前言

「民以食為天」。作為人民生活的基礎，「食」的相關科學其實也是作為引導學生從事探究的最佳出發點。舉凡從食物烹調、製作、加工、保存等，無一不與科學有密關係；由此延伸的食品安全議題，更是引導學生進行議題反思與批判能力的跳板。

臺北市立新興國民中學自然領域團隊老師，歷來以從事「食的科學」相關探究學習活動為聞名，除在臺北市區域資優方案連續多年以「食」為主題，舉辦多次資優活動外，更以此為七年級的校本彈性課程，引導學生作為科學探究活動的初體驗，在食的科學探究方面累積了許多能量。以下茲由化學的角度出發，介紹具代表性的「食作」化學探究活動。

 盲測與儀測

市售飲料喝來酸中帶甜，文學家形容有如「初戀的滋味」般地令人難忘，然而其中為了調整飲料酸甜程度所添加的人工風味，也常常欺騙了我們的味蕾。為了迎合不同愛好者的口感，調整之後的相同品項飲料（例如柳橙汁），在不同廠牌下所營造出的味覺也不盡相同。為了讓同學了解感官與儀器結果可能有所差別，我們以「盲測」方式開始這項活動。

進行「盲測」過程，首重不能讓學生有足以辨識產品的機會，因此事先須準備相同規格的試飲杯，杯上僅有標示飲料組別（如A組、B組等），在飲用過程，以相同的提示語提醒學生留意飲料的酸甜口感，並以文字進行記錄包含酸度大小、甜度大小等個人體驗資訊，甚至可請學生在其中預測果汁廠牌、何者才是真的鮮榨的果汁等。


圖1. 市售飲料盲測需準備相同規格之容器來進行

緊接著就是使用儀器進行糖度與酸度的驗證。糖度部分，現場教學可以使用比重計或糖度計會較為方便；酸度部分則可視學校設備狀況，使用理化實驗室現有的廣用試紙、延伸配合酸鹼鹽單元教學而使用滴定法或酸鹼度測定計（pH計）等來進行測定等。整個活動過程雖然相當簡單，然而必須提醒讀者的是：任何儀器都有使用上的限制條件，在闡釋結果過程不應過度衍伸。例如糖度計的使用，只能用在測定同種溶液的相對甜度，不能進行跨溶液（飲料）間的糖度比較。原因在於糖度計使用原理乃是利用光線在穿透不同濃度的液體時，光線折射角度不同而換算出液體的相對濃度，而折射角度容易受到溶液（飲料）中的其他成分影響，所以測量結果僅作為估算比較，不能作為實際含糖量的測定。


圖2. 學生操作糖度計的情形


圖3. 學生以滴定法測量果汁的酸度

教學建議方面，教師購買到的市售果汁（或飲料）種類越多，對於學生的挑戰與答案揭曉後的衝擊將會更顯探究過程的趣味。另外除了市售果汁以外，教師若事先準備時間充足，亦可以加入現榨果汁來進行盲測與實驗，如此會使活動的挑戰性及難度更為增加，也更易激發學生進行探究的動機。

若時間不足，可將酸鹼與糖度兩部分拆開進行，那麼可使用的材料將會更多樣，就不一定得侷限於果汁才行。例如就糖度而言，教師可由市售手搖飲所聲稱不同糖度飲料進行前述的盲測與檢定，末了並引導學生就生物課程所學，思考減糖、少糖等方式，是否有益於自己健康促進，甚至能夠減少胰腺癌發生的機會（中央研究院，2019）。

 添加物的使用

除了飲料在製造過程會加入酸甜物質進行調整以外，其他常見食品在製造過程，往往為了不同目的，如口感、風味、增色、保存等因素，也會使用許多不同種類的添加物，而這些添加物的使用，也將使我們的感官與味蕾為之所迷惑。除了善用「盲測」，讓學生以「實做」方式，實際體驗添加天然與人工添加物所製造出的食品是存在差異，在校園之中最簡便的方式就是餅乾的製作。

