飲食文化與化學：創意生活趣味化學—高職化工科科普社團實作課程模組 錢偉鈞*、林柏佑、黃文彥、蘇建彰 朝陽科技大學應用化學系*wjchien@cyut.edu.tw n  緣起 多元化自由選擇的社團活動是學校的幸福圖像的重要項目之一，校園多元化發展，著重以學生為中心的發展模式，成為當前教育改革的趨勢。各級校園中學生社團扮演著讓教學得以多元延伸的功能。學生社團是依學生志趣、能力所組成的團隊，在學校負責督導下，基於共同的理想與理念，透過活動的規畫與參與，擴大生活領域、增廣見聞、豐富學習的內涵與強化學習的效果，促使學生培養多元的興趣與能力[1]。透過社團的活動功能，協助學生在生活中善用學習資源，培養自我探索、自我肯定、自我突破、自我了解以至於自我實現的能力是社團首要的教育目標[2]。 2008年一項針對二十所高職學校1200名學生，所進行問卷調查結果顯示：高職學生社團活動參與程度與學習成就成顯著正相關，亦即社團參與程度越高的同學，其學習成就也越高，然而學生社團類型以體育性社團最多，最少者為服務性社團及學術性社團。高中職校學術性社團的主要目標在於透過社團運作可以達到培養研究風氣，提昇專業技能，進而能藉此逐步培養未來就業優勢[3]。如何能發揮高中社團活動活潑有趣的特性，融入專業教學的議題，激勵學習興趣，在不落入正規課程的拘束與框架的同時，又能達到培育專業技能的延伸效果，是值得投助心力規劃的。 n  飲食與化學 我國是米食是文化最為精緻地區，除了作為主食外，更發展出多元且具地方特色的美食，不僅與每個人的生活緊密聯繫，也蘊釀出特有的文化內涵，特有的口感風味締造出每個人專屬的飲食經驗與飲食習慣。食品的口感風味與其中成分（例如澱粉）的性質有密切的關聯，為了追求更精緻的口感（像是〝彈牙”），促進品嚐意願（例如顏色、甜度與香味），或是需要延長保存的期限（例如有效的賞味期），通常都需藉助食品添加劑的使用，顯示美食背後與化學密不可分的關聯。 自三聚氰胺事件以來，食安議題已躍上媒體焦點，引發社會高度關注，新聞中的專業名詞，不論是添加劑的本身，或是相關的特性、毒性的介紹，乃至於檢測的方法，都彷彿上了一堂化學課，如能配合實作教學單元系統性的整合規劃，透過食品風味、外觀與口感的經驗，銜接具有創意的趣味實驗，融入以實作為主的研習性社團活動，以飲食為素材拉近化學教學與生活距離，期能進而引導健康的飲食習慣與食安觀念。 n  目的與規劃 以「創意生活，趣味化學」為主題，彙整趣味實驗單元，針對高工化工科學生化學研習社團設計實作型課程模組，結合食物口感與食安議題，從生活體驗的趣味角度，結合時事增進參與感，讓參與同學透過實務操作，在競賽與遊戲的氣氛中，寓教於樂，不落入正規課程的拘束與框架的同時，又能達到培育專業技能的延伸效果。藉此增廣化學與生活銜接的體驗，豐富學習內涵，更為未來生涯探索規劃提供思考與衝擊的機會。 設計三大主題的趣味實作課程模組，每一主題涵蓋兩項單元活動內容，每項單元活動之設計符合二小時的社團活動時間。 主題一：米的滋味 顏色密碼 單元1. 以米中所含的澱粉為主題，呈現米的口感與澱粉型態的關係，以碘與澱粉作用的呈色的差異，作為判斷澱粉型態的指標[4]。延伸至震盪反應中的碘鐘反應的變色時間之掌握，以競賽方式進行[5]。 單元2. 介紹修飾澱粉與追求〝Q彈”口感的省思，引入順–丁烯二酸不當添加的議題。 主題二：甜蜜光影 左旋右轉 單元1. 以醣類的光學特性—折射與旋光性為主題，以市場與果園中常見的折光式甜度計為應用延伸[6]。 單元2. 由變色搖瓶實驗體驗葡萄糖的還原性，並由亞甲基藍與靛藍胭脂紅的氧化還原致變色特性呈現顏色變化[7]。 主題三：毒物現形 食安把關 單元1. 以豆乾製品驗出二甲基黃為主題，探討顏色與食物的關聯，測試具有指示劑功能的二甲基黃酸鹼致變色特性[8]，並實際體驗二甲基黃的紫外光–可見光光譜的操作與光譜判讀。 單元2. 以穀物製品中的黴菌毒素為主題，介紹原本隱而不見的毒素的螢光特性，進而體驗螢光檢測器在毒素檢驗中的應用。 圖一為埔里高工化學創意社團實作模組課程之架構圖，各獨立主題之間皆有相關性相互呼應，銜接印證。