壹 前 言 一 研 究 動 機 平 時 我 們 喝 的 牛 奶 也 會 變 塑 膠 嗎? 在 1900 年 間 到 1945 年 間, 牛 奶 常 用 來 製 造 不 同 的 塑 膠 裝 飾 品, 例 如 鈕 扣 珠 子 梳 子 等, 而 市 場 上 賣 的 牛 奶 與 沖 泡 式 的 奶 粉 高

投 稿 類 別 : 生 物 類 篇 名 : 牛 奶 變 塑 膠 作 者 : 呂 旆 姍 嘉 義 縣 立 竹 崎 高 中 高 二 孝 班 指 導 老 師 : 陳 琬 婷 老 師 0

壹 前 言 一 研 究 動 機 平 時 我 們 喝 的 牛 奶 也 會 變 塑 膠 嗎? 在 1900 年 間 到 1945 年 間, 牛 奶 常 用 來 製 造 不 同 的 塑 膠 裝 飾 品, 例 如 鈕 扣 珠 子 梳 子 等, 而 市 場 上 賣 的 牛 奶 與 沖 泡 式 的 奶 粉 高 脂 牛 奶 與 低 脂 牛 奶, 是 否 會 造 成 不 一 樣 的 效 果? 在 國 中 時 期 有 做 過 類 似 的 實 驗 ( 牛 奶 中 的 蛋 白 質 會 因 為 什 麼 物 質 而 凝 固? 牛 奶 中 的 蛋 白 質 是 否 會 流 失?), 那 時 候 對 這 類 實 驗 產 生 很 好 的 印 象, 不 知 不 覺 在 看 科 學 人 雜 誌 時, 讓 我 找 到 更 有 深 度 的 實 驗, 然 而 也 對 於 牛 奶 加 醋 是 否 有 辦 法 產 生 鹹 豆 漿 感 到 很 興 趣 二 研 究 問 題 ( 一 ) 牛 奶 加 醋 是 否 會 變 成 塑 膠 狀 凝 固 物? ( 二 ) 高 脂 牛 奶 加 醋 是 否 會 變 成 塑 膠 狀 凝 固 物? ( 三 ) 低 脂 牛 奶 加 醋 是 否 會 變 成 塑 膠 狀 凝 固 物? ( 四 ) 沖 泡 式 牛 奶 加 醋 是 否 會 變 成 塑 膠 狀 凝 固 物? ( 五 ) 各 種 牛 奶 加 醋 是 否 能 產 生 不 一 樣 的 物 質? 貳 正 文 一 簡 介 ( 一 ) 牛 奶 牛 奶 裡 的 蛋 白 質 是 有 成 就 的 它 們 組 成 約 38% 零 脂 肪 奶 粉 這 些 蛋 白 質 約 82% 是 酪 蛋 白 (casein), 酪 蛋 白 給 於 牛 奶 典 型 的 白 色 乳 清 (w hey)( 從 牛 奶 分 離 出 脂 肪 和 酪 蛋 白 所 保 有 的 液 體 ) 組 成 剩 下 18% 的 蛋 白 質 當 酪 蛋 白 接 觸 到 酸 性 物 質 時 會 結 成 凝 結 狀 當 乳 球 蛋 白 質 和 乳 白 蛋 白 加 熱 時 會 凝 固, 且 會 再 煮 沸 的 牛 奶 上 形 成 一 薄 膜 牛 奶 富 有 可 提 升 人 體 運 作 機 能 的 必 須 胺 基 酸, 尤 其 是 豐 富 的 離 胺 基 酸, 它 可 以 補 足 人 體 食 物 中 所 缺 乏 的 酸, 像 是 榖 類 堅 果 及 榖 粒 ( 二 ) 高 脂 牛 奶 (W hole m ilk) 全 脂 牛 奶 含 有 3.5% 的 脂 肪 若 未 被 均 質 化 處 理, 則 脂 肪 將 會 浮 於 表 面 而 形 成 一 薄 薄 的 乳 酪 因 為 均 質 化 牛 奶 的 脂 肪 已 被 分 離 為 微 小 球 狀 體, 所 以 是 不 會 有 一 薄 薄 的 形 成 全 脂 牛 奶 有 豐 富 的 維 他 命 D ( 三 ) 低 脂 牛 奶 (Low fat or partially skim m ed m ilk) 1

