파란색 색소가 없는데 블루베리는 왜 파란색으로 보일까
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2024-02-09 09:58:10
3'00" 읽기
- 원인은 이 과일의 외부 왁스 층에 있는 결정질 나노구조
- 발수성, 자체 청소 기능이 있으며 기생충과 병원균으로부터 자연적인 보호를 제공
- 새와 다른 과일 먹는 사람을 유인하여 식물의 씨앗을 퍼뜨리고 번식에 기여
- 식품의 특정 플라스틱 필름을 대체 가능, 환경 친화적인 UV 보호
- 태양 전지용 염료로 사용할 수도 있다.
블루베리, 자두, 포도, 주니퍼베리 등 모든 과일과 다른 과일은 파란색이다. 논리적으로 말하면 파란색 색소가 전혀 포함되어 있지 않기 때문에 그렇게 되어서는 안 된다. 그리고 주스를 만들어도 파랗지 않고 불그스름하다. 브리스톨 대학의 록스 미들턴(Rox Middleton)은 “그래서 우리는 색상에 뭔가 이상한 점이 있다는 것을 알았다”고 설명했다. 연구팀은 이제 이 현상의 근본에 도달했다.
왁스층의 비밀이 밝혀졌다.
파란색의 비밀은 과일 과육의 색소가 아니라 다양한 과일을 희고 먼지가 많은 필름으로 덮고 있는 왁스 코팅에 있을 수 있다. 따라서 연구원들은 다양한 파란색 과일에서 왁스 층을 제거하고 분광 광도법을 사용하여 왁스가 빛을 반사하는 파장 범위를 조사했다. 실제로 연구원들은 청색광과 자외선 범위에서 특히 강한 반사를 관찰했다.
다음 단계에서 미들턴과 팀은 왁스 층의 특성을 조사한 결과 그것이 무작위로 배열된 나노 결정 구조로 구성되어 있음을 발견했다. 과일에 따라 이러한 구조는 고리, 막대, 판 또는 튜브 형태를 취했다. 이러한 차이에도 불구하고 측정 결과 나노구조가 매우 유사한 빛 반사를 생성하는 것으로 나타났다. 따라서 연구자들은 나노 구조의 모양이 아니라 다양한 과일에 푸른 색조를 주는 무질서하고 무작위적인 배열이라고 가정했다.
일석이조 효과
표면에 포함된 안료가 아닌 표면의 구조가 특정 색상을 생성하는 경우 이를 구조적 색상이라고도 한다. 그런데 블루베리 등이 단순히 자체 파란색 색소를 형성하는 대신 이러한 우회를 취하는 이유는 무엇일까? "이러한 분자는 에너지적으로 복잡하며 구조적 색상은 파란색으로 가는 저렴한 경로를 제공할 수 있다"고 연구원은 설명한다.
대부분 다른 식물과 마찬가지로 파란색 과일도 이 왁스 층을 형성한다. 발수성, 자체 청소 기능이 있으며 기생충과 병원균으로부터 자연적인 보호를 제공한다. 밀랍은 또한 푸른색을 제공하기 때문에 블루베리, 자두 및 기타 과일은 추가 색소를 위한 에너지를 절약한다고 Middleton과 그의 동료들은 설명한다.
파란색에는 여러 가지 장점도 있다. 이는 새와 다른 과일 먹는 사람을 유인하여 식물의 씨앗을 퍼뜨리고 번식에 기여하기 때문이다. 유용성이 매우 높아 파란색 반사 왁스 층은 아마도 다른 식물에서 독립적으로 진화했을 것이라고 연구원들은 의심한다. 예를 들어, 푸른 가문비나무의 바늘잎과 일부 다육식물의 다육질 잎에는 왁스 코팅이 되어 있어서 푸르스름하게 보인다.
많은 산업적 응용이 가능
왁스층은 식물에 도움이 될 뿐만 아니라 미래에는 산업적으로도 사용될 수 있다. 미들턴과 그의 팀은 이미 실험실에서 마호니아(노란색 꽃과 푸른 열매를 맺는 식물)의 구조적 색상을 추출하는 데 성공했다. 이를 위해 그들은 먼저 클로로포름을 사용해 열매에서 왁스를 제거한 다음 검은색 표면에 적용했다. 최종적으로 재결정화되어 원본과 마찬가지로 파란색으로 빛났다.
이러한 자연스럽고 지속 가능한 구조적 색상에 대한 필요성은 매우 크다. Middleton은 “우리는 이러한 코팅을 메이크업용 무독성 염료로 사용할 수도 있고, 식품의 특정 플라스틱 필름을 대체할 수도 있고, 지속 가능하고 환경 친화적인 UV 보호 및 태양 전지용 염료로 사용할 수도 있다”고 추측한다.
(Science Advances, 2024; doi: 10.1126/sciadv.adk4219)
출처: 브리스톨대학교, 미국과학진흥협회(AAAS)
- 원인은 이 과일의 외부 왁스 층에 있는 결정질 나노구조
- 발수성, 자체 청소 기능이 있으며 기생충과 병원균으로부터 자연적인 보호를 제공
- 새와 다른 과일 먹는 사람을 유인하여 식물의 씨앗을 퍼뜨리고 번식에 기여
- 식품의 특정 플라스틱 필름을 대체 가능, 환경 친화적인 UV 보호
- 태양 전지용 염료로 사용할 수도 있다.
