化學科

蛋白凝膠富有彈性、保存性及營養，除了可食用也有多種加工特性，是肉製品中不可或缺的配料。若能控制凝膠的特性可使其更加貼和市場的需求以應用於乳化型肉製品或火鍋料等食品，故我們以此為出發點來研究不同變因對蛋白凝膠的影響。 實驗發現蛋白混合液的最終pH須12以上才會變性形成凝膠。加入金屬離子可減少帶負電的蛋白質分子間相互排斥的靜電力；+2與+3價之金屬陽離子與+1價離子相比，更能提供蛋白分子間更多的連結點來形成凝膠。蛋白液溫度實驗顯示溫度越高凝結越快但最大強度越弱。 另外，添加不同種類的醣對凝膠強度有不同程度的加強。最後，我們對凝膠成品進行烹煮加熱，烹煮溫度越高，成品強度便降得越低，甚至使凝膠結構快速崩解。

準備科展題目時，搜尋到紙片離心機，該設備利用旋轉紙張圓盤達到高速的分離效果，以此裝置協助非洲疾病盛行地區進行血液離心及分析。 以紙片離心機為主題，實驗設計探討紙張材質，尺寸及重量；線的材質及長度；孔的數量及距離，採取不同方式組合測量紙張圓盤轉速，實驗結果以西卡紙為材質，半徑4或5公分，重量約10.0公克，孔的數量為2或3孔，孔距1.0公分，轉速較高效果較好。 西卡紙裁剪後規格無法一致，決定採3D列印製作出圓盤，以手動方式轉動毛細管吸入之不同澱粉或鴨趾草混合液，進行離心分離及分析。 實驗結果顯示，3D列印圓盤高速轉動後可將混合液中固相與液相分離，未來希望可以比較3D列印圓盤結合毛細管，在分析化學上進行更廣泛的應用。

上自然課時提到葉綠素使我們產生好奇，我們改進前人拍攝激發光譜的儀器開始做探究，結果成功組裝出讓激發光譜可直接拍攝的儀器，而不需長時間曝光 60 秒以上， 改良了研究上的方便性，我們以酒精萃取地瓜葉的葉綠素，透過臭氧氧化葉綠素與碘滴 定的方式，驗證葉綠素具有抗氧化力，並在所拍攝的穿透光譜與激發光譜中看到葉綠素 濃度與螢光強度的變化，發現葉綠素具有螢光自體吸收的現象，而使螢光強度並不見得濃度越高而螢光強度就越大。最後我們綜合穿透光譜、激發光譜及碘滴定的方式發現葉綠素遇到酸、鹼、加熱和照射紫外光時都會影響葉綠素螢光強度與抗氧化力強弱。 (相關單元：自然與生活科技，康軒版，5 上第二單元，植物世界面面觀)

參考本氏液、斐林試劑的組成，利用氨水、乙二胺、乙醇胺、乳酸鈉、柳酸鈉取代 本氏液中的檸檬酸鈉，來檢驗還原醣。我們發現當以氨或胺類為配位基和硫酸銅所形成的溶液，在和還原醣反應後較不易形成氧化亞銅沉澱。若改以乳酸鈉和柳酸鈉為配位基則可以更快的形成氧化亞銅沉澱。另外我們也自製還原醣檢測試液可比市售本氏液和斐林試液更快的和還原醣反應，提高檢測的效率。

幹細胞治療為全球再生醫學趨勢。 微球是一種三維細胞培養的方式，目前最普及的微球Cytodex具價格高、需額外透析膜來分離材料與細胞等缺點，引發我們開發磁性奈米氧化鐵纖維素微球的動機。 藉由共沉澱法合成磁性奈米氧化鐵，再以乳化法將其包覆於羧甲基纖維素微球中，表面透過交聯反應使微球更加穩固。我們嘗試四種變因調控微球製程參數，成功使微球粒徑大小達到與 Cytodex 相近的長邊204.886 µm，且驗證幹細胞能於微球表面生長，並透過磁性分離快速獲得幹細胞。 本研究成果相較於市售微球透析膜方式，方便、環保且低成本。未來可進一步探討微球的光熱性質使細胞脫離微球表面，避免細胞傷害，利用化學材料設計與合成磁性微球放大幹細胞，提供更新穎的細胞培養分離方式。

