当前所在位置: 首页>资讯>

辣椒越皱就越辣?科学家好好研究了一番!--

时间:2023-02-23 02:15:00 来源:网络 阅读量:7232
分享到:

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。

01、辣椒表面褶皱的形成原因

辣椒因为干燥产生褶皱是日常生活中常见的现象,但是如果要细细分析为什么会产生这样复杂的褶皱,并不是一件简单的事情。

近期,我国科学家利用数学物理等相关的知识,进行了环形核壳结构物质表面复杂形貌的演化实验与一系列的理论计算来解释辣椒表面褶皱的成因。

随着不断的生长,很多辣椒长成了弯曲的环形结构,再加上辣椒内部空心,研究者将辣椒归类为环形核壳结构物质。

研究者表示辣椒表面的褶皱受到很多内在和外在因素的共同影响。而几何结构是影响辣椒表面褶皱的重要物理因素。

在几何结构中,环形核壳结构物质的曲率是最典型的特征。环形结构包含着变化的曲率,有正、负和零高斯曲率,这些变化的曲率会影响辣椒在生长过程中形态的变化,进而会诱导产生辣椒表面复杂的褶皱。

为了研究褶皱的成因,研究者采用了有限元的方法,将辣椒整体剥离为表层的壳单元与内部的软芯单元。

由于在辣椒生长过程中会发生脱水等行为,因此会导致辣椒表面和内部的力学性能不同,进而产生结构的弯曲形变,发生表面层和基底的应变失配。

在辣椒的环面结构中,曲率是不断变化的,由此会导致辣椒整体的应力分布不均匀,进而导致辣椒对称破坏。

总结说来,就是辣椒内外受力不同,在内外结构的拉扯中,辣椒就渐渐改变了形状。

我们到此就解决了辣椒为什么会随着干燥发生形变这个问题,但是不同的辣椒,褶皱各不相同。

要解决这个问题,还得接着分析辣椒的结构。

通过非线性环壳力学模型发现细长的结构物体更容易在内环形成褶皱,而小孔的环形结构中褶皱更容易在外环形成。

同时,物体的硬度也会影响形貌。

在较软的环壳中,容易产生酒窝状的凹陷形貌。在较硬的环壳中,更容易产生双向条纹或螺旋状的褶皱形貌。

这个研究结果不仅仅解决了辣椒褶皱的问题,研究者构建的理论模型也适用于其他形状略有不同的东西上,可以帮助预测物体在不同条件下形貌的变化,有助于指导基于褶皱形貌调控的产品形状设计工作的开展。

02、辣椒褶皱和辣度的关系

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,木质素越高的辣椒越硬挺,褶皱越少,反之则发皱。

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。

03、其他植物褶皱中蕴含的秘密

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

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普适的规律,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

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,来准确的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。

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。

可见,不少的生物的发展规律都可以用科学来解释,并会为新事物的发展提供新奇的思路。你还发现哪些有趣的自然现象呢?

最后,下图是来自上海辰山植物园的一些辣椒,欢迎大家留言猜猜看,标号的六种辣椒中哪个最辣?

参考文献:

Wang, T., Dai, Z., Potier-Ferry, M. amp; Xu, F. Phys. Rev. Lett. 130, 048201 (2023).

Xu, F., Huang, Y., Zhao, S. et al. Chiral topographic instability in shrinking spheres. Nat Comput Sci 2, 632ndash;640 (2022).

周焘. 辣椒品种资源评价和影响辣椒素含量因素的初探(D).湖南农业大学,2005.

Xu, F., Huang, Y., Zhao, S. et al. Chiral topographic instability in shrinking spheres. Nat Comput Sci 2, 632ndash;640 (2022).

Xu, F., Fu, C., Yang Y. et al. Water affects morphogenesis of growing aquatic plantleaves. Phys. Rev. Lett. 124, 038003 (2020).

相关资讯
  • 被闹铃“吓”到头晕、呕吐!起床困难户必看:三招解决问题
  • 用送的那块布擦镜片:小心眼镜被废!
  • 女子无意找到30年前钱包内1952年纸币 网友科普:升值空间很大
  • 为什么珍珠奶茶里最后的“珍珠”很难吸上来?
  • 农历二月生的注意了:今年能过3次生日
  • 支持打赏
  • 支持0人

  • 反对

  • 打赏

文章价值打分

快科技·1997-2023 版权所有

豫ICP备18024899号-2豫公网安备 41010502003949号

声明:以上内容为本网站转自其它媒体,相关信息仅为传递更多企业信息之目的,不代表本网观点,亦不代表本网站赞同其观点或证实其内容的真实性。投资有风险,需谨慎。

  • 广州成立2000亿母基金,重点投资半导体、新能源等领域

    广州成立2000亿母基金,

  • 三年三换帅“华润版”东阿阿胶驶向何方

    三年三换帅“华润版”东阿阿

  • 布局中国市场外商独资公募产品“上新”提速

    布局中国市场外商独资公募产

  • “物联网+健身”为群众体育提供更多便利:拓展健身空间拉动体育消费

    “物联网+健身”为群众体育

  • 美股异动能链智电NAAS.US盘前涨超9.5%专家称新能源汽车市场增长趋

    美股异动能链智电NAAS.

  • 董事长突然离职,金种子酒去年亏了近2亿,被古井贡酒和口子窖碾压

    董事长突然离职,金种子酒去

  • 松下将对部分镜头产品降价,最高降20%

    松下将对部分镜头产品降价,

  • 泰国“麻辣”“火锅”有多流行?大众点评搜索量上涨700%

    泰国“麻辣”“火锅”有多流

Copyright © 2007- tz.chinaqiyenews.cn. All Rights Reserved    网站地图  备案号:沪ICP备2022019539号

本站所有资源来源于互联网网友交流,只供网交流所用、所有权归原权利人,如有关侵犯了你的权益,请联系告之,我们将于第一时间删除! 邮箱:bgm1231@sina.com