我們的課程是讓學生製作抹茶餅乾。為了引起學生動機，我們仍使用「盲測」，在課程之前由老師事先製作添加天然抹茶粉、人工抹茶香精的餅乾，讓學生分別就外觀、呈色、味道、口感等進行個別評斷，之後帶領學生現場製作抹茶餅乾。在餅乾製作過程，學生除可以體驗家政課程餅乾的製作樂趣以外，亦可針對天然抹茶粉、人工抹茶香精等進行實際觀察與體驗；製作成品帶會家中，也可成為回家親子研討的主題，將食品添加物的議題帶入家庭之中。

教學建議方面，教師可以搭配不同季節的食材來進行此一課程，如芋頭vs.芋頭香精，來進行芋頭餅乾的製作與比較；延伸部分又可融入食品色素使用之教學，如讓學生實際看看天然芋頭製作的餅乾與添加色素製作的餅乾呈色結果差異等等，以激發學生進行相關議題的深入探究與反思。


圖4. 抹茶餅乾的盲測活動，猜猜誰才是天然的。


圖5. 自己動手做抹茶餅乾，融入化學原理的食品探究課。

 自己配汽水

大熱天或劇烈體能活動之後的一大享受，往往就是痛快地暢飲一罐/一杯冰冷的汽水。其實深究汽水的製作原理，無外乎將糖漿添加至碳酸水中所製成。汽水工廠製作罐裝飲料的過程，為了增加二氧化碳的溶解度，因此往往需要降低溫度才行；趁著二氧化碳溶入量增加的同時，將罐子密閉起來。餐飲店的汽水機調製汽水並不需要密閉罐子，它僅需在客人按下汽水按鈕後，於低溫狀況下將水與二氧化碳氣體混合成碳酸水，再與糖漿以一定比例混合，就可以從機器釋放出冰涼的碳酸飲料了，所以餐飲店汽水機打開來看，裡面就是二氧化碳鋼瓶與糖漿瓶而已（劉宜叡，2018）。


圖6. 汽水機外部（左）與內部構造（右）。 打開後可看到二氧化碳鋼瓶與糖漿瓶。

實驗室中雖然沒有高壓二氧化碳鋼瓶可以製造碳酸水，也沒有糖漿可以調味，可是我們有化學藥品（檸檬酸、小蘇打粉），添在一起後會像汽水一樣冒泡泡，若再加入一些味道（橘子香精製造出橘子味、糖製造出甜味），然後再輔以一些顏色（黃色食用色素＋金黃色食用色素），那外表看起來就跟橘子汽水沒甚麼兩樣。實際教學過程，學生對於用一些簡單化學粉末就可以製造出橘子風味的汽水，一方面感到神奇訝異，另方面感到有點恐怖。從活動之中體驗化學藥品與添加物可以調配許多日常生活常見的飲品，而這些飲品使用糖分之多，也是讓學生在當下受到極大的衝擊。

教學建議方面，若調配比例適當，可準備市售常見橘子汽水等讓學生挑戰盲測，甚至以色素調成不同類型汽水（學生曾調成如可樂般的焦糖色）來增加活動過程的衝擊與反思程度。此部分課程若有時間，甚至可引導學生進行商品成本與販售倫理等，更高層次的思考。


圖7. 自己製作化學汽水，既有趣有恐怖。

 結語：一個不同的開始

從化學的角度切入食品科學，是一個能夠吸引學習者目光的課程統整切入點。而以食品科學為主題的教學，除了可在自然領域內進行領域課程的統整外，亦可跨領域延伸至綜合領域家政課程、健康與體育領域的健康課程，甚至是社會領域課程。而研討內容除了食品的化學觀點外，亦可與個人健康、安全飲食、商品成本、生產者方面切入。學生除在課程之後能夠反思自己到底吃下去的是甚麼樣東西以外、也可以刺激學生進行高層次的思考。

透過本文的拋磚引玉，希盼可以激發不同背景的教師同仁的不同類型思考，一起為培養能夠合乎現代、面對未來的科學公民而努力。