教小學生製珍珠奶茶 STEM 食譜

教小學生製珍珠奶茶 STEM 食譜

在實驗室進行化學實驗,大多是中學生或以上的人士才適合參與。隨著科技進步,分類更多,加上化學實驗種類多如繁星,合適的化學實驗既可增加知識,也可讓愛觸碰的小學生有所體驗,是一種十分合適的探究學習活動。

早前「巴斯夫小小化學家-實驗挑戰賽」舉辦年度活動,今屆以城市生活、能源或食物為主題,讓學生設計實驗,獲得冠軍的是基督教中華宣道會陳瑞芝紀念中學中五學生楊樂怡及黃晞溢,她們為 6 至 12 歲兒童設計出一項安全,兼可提升他們對化學產生興趣的實踐實驗。

實驗以以珍珠奶茶為題,運用海藻酸鈉和乳酸鈣的化學反應,使原本處於液體狀態的飲品變成固狀球體。到底兩位中學生在整個的過程遇到甚麼困難?當中能如何發揮科學探究的精神,將化學的概念實踐到生活上呢?

基督教中華宣道會陳瑞芝紀念中學中五學生楊樂怡(右)及黃晞溢(左)。

基督教中華宣道會陳瑞芝紀念中學中五學生楊樂怡(右)及黃晞溢(左)。

從生活獲得啟發

兩位同學皆修讀理科,當化學科老師周潤生博士向全班介紹比賽時,因該比賽內容是以實驗的方式展示而感興趣,繼而決定參賽。接著她們從如何使兒童對化學實驗產生興趣的方向思考,希望實驗能貼近日常生活,參考外國因應環保設計的無水樽飲用水 Ooho 製作方式,加上楊樂怡同學聯想起品嚐分子料理的經歷,於是引發「珍珠奶茶」的實驗靈感。楊同學續說,由於自小受到曾修讀理科的父母薰陶,喜歡不同的科學探究,父母也樂於讓她作不同嘗試,因此培養出她對科研的興趣。

製作珍珠的化學作用

經過幾次反覆實驗後,她們成功製作出「珍珠奶茶」,而所運用到的化學原理「晶球化( Spherification )」。這次實驗的所有材料皆可食用,其中主要原料,包括常見於預防骨質疏鬆的乳酸鈣,以及可從海藻中提取出來的天然多糖海藻酸鈉。前者經常會出現於營養補充包,而後者機會出現於藥物或化妝品內。實驗會將飲品與海藻酸鈉溶液混合,再將之放到乳酸鈣內,讓當中的鈣離子代替海藻酸鈉的鈉離子,令鬆散的海藻酸鈉表面會形成互相緊扣的網狀海藻酸鈣,成為飲品表面一層包裹著飲品的透明凝膠,變成珍珠奶茶內的珍珠。

通過多次的實驗,以不同形狀的容器製作出各款「珍珠」。

通過多次的實驗,以不同形狀的容器製作出各款「珍珠」。

材料

水: 1500ml
海藻酸鈉: 10g
乳酸鈣: 40g
食物色素:適量
蔬菜汁: 40ml
涼茶: 40ml
奶茶: 40ml

Step 1: 首先準備 500ml 飲用水,然後加入 10g 海藻酸鈉,加熱並攪拌成為海藻酸鈉溶液。

Step 1: 首先準備 500ml 飲用水,然後加入 10g 海藻酸鈉,加熱並攪拌成為海藻酸鈉溶液。

Step 2: 接著將 40g 乳酸鈣放到 1,000ml 水澈底攪拌成為乳酸鈣溶液,此時同學也會量度乳酸鈣的重量。

Step 2: 接著將 40g 乳酸鈣放到 1,000ml 水澈底攪拌成為乳酸鈣溶液,此時同學也會量度乳酸鈣的重量。

Step 3: 然後將海藻酸鈉溶液, 按 1:1 的比例與各 種飲品混合。

Step 3: 然後將海藻酸鈉溶液, 按 1:1 的比例與各種飲品混合。

Step 4: 把茶匙輕輕浸在乳酸鈣溶液內,讓茶匙上留下薄薄的乳酸鈣溶液。用量杯把混合飲品倒進茶匙內,接著放進乳酸鈣溶液內,輕輕搖直至混合飲品形成球體狀。

Step 4: 把茶匙輕輕浸在乳酸鈣溶液內,讓茶匙上留下薄薄的乳酸鈣溶液。用量杯把混合飲品倒進茶匙內,接著放進乳酸鈣溶液內,輕輕搖直至混合飲品形成球體狀。

Step 4: 把各種混合飲品溶液用針筒滴進乳酸鈣溶液內,讓飲品形成像魚籽那麼細的球體狀。

Step 4: 把各種混合飲品溶液用針筒滴進乳酸鈣溶液內,讓飲品形成像魚籽那麼細的球體狀。

Step 5: 形成球體狀之後,就可將珍珠撈起。

Step 5: 形成球體狀之後,就可將珍珠撈起。

此實驗主要運用鈣離子取代鈉離子的化學作用,那麼若將兩者倒轉又能在飲品表面形成薄膜嗎?她們表示若兩者倒轉的確也能製作出球狀的珍珠,但將乳酸鈣飲品混合物放在海藻酸鈉,產生晶球化的化學作用所需時間更長,形成的珍珠內部質感比較接近液體,而且薄膜比較容易破爛,考慮到實踐是次實驗的是小朋友,因此放棄使用此做法。

為小學生而設

既然此實驗是為 6 至 12 歲的小學生而設,那麼怎樣令他們明白複雜的化學作用呢?黃晞溢同學分享,她們在理解網狀海藻酸鈣的結構中時有所啟發及聯想,因此準備要向小學生講解時,會將海藻酸鈉比喻為在操場上自由玩耍的同學,當他們遇上乳酸鈣,就如在小息完結時,老師會要求同學們靜止下,並聚集回到課室,群體結集的過程就是產生化學作用的一刻,既貼近他們日常生活,例子也生動和容易明白。

製作時,同學們從學習網狀結構知識獲得啟發,並找出小學生的生活事項作為比喻,日後可向小學生講解。

製作時,同學們從學習網狀結構知識獲得啟發,並找出小學生的生活事項作為比喻,日後可向小學生講解。

從生活聯想實驗

珍珠奶茶實驗既希望讓小學生有實際體驗認識化學外,她們也希望透過與生活息息相關的實驗,讓小朋友有更貼身的感受,通過日常接觸的食物成品,能讓整個實驗的互動性增加。她們強調希望小學生能運用好奇心,藉此以多角度發掘不同的問題,例如她們今次選用了涼茶、奶茶及蔬菜汁飲品,又能否用其他自己喜歡的飲品製作珍珠呢?例如太酸的飲品是否難以形成球體?如果使用其他形狀的容器,能否製成不同形狀的飲品呢?她們從意念到實踐,就嘗親身試了三類型的實驗,其中一次就把不同顏色的食用色素加進海藻酸鈉內,以各種容器放進乳酸鈣內,形成各種形狀。讀者們,你們又想到甚麼問題呢?