ブルーベリー、いくつかの種類のブドウ、プラム…これらの果物には、実際には赤い色素しか含まれていません。研究者らは、なぜ依然として青く見えるのかを説明した。彼らの光学分析は、色が果物の皮の薄いワックス層の特性によるものであることを示しています。特定のナノ粒子構造は、青色の波長と UV 光の反射を引き起こします。研究者らは、この結果はさまざまな用途向けの生体適合性染料やコーティングの開発に役立つ可能性があると述べている。
緑の葉に対してひときわ目立ち、多くの果物やベリーが明るい色に輝き、注目と食欲をそそります。なぜなら、それらは鳥や他の動物に、含まれる穀粒も含めてよく食べられるからです。これらの種子はそのまま他の場所に排出されます。この色は植物の成長を促します。多くの果物の赤と黄色の色調は、特別な色素に基づいています。しかし、よく知られているように、青く見える果物や果実もあります。しかし、実際に青色の顔料染料を生産するのは、この国に自生していないごく少数の外来種だけです。他の染料とは対照的に、その形成はエネルギー的に複雑です。ブルーベリーなどは実は果肉と皮にしか赤い色素がないことが昔から知られており、そのため果汁もこの色になっています。しかし、青の色合いはどのようにして生まれるのでしょうか?
光学効果のあるワックス構造
色の効果がこれらの果物を覆うワックスの細かい層の特性に基づいていることはすでに明らかでした。しかしこれまで、これらの物質は湿気や害虫の侵入に対する保護バリアとして機能するため、研究の焦点となってきました。今回、ブリストル大学のロックス・ミドルトン率いるチームは、着色要素としてのフルーティーワックスの重要性を初めて詳しく調査しました。これを行うために、科学者たちはさまざまな青い果物や果実の外層を顕微鏡および光学分析法に供しました。ブルーベリーに加えて、プラム、特定の種類のブドウ、ジュニパーや観賞植物として人気のマホニアブッシュのブルーベリーにも焦点が当てられました。
この結果は、構造色のメカニズムが青い果実の外観に関与していることを初めて文書化しました。カラー顔料とは対照的に、青い色調は光の散乱効果に基づいており、ワックスが濃いベリーの皮に形成する特別な結晶構造によって生み出されます。ナノ粒子の構造は、調べたさまざまな果物のワックスの種類によって異なりました。しかし、光学的効果は非常に似ており、青色と紫外の波長の反射につながることが分光分析で明らかになった。多くの果物を食べる鳥の種はこれらの波長を検出できるため、UV範囲での果物の輝きは植物にとっても役立つ可能性があると研究者らは説明する。
採取したワックスが青いコーティングに変わります
次のステップでは、チームは実験目的で純粋な形のワックスを取得する作業に専念しました。これを行うために、彼らはマホニアの木の実をワックスを溶かした物質に浸しました。その後、彼らはそれを純粋な形で抽出することができました。結局のところ、この材料は最初は白っぽい色をしています。しかし、科学者たちがマホニアベリーワックスをガラス板の上に薄く広げて「開花」させたとき、状況は変わりました。顕微鏡検査により、果実の表面と同様の結晶構造が形成されていることが判明した。
そして、対応する色の効果も明らかでした。薄いワックス層により、暗いガラス板に暗いベリーの皮と同じ青い色合いが与えられました。
「実際に私たちの目の前にあるよく知られた果物に、未知の色のメカニズムがあることを知るのは本当に刺激的でした。 「しかし、さらにエキサイティングだったのは、ワックスを採取してこれまで誰も見たことのない青いコーティングを作成することで、その色を再現できたことです」とミドルトン氏は言います。彼女と同僚が指摘しているように、今回の発見はさまざまな用途に応用できる可能性がある。 「このようなコーティングは、化粧品の着色物質として、または食品のプラスチックコーティングの安全な代替品として、また持続可能で環境に優しい紫外線保護として使用できる可能性があります」とミドルトン氏は言う。研究チームは現在、ワックスをさらに効率的に抽出するか、特別な目的のために再作成することを計画している。
出典: ブリストル大学、記事: Science Advances、doi: 10.1126/sciadv.adk4219
