全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

Arduino與Excel在化學反應連續量測之應用—秒錶實驗

硫酸鈉水溶液與鹽酸溶液反應會產生硫沉澱,沉澱量變化可用來表示化學反應快慢。近年來,數位量測取代肉眼觀察,但量測終點的閥值卻都是由實驗者主觀地自訂。我們不斷改進實驗,做了以下努力與成效: 一、 利用ARDUINO配合光敏電阻進行全程連續量測,並由數值分布圖發現硫沉澱速度並非固定。 二、 因為有讀取到全程連續量測值,我們測試出同時配合EXCEL的AVERAGE 與高次方TREND函數進行數據優化,可以成功反推每個瞬間反應速度。 三、 由全程連續量測發現,原想以反應結束的時間做為閥值是不可行,但我們意外找出非人為定義之閥值,且此閥值不受(1)外在光源強度、(2)容器深淺或容量、(3)感應器校準與否之影響。 四、 我們求得達到反應最快時之反應速率級數。

天吶~我用蛋白把湯變清澈了 —蛋白打發的泡沫對食材浮沫的吸附力探討

實驗中蛋白打發最佳的情況,是使用電動打蛋器打發3分鐘綿密的雞蛋蛋白。打發的蛋白加鹽1克水煮後,打發的蛋白體積最大的狀況96.7±5.4ml,而且蛋白加鹽煮起來QQ的不易破掉,所以之後的實驗在打發的蛋白前都加1克的鹽。以下是每種食材產生浮沫的處理方法最佳方式為: 牛肉水煮沸後30秒,加入打發1分鐘的蛋白不攪動。 牛骨加入蛋白時機是在水煮90℃時,加入打發3分鐘的蛋白後不攪動。 豬骨水滾後60秒加入打發3分鐘的蛋白攪動30秒。 蛤蜊水煮沸後馬上加入打發3分鐘的蛋白攪動60秒,可使湯變得更清澈。 蝦頭水煮沸後30秒時加入打發5分鐘的蛋白後不攪動。 魚骨加入打發3分鐘的蛋白後攪動60秒,效果最佳。

「植」作未來肉之黏性與彈性研究

本研究以純天然食材製作口感好且容易吞嚥咀嚼的植物肉為目標,選擇纖維量不同的食材製作植物肉,分別是芋頭、香菇、乾銀耳;在來米粉、糙米、蓬萊米、糯米、馬鈴薯作為黏著劑,比較自製與市售植物肉之彈回能力、復原能力和變形程度。 依本研究設計的【黏性測試實驗】、【彈性測試實驗】。發現攪拌40秒後的蓬萊米、攪拌20秒後的糙米和攪拌60秒後的馬鈴薯最適合作為植物肉的黏著劑。在9種植物肉的組合中,以糙米攪拌20秒+香菇的彈性最佳。彈性回復力測試中,蓬萊米攪拌40秒+乾銀耳、糙米攪拌20秒+乾銀耳或香菇的組合復原能力最佳。實驗數據不僅提供植物肉的硬度分類,也能為調整纖維和黏著劑的分量提供參考,做出更好的植物肉!

檢測奇招-從愛玉出發

本研究是以機械取代手工製作愛玉凍,以及開發自製食品質構儀的過程。起因於想製作衛生的愛玉凍改以機械製作並維持流程不沾手。為了比較愛玉品質研發自製檢驗食品質構儀。利用不同的攪拌刀具和機械方法製作愛玉,並與手工製作的愛玉品質進行比較。結果是調理機搭配鈦網刀頭,只需2分鐘,即可做成優良的愛玉。整體 流程快速衛生品質與手工愛玉不相上下自製質構儀經過改良,並與市售電子式質構儀比較驗證。在檢測同樣的愛玉時結果口感 數據接近、整體趨勢相符,具有相當的可信度。最後再以質構儀檢測其他性質的市售食品,同樣可以測得物理特性並分析出口感!證明它可以廣泛運用在其他食品上,完成新型手動質構儀開發。

「生紅過夏」—馬祖老酒

民國104年,老師曾做過老酒的科展研究,但釀製過程中老酒發黴,導致實驗失敗,所以我們決定用五年級習得的自然研究方法,再次挑戰製作馬祖老酒。 我們先去馬祖酒廠和林義和工坊進行訪談,發現釀製老酒最佳配方為圓糯米、水、紅麴和白麴,比例為10:10:1:0.06。釀酒方法為:浸米、蒸煮、攤飯、落潭、拌合、澄清、壓榨和煎酒八個步驟。我們進行兩組實驗,第一組研究米種系列的不同,第二組研究製酒液體的不同,並分別探討其「酒精度」、「酸度」、「糖份」和「風味」之差異。 為期32天的觀察後,發現製作老酒之米種還是以糯米系列最適合。製作老酒時還是以過濾後的生水為佳,但製酒液體可加入少量老酒避免發黴及提升風味。

