中華民國第四十　屆中小學科學展覽會

編 號 :B202 組 別 : 國 中 組 科 別 : 理 化 科 類 別 : 化 學 作 品 名 稱 : 喝 的 保 養 品 作 者 : 吳 大 元 李 薇 王 子 毅 李 欣 柔 指 導 老 師 : 林 昀 仟 林 凱 尉 作 者 學 校 : 桃 園 縣 立 青 溪 國 民 中 學

中 華 民 國 第 四 十 六 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 作 品 說 明 書 類 別 : 理 化 科 別 : 化 學 科 組 別 : 國 中 組 作 品 名 稱 : 喝 的 保 養 品 - 你 喝 到 多 少 的 維 他 命 C? 關 鍵 詞 : 維 他 命 C 氧 化 還 原 編 號 :

題 目 : 喝 的 保 養 品 - 你 喝 到 多 少 的 維 他 命 C? 目 錄 壹 摘 要 P-2 貳 研 究 動 機 P-2 參 研 究 目 的 P-2 肆 研 究 設 備 及 器 材 P-2~ P-3 伍 研 究 過 程 或 方 法 P-3~-P-6 陸 研 究 結 果 P-7~P-11 柒 研 究 討 論 P-11 捌 研 究 結 論 P-11 玖 參 考 資 料 P-12 1

題 目 : 喝 的 保 養 品 - 你 喝 到 多 少 的 維 他 命 C? 壹 摘 要 : 在 緊 促 的 生 活 步 調 中, 人 們 常 因 為 忙 碌 的 工 作 而 忽 略 均 衡 的 飲 食, 因 而 產 生 一 些 病 痛, 而 聰 明 的 廣 告 業 者 針 對 人 們 缺 乏 的 營 養 素, 在 一 些 飲 料 中 特 別 註 明 這 些 營 養 素 的 存 在 以 及 功 用, 因 此 本 研 究 主 要 是 探 討 常 見 的 水 果 和 一 些 市 面 上 販 售 的 水 果 飲 料, 討 論 維 生 素 C 是 否 會 隨 著 時 間 上 的 改 變 其 含 量 也 跟 著 改 變 接 著 在 實 驗 一 中, 我 們 先 針 對 市 面 上 販 售 的 濃 縮 還 原 柳 橙 汁 葡 萄 汁 其 所 含 的 維 他 命 C 做 比 較 最 後 在 實 驗 二 中, 將 我 們 現 場 壓 榨 的 柳 橙 汁 檸 檬 汁 也 作 個 比 較 我 們 發 現 濃 縮 還 原 果 汁 含 有 較 多 的 維 生 素 C, 但 是 這 些 果 汁 中 的 維 生 素 C 在 相 同 條 件 下 有 相 當 接 近 的 氧 化 速 率 貳 研 究 動 機 : 我 們 知 道 維 他 命 C 在 美 容 界 中 是 一 個 非 常 重 要 的 美 白 功 臣, 而 且 在 一 般 的 水 果 中 也 富 有 豐 富 的 維 他 命 C 有 天 我 們 在 學 校 附 近 購 買 檸 檬 汁, 看 到 在 商 店 的 牆 壁 上 貼 上 一 張 關 於 水 果 飲 料 的 相 關 資 料, 內 容 購 買 水 果 飲 料 者, 務 必 在 30 分 鐘 內 要 將 水 果 汁 喝 完, 避 免 維 他 命 C 的 流 失 "; 除 此 我 們 在 網 路 上 查 詢 資 料 時, 大 部 分 的 人 也 都 說 明 水 果 汁 在 離 開 冷 藏 室 或 是 打 開 飲 料 罐 的 時 候, 也 最 好 要 趕 快 喝 完, 避 免 維 他 命 C 的 流 失 我 們 不 襟 地 感 到 疑 惑, 為 什 麼 維 他 命 C 就 一 定 要 在 30 鐘 中 內 喝 完? 如 果 我 們 將 維 他 命 C 放 置 一 段 時 間 後 再 飲 用, 我 們 能 喝 到 多 少 的 維 他 命 C 呢? 因 此 我 們 針 對 這 個 問 題, 將 市 面 上 常 見 到 的 水 果 飲 料 以 及 常 吃 的 水 果 做 個 維 他 命 C 的 測 試, 並 且 我 們 也 將 討 論 經 過 人 工 處 理 後 的 水 果 汁 跟 純 天 然 的 水 果 汁 之 間 的 維 他 命 C 的 含 量, 是 否 因 時 間 的 改 變 也 有 相 同 的 變 化 呢? 參 研 究 目 的 : 一 在 實 驗 一 中, 討 論 市 面 販 售 的 飲 料, 其 維 他 命 C 是 否 隨 時 間 的 改 變 也 跟 著 改 變? 改 變 的 快 慢 是 多 少? 二 在 實 驗 二 中, 討 論 壓 榨 後 的 水 果 汁, 其 維 他 命 C 是 否 隨 時 間 的 改 變 也 跟 著 改 變? 改 變 的 快 慢 是 多 少? 肆 研 究 設 備 及 器 材 : 器 材 : 滴 定 管 4 隻 燒 杯 8 個 錐 形 瓶 30 個 量 桶 5 個 滴 管 6 隻 燒 杯 8 個 酒 精 燈 4 組 玻 棒 4 隻 漏 斗 4 個 電 子 秤 (0.01g) 2

