廚房裡的科學

2021/12/12 分子料理

在講究分工合作、團隊精神的科學實驗室裡,方芝喬老師徹底分組,把好朋友和兄弟姊妹都分到不同組別,要讓孩子在新的小團隊裡工作。第一堂課要認識1988 年由匈牙利物理學家 Nicholas Kurti 和法國物理化學家Hervé This 創造出來的分子和物理美食學,俗稱的分子料理。

進行分子料理之前,得先學會「測量」和滴管的操作。他們不能使用量尺,而是從三張等比例的大中小紙片推算,先測量每一組不同長度的塑膠繩,依塑膠繩長的估算教室的寬度。手忙腳亂在教室裡丈量一番之後,每個人挑戰滴管操作的熟捻度,戰戰兢兢地控制滴管裡蝶豆花水滴下來的水珠不能壓到格線。最後才進入到分子料理-晶球製作過程。利用海藻酸鈉的特性,海藻酸鈉是一種天然的膠質,無味,提取自褐藻的細胞壁,具有濃縮溶液、形成凝膠和成膜的能力。當海藻酸鈉和乳酸鈣混合,鈣離子與海藻酸鈉的反應造成分子間緊密連結,呈現球狀的凝膠狀態。孩子們分工合作使用量杯裝好2碗過濾水、倒四碗不同顏色的飲料(波蜜果菜汁、蔓越莓汁、蝶豆花水和舒跑),使用量秤將一定比例的海藻酸鈉和乳酸鈣準備好,加入過濾水中攪拌調製海藻酸鈉溶液和乳酸鈣溶液,拿出濾網和滴管,用滴管將海藻酸鈉溶液吸出再滴入乳酸鈣溶液裡,有的人大膽嘗試各種球狀變化,有的堅持做出比例相同的晶瑩剔透的水晶球,有的忙著調製晶球汽水......一直手腳和嘴巴都很忙碌的廚房裡的科學課。


2022/1/9火腿和綠蛋還有一些紫紫的東西

這堂課要認識一位化學家,波以耳(1627~1691),他有次在進行鹽酸研究時,不小心潑灑到紫羅蘭花,用水漂洗後花瓣竟變成紅色。這個意外開啟了他對酸鹼物質的好奇,也是「石蕊試紙」最早的由來。波以耳將這種能測出酸鹼的浸液稱為「指示劑」。「指示劑」或「試紙」,對許多生理與生物檢測非常重要,想知道一杯溶液的酸鹼性或水質檢測、血型檢驗、驗孕試紙…等,都是利用酸鹼指示劑的原理。芝喬老師先讓各組將紫高麗菜切絲(不太常使刀的孩子是切塊狀),加熱水煮滾,瀝出紫高麗菜汁,再正式進到實驗主題-酸鹼指示劑。

接下來,每個小孩化身為現代波以耳,開始分組作實驗,芝喬老師準備了白醋、檸檬酸、硼砂、清潔劑、肥皂絲、漂白水、沙拉脫、蘇打粉…不下15種不同酸鹼性的物質,溶解於水後,加入紫高麗菜汁,還要以廣用試紙測試PH1-14,對照觀察酸鹼值,有的小組可以調製出如彩虹般的顏色變化。這次最挑戰的實驗應該是煎蛋。孩子們需要分離出蛋黃和蛋白,把蛋白加入「紫高麗菜汁」或「甜菜根汁」或「蝶豆花汁」,煎出綠蛋或紅蛋。沒想到想實驗煎蛋的都是男生,小女生對會變色的蛋敬謝不敏。


2022/2/13 彩虹天梯疊疊樂

第一關科學實驗影片「To sink or to float,that is the question」考倒好多人。首先要按油、水、糖漿排列出密度塔,再將螺絲釘、乒乓球、生日蠟燭、小熱狗、蠟筆、寶特瓶蓋、小番茄(搭寶特瓶蓋船)、葡萄、小皮球、塑膠湯匙、塑膠小杯和鉛筆丟/放進水缸裡,究竟是浮?還是沉?浮沉在哪一層密度塔油?水?糖漿?

第二關「彩虹天梯解密」:一共有紅、橙、黃、綠、藍五種不同濃度的鹽水,每人需至少實驗四種顏色,依「比重」(相對密度)浮與沉概念,找出哪一個顏色密度小會浮在相對密度大的顏色上?還要透過小組之間或是跨組合作,把五種顏色的密度大小排列出來,還要有耐心的操作滴管製作出「彩虹天梯」。

第三關分辨小番茄甜不甜?依甜度高的小番茄「比重」重會下沉的原理,一盆水和一碗糖試出哪一顆小番茄最甜。最高難度的是調製rainbow shot,這是調酒師分層調酒的技術,我們以柳橙汁試著自己調製「彩虹」柳橙汁。這堂課的實驗重點,就是認識密度和比重。密度和比重都是描述質量,可以用來比較不同的物質,卻是完全不同的比較措施。密度的計算方式,重量/體積。「比重」是相對於參考物質的密度的量度,最常見的參考物資是純水,純水的密度是1,如果一種材料的比重小於1,就會漂浮在水面上,比重大於1則會下沉。你也可以說,乒乓球飄浮在水上,是因為它的密度較低,而螺絲釘會下沉是因為金屬密度較高。這就是「彩虹天梯疊疊樂」的科學秘密。



2022/03/13透明飲料的秘密

聽過曾在日本轟動一時的透明奶茶、透明可樂、透明咖啡、透明檸檬紅茶、透明啤酒嗎? 芝喬老師帶大家破解透明飲料的秘密。首先,要懂得基本「蒸餾」(distillation)原理:利用混合溶液中各成分「沸點」的不同,去純化與分離物質。沸點低的成分會因蒸餾而被析出,例如鹽水溶液,水的沸點比鹽低,鹽水溶液會蒸餾出「水」;同理,酒水溶液可以蒸餾出「酒精」。芝喬老師特別準備了一套迷你版的「蒸餾裝置」,讓大家明白蒸餾會經過三個階段:汽化→凝結→收集。 接下來,四組小小科學團隊動手蒸餾奶茶、可樂、檸檬紅茶、紅茶,是否真能變成「透明飲料」,好喝嗎?實驗結果證明,香氣雖然被保留下來但喝起來就是水而已。

第二個階段是「好鼻師特訓」:四組各自選擇一個黑盒子去蒸餾,蒸餾出的透明液體裝在玻璃瓶裡,每個人都要去嗅聞並猜出哪一瓶是洋蔥?甜彩椒?迷迭香?到手香?有的味道容易辨識,比如說迷迭香和洋蔥;有的則是變成讓人費解的氣味,例如到手香,挺有趣的實驗。假如有一天我們像少年Pi漂流在大海上,是否能利用有限的工具和太陽光把海水純化?我們透過蒸餾原理實驗,費勁地蒸餾出一口純淨水。