核心概念
化學
食品科學
pH
酸度
簡介
您是否曾經好奇為什麼有些食物或飲料嚐起來是酸的,而另一些則不是?您可能知道您的舌頭可以感受到各種味道,包括鹹、甜、苦和酸。但是是什麼讓東西嚐起來是酸的呢?酸味實際上受食物中 pH 值和酸的影響。在本活動中,您將透過使用小蘇打測試食物和飲料中酸的存在,來找出不同食物的酸度。您認為您在廚房裡能找到的最酸的食物是什麼?
背景
味覺是由遍佈舌頭和口腔其他部位的味蕾檢測到的。人舌平均有 10,000 個獨立的味蕾!每個味蕾內部有多達 100 個感受器細胞。每個感受器最擅長感知一種單一的感覺,並將訊號傳送到大腦,然後大腦識別出甜、鹹、苦、酸或鮮味。不同的受體被食物中存在的不同化合物(或分子)觸發。酸味受體由酸,更具體地說是由氫離子 (H+) 觸發,因此是舌頭的酸檢測器。
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酸性或鹼性對某物意味著什麼?這一切都與離子有關。在水中 (H2O),少量分子會分裂形成氫離子 (H+) 和氫氧根離子 (OH−)。純水和氫離子和氫氧根離子數量相等的溶液是中性的——也就是說,它們既不是酸性的也不是鹼性的。酸是釋放氫離子的物質。因此,在酸性溶液中,氫離子多於氫氧根離子。這意味著食物的酸性越強,可用於觸發酸味受體的氫離子就越多。鹼是接受氫離子的物質。當鹼溶解在水中時,氫離子和氫氧根離子之間的平衡會向相反的方向移動,因此氫氧根離子占主導地位。溶液的酸度用 pH 值來衡量。pH 值為 7 是中性的;pH 值低於 7 的所有物質都是酸性的,而 pH 值高於 7 的物質是鹼性的,也稱為鹼性的。
但是,除了測量 pH 值之外,還有一種更簡單的方法來找出食物是否是酸性的——使用小蘇打。小蘇打,也稱為碳酸氫鈉,是一種鹼,它與酸反應生成二氧化碳氣體,這種反應在科學展覽火山或瓶火箭中廣為人知。一旦酸與小蘇打接觸,逸出的氣體就會很容易地被發現,因為它會形成氣泡。這使得“酸測試”變得簡單:您看到的氣泡越多,您的食物就越酸——它應該嚐起來更酸。自己測試一下!
材料
六個杯子或玻璃杯
盤子
醋
蘇打水/軟飲料
檸檬汁
牛奶
洗滌劑
水
勺子
小蘇打(它必須是新鮮的;如果太舊,效果會不佳。)
滴管或移液管
水果或果汁以及其他食物或飲料,泡打粉(可選)
準備
取一個杯子,倒入自來水。然後加入一小滴洗滌劑製成測試溶液。注意:這是唯一一個不應該嘗的溶液;其餘的都可以品嚐。
將其他一些測試溶液(水、檸檬汁、醋、牛奶、蘇打水)分別倒入自己的杯子中。
用勺子在盤子上均勻地鋪上小蘇打。
步驟
首先從醋開始。取下滴管或移液管,從杯子裡吸入少量醋。
將滴管帶到裝有小蘇打的盤子上,然後慢慢地將一滴滴到盤子上的小蘇打上。當醋滴到小蘇打上時會發生什麼?您能看到一些氣泡嗎?
用水沖洗滴管,然後再次使用它來取軟飲料的樣品。同樣,小心地將一滴滴到小蘇打上。在盤子上選擇一個不同的位置。正在發生反應嗎?您看到二氧化碳生成了嗎?與醋相比,反應如何?
再次沖洗滴管,然後繼續下一個樣品:取少量水,並將一滴樣品滴到盤子上。這次會發生什麼?水是酸性的嗎?
用乾淨的滴管,吸入一些檸檬汁,然後滴一滴到小蘇打上。選擇一個沒有溶液的新鮮位置。您看到多少氣泡?它的反應比水多還是少?
用牛奶重複相同的步驟。小蘇打與牛奶反應形成氣泡嗎?您認為牛奶嚐起來是酸的嗎?
測試您的最後一個樣品,即洗滌劑溶液。您能從反應中看出它是否含有大量酸嗎?您認為肥皂溶液的 pH 值是多少?
從您的所有觀察結果中,您可以預測哪種液體含有最多的酸或嚐起來最酸嗎?您可以再次對所有樣品重複小蘇打測試。哪一個是酸性最強的,哪一個是酸性最弱的?
額外:做一些研究,找出所有測試溶液的 pH 值。您的結果與您的發現一致嗎?
額外:您能找到更多液體進行測試嗎?您還可以使用不同的水果或蔬菜,並擠壓它們以獲得一些液體來測試它們是否是酸性的或酸的。之後進行一次品嚐測試,看看您的觀察結果是否與您的口味相符。
額外:重複相同的步驟,但這次使用泡打粉代替小蘇打。做一些研究,找出兩者之間的區別,並將與相同測試溶液的反應進行比較。對於每個相同的樣品,您看到小蘇打的氣泡更多還是泡打粉的氣泡更多?
額外:不要將一滴測試溶液滴到小蘇打上,嘗試反過來進行相同的測試。取少量小蘇打,放入裝有測試溶液的玻璃杯中。當小蘇打與液體接觸時會發生什麼?反應與將溶液滴到小蘇打上時相同還是不同?
額外:如果您可以使用石蕊試紙(用於測量溶液的 pH 值),請測量每個測試樣品的 pH 值。它們的 pH 值分別是多少?所有酸性樣品在您的小蘇打測試中都形成氣泡了嗎?
觀察和結果
您的某些測試溶液是否產生了一些漂亮的氣泡?您應該看到檸檬汁和醋都會劇烈起泡。它們都含有大量的酸。檸檬汁含有約 5% 至 6% 的檸檬酸,這也使檸檬具有酸味。醋由 5% 至 20% 的乙酸組成,乙酸是與小蘇打反應形成二氧化碳的酸。對於軟飲料,您也應該看到一些氣泡形成,但不如檸檬汁和醋那麼多。酸性反應的原因是新增到軟飲料中用於儲存和增強口感的磷酸。這也是它對您的牙齒非常不利的原因之一(除了糖之外);這種酸會損害牙釉質。
牛奶是一種相當中性的溶液,類似於純水,不應該與小蘇打發生反應。另一方面,肥皂是一種鹼性溶液,這意味著它的 pH 值大於 7。它不含可以與小蘇打發生反應的酸,不應導致二氧化碳形成。但是,當您使用泡打粉代替小蘇打時,您可能會注意到,每個測試樣品的反應都更加明顯。您可能甚至看到一些與小蘇打不反應的溶液中也有一些微小的氣泡。這是因為泡打粉是小蘇打和弱酸的混合物。當泡打粉變溼時,這些酸會與小蘇打反應並形成二氧化碳。
在進行品嚐測試時,您可能已經注意到,即使某些食物或飲料含有大量的酸,它們也根本沒有酸味。訣竅是,酸味通常會被新增大量糖所掩蓋。您測試過的蘇打飲料就是一個很好的例子。檢視其成分清單——它有多少糖?您認為沒有糖您還會喜歡它嗎?
清理
將所有測試溶液倒入水槽的排水管中。您可以將小蘇打丟到垃圾桶中,也可以用水沖洗到水槽中。
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此活動與科學夥伴合作推出