藥 品 : 碘 化 鉀 KI 碘 酸 鉀 KIO3 鹽 酸 HCl 2% 澱 粉 液 果 汁 : 每 日 C 自 然 果 力 柳 橙 ( 現 搾 ) 檸 檬 ( 現 搾 ) 伍 研 究 過 程 與 方 法 一 維 生 素 C 之 定 量 : 以 下 內 容 經 過 台 大 化 學 系 普 化 教 學 組 同 意 後 引 用 維 生 素 C, 又 稱 為 抗 壞 血 酸 (ascorbic acid,c 6 H 8 O 6 ), 是 個 很 好 的 還 原 劑 (reducing agent ), 它 可 將 Fe(III) 還 原 成 為 Fe(II), 或 將 I 2 還 原 為 I - 因 此, 在 本 實 驗 中 利 用 碘 酸 鉀 溶 液 (KIO 3 ) 為 滴 定 劑 (titrant) 在 酸 性 溶 液 中 與 碘 化 鉀 (KI) 先 反 應 產 生 碘 分 子 (I 2 ), 如 式 1: IO 3 - + 5I - + 6H + 3I 2 + 3H 2 O (1) 碘 分 子 可 與 溶 液 中 的 抗 壞 血 酸 很 快 地 進 行 氧 化 還 原 反 應, 如 式 2: 當 溶 液 中 抗 壞 血 酸 完 全 反 應 後, 過 量 的 I 2 與 溶 液 中 I - 生 成 I 3 -, 並 和 預 先 加 入 的 澱 粉 指 示 劑 產 生 藍 黑 色 錯 合 物 而 知 達 到 滴 定 終 點 再 依 據 滴 定 劑 IO 3 - 之 莫 耳 數 及 其 與 I 2 和 抗 壞 血 酸 之 化 學 計 量 關 係, 可 計 算 出 藥 錠 中 抗 壞 血 酸 之 含 量 1. 滴 定 劑 ( 配 製 0.00025M 的 碘 酸 鉀 溶 液 ): 取 5.35 克 碘 酸 鉀, 先 用 400ml 的 水 溶 解, 之 後 加 水 到 1L( 此 時 濃 度 為 0.0025M), 再 取 100ml 的 0.0025M 加 水 至 1L 的 水 溶 液 裡, 及 可 配 製 0.00025M 的 碘 酸 鉀 溶 液 2. 2% 澱 粉 指 示 劑 : 取 2g 的 澱 粉 粉 末 溶 於 98g 的 水 溶 液 裡, 即 可 得 到 澱 粉 指 示 劑 二 實 驗 一 : 檢 驗 市 面 上 販 售 的 不 同 種 類 果 汁 當 中 維 生 素 C 的 消 耗 快 慢 第 一 部 分 : 市 售 濃 縮 還 原 柳 橙 汁 每 日 C 1. 將 柳 橙 汁 過 濾 使 果 汁 內 盡 量 不 含 有 果 肉 2. 取 150 毫 升 的 市 售 柳 橙 汁, 加 水 至 400 毫 升 3

