藍莓能辨別酸堿嗎

摘 要：通過提取藍莓中的天然花青素來制備藍莓pH響應爆爆珠，并利用探究其是否可以辨別溶液的酸堿性。

關鍵詞：藍莓;花青素;海藻酸鈉;L-乳酸;pH

一、問題的提出

涉及溶液酸堿性判斷時，通常用pH試紙或pH計測定，這是初高中課本給予教師和學生在思維上的刻板印象，能不能用我們日常生活中常見的物質來測定溶液的酸堿性呢？筆者通過反復查閱資料，藍莓中含有大量花青素，花青素在酸性或堿性溶液中會呈現(xiàn)不同的顏色。我們平時日常食用的奶茶中有許多不同口味的爆爆珠，能否用這個爆爆珠可以攜帶藍莓中的花青素判別溶液酸堿性。使得學生進一步理解離子鍵對功能高分子材料性質的影響，讓實驗現(xiàn)象更具有趣味性與觀賞性。

二、實驗原理

藍莓花青素是一種黃酮與黃烷酮的衍生物，顏色狀態(tài)為紅褐或黑褐色的塊狀、粉末或液體，其為一種水溶性天然色素，其顏色隨pH值的變化而變化，pH<7呈紅色，pH在7～8時呈紫紅色，pH>11時呈黃色。pH越小，花青素降解速率越快。筆者在本實驗中用水將藍莓煮沸后提取藍莓花青素做pH指示劑。海藻酸鈉是海藻酸衍生物中的一種多糖碳水化合物，大多數(shù)是從褐藻類的海帶或者馬尾藻中提取而來的，有時也稱為褐藻酸鈉、海帶膠或海藻膠，其分子式為（C6H7O6Na）n，其相對分子質量在32000—200000左右。海藻酸鈉具有良好的水溶性，其溶于水會形成膠狀溶液。海藻酸鈉能與大多數(shù)二價金屬離子（鎂、汞除外）發(fā)生快速的離子交換反應，除生成海藻酸鹽凝膠，與鈣鹽形成的凝膠安全性高、薄膜強度為最大。本實驗選用海藻酸鈉溶液與藍莓花青素溶液混合后滴入L-乳酸鈣溶液中，制成藍莓pH響應爆爆珠，由于爆爆珠中攜帶藍莓花青素，在pH不同的溶液中會顯示不同的顏色。

三、實驗過程

1.實驗儀器與藥品

海藻酸鈉（食品級）、L-乳酸鈣（食品級）、藍莓、鹽酸（0.1mol/L）、蒸餾水、氫氧化鈉溶液（0.1mol/L）、托盤天平、量筒（50mL）、燒杯（100mL）、電爐、玻璃棒、鐵架臺、漏斗、濾紙、藥匙。

2.實驗步驟

（1）將30克切碎的藍莓加80毫升蒸餾水煮沸至溶液為深紫色。

（2）將（1）中所得的溶液進行過濾，即得到藍莓花青素溶液待用。

（3）在20毫升蒸餾水中加入0.4克海藻酸鈉，邊加熱邊攪拌，直至海藻酸鈉全部溶解，即得到約2%的海藻酸鈉膠狀溶液待用。

（4）在50毫升蒸餾水中加入0.5克L-乳酸鈣，即得到約1%的L-乳酸鈣溶液。

（5）取10毫升的藍莓花青素溶液與20毫升的海藻酸鈉溶液，充分攪拌使二者混合均勻，得到海藻酸鈉-花青素溶液;

（6）用膠頭滴管將海藻酸鈉-藍莓花青素溶液逐滴滴入約1%L-乳酸鈣溶液中，即制得藍莓pH響應爆爆珠。

（7）用濾紙過濾出藍莓pH響應爆爆珠，用蒸餾水洗去藍莓pH響應爆爆珠表面殘留的L-乳酸鈣溶液，將其分裝于3個小燒杯中，分別加入30mL鹽酸、蒸餾水、氫氧化鈉溶液，觀察藍莓pH響應爆爆珠在不同pH下的變色現(xiàn)象。

四、實驗現(xiàn)象與結論

藍莓水溶液用水煮沸后，溶液即變?yōu)樯钭仙?，過濾冷卻后與海藻酸鈉膠狀溶液混合，得到紫紅色海藻酸鈉-藍莓花青素溶液，將其滴人L-乳酸鈣溶液中，自組裝并交聯(lián)固化為淺紫色藍莓pH響應爆爆珠，加人不同pH的溶液，藍莓pH響應爆爆珠pH<7的溶液中顯紅色，在pH=7的溶液中顯淺紫色，在pH>7的溶液中顯黃色。改變溶液pH時，藍莓pH響應爆爆珠會變化為不同顏色。放置一段時間后，學生發(fā)現(xiàn)包埋在微球中的花青素會緩慢釋放出來，并逐漸擴散至整個溶液，使上溶液也顯色，其中pH<7溶液中的花青素釋放速率最快，這一性質充分說明了海藻酸鈉凝膠作為藥物緩釋材料的應用。

五、實驗思考

這是一個融入了許多簡單實驗操作的創(chuàng)新實驗，實驗原料貼近生活，我們平時喝的奶茶、吃的藍莓，竟然有如此用途。原來生活中無處不是知識，要留心我們身邊的平常事物，要善于發(fā)現(xiàn)我們身邊物質的潛在用途，也許我們將會有更多、更大的發(fā)現(xiàn)。

在這個實驗中，也有幾點值得我們再思考：

（1）大多數(shù)二價金屬陽離子都可以和海藻酸鈉發(fā)生交聯(lián)作用，在常溫就能形成透明的熱不可逆凝膠，比如Ca2+、Cu2+、Pb2+。本實驗中，筆者選擇安全性高的Ca2+，但如果就實驗效果而言，如果換為其他二價金屬陽離子，交聯(lián)效果會不會更好呢？

（2）在本實驗中筆者運用約2%的海藻酸鈉溶液和約1%的L-乳酸鈣溶液，這個濃度是否是最佳濃度配比呢？如果不是，那應該是什么濃度呢？

（3）藍莓pH響應爆爆珠包裹的花青素指示劑怎樣釋放出來呢？釋放的速率是怎樣的呢？又應該選擇用什么實驗儀器來測定。

本實驗中，筆者利用高中生已有的高分子合成（選修五）和離子鍵（選修二）的舊知識為基礎，以前沿的科學新內容為實驗背景，在這樣一個新舊知識的結合點上，在實驗中可大大激發(fā)了學生的認知沖突，鼓勵學生勇于質疑、大膽假設、制訂計劃并進行實驗，真正提升學生的科學探究能力。

參考文獻：

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作者簡介：柏楊（1990—），女，彝族，云南省玉溪市人，中學一級教師，碩士，研究方向：化學教學。

編輯 魯翠紅