這 一 類 牛 奶 含 有 1% 到 2% 的 脂 肪 且 味 道 比 全 脂 牛 奶 來 的 較 淡 事 實 上, 低 脂 牛 奶 或 部 分 脫 脂 乳 所 含 的 營 養 價 值 同 等 於 全 脂 牛 奶, 但 是 它 含 有 的 脂 肪 及 熱 量 較 少 特 別 是 當 低 脂 牛 奶 除 去 脂 肪 時, 維 他 命 A 會 額 外 增 加 也 因 此 彌 補 營 養 物 的 流 失 低 脂 牛 奶 或 部 份 脫 脂 乳 也 含 有 豐 富 的 維 他 命 D ( 四 ) 沖 泡 式 牛 奶 (Pow dered m ilk) 奶 粉 是 脫 水 的 全 脂 牛 奶 含 有 不 到 2.5% 的 水 分 或 是 脫 水 的 脫 脂 牛 奶 含 有 不 到 4% 的 水 分 奶 粉 含 有 豐 富 的 維 他 命 A 和 維 他 命 D 一 未 打 開 的 罐 裝 奶 粉 可 以 在 室 溫 下 儲 存 一 年 以 上, 但 一 旦 打 開, 則 需 在 一 個 月 內 食 用 若 要 延 長 奶 粉 的 新 鮮, 可 以 將 奶 份 放 在 冰 箱 存 放 ( 五 ) 酪 蛋 白 酪 蛋 白 (C asein) 是 一 種 磷 蛋 白 質, 為 奶 蛋 白 質 的 主 要 成 份, 在 牛 奶 蛋 白 中 約 有 百 分 之 八 十 是 為 酪 蛋 白 於 脫 脂 牛 奶 (skim m ilk) 中 加 入 適 量 的 醋 酸, 可 將 酪 蛋 白 依 凝 聚 沉 降 法 (coagula-tion and precipitation) 原 理, 從 牛 奶 中 分 離 經 分 離 後 的 酪 蛋 白, 可 以 乾 燥 並 研 磨 成 粉, 做 為 加 工 的 原 料 酪 蛋 白 可 做 為 黏 著 劑 化 學 纖 維 塑 膠 等 原 料 例 如 現 在 已 經 製 造 的 有 酪 蛋 白 與 丙 烯 氰 共 聚 合 的 纖 維, 即 酪 蛋 白 與 甲 醛 反 應 而 製 成 的 樹 脂 ( 六 ) 塑 膠 1 組 成 主 要 包 括 有 機 聚 合 物 塑 料, 絕 大 多 數 的 這 些 聚 合 物 的 基 礎 上 單 獨 或 與 氧, 硫, 氮 以 及 碳 原 子 鏈 骨 幹 是 鏈 上 的 主 要 路 徑, 一 起 把 大 量 的 重 複 單 位 的 一 部 分 定 製 塑 料, 不 同 的 分 子 團 骨 幹 的 掛 起 ( 通 常 他 們 是 掛 作 為 單 體 的 一 部 分 之 前, 單 體 連 接 在 一 起, 形 成 高 分 子 鏈 ) 的 屬 性 這 些 側 鏈 的 結 構, 影 響 聚 合 物 的 性 能 這 種 重 複 單 元 的 分 子 結 構 的 聚 合 物 性 能 的 微 調, 使 塑 料 成 為 二 十 一 世 紀 的 世 界 中 不 可 或 缺 的 一 部 分 2 分 類 塑 料 ( 英 語 :Plastic), 是 指 以 高 分 子 量 的 合 成 樹 脂 為 主 要 組 分, 加 入 適 當 添 加 劑, 如 增 塑 劑 穩 定 劑 阻 燃 劑 潤 滑 劑 著 色 劑 等, 經 加 工 成 型 的 塑 性 ( 柔 韌 性 ) 材 料, 或 固 化 交 聯 形 成 的 剛 性 材 料 根 據 熱 性 能 和 加 工 性 能 : 2