( 因 為 柳 橙 汁 色 彩 濃 度 過 大, 不 稀 釋 會 影 響 低 定 終 點 的 判 定 ) 3. 取 20 個 錐 形 瓶, 每 一 組 分 成 10 個 錐 形 瓶 ( 因 此 共 有 兩 組 ) 來 做 測 試 4. 從 稀 釋 後 的 水 果 汁 中 各 取 20 毫 升 分 裝 至 10 個 錐 形 瓶 當 中, 再 分 別 將 10 個 錐 形 瓶 用 標 籤 註 明 1~10( 共 有 兩 組 ) 5. 每 隔 300 秒 取 一 個 錐 形 瓶 ( 由 數 字 小 的 錐 形 瓶 開 始 進 行 測 試 ), 使 用 0.00025M 的 碘 酸 鉀, 以 碘 量 法 測 定 剩 餘 維 生 素 C 的 量, 至 所 有 錐 形 瓶 都 測 定 完 成 為 止, 紀 錄 低 定 量 ( 至 0.01 毫 升 ) 6. 重 複 步 驟 2~ 步 驟 5 的 過 程, 總 共 做 兩 次 ( 因 此 總 共 會 得 到 4 個 數 據 ) 第 二 部 分 : 市 售 葡 萄 汁 自 然 果 力 1. 將 葡 萄 汁 過 濾 使 果 汁 內 盡 量 不 含 有 果 肉 2. 取 150 毫 升 的 葡 萄 汁, 加 水 至 400 毫 升 3. 取 20 個 錐 形 瓶, 每 一 組 分 成 10 個 錐 形 瓶 ( 因 此 共 有 兩 組 ) 來 做 測 試 4. 從 稀 釋 後 的 水 果 汁 中 各 取 20 毫 升 分 裝 至 10 個 錐 形 瓶 當 中, 再 分 別 將 10 個 錐 形 瓶 用 標 籤 註 明 1~10( 共 有 兩 組 ) 5. 每 隔 300 秒 取 一 個 錐 形 瓶 ( 由 數 字 小 的 錐 形 瓶 開 始 進 行 測 試 ), 使 用 0.00025M 的 碘 酸 鉀, 以 碘 量 法 測 定 剩 餘 維 生 素 C 的 量, 至 所 有 錐 形 瓶 都 測 定 完 成 為 止, 紀 錄 低 定 量 ( 至 0.01 毫 升 ) 6. 重 複 步 驟 2~ 步 驟 5 的 過 程, 總 共 做 兩 次 ( 因 此 總 共 會 得 到 4 個 數 據 ) 三 實 驗 二 : 檢 驗 水 果 中 維 生 素 C 的 消 耗 快 慢 第 一 部 分 : 現 場 壓 榨 的 柳 橙 汁 1. 壓 榨 柳 橙 汁 2. 將 柳 橙 汁 過 濾 使 果 汁 內 盡 量 不 含 有 果 肉 3. 取 150 毫 升 的 現 榨 柳 橙 汁, 加 水 至 400 毫 升 4. 取 20 個 錐 形 瓶, 每 一 組 分 成 10 個 錐 形 瓶 ( 因 此 共 有 兩 組 ) 來 做 測 試 5. 從 稀 釋 後 的 水 果 汁 中 各 取 20 毫 升 分 裝 至 10 個 錐 形 瓶 當 中, 再 分 別 將 10 個 錐 形 瓶 用 標 籤 註 明 1~10( 共 有 兩 組 ) 6. 每 隔 300 秒 取 一 個 錐 形 瓶 ( 由 數 字 小 的 錐 形 瓶 開 始 進 行 測 試 ), 使 用 0.00025M 的 碘 酸 鉀, 以 碘 量 法 測 定 剩 餘 維 生 素 C 的 量, 至 所 有 錐 形 瓶 都 測 定 完 成 為 止, 紀 錄 低 定 量 ( 至 0.01 毫 升 ) 7. 重 複 步 驟 3~ 步 驟 6 的 過 程, 總 共 做 兩 次 ( 因 此 總 共 會 得 到 4 個 數 據 ) 4

