你经常见的“彩虹牛肉片”能吃吗?

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此前在给生物竞赛班上课的时候有小伙伴去买了Subway的三明治吃,下午跑来问我:麦子老师,为啥牛肉片都有些发红发绿呢?然后递给我看他拍的照片(如下图),一副忧心忡忡,随时准备去洗手间吐掉的样子。第二天,有同学专门用卫生纸包了一片过来给我看~还真有那么回事!不是粘了酱汁和灯光造成的假象。

彩虹牛肉

关于肉片的反光问题,大概更明显的例子是馆子里卤牛肉片的小碟,在黑黝黝的酱油里头泡着,发出金属般五彩的光泽(下面有图);对于Subway的这种,倒是头回注意到。网上对于这一现象的解释,大概分为两类,一类叫做没事这是自然现象;一类叫你完蛋了赶快去吐吧有毒!

具体的原因有如下几种说法:铜离子或其它金属离子沉积;细菌污染或其它类型的变质以及光的干涉。其实要从实验上简单判断一下还是比较容易的。比如用水冲一冲洗一洗啊,离子不都会掉色溶进去么,送去检验一下成分就得了,再不济还能焰色反应呢!细菌同理。而干涉的话,则反光状况一般会随角度的变化而有所改变,个人认为有更大的可能。

开始我觉得大概是牛油在肉切面形成的薄膜发生了干涉,请教了一下蔡老师,他更倾向于是肌纤维的干涉。对此,我表示相当有道理,于是查阅了一下相关的文献,基本上圆满地解释了这一现象。

肌纤维的干涉

先跟大家回忆一下肌纤维的结构。

肌纤维的结构

肌肉是由大量的肌原纤维平行排列组成的,而肌原纤维又是由规整而具有周期性的肌节构成。在SEM电镜下可以清晰地看见它的3D解剖结构。在解理牛肉的过程中,切片一般大致是从横断肌纤维的方向进行。所以在断面上形成了二维周期性阵列的肌原纤维界面,组成了一组具有特定参数的衍射光栅。

至于具体的机理,两处文献的分析不尽相同,分别着重讨论了断口表面的光栅衍射与肌节多层膜的干涉。在其中一篇文献的实验中,作者在将水分逐渐干燥的过程中发现,观察到的彩虹色反光强度逐步降低但波长并未发生变化;而从不同角度观察时,反光的波长会发生变化(如图中所示的红与绿),并给出了波长的公式n × λ = d ×(sinθn+ sinθi)。至此,我们可以确定,牛肉片上的反光是正常的光学现象,与质量问题无关。

光学现象

说句题外话,其实类似的现象在自然界简直太多了。以颜色形成的内因论,生物的体色主要可分为两类: 化学色和结构色。

其中化学色是由生物体内存在的色素引起的,比如绿叶子、红果果、一脸血等等~这些颜色一般不具有金属般的光泽,而且色彩也不会随视角变化而变化。

所谓结构色又被称为物理色,是由于物质内部的亚显微结构使光发生散射、衍射或干涉的光学效果。结构色的特点是通常具有光泽,视角变化会引起颜色变化。

例子就多了去了,比如蝴蝶的翅膀甲虫壳、孔雀的羽毛蓝斗鱼、以及珍珠贝壳欧泊石(下图所示)~都是典型的结构色。电子显微镜观察发现,这些美丽色彩的源头就在其表面的有机或无机介质的有序排列,传说中的“天然光子晶体”。它们的生色原理均与牛肉相同,无非以下几种:薄膜干涉、多层膜干涉、光栅衍射和光散射,在此就不详表了。

动物中的物理色

一谈到结构色,又让我不由想起了曾经在某公司在做化妆品研发的时候,接到一个神奇的面霜,号称可以在涂抹过程中改变颜色。一看成分表中的云母片(下图),我就想:这不就是结构色嘛!于是兴致冲冲的打算在上面做做文章,以便卖得更加高大上一些。

结果费了半天劲反正也没有看到最后市场上有关于“结构色”的宣传,倒是某欧莱雅做得如火如荼。我想,大概是某些同事觉得自己弄不明白的其它人一定也弄不明白所以就直接扔到纸篓弃之不顾了吧~所以呢,我倒是比较有兴趣看看学生们能不能理解此中的奥妙,如果我讲明白了,那就表明我可以呵呵了是吧!

云母片

总而言之呢,彩虹牛肉片的故事到这里就结束了。下次再看见这样的牛肉就不用多想了,该吃吃该喝喝,放心好了~(本文转自质心教育老师的空间)

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