇,这才是科学家们成功的要素吧。
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参考文献:

van Wijk AA, Spaans A, Uzunbajakava N, Otto C, de Groot HJ, Lugtenburg J, Buda F. Spectroscopy and quantum chemical modeling reveal a predominant contribution of excitonic interactions to the bathochromic shift in alpha-crustacyanin, the blue carotenoprotein in the carapace of the lobster Homarus gammarus. J Am Chem Soc. 2005 Feb 9;127(5):1438-45.

发表在《东方早报》,有删改

图片来源:lobster by tuppus

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37 Responses to “变色的龙虾”

  1. 四月说道:

    圆儿姐姐的沙发!

  2. hbchendl说道:

    简直都不敢想象这样的计算。其计算量该有多大多难。

  3. F F+fly说道:

    我的地板。。。。

  4. JOrange说道:

    光学迷彩指日可待。。

  5. cartoon说道:

    没地板。。。

  6. hunancat说道:

    最喜欢这些煮了就变红的东西了~

  7. mollke说道:

    太好了 终于又有个谜题被解开了

  8. 任子爵士说道:

    海里有一些海藻之类的植物,本来是棕色的,但是用开水一过,就变成绿色的了,不知道是不是同样的道理~

    • flyboys说道:

      那个好像还是有区别吧!
      我想应该是活细胞开水烫过后里面的液泡破裂 里面的色素类物质在PH不同的细胞内液环境下显示出的颜色!

  9. 梅心晴说道:

    我喜欢JACS。。。。。
    初到松鼠会,请多关照:)

  10. Marco Leong说道:

    龙虾如此,那其他的虾啊蟹啊的,也都是这样吗??

  11. 偷果果说道:

    同理可得

  12. 小姬说道:

    原来是这样!我一直很想知道!

  13. Aki说道:

    图上配的貌似不是龙虾,而是克氏螯虾,因为我养有一只白螯。

  14. Aki说道:

    斗胆给个链接:http://www.fish3000.com/viewthread.php?tid=738282&extra=page%3D1
    其实虾米的颜色还是很丰富多彩的

  15. nathan说道:

    从小一直很好奇这个。。

  16. cs说道:

    这篇文章以前是不是在其他地方刊登过?

    好像看过

    • joek说道:

      《自然》杂志2005年登过,国内报纸也转载了。

      http://www.nature.com/news/2005/050215/full/news050214-4.html

      Lobster colour has quantum cause
      Dutch team reveals origin of uncooked crustacean's indigo hue.

      Philip Ball

      "And, like a lobster boil'd, the morn/From black to red began to turn", wrote Samuel Butler in his seventeenth-century satire Hudibras. But no one knew exactly why the lobster changed colour when it was cooked .

      • 火丁三包说道:

        谢谢你给的链接,发帖同学让我接触到这个知识,joek的链接让我知道“去年”才发现是指的2004年,建议旧文重发和译文还是注明为好,以免文中时空误导。

  17. joek说道:

    不过他也对他自己从小就有的好奇心得以肯定。

    最后一段里的这句,似乎不太通顺哦。“不过他也对他自己从小就有的好奇心给予肯定。”?

  18. Veniversum说道:

    为什么百度知道上的回答全都说是“虾蟹壳里的色素被高温破坏,只有红色素不怕高温”这样?

    是不是国内的某个“砖家”拍拍脑袋,随便编了个“色素破坏说”来唬人,还是说这也是有依据的?

  19. yzmaxwell说道:

    知道的有些答案你也能相信啊,仅供参考的

  20. 雀头香说道:

    现在有些龙虾,例如我们常吃的盱吁龙虾生来就是红的,那么就是因为甲克素没有被甲壳蛋白束缚着吗?

  21. Lucia说道:

    从来都没有想过这样的问题,果然科学家与普通人是不同的啊

  22. [...] 圆儿会不会对红色有点走火入魔?嗯,不确定,还记得她和我迸发这个灵感同时冒上群博来的那篇龙虾也基本上处于这可见光最长的波段位,而且气势舍我其谁,我们就且受领这胜利的——胜利的——胜利的——红色吧! [...]

  23. 木木说道:

    科学无界限

  24. Rock说道:

    天啊。原以为是个很容易解答的问题呢。。

  25. 松鼠皮革制造商说道:

    我只能说……电脑上的技术文令我很伤脑筋。我总不能买个电纸书或者Kindle把……

  26. 松鼠皮革制造商说道:

    何况这还不是很技术的文章

  27. 拜读大作。能否和贵网站互做友情链接? : )

  28. newrain说道:

    简单点儿说,就是虾青素Astaxanthin本来是红色的,和蛋白结合时其光学性质发生变化变成了蓝黑色,加热烹饪的时候破坏了蛋白和虾青素的结合,红色的虾青素游离出来,于是虾就变红了。螃蟹等等也是这个道理。

  29. 司帅华说道:

    知道虾虾们为什么红吗?它们是气红的!@#$%&^*(#@5$%^#&#$^%&)

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