醣類是澱粉的延伸，黴菌毒素以穀物食品作為取樣對象；碘鐘反應與變色搖搖瓶均屬震盪反應，設計為趣味實驗，適合作為小組競賽項目；順–丁烯二酸與二甲基黃則是為了滿足消費者口感或視覺感官所使用的非法添加劑；不同分子的光學特性，引導學員探觸分析檢驗的基本原理。 實驗器材的設計上，主題一與主題二大都由生活中隨手可取得器材或樣品進行實驗與觀察，主題三則拓展至食品安全把關領域中儀器分析的原理與檢驗流程的體驗。讓課程逐步進階，銜接生活與專業。每單元活動均設計學習單，活動成效於整體活動結束後，透過學員滿意度調查表及活動回饋單進行統計評量。 圖一：埔里高工化學創意社團實作課程模組架構圖 n  活動成果 104年11月至105年1月間，「創意生活，趣味化學」實作課程模組由朝陽科技大學應用化學系學生志工科普團隊—小種籽志工服務隊」，配合南投埔里高工化工科學生社團—「化學創意社」，於週五下午社團活動時間實施，社團成員人數為29人，共舉行六梯次活動，其中五次活動在埔里高工化工科實驗室舉行，為配合黴菌毒素檢測所需器材與設備，該次活動在朝陽科技大學應用化學系亞洲穀物中心實驗室以校外小型專題製方式舉行。本學期活動前，首先舉辦整體課程內容的綜合講解說明，強調學習重點，同時也預告活動有趣可期之處，激勵學習興趣，綜合講解授課實況如圖二所示。結合「化學創意社」活動的實作課程實施紀錄呈現於圖三。圖四呈現活動中藉由分組競賽激勵學習樂趣，同時強調同學分工互助的團隊學習的體驗，活動中同學間的討論與互動也是學習過程中重要的一環。 圖二： 「創意生活，趣味化學」實作課程綜合簡介課程的教學實況   圖三：創意生活趣味化學活動紀實：變色搖搖瓶實驗前的講解（上）；碘鐘反應小組競賽，同學聚精會神秤藥品（中）；黃麴毒素分析分組實驗（下）     圖四：「創意生活，趣味化學」實作課程透過小組競賽激勵學習興趣（左）；也強調同學透過協同合作，完成實驗的學習過程（右） 埔里高工化工科化學創意社學生參與活動後的滿意度調查結果顯示，喜歡整體活動安排的同學佔84% （非常滿意者佔32%）; 認同活動所安排的主題者佔88% （非常滿意者佔40%）；喜歡活動中所介紹的化學概念者佔88% （非常滿意者佔48%），喜歡活動中實驗操作技術的同學佔89% （非常滿意者佔46%），認為本次實驗活動有助提升自己學習化學的意願的同學佔88% （非常同意者佔52%），參與本次活動學生中有80%表示未來進大學會選擇化學/化工系為專業主修（非常同意者佔56%）。 對於本次活動的整體安排以及主題內容多數反映〝滿意”卻不到〝非常滿意”，根據回饋意見顯示，參與同學希望活動內容能夠與所學基礎銜接而不要太〝進階”，但同時也希望能增加實作的時間，特別是對儀器原理及操作的學習。顯示在社團活動設計跳脫框架的同時，多少還是受到正規課程的限束，卻也呈現出本次活動的設計對同學所帶來的衝擊所在。多數學生對於活動中的操作技術及專業概念的安排，都是給予較高的肯定，同時也表示未來有機會想接觸更多關於毒素檢測相關認識，由此可得知本次活動在拓展視野的同時，也有助於激勵學生對學習化學的意願。各單元中〝黴菌毒素檢測”是最能引起學生興趣，且最能吸引參與專注力的一項實驗，不僅讓參與同學印象深刻，在回饋單中紛紛表示未來對黴菌毒素相關主題會更想要進一步了解。由於本項活動是配合校外參訪的方式舉行，實驗之操作過程中使用到比較不熟悉的儀器與設備，程序也相對繁複，因此讓學生特別對此實驗印象深刻。而在高中階段較少機會能接觸到關於黴菌毒素方面的知識與實作，本次活動透過專業檢測實驗室的資源，讓學生近距離的認識毒素特性以並體驗檢測方法，提升參與同學對化學專業知識的理解與認識，相對也激勵了繼續學習動機。其次，讓學生印象深刻且覺得有趣的實驗為變色搖搖瓶，實驗本身的化學概念是由葡萄糖的還原性所導致的溶液顏色變化，同學對於變化明顯的實驗都感覺新奇較有興趣，也適合可以多安排以國小或國中年紀較小的同學作為展示實驗項目。 n  […]

