嘗試找出綠光雷射筆鑑定冒牌橄欖油背後的科學

最近有個新聞，有關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）：

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。

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.