Te produkty spożywcze świecą i... tak właśnie ma być!

Już od jakiegoś czasu panuje moda na zdrową żywność, ograniczanie cukru, wszystko ma być naturalne, świeżutkie i oby tak dalej. Nawet z tego śmieciowego jedzenia żartuje się mówiąc, że będzie się świecić w nocy, tyle w nim sztucznych dodatków. Wtedy zazwyczaj do głowy przychodzi nam jakaś straszna radioaktywność. Jednak wbrew pozorom sporo produktów, które uznajemy za wartościową, zdrową żywność emituje światło.

Wynika to z obecności pewnych związków chemicznych, które nazywane są luminoforami. Wystarczy naświetlić taki produkt światłem ultrafioletowym i za chwilę on sam zacznie świecić. To świecenie bardzo dobrze widać w ciemnym pomieszczeniu, bo ten proces jest na tyle szybki, że niestety nie jest do uchwycenia przez ludzkie oko w świetle dziennym.

Jednym z najbardziej znanych przykładów emisji światła, a dokładniej fluorescencji jest ta znana dla toniku. W tym napoju oprócz gazowanej wody i soków, znajduje się też chinina odpowiedzialna za gorzkawy smak. Sama nazwa tonik to synonim czegoś odświeżającego, energetyzującego, bo greckie słowo "tonikos" oznacza ożywczy. Chininę pozyskuje się z kory drzewa chinowego, które rośnie w Ameryce Południowej. Była ona pierwszym skutecznym lekiem stosowanym na malarię.

Nawet w "Pustyni i w Puszczy" odegrała swoją rolę. Teraz została zastąpiona lekami, które dają o wiele mniejsze skutki uboczne, a w toniku stężenie chininy nie może przekraczać pewnej wartości. Powyżej tej wartości taka chininowa woda jest nie tylko zbyt gorzka do picia, ale można też spodziewać pojawienia się skutków ubocznych, tj. alergii skórnych, zaburzenia widzenia, mdłości, biegunki czy zawrotów głowy.

Pod nazwą chinina kryje się nie tylko gorzki smak, ale też konkretny związek chemiczny - alkaloid, który świeci w ciemności intensywnym jasnobłękitnym kolorem, gdy sam zostanie oświetlony promieniowaniem ultrafioletowym. Podczas pochłaniania tego promieniowania UV dochodzi do wzbudzenia cząsteczki, a po bardzo krótkim czasie następuje emisja światła, a ta chemiczna cząsteczka wraca do swojego podstawowego stanu. Dla nas ludzi to nietypowe zjawisko, bo nie widzimy promieniowania, które jest przyczyną zjawiska, a dostrzegamy sam efekt. Brzmi jak magia.

Było coś do picia, to może coś do zjedzenia, na przykład jajka. Niezależnie od tego czy zerówki czy też nie, to po naświetleniu UV-ką świecą się na jasnoczerwono. Jest to możliwe dzięki obecności protoporfiryny IX w skorupkach[i]. Ten związek chemiczny jest prekursorem hemoglobiny i jest również składnikiem, który odpowiada za brązowy kolor jajek[ii]. Co ciekawe, większa zawartość pigmentu jest skorelowana z takimi cechami jak wytrzymałość skorupki, a także wykazuje działanie bakteriobójcze na niektóre bakterie Gram-dodatnie.

Dalej mamy orzeszki ziemne i masło, które z niego powstało. Po naświetleniu tego kremu roślinnego czy garści ziarenek niezwykle bogatych w nienasycone tłuszcze, białka i witaminy E i B możemy obserwować emisję zielonego światła. Tutaj za świecenie odpowiedzialne są związki fenolowe. W większości przypadków występują one w formie wolnej lub związanej kwasu p-kumarowego.

W maśle orzechowym tych związków fenolowych jest więcej, bo formy związane podczas kruszenia i mielenia rozpadają się na mniejsze jednostki i w efekcie dają intensywniejsze światło. Proces świecenia może trwać od 0,1 ms do nawet 10 s. A co do samego masła orzechowego, to Bill Clinton i Madonna to dwójka najbardziej znanych członków fanklubu miłośników tego przysmaku, a kanapka z bananem i masłem orzechowym była ulubionym przysmakiem Elvisa Presleya. Może te gwiazdy przejęły nieco blasku od świecącego masła?

