嘗試找出綠光雷射筆鑑定冒牌橄欖油背後的科學

最近有則新聞,華盛頓雙語小學的學生發現,只要使用綠光雷射筆就可以鑑定橄欖油是否摻雜假油(1)。

新聞中提到,用綠光雷射筆照射天然橄欖油會發出紅光,而照射摻混的油品會發出黃光。這中間的原理是什麼呢?

筆者首先就想到天然的葉綠素在照光以後,所吸收的光能如果沒有傳遞出去(也就是啟動光反應),過一段時間之後,這個光能就會釋放出去。

但是釋放出去的光能,並不就是原先吸收的光能,能量的轉換從來都不是百分之百,一部份的能量會以光能的形式放出,餘下的能量則以熱能的形式散失掉。因此,研究者很早就知道,葉綠素在照光後一段時間,會放出波長為735nm與700nm的紅色螢光(2, 如下圖):

Fluorescence_of_chlorophyll_under_UV_light

圖片來源:維基百科

天然橄欖油多少會有一點葉綠素在裡面,所以,天然的橄欖油有一點點淺淺的綠;因此,假設該實驗看到的紅色螢光是來自於葉綠素,是很合理的。

筆者也去查了一下,目前市面上販售的綠光雷射筆的波長為532nm,的確是落在綠光的範圍。

但是,研究光合色素的人也都知道,葉綠素之所以是綠色的,正因為它不吸綠光;所以,如何能使用綠光雷射筆來讓葉綠素發紅色螢光呢?

讓我們先來看一下葉綠素a與葉綠素b的吸收光譜。

600px-Chlorophyll_ab_spectra-en.svg

圖片來源:維基百科

可以看到,葉綠素a與葉綠素b在500-550nm的範圍內只吸收很少的光,尤其是葉綠素a(圖中的藍線),根本等於不吸綠光。不過,葉綠素b(圖中的紅線)還是有吸少量的綠光,只是相比於它們對藍光(500nm以下)、紅光(600nm以上)看來,這兩種色素吸綠光真的很少很少。

不過,因為雷射是屬於單一波長,而且能量較高,可能是因為這樣,所以用綠光雷射筆可以看到它發紅光吧?!筆者倒是很好奇它發出的紅光的強度,畢竟在新聞上看不出來。

至於摻混的油發黃光到底是怎麼回事呢?筆者找了很久,沒有找到銅葉綠素的吸收光譜,也沒有找到它在吸光之後是否會發螢光,以及發出的螢光的波長;但是從網路上的資料可知,可以使用403-406nm波長的光(這個範圍是藍光~紫光)來進行定量。

所以發出的黃光,到底是不是來自於銅葉綠素呢?當然,因為黃光的能量還是比綠光要低,所以還是不能排除這個可能;而市面上最常見的紅光雷射筆,在這個試驗上是完全不能用的,因為紅光雷射筆的紅光會與葉綠素本身發出的紅色螢光混淆。

其實筆者真正想要試試看的是,購買葉綠素b與銅葉綠素,將它們溶在食用油裡面,然後放在阿簡老師的黑色箱子裡,用綠光雷射筆照一下,應該就知道到底發黃光的是什麼囉!

 

參考文獻:

  1. 2014.4.12. 綠鐳光筆 小學生辨橄欖油真假。自由時報。
  2. 2014.3.14. Wikipedia. Chlorophyll fluorescence.

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