飲食文化與化學：烹飪科學資訊介紹（上） 李  暉 國立東華大學課程設計與潛能開發學系國立東華大學科學教育中心leehuei@mail.ndhu.edu.tw `關於食物本身的化學成分與結構，和烹煮過程中所產生的化學變化，一直是喜好美食的化學家想深入瞭解的知識。這些知識固然和大學中的食品科技相關系所關係密切，但國內學者從美食的角度加以探討的，似乎仍十分有限。因此媒體中一些美食知識，或美食家所談論之內容原理，多係譯自國外書籍或媒體報導。事實上，烹飪雖是居家生活小事，卻隱含許多高深科學。例如經由教科書人人都可得知肉類的主要成分是蛋白質，加熱後會產生變性（denaturation）反應，但如何烹調才能保持鮮嫩多汁？這其中除了調味尚牽涉包括肉品種類、部位、爐具、鍋具、火力、時間、程序……等諸多變項，簡單的問題卻牽涉複雜的研究，而結果往往亦非簡單的基礎科學即可解釋。 在網路資訊尚未普及之前，相關知識不僅有限，在傳播上亦甚少見。近年來拜網際網路之賜，許多訊息透過Google大神蒐尋獲之甚易，但訊息雖多，像烹飪原理這樣既學術又生活化的知識，看似簡單實則繁複，又要能提供數據、深入淺出，為大眾所理解的文字呈現，的確不易亦不多見。另一方面，由於經濟能力提昇，溫飽之餘追求精緻，在國外逐漸發展成為登堂入室之學問，哈佛大學甚至有系列線上課程供人修習，相關書籍如雨後春筍紛紛出籠。 本人忝為《臺灣化學教育》「飲食文化與化學」專題主編，所知有限，尚未認識有以美食與化學為研究主題之化學先進。而對此主題有興趣，且博覽群書歸納比較，甚而將之實踐於生活之中者，不乏其人。但若將這些知識為文公開發表，目的雖是推廣分享於同好，但終因非原始研究者，似有未妥，故僅敢為文介紹個人所知之相關資訊，以餉同好。 以下資訊分三方面介紹：翻譯書籍、科普網站及線上課程。翻譯書籍介紹九本書包含兩本分子廚藝的書籍，科普網站介紹泛科學二十篇短文，線上課程介紹二門英文課程。 n  翻譯書籍 一、《料理的科學》The Science of Good Cooking 圖一：《料理的科學》一書的封面 《料理的科學》一書（見圖一）的原作者是The Editors at America’s Test Kitchen & Guy Crosby，2012出版；翻譯者為陳維真、張簡守展，臺北市：大寫出版社於2015年出版。此書是目前最新且最完整的一本烹飪科學的書籍。它不是一人一時之作，而是美國實驗廚房（America’s Test Kitchen）團隊（隨時都有三、四十位實驗廚師、編輯、食物科學家、試吃人員和廚具專家在此工作），投入20年探索料理基本原理的成果。在前30頁除了先介紹前言之外，從整體上討論測量、時間與溫度、冷熱、工具與食材，以及感官的科學；在主體部份分為肉類、奶蛋、蔬菜、辛香料、烘焙等五大區塊，以50個觀念（concepts）分別介紹烹飪中的科學。每個觀念以簡單的陳述開始，繼而詳述其中的科學原理。最具特色的是接著進行實際實驗或測試，包括過程與結果（常附有數據），然後附上一些相關的食譜（多達412個），並安插適當的基本知識和實用科學知識。所附之圖表與相片清晰易懂，是研究料理科學不可或缺的一本書。著名的科普網站泛科學（PanSci，http://pansci.asia/）就曾收錄轉載其中三篇（糖會改變質地和甜度，http://pansci.asia/archives/87237；麩胺酸和核苷酸可增添料理風味，http://pansci.asia/archives/87216；爆香能有效提升香料風味，http://pansci.asia/archives/87195），讀者不妨選擇試閱。 其實光是看這本書的介紹詞就夠吸引人的：「以基本科學解釋食譜背後的原理，你對料理將更豁然開朗。」、「本書不只解釋烹飪時的科學原理，也如實呈現團隊人員對於實驗廚房中獨一無二的科學實驗。其中有些好玩，有些創新—為什麼要做出有口感的布朗尼時，麵糊只能〝切拌〞不能攪動？為什麼想做出最美味的漢堡排一定得自己絞肉？為什麼以高溫烘焙疏菜前最好用鋁箔紙包覆？」，何不訂購一本慢慢品味。 二、《食物與廚藝》On Food and Cooking: The Science and Lore of the Kitchen   圖二：《食物與廚藝》一書三冊的封面 《食物與廚藝》一書（見圖二）的原作者是McGee, H.，New York: Scribner於2004出版；翻譯者為邱文寶、林慧珍、蔡承志，新北市：大家出版社於2009年出版。本書可謂廚房科學的聖經，自1984第一版問市以來所向披靡，《時代》雜誌評譽為「全球大廚，沒有人敢不拿這本書！」