乳が血からできているって知ってた?でも色が違うのは、なぜ?

こんにちは、セチです。

我々の生活に欠かせない牛乳。牛やヒトなどの哺乳類は、子供に乳を飲ませて育てることが大きな特徴です。

さて、牛乳やヒトが出す母乳が、もとは血液から作られていることはご存じでしょうか?

乳は血液からできている

乳を分泌する乳腺は、汗を出す汗腺の一部が進化の過程で変化したものだと言われています。乳腺では、さまざまなホルモンの働きにより、血液を主な材料として乳が作られます(ちなみに、汗も血液からできているのは同じです)。

おおざっぱに言うと、血液から必要な栄養分などを抽出し、さらにいくらかの成分をプラスしたものが乳になります。

牛もヒトも、血液といえば赤いもの。しかし、そこから作られる汗は透明で、乳は白く見えます。これは、いったいどういうことなのでしょうか?

血は赤血球が赤いから赤く見える

そもそも血液が赤いのは、ヘモグロビン色素を含む赤血球が赤いためです。

血液を構成する成分は、大きく「血球成分」と「血漿(けっしょう)成分」に分けられます。血漿成分とは、血球成分を沈殿させると分離する液状成分のことで、これだけだと黄色く見えます。

血球成分は血液全体の体積の45%を占め、このうちの大半は赤血球です。赤血球は、赤いヘモグロビンを使って酸素を運搬しています。このため血液が赤く見えるのです。

ちなみに、タコやイカなどはヘモシアニンという青い色素を使って酸素を運ぶため、その血液は青く見えます

乳が白く見えるのは、白い色素ではなく、散乱現象

前段で「血液の赤は赤血球の色」という話をしましたが、これは裏を返せば「赤血球がなければ赤くない」ということになります。つまり、乳は赤血球を含まないから赤くないのです。同じく血液から作られる汗も、通常は赤血球を含まないため透明に見えます。

ではなぜ乳は、汗とも違って白く見えるのでしょうか?

粒子が均一に分散している状態:コロイド溶液

乳には、子供に必要な栄養素として脂肪分やタンパク質が多く含まれます。これらの成分は、細かい粒子を作って液体中に分散します。このように、粒子が均一に分散して存在している溶液を「コロイド溶液」といいます。

コロイド状態は、本当の意味で「溶ける」物質(食塩など)よりも大きい物質によって形成されます。乳がコロイド溶液なのに対し、汗は脂肪分などをほとんど含まないためコロイド溶液とは言えません。

白いものとして見える:多重散乱

コロイド溶液の中の分散した粒子に当たった光は、散乱現象を起こしてランダムに進行方向を変えます(光の散乱について詳しく知りたい方はこちらの記事もご覧ください)。このとき、微粒子にはさまざまな色の光が当たるのですが、この散乱現象は粒子に当たるごとに繰り返されます(多重散乱)。

多重散乱が起こり、さまざまな色(=波長)の光が混ざった結果、我々の目には白いものとして見えるようになります。波長のバラバラな色をほぼ均等に混ぜると、白い光になるためです。

おわりに

つまり、乳が白く見えるのは白い色素が溶けているためではなく、たくさんの粒子が分散していることによる光学的現象であるといえます。コロイド溶液ではない汗ではこの現象が起こらず、透明に見えます。

なお、ヒトの乳は牛乳に比べ、コロイド状態を作るのに関わる「カゼイン」というタンパク質の割合が小さいです。ヒトの乳に牛乳ほどはっきりとした白さはないのはこのためであると考えられます。

参考文献
都内で医大生をしています。