李孟源

摘 要：在實(shí)驗(yàn)中，反復(fù)嘗試，最終設(shè)計(jì)出一組對照實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了花青素在不同酸堿性環(huán)境中的顏色變化。通過提出實(shí)驗(yàn)創(chuàng)意，設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)，選擇原理，控制變量，突破難點(diǎn)，最終完成實(shí)驗(yàn)意圖。附件呈現(xiàn)的是研究中對預(yù)期外實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的研究，在研究中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、思維能力均得到了發(fā)展。

關(guān)鍵詞：花青素；酸堿性；變色范圍

一、研究背景

本次研究源于一次“意外”：暑假，我在家做紫甘藍(lán)涼拌菜，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，印象中在飯店中吃到的涼拌甘藍(lán)是靚麗的紫紅色，清淡爽口，極其開胃的，如圖1、圖2，可是我自己做的涼拌甘藍(lán)是黑藍(lán)色的一坨，如圖3，極其恐怖的顏色，談何開胃！

為什么紫甘藍(lán)在烹飪過程中會變成黑藍(lán)色？怎樣才能保持靚麗的紫紅色？

二、研究過程

（一）查閱資料，尋找原因

上網(wǎng)查閱資料發(fā)現(xiàn)，原來紫甘藍(lán)中含有大量的花青素，而花青素就是一種水溶性的植物色素，花青素會因?yàn)樗釅A度不同而改變顏色，當(dāng)環(huán)境呈酸性時(shí)呈紅色，堿性時(shí)呈藍(lán)色。高溫會使花青素降解。

（二）利用廚房中現(xiàn)有物質(zhì)進(jìn)行粗略驗(yàn)證

1.取250克紫甘藍(lán)，切碎后用750ml純凈水常溫下浸泡二十分鐘，過濾后取溶液，發(fā)現(xiàn)花青素在水中呈藍(lán)紫色。

2.取等量的浸取液三份，一份滴加白醋，一份滴加小蘇打溶液，一份留作對照。結(jié)果如圖4。

結(jié)論：酸性環(huán)境花青素呈紅色，堿性環(huán)境呈藍(lán)色。

3.用潔廁靈、油煙凈重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，結(jié)論一致。也間接驗(yàn)證了潔廁靈呈酸性、油煙凈呈堿性。

（三）設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)，探究不同pH環(huán)境中花青素的顯色

實(shí)驗(yàn)用品：紫甘藍(lán)浸取液、pH=1的硫酸溶液、pH=14的氫氧化鈉溶液、蒸餾水、比色管、移液管。

實(shí)驗(yàn)過程：

1.在7支比色管中分別加入5ml浸取液

2.第一支比色管中加入2ml pH=1的硫酸溶液后，加蒸餾水至20ml；第二支比色管中加入1ml pH=1的硫酸溶液后，加蒸餾水至20ml；第三支比色管中加入1滴 pH=1的硫酸溶液后，加蒸餾水至20ml；第四支比色管加蒸餾水至20ml；第五支比色管中加入1滴 pH=14的氫氧化鈉溶液后，加蒸餾水至20ml；第六支比色管中加入1ml pH=14的氫氧化鈉溶液后，加蒸餾水至20ml；第七支比色管中加入2ml pH=14的氫氧化鈉溶液后，加蒸餾水至20ml。

3.混合均勻后觀察顏色變化（如圖5）

4.測定不同顏色試管中溶液的pH，得出結(jié)論

紫甘藍(lán)中花青素的粗略變色范圍如下：pH<6.5粉紅色；7.012.5黃色。

5.提出新的問題

實(shí)驗(yàn)室常用的指示劑是石蕊，石蕊的變色范圍是pH<8紅色，810藍(lán)色，從變色對應(yīng)pH范圍來看，石蕊明顯只能粗分溶液的酸堿性，而花青素的變色區(qū)域狹窄而且顏色更加豐富，最重要的是色差大更便于肉眼區(qū)分，那么花青素是否可以用作指示劑？