；中文版內頁介紹更貼切的語詞，故引用如下：「1984，本書於美國出版，在廚藝界投下一枚震撼彈；2004，增修了將近600頁內容，獲得世界級大廚一致推薦；2008，作者榮登《時代》雜誌百大影響人物；改寫了全球廚房，催生開創性的〝分子料理〞與〝化學廚房〞；獲得讚譽：〝凡張口吃東西的人，都用得上本書！〞；歷經1/4世紀，無書能出其右，連《時代》雜誌亦譽為〝小鉅著〞。」。在《料理的科學》一書尚未出版前，一直是筆者最重要的參考資料。 本書中文版分為三冊盒裝（可單獨購買），第一冊為原著1~4章，中文副名為「奶、蛋、肉、魚」；第二冊為原著5~9章，中文副名為「蔬、果、香料、穀物」；第三冊為原著10~15章，中文副名為「麵食、醬料、甜點、飲料」。記得中譯本剛出版時竟然賣到缺貨，還是請住高雄的朋友代購才搶到一套，近兩年再刷後才又重回市面，如今網路上還能免費下載到英文版的pdf檔。 作者在內容上，不僅分門別類的介紹了許多食物與烹飪的物理及化學原理，其它如烹調器具、食物儲存環境；甚至咖啡研磨與沖泡之技巧皆有論述；對於人類飲食習慣（終於有些〝文化〞討論）和歷史，亦有述及；而對於食材的介紹，諸如：物種、成分、特性、用途、地緣……等，更是詳盡。許多書頁的註腳，常附有與主題相關之趣事、軼聞與小訣竅。就因為如此著名，網路上評論與推薦文甚多，於此不再贅述。 值得一提的是，作者繼此鉅著之後，又在2012年出版了Keys to Good Cooking: A Guide to Making […]

飲食文化與化學：烹飪科學資訊介紹（下） 李  暉 國立東華大學課程設計與潛能開發學系國立東華大學科學教育中心leehuei@mail.ndhu.edu.tw 〔承《飲食文化與化學：烹飪科學資訊介紹（上）》〕 n  翻譯書籍 五、《鮮味的秘密：大腦與舌尖聯合探索神秘第五味》Umami: Unlocking the secrets of the fifth taste 圖五：《廚藝解構聖經》一書的封面 《鮮味的秘密：大腦與舌尖聯合探索神秘第五味》一書（見圖五）的原作者是Ole G. Mouritsen & Klavs Styrbaek，於2014出版；翻譯者為羅亞琪，臺北市：城邦文化事業於2015年出版。鮮味是中國自古以來烹飪追求的目的之一，但卻是被日本化學家池田菊苗在1908年找到「鮮味」的科學答案，而本書的書名Umami就是來自日文的鮮味。關於本書的介紹，《泛科學》已有極佳之專文（http://pansci.asia/archives/80302），此處不再贅述。 六、《味覺獵人：舌尖上的科學與美食癡迷症指南》Taste What You’re Missing: The Passionate Eater’s Guide to Why Good Food Tastes Good 圖六：《味覺獵人》一書的封面 《味覺獵人：舌尖上的科學與美食癡迷症指南》一書（見圖六）的原作者是Barb Stuckey，於2012出版；翻譯者為莊靖，臺北市：漫遊者文化出版社於2014年出版。這是一本教你如何品嘗美食的書，有趣的是作者並非美食家亦非名廚老饕，而是食品開發公司的研發專家，負責的是行銷、食品趨勢追蹤和消費者研究。或許基於工作經驗，她融合了簡明易懂豐富深入的資訊、個人的趣事，和精湛的文筆，從說明五官知覺到基礎味覺，以及風味的細微差異，簡單的說，就是教你如何嘗出美食何以吸引老饕，重新體會「味道」這個常用詞彙的意義。甚至教導我們味覺以外的感覺如何影響味覺，這當中包含有「嗅覺」、「觸覺」、「視覺」以及最容易被忽略的「聽覺」，有趣吧！ 七、《烹：人類如何透過烹飪轉化自然，自然又如何藉由烹飪轉化人類》Cooked: A Natural History of Transformation 《烹：人類如何透過烹飪轉化自然，自然又如何藉由烹飪轉化人類》一書的原作者是Michael Pollan，於2013出版；翻譯者為韓良憶，新北市：大家出版社於2014年出版。本期專刊主題為「飲食文化與化學」，在領頭文章中已說明「飲食」與「飲食文化」有所差異，而本書所討論的正是烹飪與烹飪文化。或許作者原始目的是呼籲家庭烹飪的重要性，只不過從文化議題討論如何烹飪入手會更吸引人。