第 二 部 分 : 現 場 壓 榨 的 檸 檬 汁 1. 壓 榨 檸 檬 汁 2. 將 檸 檬 汁 過 濾 使 不 含 果 肉 3. 取 150 毫 升 的 現 榨 檸 檬 汁, 加 水 至 400 毫 升 4. 取 20 個 錐 形 瓶, 每 一 組 分 成 10 個 錐 形 瓶 ( 因 此 共 有 兩 組 ) 來 做 測 試 5. 從 稀 釋 後 的 水 果 汁 中 各 取 20 毫 升 分 裝 至 10 個 錐 形 瓶 當 中, 再 分 別 將 10 個 錐 形 瓶 用 標 籤 註 明 1~10( 共 有 兩 組 ) 6. 每 隔 300 秒 取 一 個 錐 形 瓶 ( 由 數 字 小 的 錐 形 瓶 開 始 進 行 測 試 ), 使 用 0.00025M 的 碘 酸 鉀, 以 碘 量 法 測 定 剩 餘 維 生 素 C 的 量, 至 所 有 錐 形 瓶 都 測 定 完 成 為 止, 紀 錄 低 定 量 ( 至 0.01 毫 升 ) 7. 重 複 步 驟 3~ 步 驟 6 的 過 程, 總 共 做 兩 次 ( 因 此 總 共 會 得 到 4 個 數 據 ) 四 實 驗 的 過 程 呈 現 圖 1: 每 日 C 柳 橙 汁 圖 2: 自 然 果 力 葡 萄 汁 圖 3: 分 裝 圖 4: 自 然 果 力 葡 萄 汁 使 用 碘 酸 鉀 滴 定 5

圖 3: 滴 定 完 所 有 錐 形 瓶 圖 4: 新 鮮 柳 橙 與 檸 檬 圖 5: 將 柳 橙 與 檸 檬 榨 成 果 汁 圖 6: 滴 定 前 的 手 榨 的 柳 橙 汁 圖 7: 滴 定 後 的 手 榨 的 柳 橙 汁 6

陸 研 究 結 果 一 實 驗 一 : 檢 驗 市 面 上 販 售 的 不 同 種 類 果 汁 當 中 維 生 素 C 的 消 耗 快 慢 第 一 部 分 : 市 售 濃 縮 還 原 柳 橙 汁 每 日 C 表 一 : 測 量 每 日 C 當 中 維 生 素 C 含 量, 隨 時 間 改 變 的 數 據 時 間 ( 秒 ) 滴 定 量 (1 st ) 滴 定 量 (2 nd ) 滴 定 量 (3 rd ) 滴 定 量 (4 th ) 平 均 值 標 準 差 0.0 6.28 6.29 6.06 6.33 6.24 0.124 300.0 6.16 6.26 6.28 6.15 6.21 0.067 600.0 5.97 6.12 6.15 5.96 6.05 0.101 900.0 6.16 5.93 6.02 6.06 6.04 0.098 1200.0 5.86 6.07 5.94 6.04 5.98 0.096 1500.0 5.99 5.95 6.06 5.85 5.96 0.089 1800.0 5.81 5.80 5.78 5.79 5.79 0.009 2100.0 5.87 5.97 5.79 5.78 5.85 0.086 2400.0 5.91 5.74 5.82 5.70 5.79 0.093 2700.0 5.78 5.57 5.59 5.84 5.70 0.134 3000.0 5.79 5.59 5.64 5.61 5.66 0.091 3300.0 5.62 5.75 5.69 5.50 5.64 0.106 圖 (1): 每 日 C, 測 出 滴 定 量 與 時 間 的 關 係 圖 滴 定 量 (ml) 6.40 滴 定 量 與 時 間 關 係 圖 ( 每 日 C) 6.20 6.00 y = -0.000181 x + 6.22 5.80 5.60 5.40 5.20 0.0 500.0 1000.0 1500.0 2000.0 2500.0 3000.0 3500.0 時 間 (s) 7