烤出滿滿的幸「芙」〜探討泡芙空心的秘訣

影響泡芙空心的因素有澱粉糊化和筋性、配方水分和油脂含量及烤溫。本研究發現奶油、水、麵粉和蛋液最佳比例為1: 2: 1.67:1.75。麵糰糊化後應降溫至60℃以下再分次加入蛋液,4份食材蛋液量200克的麵糊拉伸力可刮起呈倒三角形(約4公分)為最佳狀態。澱粉蛋白質成分越多麵糊吸水量越高,低筋麵粉泡芙中空狀態最佳,高筋麵粉泡芙支撐度最高;油脂越多泡芙中空高度越小,支撐度越大。增加蛋液量的泡芙支撐度最佳。麵粉和蓬萊米粉比例4:1的泡芙中空高度最大;三種米穀粉以蓬萊米粉泡芙中空高度最佳,可取代麵粉製作空心泡芙,其奶油、水、米粉和蛋液最佳比例為1:2:1.67:2.37。麵粉和色粉比例為49:1的泡芙中空高度較佳。需分兩階段烤程讓泡芙上色均勻。

抓不住你的味~以本校五年級學生為例

這幾年疫情的關係,許多人在確診後味覺受到影響,深感到味覺的重要。但味覺不單是口中品嚐到的味道,而是與其他感知均有關聯。本實驗探討顏色是否會影響五年級學生運用視覺、聽覺、嗅覺、觸覺判定甜味?我們以日常生活中會看到的三原色、漸層色來調製糖水,再以無色糖水對照進行實驗,分析了解使用感知判定甜味,會使用哪些方法呢?我們邀請本校五年級的學生進行實驗,實驗後填寫問卷,共回收1277份問卷,內含有效問卷數1109份,進行問卷整理,並統計分析數據及製作圖表,希望藉此研究,讓我們更能了解各感官對甜味的關聯性,並且認識自己的味覺。

「稻」出「鋁」想「充」能力

本研究利用農業廢棄物再加工後的-炭化稻殼,經食用醋處理後搭配環保防水明膠配方製成碳紙電極,作為可充式鋁電池的正極材料;負極則是在鋁箔上塗一層較環保無毒的PVA;電解液使用2M氯化鋁/0.1M食鹽水/5g醋酸鈉,吸附在濾紙上,成功製作出可充式「炭化稻殼紙/鋁電池」,充放電循環3次後,放電的初始開路電壓最高可達1.296V,初始短路電流可達137.1mA,串聯兩個電池後,成功使LED燈發光持續至少72天,亦可推動風扇在約4mA的工作電流下維持215分鐘。 本作品多使用食品級的環保材料,較以往作品具有低汙染、低成本、超輕薄、可充電、可彎曲等多項優勢,充電後的穩定性更優於市售石墨片電極,可連續充放電至少5次,期待能為大型儲能系統添加一股永續環保的新契機。

不同吸附載體礦物對於白蝦飼養水質之影響

我們選擇了台東在地的礦物-絹雲母,與蝦農常使用來淨化水質的吸附素材,如:活性碳、麥飯石和沸石,藉由觀察白蝦養殖造成的汙染物質的變化來討論不同吸附材質的淨化水質能力。我們一開始採各3 g的不同吸附素材加入蝦池中,可以發現絹雲母可以以較低的價格達到和其他吸附素材相當的效果。第二階段我們另外添加了光合菌到蝦池當中,可以發現水質明顯穩定許多,我們推測光合菌與吸附素材搭配使用可能有更好的效果。絹雲母是台東在地開採礦物,不像活性碳等其他吸附素材如此昂貴,若研究成熟後能將絹雲母推廣於台東縣內的蝦農,或許能促進在地產業發展來互相合作以減少成本的負擔,可以以較低的成本達到淨化水質的目的。

探討咖啡葉萃取液對α-澱粉酶活性之影響

本研究探討咖啡葉的萃取液對α-澱粉酶活性之影響,分別檢測α-澱粉酶於兩種溫度、4種不同來源、28種自製咖啡葉萃取液,及一系列濃度之純綠原酸、純咖啡因、純芒果苷、純槲皮素和純EGCG環境中所產生之葡萄糖含量,用以評估α-澱粉酶之活性。實驗結果顯示,4種不同來源之咖啡葉萃取液,均對α-澱粉酶活性有抑制效果,其中以C牌抑制效果較佳。另外,咖啡葉會因不同生長位置、成熟度影響其對α--澱粉酶的抑制效果,其中以經揉捻、布球揉、解塊之咖啡嫩葉所製之萃取液對α-澱粉酶抑制效果最為顯著。再者,純綠原酸、純芒果苷、純槲皮素和純EGCG皆會抑制α-澱粉酶活性,且其濃度與抑制效果呈正相關,且彼此間均有協同作用。