摘 要：通过提取蓝莓中的天然花青素来制备蓝莓pH响应爆爆珠，并利用探究其是否可以辨别溶液的酸碱性。

关键词：蓝莓;花青素;海藻酸钠;L-乳酸;pH

一、问题的提出

涉及溶液酸碱性判断时，通常用pH试纸或pH计测定，这是初高中课本给予教师和学生在思维上的刻板印象，能不能用我们日常生活中常见的物质来测定溶液的酸碱性呢？笔者通过反复查阅资料，蓝莓中含有大量花青素，花青素在酸性或碱性溶液中会呈现不同的颜色。我们平时日常食用的奶茶中有许多不同口味的爆爆珠，能否用这个爆爆珠可以携带蓝莓中的花青素判别溶液酸碱性。使得学生进一步理解离子键对功能高分子材料性质的影响，让实验现象更具有趣味性与观赏性。

二、实验原理

蓝莓花青素是一种黄酮与黄烷酮的衍生物，颜色状态为红褐或黑褐色的块状、粉末或液体，其为一种水溶性天然色素，其颜色随pH值的变化而变化，pH<7呈红色，pH在7～8时呈紫红色，pH>11时呈黄色。pH越小，花青素降解速率越快。笔者在本实验中用水将蓝莓煮沸后提取蓝莓花青素做pH指示剂。海藻酸钠是海藻酸衍生物中的一种多糖碳水化合物，大多数是从褐藻类的海带或者马尾藻中提取而来的，有时也称为褐藻酸钠、海带胶或海藻胶，其分子式为（C6H7O6Na）n，其相对分子质量在32000—200000左右。海藻酸钠具有良好的水溶性，其溶于水会形成胶状溶液。海藻酸钠能与大多数二价金属离子（镁、汞除外）发生快速的离子交换反应，除生成海藻酸盐凝胶，与钙盐形成的凝胶安全性高、薄膜强度为最大。本实验选用海藻酸钠溶液与蓝莓花青素溶液混合后滴入L-乳酸钙溶液中，制成蓝莓pH响应爆爆珠，由于爆爆珠中携带蓝莓花青素，在pH不同的溶液中会显示不同的颜色。

三、实验过程

1.实验仪器与药品

海藻酸钠（食品级）、L-乳酸钙（食品级）、蓝莓、盐酸（0.1mol/L）、蒸馏水、氢氧化钠溶液（0.1mol/L）、托盘天平、量筒（50mL）、烧杯（100mL）、电炉、玻璃棒、铁架台、漏斗、滤纸、药匙。

2.实验步骤

（1）将30克切碎的蓝莓加80毫升蒸馏水煮沸至溶液为深紫色。

（2）将（1）中所得的溶液进行过滤，即得到蓝莓花青素溶液待用。

（3）在20毫升蒸馏水中加入0.4克海藻酸钠，边加热边搅拌，直至海藻酸钠全部溶解，即得到约2%的海藻酸钠胶状溶液待用。

（4）在50毫升蒸馏水中加入0.5克L-乳酸钙，即得到约1%的L-乳酸钙溶液。

（5）取10毫升的蓝莓花青素溶液与20毫升的海藻酸钠溶液，充分搅拌使二者混合均匀，得到海藻酸钠-花青素溶液;

（6）用胶头滴管将海藻酸钠-蓝莓花青素溶液逐滴滴入约1%L-乳酸钙溶液中，即制得蓝莓pH响应爆爆珠。

（7）用滤纸过滤出蓝莓pH响应爆爆珠，用蒸馏水洗去蓝莓pH响应爆爆珠表面残留的L-乳酸钙溶液，将其分装于3个小烧杯中，分别加入30mL盐酸、蒸馏水、氢氧化钠溶液，观察蓝莓pH响应爆爆珠在不同pH下的变色现象。

四、实验现象与结论

蓝莓水溶液用水煮沸后，溶液即变为深紫色，过滤冷却后与海藻酸钠胶状溶液混合，得到紫红色海藻酸钠-蓝莓花青素溶液，将其滴人L-乳酸钙溶液中，自组装并交联固化为浅紫色蓝莓pH响应爆爆珠，加人不同pH的溶液，蓝莓pH响应爆爆珠pH<7的溶液中显红色，在pH=7的溶液中显浅紫色，在pH>7的溶液中显黄色。改变溶液pH时，蓝莓pH响应爆爆珠会变化为不同颜色。放置一段时间后，学生发现包埋在微球中的花青素会缓慢释放出来，并逐渐扩散至整个溶液，使上溶液也显色，其中pH<7溶液中的花青素释放速率最快，这一性质充分说明了海藻酸钠凝胶作为药物缓释材料的应用。

五、实验思考

这是一个融入了许多简单实验操作的创新实验，实验原料贴近生活，我们平时喝的奶茶、吃的蓝莓，竟然有如此用途。原来生活中无处不是知识，要留心我们身边的平常事物，要善于发现我们身边物质的潜在用途，也许我们将会有更多、更大的发现。

在这个实验中，也有几点值得我们再思考：

（1）大多数二价金属阳离子都可以和海藻酸钠发生交联作用，在常溫就能形成透明的热不可逆凝胶，比如Ca2+、Cu2+、Pb2+。本实验中，笔者选择安全性高的Ca2+，但如果就实验效果而言，如果换为其他二价金属阳离子，交联效果会不会更好呢？

（2）在本实验中笔者运用约2%的海藻酸钠溶液和约1%的L-乳酸钙溶液，这个浓度是否是最佳浓度配比呢？如果不是，那应该是什么浓度呢？

（3）蓝莓pH响应爆爆珠包裹的花青素指示剂怎样释放出来呢？释放的速率是怎样的呢？又应该选择用什么实验仪器来测定。

本实验中，笔者利用高中生已有的高分子合成（选修五）和离子键（选修二）的旧知识为基础，以前沿的科学新内容为实验背景，在这样一个新旧知识的结合点上，在实验中可大大激发了学生的认知冲突，鼓励学生勇于质疑、大胆假设、制订计划并进行实验，真正提升学生的科学探究能力。

参考文献：

[1]汪慧华，赵晨霞.花青素结构性质及稳定性影响因素研究进展[J].农业工程技术（农产品加工业），2009（9）：32-35.

[2]许亮亮，邹正，程昊然.基于STEM教育的中学化学创新实验研究[J].化学教育，2017（13）：63-64.

[3]王秀娟，张坤生，任云霞，姚俊.海藻酸镳凝腠特牲的研究[J].食品添加剂，2008（2）：259-261.

作者简介：柏杨（1990—），女，彝族，云南省玉溪市人，中学一级教师，硕士，研究方向：化学教学。

编辑 鲁翠红