Na deser zostawiłam świecące banany, których to promieniowanie odkryto w 2008[iii]. Jak powszechnie wiadomo, po kilku dniach przechowywania na żółtej bananowej skórce pojawiają się takie czarne plamki. W trakcie prowadzenia badań naukowych właśnie po ich naświetleniu światłem ultrafioletowym pojawiły się błękitne otoczki. W pierwszej wersji naukowcy tłumaczyli zjawisko tym, że produkty pośrednie rozpadu chlorofilu są odpowiedzialne za błękitną poświatę.

Wskazano nawet, że te związki nagromadziły się w skórkach już we wcześniejszej fazie dojrzewania banana, kiedy nabiera on jasnożółtego koloru. Wówczas sprawa świecących bananów zyskała spory rozgłos, jednak po 10 latach od odkrycia podważono zaproponowany mechanizm. W 2018 r. naukowiec z Meksyku[iv] wskazał, że te niebieskie aureole wokół czarnych kropek pojawiają się, gdy w ścianie komórkowej znajduje się sporo związków fenolowych, które pochłaniają światło UV, a następnie dochodzi do... niebieskiej emisji. Jest ich tam o wiele więcej niż cząsteczek chlorofilu, który sam absorbuje niebieskie światło i w ten sposób zakłócałby świecenie gdyby było go za dużo.

Wyobraźcie sobie, jakie by to było fajne, pokazywać takie zjawisko na lekcjach chemii i słyszeć te piski uczniów: "O jaaaa mój banan, jajka i masło orzechowe świecą, niesamowite!". By magia zaistniała, wystarczy jedynie przynieść na zajęcia produkty spożywcze i zapewnić źródło światła ultrafioletowego.

Okazuje się, że w przyrodzie takie świecenie owoców też spełnia swoją rolę. Jest to sygnał dla zwierząt, które widzą w szerszym zakresie promieniowania niż ludzie i może być cenną informacją, że przysmak jest na tyle dojrzały, by stał się wartościowym posiłkiem.

A gdyby tak podać nasz posiłek w świecącej zastawie? Takie "świecące naczynia" jak najbardziej istnieją i są wykonywane, a raczej były, ze szkła uranowego, czyli szkła z niewielkim dodatkiem związków uranu. W świetle ultrafioletowym mają one zieloną hipnotyzującą poświatę, ale w świetle naturalnym można je pomylić ze szkłem zielonym, które nie jest tym uranowym. Aktywność promieniotwórcza świecącego szkła jest niewielka i dlatego naczynia te stały się przedmiotami codziennego użytku. Jednak, gdy słowo "promieniowanie" zaczęto kojarzyć z bombą atomową i szkodliwą promieniotwórczością, to zainteresowanie nimi zdecydowanie spadło. Obecnie wyroby ze szkła uranowego mają raczej kolekcjonerską wartość, a te o nietypowych kształtach osiągają dość wysokie ceny.

Tylko co zrobić, by zaświeciło nam jedzenie, które normalnie nie wykazuje fluorescencji? Na to też jest rada - otóż wystarczy je zmieszać z witaminą B2 (ryboflawina)[v]. Jest ona łatwo rozpuszczalna w wodzie, a występuje w mleku, serze, jogurcie, a także pełnoziarnistym pieczywie, wątróbce, zielonych warzywach i jest powszechnie dodawana do napojów energetycznych. Tylko niestety jest ona jednocześnie bardzo wrażliwa na światło. Dlatego, by nie utracić ryboflawiny, mleko przechowuje się zwykle w nieprzezroczystych opakowaniach[vi]. I wychodzi na to, że z tym światłem to jednak trzeba w kuchni... uważać.

Przypisy:

[i] Michelle L. Dean, Tyson A. Miller*, and Christian Brückner, Egg-Citing! Isolation of Protoporphyrin IX from Brown Eggshells and Its Detection by Optical Spectroscopy and Chemiluminescence, J. Chem. Educ. 2011, 88, 6, 788-792, https://doi.org/10.1021/ed100093h

[ii] S. Samiullah, J.R. Roberts, K. Chousalkar, Eggshell color in brown-egg laying hens — a review, Poultry Science 94 (2015) 2566, DOI: 10.3382/ps/pev202

[iii] Moser et al. Blue Luminescence of Ripening Banana, Angew Chem Int Ed 47 (2008) 8954). https://doi.org/10.1002/anie.200803189

[iv] Tiessen et al., The fluorescent blue glow of banana fruits is not due to symplasmic plastidial catabolism but arises from insoluble phenols estherified to the cell wall, Plant Science 275 (2018) 75

[v] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7429918/

[vi] Gaylord AM, Warthesen JJ, Smith DE. Influence of milk fat, milk solids, and light intensity on the light stability of vitamin A and riboflavin in lowfat milk. J Dairy Sci 1986;69:2779-84