全書主要部分分為四章，每一章分別探討一種將自然變為文化的轉化術—烹飪，並分別對應到火、水、風（空氣）、土這四大元素。因此本書不像其它本章所介紹討論烹飪科學之書，它並未直接談論烹飪科學，卻一直企圖以這四大元素將古往今來，不論東方西方的廚房事，都納入這些解釋。無論是否合適，不可否認作者在這方面頗為努力，甚而有時還能引經據典（例如引用《呂氏春秋》中，伊尹之言「鼎中之變，精妙微纖，口弗能言。」）。 作者每章只說一件事，例如在「風」這一章只討論烤麵包，在72頁的篇幅中從麵包、麵粉、麵糰、發酵、烘焙等內容，藉著自己製作麵包的過程，以蓬鬆的麵包對比穀物粥，來說明如將空氣導入食物中。完全不像一種知識的教導，而是和朋友聊天說故事，因此讀來格外輕鬆。 八、《認識分子廚藝：顛覆傳統美食體驗的料理革命》Traité élémentaire de cuisine 九、《創新前衛的分子料理》Petit Précis de […]

年年高升的年糕化學 傅麗玉 國立清華大學師資培育中心 lyfu@mx.nthu.edu.tw 年糕是春節期間最重要的年節食物。「年糕」有「年年高升」的意涵。年糕的形狀通常是圓形（見圖1），象徵圓滿。臺灣人在過年期間有許多禁忌，年糕也有禁忌，尤其是不可隨便用年糕當禮物送親友，因為根據臺灣人的習俗，家有喪事後一年之內不可做年糕，必須由親友送年糕。此外，炸年糕也千萬不可送給親友，因為臺灣話說炸得「赤赤」的炸年糕和「赤貧」的「赤」發音相同，也被視為不吉利。   圖1：新竹市中央市場各式各樣美味可口的甜味年糕（左）和鹹味年糕（右）（傅麗玉攝，2016） n  年糕的古老做法與文化禁忌 在過去的年代，做年糕是過年的大事，必須全程由家中最年長的女性指導。筆者還記得小時候在臺南老家過年，祖母會帶著家族的婦女們做年糕。年糕製作的過程中，在場的大人小孩全程都要非常謹言慎行，手腳與嘴都要保持清潔，不可以亂說話說笑，否則就無法蒸出平整的年糕。蒸出的年糕越平整，則象徵來年的家中運勢越平順。要先將糯米浸泡水中，然後由一人負責將泡軟的糯米放入石磨中，另一人則負責推動上層石磨，讓上層石磨轉動，而與下層石磨相互摩擦，而將糯米磨碎成米漿的狀態（見圖2）。接著要將米漿放入紗布袋中，用重重的大石頭壓住，擠出水分壓乾。取出紗布袋中的糯米粉塊搓碎成「生粿」，加糖和香蕉油，攪拌均勻。在鋪好紗布的蒸籠裡，鋪上玻璃紙，放進「生粿」鋪平。等大灶上的大鐵鍋中的水沸騰時，將放好「生粿」的蒸籠放入已經裝了水的大鐵鍋中蒸，隨時注意在大鐵鍋中添加水，直到蒸熟，以免鐵鍋乾燒（見圖3）。   圖2：臺南菁寮老街的石磨（左）和傅全家先生示範石磨操作（右）（傅麗玉攝2016，2010） 圖3：在大灶上的大鐵鍋中放上蒸籠（傅麗玉攝，2010） 推石磨是一件非常費力的工作，通常由年輕的婦女負責。那個年代相信孕婦不可以參與年糕製作，也不可以在場觀看，以免犯沖傷到胎兒。這種禁忌應該是對孕婦的保護，不希望孕婦太勞累。小時候大人做年糕時，我最喜歡靠在祖母身旁玩糯米或是玩「推石磨」，不只是愛問東問西，還不時要問年糕蒸熟了沒，最後總是被母親帶離開現場。長大後，石磨這種老工具都已經被電動機器給取代。前些日子無意間在台南的菁寮老街發現了一座石磨，感覺非常深刻。近數十年來，臺灣人過年已經很少在家做年糕，而是從菜市場買現成的年糕（見圖1和圖4）。 n  現代做年糕的簡便方法 現在可以在超市賣到糯米粉，不需要磨糯米，就可以製作年糕。但是要注意可別買到在來米粉，那是用來做蘿蔔糕或碗粿。以筆者愛吃的金棗年糕為例，可用不鏽鋼圓柱形容器、蛋糕模或大布丁模當做糕模。準備年糕紙一張和蒸籠、糯米粉1斤（600公克）、2杯水、砂糖適量以及蜜金棗數個，數量依個人喜好而定。將金棗切絲。在糕模裡鋪上年糕紙，刷上一層薄油。用水煮好糖水，將糖水倒入糯米粉溶解中攪拌均勻，確認完全溶解成膏狀且沒有糯米粉結塊，加入切好的金棗，繼續攪拌，讓金棗均勻地分散在糯米膏中，然後倒入糕模裡，放進蒸籠以大火蒸約90分鐘後，放置糕模裡冷卻，完成製作。 圖4：新竹市中央市場賣年糕的老闆熱心為筆者解說年糕製作方法（傅麗玉攝，2016） n  糯米與年糕相關的化學反應 澱粉分子係由葡萄糖分子互相「手拉手」（α-鍵）構成。