全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

「黍來寶」玉米廢棄物的隔熱與防撞緩衝包材應用

本研究以玉米廢棄物(玉米苞葉與玉米梗芯)為核心,探討其在隔熱與防撞緩衝材料方面的應用潛力,旨在促進資源再利用與環保理念。研究結果顯示,玉米廢棄物製成的隔熱板材優於市售軟木墊,特別是(0.2 ~0.5cm)的玉米梗芯板材及其雙層設計,展現卓越的隔熱性能。而在緩衝材料實驗中,2cm玉米梗芯的防撞效果最佳,優於市售氣泡布及乖乖粒,顯示其作為緩衝材料的可行性。儘管玉米苞葉因結構鬆散而數據值較差,但可透過密度改良將具應用潛力。本研究證實玉米廢棄物可轉化為兼具功能性與環保性的創新材料,未來可進一步發展加工技術,提升商品價值化與市場競爭力。

兔紙顯維纏繞術

本研究挑戰以草食性動物的便便短纖維混合影印紙的絲狀纖維,製作永續綠色經濟紙張。首先向FaceBook兔子社群的社員請益兔子的習性、飲食習慣、生理狀態,驗證與修正自己飼養兔子的經驗,並以酸鹼中和法、吸附法和煮沸法處理兔子便便,從牠的便便中發現短纖維與回收影印紙絲狀纖維的差異,於是以紙纖維的特性補足便便短纖維的功能,分別以成分比例、打漿時間與方式、著紙1工具、壓製方式和乾紙溫度等五個實驗,製作便便紙。以拉伸測試與吸水速度探究便便短纖維和紙纖維纏繞模式,據以驗證製紙變因對纖維纏繞的影響,進而提出影響便便紙製成的因素,提出兔紙的應用與改良建議。

洋起環保光芒-利用芒草混入洋菜膜探討取代塑膠薄膜的可能性

塑膠垃圾汙染日益嚴重,為了替環境盡一份心力,我們決定研究芒草膜。使用洋菜 凍脫水製成芒草膜,在混入芒草草席,再進行拉力、吸水和燃燒能力物理測試及土壤掩埋分解測試。發現自製芒草膜可以達到一定方便性;經土壤掩埋一個月後即可完全分解。 我們依據自製芒草膜各種特性考量,選出最佳比例:煮30分鐘芒草+洋菜溶液芒草膜用手繩編法三條將其製成塑膠袋,證實自製芒草膜可以達到一定程度的功能和便利性,燃燒後可大幅減少灰燼剩餘質量;經土壤掩埋後亦可在自然環境下完全分解,達環保目的。

神仙豆腐-臭黃荊應用與探討

本研究探討臭黃荊葉製作「神仙豆腐」的科學原理與應用,重點包括:(1)以碳酸鈣取代傳統草木灰作為安全凝結劑,最佳比例為9克葉粉、1克碳酸鈣、500毫升水,凝結效果良好無異味。(2)透過碘滴定法發現臭黃荊與其他飲品、藥材比較,抗氧化能力優異。(3)開發創新食品神仙桂花球,雙層結構設計改善臭黃荊風味與接受度。(4)設計茶包配方,以臭黃荊為基底搭配薄荷、菊花等食藥材,兼具養生功效與適口性。實驗中為了解決科學問題,自製門形抗壓機、滴定終點判讀器、無氧攪拌器等特殊工具;還發現空氣接觸量不一定影響抗氧化力、新鮮葉片抗氧化優於乾燥葉粉等結果。最終結果顯示臭黃荊具有養生食材的開發潛力,突破傳統製作方式與風味限制。

LET 魚 GO—探討河岸墩式碼頭基樁設計,以減少死魚堆積問題

當地夏天的河岸碼頭常堆積了很多死魚,造成環境很大的惡臭問題。我們實地探勘和查考資料後,製造模型進行微型實驗,模擬了不同季節的風向、風速和浪的大小,以及墩式碼頭基樁不同的形狀對於死魚堆積的影響。 我們用 1/200的比例尺依照實境設計了模型河道,然後設計不同形狀的碼頭基樁模型。微型實驗中發現,矽膠小魚堆積與水流侵蝕和泥沙堆積有密切切關係,而碼頭基樁的截面形狀是「水滴流線型」或「雙尖流線型」,水流侵蝕效果最好,能有效減少65%的矽膠小魚堆積率。此外,採用被動式的雨水沖刷設計,把圓柱體後方的負壓區改成正壓區,也能有效減少22的矽膠小魚堆積率。我們的設計不僅符合環保,而且還能節省成本,能有效解決河岸碼頭死魚堆積的問題。

