牛奶為什麼看起來是白色的?

琥珀
琥珀幾乎每天都會看到的牛奶,為什麼會那麼白呢?您是不是以為裡面加了白色的東西呢?
30秒看懂答案
琥珀答案就在光的小把戲裡喔。用30秒告訴您吧。

牛奶是白色的,不是因為溶有白色的色素,而是光散射的方式造成的。牛奶裡漂浮著許多由一種叫酪蛋白的蛋白質聚集而成的小顆粒,以及脂肪的小顆粒。光碰到這些顆粒會往四面八方散開,無法直直穿過,所以牛奶看起來白白濁濁的。

放在藍色背景前、裝著牛奶的玻璃杯
看不到杯子的另一邊,是因為牛奶裡的小顆粒把光散射開了。照片:NIAID / CC BY 2.0 / 維基共享資源

牛奶裡漂浮的2種顆粒

把牛奶裡的顆粒去掉後剩下的液體(乳清),是比較透明的液體。在這液體中,漂浮著數不清的「酪蛋白膠束」(由酪蛋白聚集而成的顆粒)和「脂肪球」(脂肪形成的小球)。根據日本高能量加速器研究機構的資料,酪蛋白膠束的直徑大約是100奈米(1毫米的1萬分之1)。

光散開,看起來就是白的

光碰到和周圍的水折射程度不同、相對較大的顆粒時,會改變前進的方向而散開。牛奶裡這樣的顆粒非常多,所以光會一次又一次地撞到顆粒、改變方向。這些散射到各處的光進入我們的眼睛,所以牛奶看起來是看不透的白色。

圖:光在牛奶裡散射的原理
看看牛奶的裡面酪蛋白膠束直徑大約100奈米脂肪球(更大的顆粒)光散射到四面八方所以看起來是白色
琥珀
琥珀小到看不見的顆粒,讓光一次又一次地改變方向呢。

大的脂肪球也造就白色

脂肪球是比酪蛋白膠束更大的顆粒。根據研究論文,剛擠出來的牛奶,脂肪球是0.8~12微米;經過把脂肪顆粒打碎變小的加工(均質化)後,會小於1微米。牛奶的白,是酪蛋白膠束和脂肪球一起把光散射而產生的。

帶藍色或黃色的原因

牛奶的色調會因顆粒的種類而有些不同。去掉脂肪的脫脂牛奶看起來帶點藍色,是因為剩下的酪蛋白膠束很小,散射的藍光比紅光多。相反地,脂肪多的鮮奶油偏黃,是因為脂肪球裡含有一種叫胡蘿蔔素的色素。

想知道更多

  • 溶在乳清裡的小型蛋白質,因為顆粒太小,一般認為幾乎和牛奶的白無關。
  • 在水族箱的水裡一點一點加入脫脂牛奶,從側面照光,光經過的路徑會帶藍色,穿到另一側的光則偏紅。這是用來說明天空為什麼是藍色、夕陽為什麼是紅色,由來已久的課堂實驗。
  • 乳清裡含有一種叫核黃素的維生素,所以帶點黃綠色。
琥珀
琥珀牛奶的白,是酪蛋白膠束和脂肪球這些小顆粒,把光散射到四面八方所產生的顏色喔。

三選一小測驗

牛奶為什麼看起來是白色的?

看答案
  1. 溶有白色的色素
  2. 小顆粒讓光散射
  3. 鈣是白色的

小顆粒讓光散射 光碰到酪蛋白和脂肪的小顆粒,會往四面八方散開,無法直直穿過,所以牛奶看起來是白色的。

參考資料

  1. 牛乳のナノサイエンス ~牛乳のミクロ構造が温度に対して敏感に変化することを発見~(プレスリリース)高エネルギー加速器研究機構(KEK)(日文)
  2. Milk Composition - Colorful Milk(ANSC 438 講義資料、Internet Archive 保存版)University of Illinois, Department of Animal Sciences(英文)
  3. Observation of a temperature dependent anomaly in the UV translucency of milk useful for UV-C preservation techniquesScientific Reports(PubMed Central 掲載)(英文)
  4. Quantifying the "milky sky" experimentApplied Optics(Optical Society of America、グラナダ大学の掲載版)(英文)

本文內容是在 2026-10-03 確認上列資料後撰寫的。隨著研究進展,說明也可能改變。照片的出處標示在各照片下方。