紫甘蓝的化学之旅

黄新阶

紫甘蓝俗称紫包菜，由于外叶和叶球呈紫红色，故被称为紫甘蓝。紫甘蓝富含维生素C、维生素E和维生素B以及纤维素等，是广受人们喜爱的一种蔬菜。

紫甘蓝色素是紫甘蓝中有色化合物的总和，属于多酚类物质，由花青素与糖以糖苷的形式存在于紫甘蓝细胞液中。它既是一种天然的食用色素，又是一种性质特别的指示剂。

一、提取紫甘蓝色素

制取紫甘蓝指示剂之前必须把紫甘蓝色素提取出来。工业上用pH值为2的稀盐酸作浸提剂，按浸提剂和固体质量比为5∶1浸提2小时。采用酸性乙醇（含75%乙醇、0.4%乙酸）作为溶剂时，最佳工艺按浸提剂和固体质量比为1∶2浸提4小时。实验室用什么溶剂提取紫甘蓝色素效果最好？

实验1

称取2份切碎的同质紫甘蓝叶片各2g，分别加20mL蒸馏水、20mL乙醇，室温下浸提2小时，过滤后观察液体色泽和残留物颜色。使用蒸馏水作为溶剂，提取液为较浅的紫红色，残留物为较浅的淡粉色。使用乙醇作为溶剂，提取液为澄清较深的紫红色，残留物为较浅的淡粉色（色素溶解很彻底）。

实验2

称取10g紫甘蓝叶片切碎，用榨汁机榨汁后置于250mL烧杯中，加入50mL25%酒精溶液，然后加热至沸腾，当液体颜色变紫后停止加热，冷却至室温，过滤，得到颜色较深的紫甘蓝色素溶液。

二、用紫甘蓝色素检测溶液的酸碱性

实验3

将紫甘蓝色素提取液分别滴入稀硫酸和稀醋酸中，分别显示深粉红和粉红色。将紫甘蓝色素提取液分别滴入饱和石灰水和稀氢氧化钠溶液中，分别显示浅蓝色和蓝绿色。

实验4

各取2mL的肥皂水、白醋于两支试管中，分别滴加5滴紫甘蓝色素液，溶液颜色分别变为绿色、粉红色。说明紫甘蓝色素液可检验日常生活用品的酸碱性。

实验5

配制pH值为2、4、6的盐酸，分别取蒸馏水和上述溶液2mL，各滴加5滴紫甘蓝色素液。紫甘蓝色素液的显色情况是，在pH值为7的蒸馏水中显紫色，在pH值为2、4、6的盐酸中分别是深红色、较浅红、粉红。pH值越接近7，颜色越浅。

实验6

用试管分别取pH值为8、10、12的氢氧化钠溶液各2mL，滴加5滴紫甘蓝色素液，液体颜色分别是浅绿、黄绿、黄。在碱性条件下，紫甘蓝色素液的颜色变化较丰富。

三、检测紫甘蓝色素的稳定性

实验7

用氢氧化钠溶液和盐酸调节紫甘蓝色素提取液的pH值，观察紫甘蓝色素在不同pH值下的颜色变化。

实验发现，色素提取液的颜色随pH值改变而改变，即色素提取液的颜色变化为可逆变化。当加入足够多的氢氧化钠溶液，色素提取液一旦变为黄绿色，就不能发生可逆变化，即色素分子结构在强碱中发生改变，说明紫甘蓝色素的稳定性受酸碱度的影响很大。

实验8

将2%双氧水溶液1mL添加到1mL饱和紫甘蓝色素液中，放置一段时间后紫色慢慢褪去。说明弱氧化剂双氧水对紫甘蓝色素很敏感。

实验9

分别在5支都盛有2mL紫甘蓝色素液中加入1mL5%氯化钠溶液、氯化镁溶液、氯化锌溶液、氯化铁溶液，加氯化钠溶液、氯化镁溶液的色素颜色没变，说明钠、镁离子对紫甘蓝色素没有影响。紫甘蓝色素遇氯化锌和氯化铁后逐渐变为黄绿色，遇氯化铝变为褐黑色，说明锌、铁离子对紫甘蓝色素有不良影响。

实验10

分别将约30 mL紫甘蓝色素液置于3个无色滴瓶中，把其中的2个瓶子放在室外一周，3个滴瓶中的液体外观无明显改变，说明紫甘蓝色素在不同的光环境下短时间内有较好的稳定性。

四、研究结论

水和乙醇是紫甘蓝色素的良好溶剂。用榨汁机取其汁液比捣烂提取汁液效果好。

紫甘蓝色素在酸碱环境中颜色变化较丰富，是一种准确度高、无毒易降解的酸碱指示剂。

紫甘蓝色素的稳定性受酸碱度的影响很大，在弱酸性至弱碱性的范围内较稳定。紫甘蓝色素对各种光在短时间内有一定耐受性，铁离子、铝离子对其有不良影响，应避免与铁、铝的接触。