紫甘藍的化學之旅

黃新階

紫甘藍俗稱紫包菜，由于外葉和葉球呈紫紅色，故被稱為紫甘藍。紫甘藍富含維生素C、維生素E和維生素B以及纖維素等，是廣受人們喜愛的一種蔬菜。

紫甘藍色素是紫甘藍中有色化合物的總和，屬于多酚類物質，由花青素與糖以糖苷的形式存在于紫甘藍細胞液中。它既是一種天然的食用色素，又是一種性質特別的指示劑。

一、提取紫甘藍色素

制取紫甘藍指示劑之前必須把紫甘藍色素提取出來。工業上用pH值為2的稀鹽酸作浸提劑，按浸提劑和固體質量比為5∶1浸提2小時。采用酸性乙醇（含75%乙醇、0.4%乙酸）作為溶劑時，最佳工藝按浸提劑和固體質量比為1∶2浸提4小時。實驗室用什么溶劑提取紫甘藍色素效果最好？

實驗1

稱取2份切碎的同質紫甘藍葉片各2g，分別加20mL蒸餾水、20mL乙醇，室溫下浸提2小時，過濾后觀察液體色澤和殘留物顏色。使用蒸餾水作為溶劑，提取液為較淺的紫紅色，殘留物為較淺的淡粉色。使用乙醇作為溶劑，提取液為澄清較深的紫紅色，殘留物為較淺的淡粉色（色素溶解很徹底）。

實驗2

稱取10g紫甘藍葉片切碎，用榨汁機榨汁后置于250mL燒杯中，加入50mL25%酒精溶液，然后加熱至沸騰，當液體顏色變紫后停止加熱，冷卻至室溫，過濾，得到顏色較深的紫甘藍色素溶液。

二、用紫甘藍色素檢測溶液的酸堿性

實驗3

將紫甘藍色素提取液分別滴入稀硫酸和稀醋酸中，分別顯示深粉紅和粉紅色。將紫甘藍色素提取液分別滴入飽和石灰水和稀氫氧化鈉溶液中，分別顯示淺藍色和藍綠色。

實驗4

各取2mL的肥皂水、白醋于兩支試管中，分別滴加5滴紫甘藍色素液，溶液顏色分別變為綠色、粉紅色。說明紫甘藍色素液可檢驗日常生活用品的酸堿性。

實驗5

配制pH值為2、4、6的鹽酸，分別取蒸餾水和上述溶液2mL，各滴加5滴紫甘藍色素液。紫甘藍色素液的顯色情況是，在pH值為7的蒸餾水中顯紫色，在pH值為2、4、6的鹽酸中分別是深紅色、較淺紅、粉紅。pH值越接近7，顏色越淺。

實驗6

用試管分別取pH值為8、10、12的氫氧化鈉溶液各2mL，滴加5滴紫甘藍色素液，液體顏色分別是淺綠、黃綠、黃。在堿性條件下，紫甘藍色素液的顏色變化較豐富。

三、檢測紫甘藍色素的穩定性

實驗7

用氫氧化鈉溶液和鹽酸調節紫甘藍色素提取液的pH值，觀察紫甘藍色素在不同pH值下的顏色變化。

實驗發現，色素提取液的顏色隨pH值改變而改變，即色素提取液的顏色變化為可逆變化。當加入足夠多的氫氧化鈉溶液，色素提取液一旦變為黃綠色，就不能發生可逆變化，即色素分子結構在強堿中發生改變，說明紫甘藍色素的穩定性受酸堿度的影響很大。

實驗8

將2%雙氧水溶液1mL添加到1mL飽和紫甘藍色素液中，放置一段時間后紫色慢慢褪去。說明弱氧化劑雙氧水對紫甘藍色素很敏感。

實驗9

分別在5支都盛有2mL紫甘藍色素液中加入1mL5%氯化鈉溶液、氯化鎂溶液、氯化鋅溶液、氯化鐵溶液，加氯化鈉溶液、氯化鎂溶液的色素顏色沒變，說明鈉、鎂離子對紫甘藍色素沒有影響。紫甘藍色素遇氯化鋅和氯化鐵后逐漸變為黃綠色，遇氯化鋁變為褐黑色，說明鋅、鐵離子對紫甘藍色素有不良影響。

實驗10

分別將約30 mL紫甘藍色素液置于3個無色滴瓶中，把其中的2個瓶子放在室外一周，3個滴瓶中的液體外觀無明顯改變，說明紫甘藍色素在不同的光環境下短時間內有較好的穩定性。

四、研究結論

水和乙醇是紫甘藍色素的良好溶劑。用榨汁機取其汁液比搗爛提取汁液效果好。

紫甘藍色素在酸堿環境中顏色變化較豐富，是一種準確度高、無毒易降解的酸堿指示劑。

紫甘藍色素的穩定性受酸堿度的影響很大，在弱酸性至弱堿性的范圍內較穩定。紫甘藍色素對各種光在短時間內有一定耐受性，鐵離子、鋁離子對其有不良影響，應避免與鐵、鋁的接觸。