煮熟的龙虾为什么会变红?

龙虾和螃蟹的壳往往呈现青蓝的色调,而当它们被煮熟端上餐桌时却摇身一变,成了诱人的橘红色。如此巨大的颜色转变是怎么发生的呢?

在以前,我们能够查到的解释是下面这个样子:

龙虾壳呈现颜色的关键是一种名叫虾青素(Astaxanthin)的物质。这是一种类胡萝卜素,在一些藻类、鲑鱼、虾等生物体内都能发现它的身影。虽然常被叫作“虾青素”,但这种物质在游离状态下是橘红色的(嗯,所以有时候也可以叫它“虾红素”),真正呈现青色的是它与蛋白质组成的复合物——甲壳蓝蛋白(Crustacyanin),而后者就是它在活龙虾甲壳里面的存在状态。蛋白质通常是不太耐热的,所以在烹煮过程中,甲壳蓝蛋白发生变性,色素复合物的结构遭到破坏,于是其中的虾青素就变回了游离状态,龙虾壳也就跟着变红了。

这个解释说得没有错,但它还不足以让喜欢刨根问底的人们满意。结合了蛋白质的虾青素与游离状态颜色相差如此之大,这到底是什么原因造成的?这个问题要比之前的问题难回答得多,在发现虾青素和甲壳蓝蛋白之后的很长一段时间里,科学家们都在为它们变化颜色的机制争论不休,难以得出确定的结论。

而在2015年3月,一项发表在《物理与化物理》(Physical Chemistry Chemical Physics)期刊上的研究打破了僵局,来自英国德国瑞典的跨国研究团队通过实验和计算为我们揭开了虾青素的变色之谜。

通过x射线衍射、光谱等多方面分析,研究者们证实,虾青素在与蛋白结合之后化结构发生了改变。虾青素分子中含有酮的结构,而酮分子还可以变成另外一种异构体——烯醇。在某些条件下,烯醇还可以电离形成烯醇阴离子。对于游离的虾青素分子而言,烯醇式的结构并不能稳定存在,而蛋白质的出现则改变了这种局面。在甲壳蓝蛋白中,虾青素可以稳定地以烯醇负离子的形态存在,这种烯醇结构就是活龙虾蓝色的来源。虾青素的情况其实与花青素和酚酞有些相似:它们的变色都源于化结构的变化,只不过产生异构体所需的条件有些不同(如果你还想更多了解化结构和颜色的关系,请查:为什么84消毒液有漂白衣服的作用?。

虾青素分子的两种异构体,以及它们对应的颜色。

“这项研究是一个将现代物理有机化应用于烹饪问题的迷人实例,”来自爱丁堡的有机化家盖伊•劳埃德•琼斯(Guy Lloyd-Jones)这样评价到,“这一成果拥有简洁之美,而且出人意料,它告诉我们龙虾壳的深蓝颜色来自羟基烯醇阴离子,而这一结构是从虾青素原本的羟基酮结构转化而来的。”

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