圖片：以柳橙果汁來製作果汁晶球飲料
作者：嚴融怡
海藻酸納與乳酸鈣所組成的一種分子料理或者稱為化學粉圓、果汁晶球、爆漿珍珠、水精靈等等，其實早在六、七年前就很流行了，這幾年其實我抽空時也都有帶小朋友去做這項實驗，然後實驗也從最初的不可食用的工業原料(海藻酸納與氯化鈣的反應)變成可以邊實驗邊食用的食品級原料(海藻酸納與乳酸鈣的反應。是的，這個實驗必須使用食品級的藥品才能吃喔。否則就只能玩而已)。海藻酸鈉(sodium alginate)是提煉自褐藻由海藻酸與金屬鈉離子結合的天然高分子材料，能夠和金屬離子產生凝膠反應，因此在食品工業、醫藥工業、紡織業、造紙廠等工業上經常擔任乳化劑、增稠劑、穩定劑、粘合劑、上漿劑等重要配料的物質。作為高分子物質，海藻酸納原先的結構是由長鏈的海藻酸結合著多個鈉離子，但是當我們滴入鈣鹽溶液(如乳酸鈣或是氯化鈣)時，這時鈣離子便會置換掉鈉離子原先的位置，並且與海藻酸鈉分子的中間的羧酸離子加以結合，這一置換會使得分子間的鏈結更結實，又稱為交聯作用（cross-linking），於是流動性降低並進而產生膠黏物質(一種半透膜)。
針對可以吃的果汁晶球，實驗上我們會先分別製造海藻酸鈉溶液和乳酸鈣溶液，首先配製海藻酸鈉溶液，溶質和水的比例約為1:50到1:100之間(例如0.5g搭配到25g或25ml的水，或是1g搭配100ml的水)，水中可以添加耐鹼性色素(如果只是想做不可食用的化學粉圓的話)或是直接使用果汁取代水(這樣就是要調製可食用的果汁晶球)，如果使用熱水溶解海藻酸鈉大概僅需五分鐘，但如果是用冷水，則必須等待20到30分鐘左右，待液體成為非常濃稠的凝膠狀即可作為實驗用的配料。接下來是製作乳酸鈣溶液，乳酸鈣比水約為1g比上100ml-200ml的水。接下來將海藻酸鈉溶液輕輕放在湯匙、勺子或湯瓢上，然後慢慢放入乳酸鈣溶液中，這時就會在海藻酸鈉溶液外形成一個薄膜，然後這顆球就是果汁晶球了。當中可以藉由加入的速度或是湯匙的大小來決定那顆晶球的大小。這種晶球只有外圍是固化的，裡面仍然是海藻酸鈉搭配果汁的混合液，由於晶球其實是半透膜所構成，這一實驗也可以用來模擬生物細胞膜的半透膜，如果晶球一直靜置在鈣鹽溶液當中，還是會逐漸讓鈣鹽溶液(乳酸鈣溶液或是氯化鈣溶液逐漸被色素所染色)。
圖片：尚未混合的乳酸鈣溶液(左，與柳橙汁混合)與海藻酸鈉溶液，這個測試是倒過來將有果汁與色素的溶液先和乳酸鈣混合，這樣做出來的結果比較差，
海藻酸鈉不容易包覆果汁，且如果整杯倒下去很容易形成膠黏的大塊狀物質。
實驗過程當中如果果汁溶入的對象調換過來，變成果汁先溶入乳酸鈣，然後海藻酸鈉溶液再另外快速加入，則容易失敗，新形成的膠體比較難以包覆果汁。實驗過程當中如果海藻酸鈉水溶液的濃度降低，這時會讓半透膜更鬆軟而易破，強度會整體降低。然後，如果採用不同的鹽類，也會讓晶球的形成出現不同的情形(這個部分的延伸實驗就真的只能純粹觀察而不能吃了)，像是赤血鹽、硫酸錳、硫酸鎂都會失敗，而氯化鋇則會成功，這當中造成半透膜形成的原因應該並不僅只陽離子的部分，不同鹽類的陰離子同樣會對實驗結果造成影響。甚至同樣是鈣離子化合物，但是氯化鈣、乳酸鈣與葡萄糖酸鈣這些參與的鈣鹽不同也同樣會造成反應速率不同，並且可以調整半透膜的厚薄或硬度。
參考引用資料：
1.化學粉圓與麵條─台中教育大學許良榮教授 NTCU科學遊戲實驗室網頁
https://scigame.ntcu.edu.tw/chemistry/chemistry-019.html
2.魔法分子料理
3.家中自製巨型爆漿分子料理【LIS實驗室】
https://www.youtube.com/watch?v=_dQ9QIHdQqI
4.晶球飲料
https://cookpad.com/tw/%E9%A3%9F%E8%AD%9C/17215216-%E6%99%B6%E7%90%83%E9%A3%B2%E6%96%99
5.令人驚奇的分子料理是這樣來的：食品科學中的晶球技術（上）─泛科學
https://pansci.asia/archives/164992
6.從炫技料理到可食用水球：食品科學中的晶球技術（下）─泛科學
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