(1) 熱 塑 性 塑 料 受 熱 軟 化 並 可 反 覆 加 熱 成 型 如 聚 氯 乙 烯 塑 料 聚 丙 烯 塑 料 按 其 分 子 結 構 可 分 為 無 定 型 聚 合 物 半 結 晶 聚 合 物 和 液 晶 聚 合 物 (2) 熱 固 性 塑 料 受 熱 固 化 定 型 後 不 能 再 加 熱 熔 融 成 型 如 酚 醛 塑 料 脲 醛 塑 料, 按 用 途 分 通 用 塑 料 ( 產 量 大 如 聚 乙 烯 聚 丙 烯 聚 氯 乙 烯 ) 工 程 塑 料 ( 如 聚 碳 酸 酯 聚 碸 聚 苯 醚 聚 醯 胺 聚 甲 醛 ) 和 特 種 塑 料 ( 如 醫 用 塑 料 導 電 塑 料 耐 高 溫 塑 料 ) 塑 料 通 常 是 由 聚 合 物 的 骨 幹 和 側 鏈 的 化 學 結 構 分 類 在 這 些 分 類 中 的 一 些 重 要 團 體 的 丙 烯 酸 樹 脂, 聚 酯 樹 脂, 有 機 矽, 聚 氨 酯, 鹵 化 塑 料 也 可 以 分 為 塑 料 的 合 成, 如 凝 結, 加 聚, 交 聯 所 使 用 的 化 學 過 程 ( 七 ) 羥 甲 基 糠 醛 (H ydroxym ethylfurfural)( 圖 一 - 羥 甲 基 糠 醛 ) 1 性 質 羥 甲 基 糠 醛 (H ydroxym ethylfurfural), 或 稱 5- 羥 甲 基 糠 醛, 簡 稱 H M F, 可 由 果 糖 或 葡 萄 糖 脫 水 後 產 生, 在 熱 加 工 食 品 中 常 被 發 現 羥 甲 基 糠 醛 是 一 種 含 羥 基 和 醛 基 的 有 機 化 合 物, 其 結 構 中 包 含 一 個 由 四 個 碳 原 子 與 一 個 氧 原 子 組 成 的 雜 環, 分 子 式 為 C 6H 6O 3 羥 甲 基 糠 醛 在 常 溫 下 是 無 色 的 固 體, 具 高 度 水 溶 性 ( 圖 一 - 羥 甲 基 糠 醛 ) 2 來 源 羥 甲 基 糠 醛 常 在 熱 加 工 食 品 中 發 現, 例 如 蜂 蜜 牛 奶 烈 酒 果 汁 等 若 加 熱 時 間 過 長 溫 度 過 高, 或 經 過 長 期 貯 存, 食 品 的 還 原 糖 ( 特 別 是 果 糖 ) 就 可 能 脫 水 而 產 生 羥 甲 基 糠 醛 3 應 用 3

雖 然 羥 甲 基 糠 醛 在 食 品 中 是 不 受 歡 迎 的 物 質, 它 的 潛 在 價 值 卻 是 超 乎 想 像 事 實 上, 科 學 家 很 早 便 知 道 它 可 以 作 為 製 造 各 種 石 油 衍 生 物 的 基 本 來 源 舉 凡 塑 膠 燃 料 或 聚 酯 纖 維 等 石 化 製 品, 都 能 以 之 為 基 本 材 料 製 成 羥 甲 基 糠 醛 是 由 果 糖 或 葡 萄 糖 脫 水 後 產 生, 反 應 過 程 如 下 圖 所 示 ( 圖 二 - 羥 甲 基 糠 醛 反 應 式 ) ( 圖 二 - 羥 甲 基 糠 醛 反 應 式 ) ( 八 ) 鹹 豆 漿 鹹 豆 漿 必 須 使 用 的 是 生 漿, 也 就 是 黃 豆 加 工 後 未 加 入 其 他 調 味 料 的 原 漿, 然 後 加 入 白 醋, 藉 由 白 醋 與 生 漿 的 化 學 反 應, 產 生 最 基 本 的 鹹 豆 漿, 一 般 會 在 加 入 辣 油 蝦 米 油 條 蔥... 等 東 西 提 味, 合 一 般 豆 漿 的 成 分 並 無 不 同, 差 異 在 使 用 的 配 料, 營 養 價 值 部 分 因 醋 酸 與 黃 豆 汁 產 生 反 應, 應 該 是 有 被 破 壞, 而 就 飽 腹 感 而 言, 鹹 豆 漿 加 入 多 種 配 料, 飽 腹 感 部 分 會 比 一 般 豆 漿 來 的 好 二 研 究 方 法 ( 一 ) 鮮 奶 加 醋 是 否 會 變 成 塑 膠 狀 凝 固 物? 1 探 討 不 同 量 的 醋 加 鮮 奶 後 的 結 果 1-1 50 0 25 1-2 50 25 25 1-3 50 35 25 1-4 50 45 25 4

2 探 討 不 同 量 的 鮮 奶 加 醋 後 的 結 果 2-1 0 25 25 2-2 25 25 25 2-3 50 25 25 2-4 75 25 25 3 探 討 不 同 溫 度 的 鮮 奶 加 醋 後 的 結 果 組 別 鮮 奶 ( 單 位 :m l) 醋 ( 單 位 :m l) 鮮 奶 溫 度 ( 單 位 : ) 實 驗 結 果 3-1 50 25 10 3-2 50 25 20 3-3 50 25 30 3-4 50 25 40 3-5 50 25 50 3-6 50 25 60 ( 二 ) 高 脂 牛 奶 加 醋 是 否 會 變 成 塑 膠 狀 凝 固 物? 1 探 討 不 同 量 的 醋 加 鮮 奶 後 的 結 果 4-1 50 0 25 4-2 50 25 25 4-3 50 35 25 4-4 50 45 25 2 探 討 不 同 量 的 鮮 奶 加 醋 後 的 結 果 5-1 0 25 25 5-2 25 25 25 5-3 50 25 25 5-4 75 25 25 3 探 討 不 同 溫 度 的 鮮 奶 加 醋 後 的 結 果 5