但隨著葡萄糖分子互相「手拉手」的方式不同而分為直鏈澱粉（amylose）和支鏈澱粉（amylopectin），其分子結構式見圖5所示。一般澱粉類的食物含有直鏈澱粉和支鏈澱粉，而不同種類的食物所含的兩者的比例不同。支鏈澱粉含量越高，米粒顏色越不透明，煮成的米飯越黏。 圖5：支鏈澱粉分子（左）和直鏈澱粉分子（右）的結構 （圖片來源：由左而右，https://en.wikipedia.org/wiki/Amylopectin， https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Amylose_3Dprojection.corrected.png） 直鏈分子的結構整齊，支鏈的結構排列不規則。支鏈澱粉分子與支鏈澱粉分子的OH基彼此之間會形成許多分子內氫鍵，因而互相吸引。直鏈澱粉的食材比較不容易煮爛，口感滑溜，例如綠豆粉絲（冬粉）。綠豆粉的直鏈澱粉比例明顯高於支鏈澱粉的比例。外觀上，糯米粒的顏色是濁白，在來米粒則比較透白（見圖6）。糯米澱粉幾乎是支鏈澱粉分子，比例約95%至100%。做蘿蔔糕的在來米澱粉中，直鏈澱粉分子約20％至30％。因此，糯米飯比在來米飯更有黏性。在來米做的蘿蔔糕的口感就不如糯米做的年糕那麼地黏彈（見圖7）。   圖6：糯米米粒（左）外觀不透明，而在來米米粒（右）外觀較為透光（傅麗玉攝，2016） 圖7：是用糯米做的年糕（左邊）和用在來米做的蘿蔔糕（右邊）（傅麗玉攝，2016） 年糕的製作是讓糯米的澱粉產生「澱粉糊化」反應（又稱「澱粉α化）。未經加熱的生澱粉顆粒由規則排列的結晶區及具有親水性質但排列不規則的結晶區所組成。澱粉要完成整個糊化過程，必須要經過「可逆吸水」、「不可逆吸水」和「顆粒解體」三個階段。在「可逆吸水」階段，水分進入澱粉粒，體積略有膨脹，經乾燥即可回復澱粉的原貌。「不可逆吸水」是指澱粉在水中加熱，澱粉顆粒吸水膨脹。生澱粉經過加水加熱後，規則排列的結晶區的構造被破壞，澱粉顆粒吸水，澱粉顆粒體積變大，黏度增加。最後「顆粒解體」階段，支鏈澱粉的雙股螺旋結構被解開，澱粉顆粒被破壞而形成半透明的膠體溶液，然後水分子再與葡萄糖分子以氫鍵結合，造成澱粉分子的體積膨脹甚至破裂。「澱粉糊化」讓大分子轉換為小分子，更容易食用。糯米所含的澱粉幾乎都是支鏈澱粉，加熱煮熟後黏度高，在胃中需要更長時間的轉變成食糜，因此糯米食物不適合食用過量，以免造成腸胃負擔。   n  參考資料 1.        左卷健男（2005）。圖解化學超有趣。台北：世茂出版社。 2.        吳嘉麗（2004）。化學、食品與社會。台北：中國化學會出版。 3.        孫寶年（1985）。食品科技。台北：圖文出版社。 4.        年糕年年高，http://blog.yam.com/homeeconomics/article/13709834。[2016/2/116] 5.        陳時欣（2013）。吃米食不迷食。http://scimonth.blogspot.tw/2013/07/blog-post_5223.html?m=1. [2016/3/8] 6.        Homemade Lye from Wood Ash, http://www.aselfsufficientlife.com/homemade-lye-from-wood-ash.html. [2015/2/19] 7.        Wilson, T. V. […]

螺旋狀旋光彩虹管教具設計 廖旭茂1, 2, *、林宸緯1 1國立大甲高級中學2教育部高中化學學科中心*nacl880626@hotmail.com n  影片觀賞 化學彩虹管實驗曾經在2015年教育部高中化學學科中心種子教師培訓營的一項教具製作分享，這是國立大甲高中的化學創新教具之一，本影片是由作者在國立大甲高中化學實驗室拍攝，並提供其製作的詳細過程。 影片網址：螺旋狀旋光彩虹管，https://youtu.be/JPkSNM8py-c。 n  簡介 左旋、右旋是日常活中常聽到的化學名詞，旋光是甚麼？如何觀察？這一切必須從光波談起。光波是一種電磁波，其中電場的振動方向稱為偏振方向；當偏振方向凌亂無序的太陽光通過偏光片時，若光波的偏振方向只朝著單獨一個方向，則稱此為「線偏振」（linear polarization）或「平面偏振」。