酸堿指示劑“無字天書”的審判員

植物中的酸堿秘密

300多年前，英國年輕的科學(xué)家羅伯特·波義耳在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)，當(dāng)少許酸沫飛濺到紫羅蘭上時(shí)，花的顏色變紅了，他認(rèn)為可能是酸使其變色。為進(jìn)一步驗(yàn)證這一現(xiàn)象，他取了當(dāng)時(shí)已知的幾種酸的稀溶液，把紫羅蘭花瓣分別放入這些稀酸中，結(jié)果與猜測的結(jié)論完全相同。后來，他還采集了很多植物根莖制成了多種顏色的不同浸液，有些浸液遇酸變色，有些浸液遇堿變色。他從石蕊苔蘚中提取的紫色浸液，酸能使它變紅色，堿能使它變藍(lán)色，這就是最早的石蕊試液。波義耳把它稱作指示劑。利用這一特點(diǎn)，波義耳用石蕊浸液把紙浸透，然后烤干，這就制成了第一張石蕊試紙。

不簡單的“小紙片”

我們看到的“無字天書”的魔術(shù)就是應(yīng)用了酸堿指示劑的原理。酸堿指示劑在溶液中能部分電離成指示劑的離子和氫離子（或氫氧根離子），由于分子結(jié)構(gòu)的改變而引起自身顏色的變化，因而在pH 不同的溶液中呈現(xiàn)不同的顏色。我們在實(shí)驗(yàn)室常用pH 試紙來檢測溶液的酸堿性。那么pH 試紙是怎么制成的呢？

實(shí)際上，pH 試紙不止有一種指示劑，而是由甲基紅、溴甲酚綠、溴百里酚藍(lán)這三種指示劑組成。甲基紅、溴甲酚綠、百里酚藍(lán)和酚酞一樣，在不同pH 值的溶液中均會按一定規(guī)律變色，用定量甲基紅加定量溴甲酚綠加定量百里酚藍(lán)的混合指示劑浸漬中性白色試紙，晾干后制得的pH 試紙可用于測定溶液的pH 值。

我們也可以利用pH 試紙檢測生活中常見物質(zhì)的酸堿性。比如碳酸飲料pH 約為3，為酸性。研究報(bào)告稱，常喝碳酸飲料會令青少年齒質(zhì)腐損的概率增加，且會導(dǎo)致胃酸分泌過多，損傷胃黏膜，嚴(yán)重的會導(dǎo)致胃黏膜糜爛、潰瘍。生活中常用的肥皂，由于其主要成分是硬脂酸鈉，顯堿性。被蚊子叮咬后，在傷口處涂抹一些肥皂，即可止癢。這是因?yàn)槲孟x的唾液含有的有毒物質(zhì)成分包括蟻酸，而肥皂的堿性可以與其中和。

大顯身手的“酸堿審判員”

近些年，一些食品的特殊包裝興起，這種包裝可以來監(jiān)測食品的新鮮程度，如氣體指示智能標(biāo)簽。由于食品中微生物代謝、蛋白質(zhì)及酶的消化作用代謝產(chǎn)生的二氧化碳、二氧化硫及揮發(fā)性胺等氣體，這種氣體指示智能標(biāo)簽利用這些特征氣體與特定試劑而產(chǎn)生的特征顏色反應(yīng)，引起指示劑發(fā)生明顯的變化，從而幫助我們判斷食品品質(zhì)與新鮮程度。比較傳統(tǒng)的指示劑如溴百里酚藍(lán)、甲酚紅等安全性無法得到保證，因而會使用一些天然的pH 顯色劑，如花青素、姜黃素等，它們具有成本低、天然可再生、無毒、顯色明顯等特點(diǎn)。對于指示劑的載體材料也大多集中在天然高分子上，如殼聚糖、瓊脂糖、淀粉、纖維素以及它們的復(fù)合體系，由于其良好的生物相容性和可生物降解性等常被作為pH 指示劑的載體材料。

不新鮮或腐敗變質(zhì)的肉類會影響人體健康，其中主要物質(zhì)揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N），是水產(chǎn)品與肉類產(chǎn)品等動物性產(chǎn)品在自身酶以及外界微生物作用下，內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)分解后產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機(jī)胺類，如氨、二甲胺、三甲胺等揮發(fā)性含氮化合物的總稱。TVB-N 值升高是肉產(chǎn)品腐敗的標(biāo)志，因此，TVB-N已經(jīng)被作為食品品質(zhì)的常規(guī)檢測指標(biāo)，用于食品理化檢測。由于揮發(fā)性含氮化合物一般呈堿性，對pH影響較大，因此也可選擇采用pH指示劑來檢測食品中的揮發(fā)性含氮化合物。

科學(xué)史上很多的發(fā)明都是從微不足道的小現(xiàn)象中得來，這離不開科學(xué)家細(xì)致入微的觀察與研究。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，那些看似簡單的原理被應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域，為社會生產(chǎn)力發(fā)展和人類的文明開辟出更為廣闊的空間。