組 別 鮮 奶 ( 單 位 :m l) 醋 ( 單 位 :m l) 鮮 奶 溫 度 ( 單 位 : ) 實 驗 結 果 6-1 50 25 10 6-2 50 25 20 6-3 50 25 30 6-4 50 25 40 6-5 50 25 50 6-6 50 25 60 ( 三 ) 低 脂 牛 奶 加 醋 是 否 會 變 成 塑 膠 狀 凝 固 物? 1 探 討 不 同 量 的 醋 加 鮮 奶 後 的 結 果 7-1 50 0 25 7-2 50 25 25 7-3 50 35 25 7-4 50 45 25 2 探 討 不 同 量 的 鮮 奶 加 醋 後 的 結 果 8-1 0 25 25 8-2 25 25 25 8-3 50 25 25 8-4 75 25 25 3 探 討 不 同 溫 度 的 鮮 奶 加 醋 後 的 結 果 組 別 鮮 奶 ( 單 位 :m l) 醋 ( 單 位 :m l) 鮮 奶 溫 度 ( 單 位 : ) 實 驗 結 果 9-1 50 25 10 9-2 50 25 20 9-3 50 25 30 9-4 50 25 40 9-5 50 25 50 9-6 50 25 60 ( 四 ) 沖 泡 式 牛 奶 加 醋 是 否 會 變 成 塑 膠 狀 凝 固 物? 6

1 探 討 不 同 量 的 醋 加 鮮 奶 後 的 結 果 10-1 50 0 25 10-2 50 25 25 10-3 50 35 25 10-4 50 45 25 2 探 討 不 同 量 的 鮮 奶 加 醋 後 的 結 果 11-1 0 25 25 11-2 25 25 25 11-3 50 25 25 11-4 75 25 25 3 探 討 不 同 溫 度 的 鮮 奶 加 醋 後 的 結 果 組 別 鮮 奶 ( 單 位 :m l) 醋 ( 單 位 :m l) 鮮 奶 溫 度 ( 單 位 : ) 實 驗 結 果 12-1 50 25 10 12-2 50 25 20 12-3 50 25 30 12-4 50 25 40 12-5 50 25 50 12-6 50 25 60 參 結 論 不 同 的 牛 奶 加 醋, 會 產 生 一 種 叫 酪 蛋 白 塑 膠, 而 酪 蛋 白 塑 膠 在 1900 至 1945 年 間 常 被 當 時 的 人 拿 來 製 作 塑 膠 物 品, 對 當 時 的 環 境 沒 有 危 害 ; 而 現 今 人 們 對 塑 膠 物 品 的 依 賴 性 很 高, 但 現 在 的 塑 膠 物 品 製 做 過 程 繁 雜, 也 是 用 許 多 塑 料, 造 成 環 境 汙 染, 如 果 能 依 牛 奶 加 醋 產 生 快 速 又 不 危 害 環 境, 以 環 保 觀 念 去 做 出 塑 膠 品, 可 以 預 防 環 境 的 破 壞 然 而 鹹 豆 漿 是 人 們 常 常 聽 到 的 一 種 飲 料, 鹹 豆 漿 的 做 法 是 將 黃 豆 加 工 後 未 加 入 其 他 調 味 料 的 原 漿, 然 後 加 入 白 醋, 藉 由 白 醋 與 生 漿 的 化 學 反 應 在 台 灣 無 法 生 產 黃 豆 的 情 況 下, 能 以 不 同 概 念 做 出 鹹 豆 漿, 能 使 製 做 過 程 變 簡 便, 減 少 經 濟 上 的 花 費 肆 引 註 資 料 7

一 王 榮 文,2012 牛 奶 變 塑 膠, 科 學 人 130 期, 第 122-123 頁 二 http://pw s.niu.edu.tw /~w hhsu/class/m k01.htm - 牛 奶 介 紹 三 http://zh.w ikipedia.org/w iki/% E7% 89% 9B % E5% A 5% B 6- 牛 奶 四 http://zh.w ikipedia.org/w iki/% E5% A 1% 91% E8% 86% A 0- 塑 膠 五 http://case.ntu.edu.tw /hs/w ordpress/?p=9056- 羥 甲 基 糠 醛 六 http://en.w ikipedia.org/w iki/h ydroxym ethylfurfural- 羥 甲 基 糠 醛 反 應 式 七 http://w w w.ncku.edu.tw /~chem /chinese/studlab/g enc hem /exp_1.htm - 酪 蛋 白 8