當一平面線偏振的光線通過一個具光學活性的溶液時，偏振面會被偏轉一個角度，此現象即為旋光性（optical rotation）。圖1為旋光示意圖。 圖1：旋光現象示意圖 （圖片來源：https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_rotation） 若將一光學活性溶液（例如果糖溶液）放至在兩片偏光片之間時，平面偏振光的電場會被旋轉。當面向光源時，能使偏振面順時針方向旋轉的物質稱為右旋性（dextrorotatory），而使能使偏振面逆時針方向旋轉者稱為左旋性（levorotatory）。 旋轉量α與通過溶液的路徑長L（cm）成正比，亦與溶液的濃度C（g/mL）成正比；科學上將偏振光通過單位長度、單位濃度的旋轉量（）稱之為比旋（specific rotation，又稱旋光率），以符號表示不同溫度和不同波長λ的色光。同一旋光性物質，對不同波長的光有不同的比旋，通過的波長越短，溶液的比旋越大，此現象稱之為旋光色散（optical rotatory dispersion），表一為各種波長的比旋。 表1：蔗糖溶液在20℃的比旋（請見參考資料[2]） 波長 （nm） 顏色 比旋 656 紅 53.18 589 橙 66.50 535 黃 82.25 508 黃─綠 91.53 479 綠 104.24 447 藍 121.63 旋光色散通常需要隔著偏光片用眼睛觀看，觀看的位置在溶液的上方或容器的側邊，因此需要往下或彎腰觀測，操作不易，本實驗將改變觀測方式，製作可攜式、容易觀測的教具，並透過散射（scatter）原理，讓學生直接於透明管中到螺旋狀旋光彩虹。 n  藥品與器材 毛筆用墨水 1滴、燒杯、玻棒、玉米糖漿 500 mL、果糖（2 M） 500 mL、透明壓克力管（外徑 45 […]

創意微型實驗—微型質量守恆裝置 方金祥 創意微型科學工作室 chfang1273@yahoo.com.tw 利用本文所設計之並聯式塑膠注射筒，以橡皮管連接，將其組裝成一密閉系統之微型質量守恆裝置，並在兩支並聯式注射筒中進行化學反應，在反應前後分別加以稱量，以驗證質量守恆（不滅）定律。 n  微型質量守恆之原理 當化學反應達到平衡時，各反應物與各生成物間的係數比與分子數的變化量比值會相等，這些比值也會等於各反應物與各生成物間的莫耳數的變化量比值，因此在化學反應中反應前與反應後之總質量應不會改變，此稱為質量守恆定律（Law of conservation of mass），或稱質量不滅定律。本文中將以酸鹼中和反應和氧化還原反應為例來驗證質量守恆（不滅）定律。 n  藥品、材料與器材 1.        藥品：檸檬酸、小蘇打粉、廣用指示劑、碘液、硫代硫酸鈉等。 2.        材料：本實驗所用之材料，有10 mL塑膠注射筒和橡皮管等，如相片一所示。   相片一：橡皮管（左）與10 mL塑膠注射筒（右） 3.        器材：本實驗中所用之器材為攜帶型數字顯示天平和熱熔膠（槍），如相片二所示。   相片二：攜帶型數字顯示天平（左）和熱熔膠槍（右） n  微型質量守恆裝置之設計與組合 1.        用熱熔膠在2支10 mL塑膠注射筒之上下固定成「並聯式塑膠注射筒」，如相片三所示。 相片三：並聯式塑膠注射筒 2.        取一條長約7 cm之橡皮管，將其兩端分別接在並聯式塑膠注射筒前端上，即完成「微型質量守恆定律裝置」之組裝，如相片四所示。    相片四：橡皮管（左）、並聯式塑膠注射筒（中）以及微型質量守恆定律裝置（右） n  實驗操作 1.        將連接在並聯式塑膠注射筒上的橡皮管拔離。 2.        分別在注射筒前端各別接上一支去掉針尖的注射針，並分別插入測試溶液中抽反應物溶液各5 mL，然後再將注射針拔離，分別用一粒塑膠塞塞住並聯式塑膠注射筒備用。 3.        將並聯式塑膠注射筒上之塑膠塞分別拆離，然後將橡皮管兩端分別接在並聯式塑膠注射筒上。 4.        將攜帶型數字顯示天平之蓋子打開並歸零之，如相片五所示。   相片五：將天平蓋打開（左），並加以歸零（右） 5.        然後再將並聯式塑膠注射筒置於天平上秤量之，並記錄反應前之質量。 6.        反應前之質量秤完後，再從天平上取出並聯式塑膠注射筒，並緩慢地將其中一支注射筒中之溶液推擠至另一支塑膠注射筒中，當兩種溶液碰在一起時，便會即刻起化學反應，然後再將其置於天平上秤量之，並記錄反應後之質量。 7.        […]