6.實(shí)驗(yàn)中的意外

為了研究花青素能否制作成試紙使用，去實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)放置后的花青素出現(xiàn)了顏色變化，如圖6，放置24小時(shí)后的變化；圖7，放置4天后的變化。

新問題帶來的新思考：

花青素顏色發(fā)生變化，原因可能是：（1）容器密封不好，二氧化碳溶解引起溶液酸堿環(huán)境發(fā)生變化所致；（2）花青素受空氣中氧氣的影響已有部分變質(zhì)；（3）試管底部有色素沉降現(xiàn)象。

需要繼續(xù)查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

三、學(xué)以致用，解釋生活中相關(guān)現(xiàn)象

1.還記得觀看某娛樂節(jié)目時(shí)，某一化學(xué)老師拿出兩杯葡萄酒，讓主持人鑒別真假，主持人根據(jù)顏色和氣味，毫不猶豫地選擇了一杯假酒（勾兌酒）……然后，化學(xué)老師給出了一個(gè)家庭中簡單辨別葡萄酒的方法：真的葡萄酒加入面堿后顏色會發(fā)生變化，變成深藍(lán)色，再加白醋又會恢復(fù)原來顏色；而劣質(zhì)的葡萄酒則對堿不會發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)時(shí)看節(jié)目時(shí)是一頭霧水，現(xiàn)在回憶一下，不就是花青素的顯色問題嗎？

真正的葡萄酒是用葡萄釀造的，葡萄中含有大量的花青素會帶入酒中，假酒是用酒精、色素和香精勾兌的，不含花青素。知道了這個(gè)道理，平常喝紅葡萄酒時(shí)，可以用面堿和白醋一試。

2.紫薯皮不小心掉在皮蛋瘦肉粥里，發(fā)現(xiàn)粥迅速變成“恐怖”的藍(lán)色，如圖8，紫薯含有花青素，皮蛋呈弱堿性。在弱堿性條件下，花青素的變色色差很大。這也是吃飯時(shí)不經(jīng)意發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。

3.吃桑葚時(shí)，兩手、舌頭被染成紫色。桑葚富含花青素，花青素是水溶性的。

4.血橙、櫻桃也富含花青素，為什么不是紫薯、桑葚的紫色？

血橙、櫻桃酸性較強(qiáng)，在酸性條件下，花青素顯紅色。

5.煮紫薯湯圓時(shí)的發(fā)現(xiàn)，煮好后湯是綠色的而不是雪白的，用湯做了個(gè)對照小實(shí)驗(yàn)：

（1）溫度越高花青素溶出越多；（2）加醋后湯變紅色，證明酸性條件下花青素呈紅色；（3）加小蘇打后湯變成藍(lán)綠色。

如圖9（溫度對花青素溶出量的影響）、圖10（加醋之后顏色的變化）、圖11（加小蘇打后顏色的變化）

四、探究感悟

1.實(shí)驗(yàn)要嚴(yán)謹(jǐn)，控制變量是關(guān)鍵

實(shí)驗(yàn)需要嚴(yán)謹(jǐn)，我們進(jìn)行了大量的反復(fù)實(shí)驗(yàn)才找到合適的實(shí)驗(yàn)濃度梯度，而對于變量的控制是保障實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)。

2.不放過實(shí)驗(yàn)中的意外現(xiàn)象，這是以后繼續(xù)思考的節(jié)點(diǎn)

花青素顏色穩(wěn)定性問題就是無意中的發(fā)現(xiàn)，也是下一個(gè)研究性課題的素材。

3.學(xué)以致用是研究的落腳點(diǎn)

掌握知識是最低要求，發(fā)展知識、應(yīng)用知識是學(xué)習(xí)的最終目的。

指導(dǎo)教師：吳峰 于茜

編輯 李燁艷