日本被稱為「腸胃清道夫」，本研究發現添加物可改變蒟蒻的凝膠性質，善用其凝膠性可開發蒟蒻創意用途。 首先藉由自行設計的硬度、彈性等測試器具進行物性測試，操縱變因包含蒟蒻濃度、鹼液pH值、鹼粉(鹽類)種類、常見添加物、天然色素、貯存方式等。研究發現蒟蒻濃度與pH值是影響品質的關鍵，膠體pH10以上有助於固化成型。糖的添加會使凝膠性下降，但鹽巴有助於凝膠，實驗中發現Na⁺優於Ca²⁺、Mg²⁺，這些現象符合陽離子可提供交聯作用的模型，提出蒟蒻電池是可開發的環保微型電池。利用天然色素可增添蒟蒻視覺性與特殊風味，採用酸鹼中和易使蒟蒻外表扭曲變形，採冷凍儲存方式會有離水現象使組織呈纖維網絡海綿狀，可做成蒟蒻海綿。

一般變色膜是用光致變色粉與PU膠混合而成，我們的光致變色薄膜是用天然染料吸收陽光的紫外線，使染料上的電子躍遷至銀離子膠體上而還原出奈米銀，使變色膜透光度變低。 我們成功的自製抽氣乾燥暗箱及3w鋁基板光照箱，讓光照成效能不錯的控制變因；自製多色光光罩吸光儀可記錄不同色光穿透變色膜下的光敏電阻感光電阻下降，偵測與之串接的一般電阻電壓提高的多寡，可算出透光率及透光恢復率的大小。 以Gy33感測器記錄變色膜的RGB值，轉由HSV之色相值等，可確切得知變色膜顏色變化的程度，未來以此製成的變色薄膜，可黏貼在汽車玻璃或窗戶玻璃上，達到光穿透率變低，光不刺眼、防曬、使車內或室內溫度下降，達到節能減碳目的成為可能。

網路搜尋到「一元電池」，因好奇而進行研究；歷屆科展作品皆採用一元硬幣來研究，但五十元硬幣才是最佳器材最後除點亮LED燈、啟動電子鐘，更突破性點亮鎢絲燈泡，但仍無法使手機充電 。 「一元電池」使手機充電影片，經驗證是偽造，但由影片找到實驗元件：硬幣、鋁箔紙、鹽水及硬幣連接方式；使用三用電表測量電流及電壓，需等數值穩定，才能獲得較客觀的結果。 酸酸鹹鹹冰梅肉充當電解液也算創舉；硬幣電池串聯，電流強度未增加太多，但電壓卻呈倍數成長；硬幣電池並聯，電流強度有增加趨勢，但電壓並無明顯差異；NaOH雖是最好的電解液，必須 等未來實驗技巧成熟後，再進行後續研究。 實驗後，應將硬幣恢復原貌，落實實驗倫理，希望往後研究能注意落實。

本研究設計出一款新型偵測硫化氫之螢光探針，螢光主結構選用BTIC，以疊氮基偵測硫化氫，利用側鏈將探針帶入粒線體。本實驗已合成出BTIC-N3和BTIC-N3-2，並透過NMR氫譜確認獲得目標產物。利用UV燈及螢光光譜儀證實兩款探針對於硫化氫的偵測能力並且兩款探針在10分鐘內皆可顯現出最高螢光強度，且BTIC-N3-2具較佳的螢光效果。此外，在選擇性測試中，加入硫化氫的探針產生之最高螢光強度約為其他試劑的9倍，確認了探針對硫化氫的高度選擇性。最後，我們預計將探針實際進行生物顯影，做多個結構顯影的比對。希望此款螢光探針除硫化氫偵測外，還能夠進行生物機制探討或疾病細胞篩選的應用。

減塑是必行的工作， 由2021年消耗28億杯咖啡紙杯資料中，我們計算出每年消耗約2000公噸的PE，我們以愛 玉子：水 =1g：80ml的比例，以20℃的水用果汁機攪打90秒萃取愛玉凍，透過蔬果烘乾機以50℃烘乾8小時製成愛玉薄膜，以自製的測量薄膜的張力，找出較堅固的薄膜，薄膜厚度經測量為0.004cm。愛玉薄膜具有防水、在100℃熱水煮1小時也不溶化，在烤箱140℃烘烤20分鐘不被破壞、不溶於99%酒精、丙酮、飽和檸檬酸、99%醋酸、飽和小蘇打溶液中，化學性質穩定等特性。透過將高熔點起司煮成起司糊當黏著劑，成功將愛玉薄膜鍍於塔模餅乾上， 在裝熱水的測試中，成功的在1小時後都不滲水，並透過咖啡測試，發現對於熱飲味道的影響頗低，可以成為取代PE膜的環保替代方案。