我们每天都要用的牙膏是一种神奇的物质。牙膏的彩条不但不会混合,而且它还和烂白菜的细菌有千丝万缕的联系。我们之前介绍过,彩条牙膏的彩条不会混合,但是却很容易挤出来,刷的时候也不会粘住牙齿妨碍牙刷运动,这是因为牙膏是一种宾汉流体,属于非牛顿流体,具有剪切稀释的性质。剪切稀释很容易理解,狗屎看起来有造型挺好,但是一脚下去它就马上变稀糊你一脸,这就是剪切稀释。牙膏也是一样,不然就挤不出来了。
而这种非牛顿流体性质,靠的就是黄原胶这种生物高分子材料。看见“生物”这两个字了吧,这说明它不是人工合成的,而来自生物。这种生物,是一种细菌,叫做野油菜黄单胞菌。在农田里,野油菜黄单胞菌是农民的敌人,是烂白菜的凶手,因为它可以造成包括大白菜在内的十字花科的植物,像是卷心菜、榨菜、西兰花,花菜生黑腐病烂掉。可是大概在50年前,人类对野油菜黄单胞菌突然黑转粉了,现在简直是离不开它了。
一切都要从1963年说起。那一年,美国农业部的化学家Allene Rosalind Jeanes在无意中发现,这种细菌和玉米糖浆混合后,就会制造一种神奇的水溶性多糖,这就是黄原胶。黄原胶是一种和水不能分离的物质,它的吸水性极强,而且吸饱水之后,它就变成了凝胶状,因此可以成为很好的增稠剂,许多食品(如沙拉酱)、化妆品(如洗发水)、日用品、药品都会用上这个东西。
由于黄原胶水溶液的剪切稀释性质,沙拉上扣一勺酱,酱很稳不会下流。吃的时候,勺子一扒啦,非牛顿流体的沙拉酱就变稀薄了。啊对了插句嘴,黄原胶有通便利泻的功能,再加上黄原胶超强的吸水性,吃下牙膏以后,可能会拉出牙膏。可是打石油和黄原胶有什么关系啊?原来,石油钻井平台开工需要一种润滑剂,那就是钻井液。没有钻井液,工人们连机器都不敢开,因为油井会炸,井喷什么的。
钻井液是这样的,钻头钻出来的石头等碎屑可能会往下掉,卡住钻头,混到原油里,因此需要有钻井液包住碎屑不让它往下掉。其次,地下压强很大,很小的火花都会引发爆炸,所以需要钻井液吸收热量,隔绝空气。用不怕热不怕盐碱的黄原胶制作的钻井液就很有用了,它不但能吸水增稠,还能让打碎的岩屑在里头均匀悬浮,然后被带出地面,避免岩屑污染原油,卡住钻头。
此外,黄原胶钻井液在减少岩屑下落的同时,还能隔绝上部的空气,吸收钻头打洞产生的热量,切断燃烧所需的氧气,这样就可以减少爆炸的可能性。最后,就像牙膏在挤的时候会变稀薄一样,剪切稀释的黄原胶也不会影响钻头的活塞运动,不会给钻头增加阻力。难怪目前30%-40%的黄原胶被用于石油工业。说到这里,你应该可以猜出来野油菜黄单胞菌制造黄原胶的目的了吧,黄原胶就是让细菌好好吃饭,不会被盐啊碱啊影响的生物结界。
搞了半天,原来每天我们在用细菌的便便刷牙洗头啊。