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，英國年輕的科學家羅伯特·波義耳在化學實驗中偶然發現，當少許酸沫飛濺到紫羅蘭上時，花的顏色變紅了，他認為可能是酸使其變色。為進一步驗證這一現象，他取了當時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，結果與猜測的結論完全相同。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，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”的魔術就是應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），由于分子結構的改變而引起自身顏色的變化，因而在pH 不同的溶液中呈現不同的顏色。我們在實驗室常用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、溴百里酚藍這三種指示劑組成。甲基紅、溴甲酚綠、百里酚藍和酚酞一樣，在不同pH 值的溶液中均會按一定規律變色，用定量甲基紅加定量溴甲酚綠加定量百里酚藍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的酸堿性。比如碳酸飲料pH 約為3，為酸性。研究報告稱，常喝碳酸飲料會令青少年齒質腐損的概率增加，且會導致胃酸分泌過多，損傷胃黏膜，嚴重的會導致胃黏膜糜爛、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。這是因為蚊蟲的唾液含有的有毒物質成分包括蟻酸，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，這種包裝可以來監測食品的新鮮程度，如氣體指示智能標簽。由于食品中微生物代謝、蛋白質及酶的消化作用代謝產生的二氧化碳、二氧化硫及揮發性胺等氣體，這種氣體指示智能標簽利用這些特征氣體與特定試劑而產生的特征顏色反應，引起指示劑發生明顯的變化，從而幫助我們判斷食品品質與新鮮程度。比較傳統的指示劑如溴百里酚藍、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。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。

不新鮮或腐敗變質的肉類會影響人體健康，其中主要物質揮發性鹽基氮（TVB-N），是水產品與肉類產品等動物性產品在自身酶以及外界微生物作用下，內部營養物質分解后產生大量的揮發性有機胺類，如氨、二甲胺、三甲胺等揮發性含氮化合物的總稱。TVB-N 值升高是肉產品腐敗的標志，因此，TVB-N已經被作為食品品質的常規檢測指標，用于食品理化檢測。由于揮發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性含氮化合物。

科學史上很多的發明都是從微不足道的小現象中得來，這離不開科學家細致入微的觀察與研究。隨著科學技術的發展，那些看似簡單的原理被應用在越來越多的領域，為社會生產力發展和人類的文明開辟出更為廣闊的空間。