學測試題解析：離子晶體中異電荷離子的靜電引力是否等於同電荷離子的靜電斥力 施建輝 國立新竹科學園區實驗高級中學教育部高中化學學科中心schemistry0120@gmail.com n  91年學測自然科第26題試題與解析 一、   試題 26. 下列有關氯化鈉晶體的敘述，何者正確？ (A)   NaCl分子是氯化鈉晶體的最小單位。 (B)    晶體中Na+與Cl−的電子數，恰好一樣多。 (C)    晶體中的Na+與Cl−均擁有惰性氣體原子的電子數目。 (D)   氯化鈉晶體中異電荷離子的靜電引力恰等於同電荷離子的靜電斥力，故十分穩定。 標準答案為(C)。 二、   解析 (A)     NaCl分子是氯化鈉晶體的最小單位解析：NaCl為離子化合物，不以分子的狀態存在，因此沒有最小單位，故(A)錯誤。 (B)     晶體中Na+與Cl−的電子數，恰好一樣多。解析：由於11Na的電子有11個，因此11Na+的電子數為10；由於17Cl的電子有17，因此17Cl−的電子數為18。兩者不相等，故(B)錯誤。 (C)     晶體中的Na+與Cl−均擁有惰性氣體原子的電子數目。解析：由於11Na的電子排列方式為2,8,1，因此11Na+的電子排列方式為2,8，與惰性氣體Ne相同；由於17Cl的電子排列方式為2,8,7，因此17Cl−的電子排列方式為2,8,8，與惰性氣體Ar相同。Na+與Cl−均擁有惰性氣體原子的電子數目，故(C)選項正確。 (D)     氯化鈉晶體中異電荷離子的靜電引力恰等於同電荷離子的靜電斥力，故十分穩定。解析：從題幹來看，此選項的敘述「似乎」正確，引力總要等於斥力才能維持平衡，也才能穩定。很多化學老師這樣想，想不通時就想到物理老師對作用力比較了解，因此也與物理老師討論過，物理老師的答覆是：「當然引力要等於斥力才能穩定」，這一來就造成困惑了，因為此題是單選題，若(C)選項是絕對正確的，則(D)應該是錯誤的。那到底錯在哪裡呢？不少化學老師與我討論過這個問題，我經過仔細思考與查閱相關書籍後，我將解答提供給這幾位老師們參考，他們都覺得這樣的解釋是合理而且可以接受。但之後還是有老師們繼續問起這個問題，我覺得不如藉著此一專欄將我的解釋寫出來，供化學老師們參考，此題的解釋內容請參考下段文字敘述。 n  氯化鈉晶體中異電荷離子的靜電引力是否等於同電荷離子的靜電斥力？ 一、   以「離子鍵的生成」這個概念來思考這個問題，會讓多數老師誤以為(D)選項：「氯化鈉晶體中異電荷離子的靜電引力恰等於同電荷離子的靜電斥力，故十分穩定」是正確的。在正式解釋原因前，我們先來看與這段文字敘述有密切相關的概念：Na+與Cl−形成離子鍵的過程中，其異電荷離子的靜電引力與兩離子斥力的變化過程。圖1是Na+與Cl−位能與原子核間距離關係圖。 圖1：Na+與Cl−形成離子鍵過程的位能（Potential energy）與原子核間距離（Internuclear distance）關係圖 （圖片來源：http://goo.gl/PGO32i） 在圖1中，引力與斥力之敘述如下： 1.        圖中位能與原子核間距離關係，綠色曲線為靜電引力造成的結果，紅色曲線為斥力造成的結果，紫色曲線則為引力與斥力合計造成整體的能量變化結果。 2.        當Na+與Cl−距離無窮遠時（r = ∞），兩者幾乎不會交互作用，故引力與斥力皆近乎零。 3.        當Na+與Cl−逐漸接近時，陰陽離子會以靜電引力相吸，而使位能下降。此時，引力 > 斥力，因此兩者會繼續接近。 4.        當Na+與Cl−更接近，且r = r0時， 從紫色曲線可看出Na+與Cl−此一離子對（ion pair）位能最低，亦即達到最穩定狀態。以Na+與Cl−而言，其r0 = 236 […]