其实和人会衰老、面部产生皱纹一样,植物因为各种各样的原因,也会在表面产生褶皱。辣椒表面的褶皱便吸引了科学家们探索其中的奥秘。
影响辣椒辣度的重要因素是辣椒中辣椒素的含量。辣椒素含量越高,辣椒越辣。辣椒的褶皱则和辣椒中的木质素有关,木质素少的辣椒容易发皱,反之则硬挺。
这么看来,辣椒素决定辣度,木质素决定褶皱,好像二者各司其职,互不影响。实际上,这两者的合成过程中,还存在着互相影响的关系。
辣椒素的合成过程中需要酚类物质。研究表明,辣椒中的过氧化物酶能将合成辣椒素的酚类物质氧化分解产生木质素的合成。可见,辣椒辣度和硬度是此消彼长的关系。过氧化物酶的活性越低,木质素的含量越低,辣椒褶皱越多,辣椒素的含量会更多,吃起来会更辣。原来,看起来饱经沧桑的辣椒,杀伤力可一点没有削减。
研究人员发现,在绝大多数的辣椒品种中:辣椒果实中的胎座及隔膜组织辣椒素类物质含量最高,其次是果实的下半部分,再次是果实上半部分(果梗端),种子最低。
辣椒素正是辣味的来源,具有强烈刺激性,给人体带来灼烧感。
辣度最高的胎座就是着生种子的部位,辣椒素类物质合成后,运输到胎座形成“水泡”,如下图白色箭头所示。
研究人员同时测定发现,辣椒素的含量与“水泡”的变化趋势一致;把“水泡”用牙签刷掉后,辣椒素含量明显降低。
而对于同一株辣椒来说,辣度与生长位置有关。第2层的果实最辣,最底层次之,第3、4层依次减少,长在最顶端的辣椒往往最不辣。
像辣椒因为脱水等因素变得干燥有褶皱的现象,在其他植物的身上也有体现。多种多样的植物具有不同的外形结构,变皱的过程也带给研究者们不同的启示。
百香果在成熟过程中,皮会逐渐变皱。研究者将百香果的起皱过程描述为手性起皱模式。利用力学模型揭示了百香果起皱过程的规律,表明了褶皱形成背后的结构——弹性机制。基于此机制,研究者设计了可以抓取物件的机器人,推动了自适应抓取机器人的开发。
荷叶在生长过程中出现的形貌演变激发了研究者的研究兴趣。研究者构建了可以解释悬空叶片和漂浮叶片在不同方向微分生长的薄板模型,来准确地预测水生植物形貌的演化过程。
结果表明生长在水面上的荷叶通常会出现弯曲的锥形,且会在荷叶的外周边缘处长出长波的褶皱。而对于漂浮的荷叶,外周边缘则会有短波的褶皱。研究结果可为仿生结构形貌的调控提供新的思路。
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