파란색 색소가 없는데 블루베리가 파란색인 이유
과학자들이 '불가능한' 과일 색깔의 비밀을 밝혔다.
푸른 기적:
연구자들은 블루베리, 자두, 포도에 파란색 색소가 없는데도 파란색으로 보이는 이유를 발견했다. 원인은 이 과일의 외부 왁스 층에 있는 결정질 나노구조다. 자두 등이 푸르스름하게 보이도록 햇빛을 반사한다. 이 왁스 층은 실험실에서 재현할 수 있으며 향후 화장품 및 식품 포장과 같은 지속 가능한 페인트 및 코팅재로 사용될 수 있다.
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| ▲ 블루베리는 왜 파란색일까요? © Rox Middleton |
블루베리, 자두, 포도, 주니퍼베리 등 모든 과일과 다른 과일은 파란색이다. 논리적으로 말하면 파란색 색소가 전혀 포함되어 있지 않기 때문에 그렇게 되어서는 안 된다. 그리고 주스를 만들어도 파랗지 않고 불그스름하다. 브리스톨 대학의 록스 미들턴(Rox Middleton)은 “그래서 우리는 색상에 뭔가 이상한 점이 있다는 것을 알았다”고 설명했다. 연구팀은 이제 이 현상의 근본에 도달했다.
왁스층의 비밀이 밝혀졌다.
파란색의 비밀은 과일 과육의 색소가 아니라 다양한 과일을 희고 먼지가 많은 필름으로 덮고 있는 왁스 코팅에 있을 수 있다. 따라서 연구원들은 다양한 파란색 과일에서 왁스 층을 제거하고 분광 광도법을 사용하여 왁스가 빛을 반사하는 파장 범위를 조사했다. 실제로 연구원들은 청색광과 자외선 범위에서 특히 강한 반사를 관찰했다.
다음 단계에서 미들턴과 팀은 왁스 층의 특성을 조사한 결과 그것이 무작위로 배열된 나노 결정 구조로 구성되어 있음을 발견했다. 과일에 따라 이러한 구조는 고리, 막대, 판 또는 튜브 형태를 취했다. 이러한 차이에도 불구하고 측정 결과 나노구조가 매우 유사한 빛 반사를 생성하는 것으로 나타났다. 따라서 연구자들은 나노 구조의 모양이 아니라 다양한 과일에 푸른 색조를 주는 무질서하고 무작위적인 배열이라고 가정했다.
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| ▲ 자두, 주니퍼베리, 포도도 푸른색을 띈다. © Rox Middleton |
일석이조 효과
표면에 포함된 안료가 아닌 표면의 구조가 특정 색상을 생성하는 경우 이를 구조적 색상이라고도 한다. 그런데 블루베리 등이 단순히 자체 파란색 색소를 형성하는 대신 이러한 우회를 취하는 이유는 무엇일까? "이러한 분자는 에너지적으로 복잡하며 구조적 색상은 파란색으로 가는 저렴한 경로를 제공할 수 있다"고 연구원은 설명한다.
대부분 다른 식물과 마찬가지로 파란색 과일도 이 왁스 층을 형성한다. 발수성, 자체 청소 기능이 있으며 기생충과 병원균으로부터 자연적인 보호를 제공한다. 밀랍은 또한 푸른색을 제공하기 때문에 블루베리, 자두 및 기타 과일은 추가 색소를 위한 에너지를 절약한다고 Middleton과 그의 동료들은 설명한다.
파란색에는 여러 가지 장점도 있다. 이는 새와 다른 과일 먹는 사람을 유인하여 식물의 씨앗을 퍼뜨리고 번식에 기여하기 때문이다. 유용성이 매우 높아 파란색 반사 왁스 층은 아마도 다른 식물에서 독립적으로 진화했을 것이라고 연구원들은 의심한다. 예를 들어, 푸른 가문비나무의 바늘잎과 일부 다육식물의 다육질 잎에는 왁스 코팅이 되어 있어서 푸르스름하게 보인다.
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| ▲ 추출된 구조색(아래)과 원본(위) 비교 © Rox Middleton |
많은 산업적 응용이 가능
왁스층은 식물에 도움이 될 뿐만 아니라 미래에는 산업적으로도 사용될 수 있다. 미들턴과 그의 팀은 이미 실험실에서 마호니아(노란색 꽃과 푸른 열매를 맺는 식물)의 구조적 색상을 추출하는 데 성공했다. 이를 위해 그들은 먼저 클로로포름을 사용해 열매에서 왁스를 제거한 다음 검은색 표면에 적용했다. 최종적으로 재결정화되어 원본과 마찬가지로 파란색으로 빛났다.
이러한 자연스럽고 지속 가능한 구조적 색상에 대한 필요성은 매우 크다. Middleton은 “우리는 이러한 코팅을 메이크업용 무독성 염료로 사용할 수도 있고, 식품의 특정 플라스틱 필름을 대체할 수도 있고, 지속 가능하고 환경 친화적인 UV 보호 및 태양 전지용 염료로 사용할 수도 있다”고 추측한다.
(Science Advances, 2024; doi: 10.1126/sciadv.adk4219)
출처: 브리스톨대학교, 미국과학진흥협회(AAAS)
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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