自製益生菌-水克菲爾菌生長影響因素之研究

水克菲爾菌是一種可於2~3天內自行培養的益生菌飲品,本研究旨在探討影響其生長的關鍵因素,透過針筒定期測量產氣量,並記錄pH值與最終菌重。結果顯示,富含礦物質的黑糖與椰糖最有助於菌體生長。查閱文獻後推測鈣離子為關鍵因素,進一步實驗亦證實添加鈣粉能顯著促進生長。使用如煮沸放涼的自來水,因富含鈣離子,菌的生長優於其他水源,再次印證鈣離子的成效。此外,當【菌:糖:水】= 1:2:4 時,產量最高。養菌過程建議保持通氣;溫度25°C時菌的生長最佳;菌若曾處於低溫(1℃)或高溫(30℃)環境一週,即使後續置於25℃,其活性仍受抑制。本研究成果可應用於水克菲爾飲品製程條件之優化,提升其品質與穩定性。

掌中糊~探討水調麵糊流變性及對抹皮潤餅製作的影響

本研究利用高筋和中筋麵粉調配水粉比為0.8~1.1的水調麵糊,透過單位面積麵糊黏手的重量、流速、斷裂時的臨界質量及斷裂點的回縮實驗,探討水調麵糊的流變性及對抹皮潤餅製作的影響,並嘗試以海藻酸鈉來改變麵糊流變性,調出適合新手製作的抹皮麵糊。實驗結果以中筋麵粉水比1的麵糊黏手性、流速適當,麵筋強度不會造成麵糊回縮,加熱凝膠化的餅皮厚薄、彈力及耐水程度與市售餅皮接近。水粉比1.1的中筋水調麵糊加入0.2%的海藻酸鈉,做出的潤餅皮彈性最好,捲料時比較不容易破裂。水粉比1.1的高筋水調麵糊加入0.2%的海藻酸鈉,做出的潤餅皮耐水性最好,包捲高水分的食材較不容易浸溼露餡。

麵麵俱到-不同原料取代比例降低熱量之口感探討

全球以麵條為經常主食的人口超過20億,此次研究將利用原料的分析、製作的標準化、以及器材的設計與測量,找出最佳比例,目的是製作出降低熱量又健康的麵條! 自製【延展性測試機】測量自製麵條的彈性與軟爛程度,從嚼勁的口感,自製【咀嚼度測試機】,模擬門牙切斷麵條的方式搭配電子紀錄測量麵條的咀嚼度,從原料分析熱量以及營養元素,綜合以上判斷找出最佳比例! 最佳比例麵條板豆腐50%、黃豆粉20%、麵粉30%結合【麵條感官評測】,綜合評比後高達96 %民眾願意嘗試,獲得民眾青睞! 實驗歸納,最佳比例麵條,吃下相同重量可以減少熱量34.6 %、蛋白質增加82%、膳食纖維增加92 %,且【冷藏最佳品質可保持7天】,我們的麵條低熱量又不造成負擔!

誰偷走了玉米的甜?

本研究選用佳穗9號黃玉米探討玉米糖度的變化,利用數位糖度計及無線光與顏色感應器,我們成功建立了一套可以簡單並準確測試玉米糖分及澱粉含量的實驗流程。實驗的結果證實玉米糖分會隨著時間漸漸轉化為澱粉,造成甜度降低、口感變硬;利用冷藏或冷凍保存,則可以延緩玉米老化的速率。 當玉米與其他蔬果一起保存時,會因蔬果的影響,造成玉米老化的更快,甜度降得更低,例如:香蕉、洋蔥等;實驗中利用我們自製的乙烯吸收劑,能有效減少香蕉對玉米的影響,維持玉米的甜度,推論出乙烯是造成玉米老化的原因之一。最後,希望我們的研究可以幫助農民與食品業者優化玉米的保存方式,也可以讓消費者在購買後,能更方便又適當的將玉米保持在最佳狀態!

「益」生好友–烏趖趖(oo-sô-sô)的茭白筍

從文獻及農友經驗得知,菰黑穗菌有助 茭白筍成長;但茭白筍含大量孢子時會被遺棄,因此本研究以新鮮和乾燥茭白筍調製汁液,探討烏趖趖(oo--sô-sô)的茭白筍汁能否促進種子發芽及蔬菜成長為主題,結果發現: 1.茭白筍汁可促進小白菜、香菜和高麗菜等種子發芽;秋冬轉作促進小番茄、馬鈴薯、甜菜根的生長,提高甜菜根、馬鈴薯和蘿蔔1至1.6倍產量;春天轉作促進甘薯葉、空心 菜、韭菜、芋頭和木瓜的生長及產量。 2.乾燥茭白筍的汁液有助鼠尾草、甘薯葉和空心菜的生長。 3.實驗組根莖葉剖面皆無黑點,且小番茄甜度較高。 本研究結果能提供農友再利用茭白筍及季節轉作的參考,降低化學肥料依賴與環境負擔,增加作物產量,具環保與促進循環農業之應用價值。