第 二 部 分 : 市 售 葡 萄 汁 自 然 果 力 表 二 : 測 量 自 然 果 力 當 中 維 生 素 C 含 量, 隨 時 間 改 變 的 數 據 時 間 ( 秒 ) 滴 定 量 (1 st ) 滴 定 量 (2 nd ) 滴 定 量 (3 rd ) 滴 定 量 (4 th ) 平 均 值 標 準 差 0.0 2.10 2.07 1.99 1.89 2.01 0.093 300.0 1.95 1.91 2.05 2.07 1.99 0.078 600.0 1.85 1.81 1.99 1.83 1.87 0.082 900.0 1.75 1.83 1.94 1.82 1.84 0.079 1200.0 1.75 1.73 1.73 1.89 1.77 0.080 1500.0 1.80 1.63 1.80 1.80 1.76 0.086 1800.0 1.70 1.78 1.65 1.56 1.67 0.090 2100.0 1.65 1.69 1.61 1.56 1.63 0.058 2400.0 1.60 1.60 1.68 1.48 1.59 0.083 2700.0 2.10 2.07 1.99 1.89 2.01 0.093 圖 (2) 自 然 果 力, 測 出 滴 定 量 與 時 間 的 關 係 圖 滴 定 量 (ml) 2.2 滴 定 量 與 時 間 關 係 圖 ( 自 然 果 力 ) 2.1 2 1.9 y = -0.000182 x + 2.01 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 時 間 (s) 8

二 實 驗 二 : 檢 驗 水 果 中 維 生 素 C 的 消 耗 快 慢 第 一 部 份 : 現 場 壓 榨 的 柳 橙 汁 表 三 : 測 量 現 榨 柳 橙 汁 維 生 素 C 量, 隨 時 間 改 變 的 數 據 時 間 ( 秒 ) 滴 定 量 (1 st ) 滴 定 量 (2 nd ) 滴 定 量 (3 rd ) 滴 定 量 (4 th ) 平 均 值 標 準 差 0.0 3.45 3.26 3.23 3.36 3.32 0.102 300.0 3.25 3.30 3.36 3.22 3.28 0.063 600.0 3.05 3.23 3.33 3.33 3.24 0.133 900.0 3.15 3.30 3.28 3.28 3.25 0.069 1200.0 3.20 3.06 3.25 3.23 3.19 0.084 1500.0 3.08 3.01 2.98 3.21 3.07 0.102 1800.0 3.20 3.01 2.97 3.05 3.06 0.101 2100.0 3.00 3.06 2.88 2.91 2.96 0.084 2400.0 2.90 3.04 3.01 2.81 2.94 0.106 2700.0 2.80 2.73 2.95 2.87 2.84 0.093 圖 (3): 現 榨 的 柳 橙 汁, 測 出 滴 定 量 與 時 間 的 關 係 圖 滴 定 量 (ml) 3.5 3.4 3.3 滴 定 量 與 時 間 關 係 圖 ( 現 榨 柳 橙 汁 ) y = -0.000179 x + 3.35 3.2 3.1 3 2.9 2.8 2.7 2.6 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 時 間 (s) 9

第 二 部 分 : 現 場 壓 榨 的 檸 檬 汁 表 四 : 測 量 現 榨 檸 檬 汁 維 生 素 C 量, 隨 時 間 改 變 的 數 據 時 間 ( 秒 ) 滴 定 量 (1 st ) 滴 定 量 (2 nd ) 滴 定 量 (3 rd ) 滴 定 量 (4 th ) 平 均 值 標 準 差 0.0 4.55 4.45 4.56 4.35 4.48 0.097 300.0 4.45 4.46 4.53 4.39 4.46 0.057 600.0 4.30 4.44 4.41 4.45 4.40 0.068 900.0 4.30 4.39 4.20 4.27 4.29 0.080 1200.0 4.25 4.22 4.17 4.33 4.24 0.066 1500.0 4.20 4.22 4.23 4.30 4.24 0.044 1800.0 4.20 4.06 4.07 4.26 4.15 0.099 2100.0 4.15 4.23 4.10 4.14 4.16 0.053 2400.0 4.05 4.05 4.06 4.02 4.05 0.017 圖 (4): 現 榨 的 檸 檬 汁, 測 出 滴 定 量 與 時 間 的 關 係 圖 滴 定 量 (ml) 4.60 4.50 4.40 滴 定 量 與 時 間 關 係 圖 ( 現 榨 檸 檬 汁 ) y = -0.000177 x + 4.48 4.30 4.20 4.10 4.00 3.90 3.80 0.0 500.0 1000.0 1500.0 2000.0 2500.0 3000.0 時 間 (s) 10

三 實 驗 總 結 表 五 : 將 回 歸 分 析 的 換 算 成 維 生 素 C 含 量 初 始 值 (mg) 下 降 速 率 (mg/s) 名 稱 回 歸 Y 截 距 (ml) 維 生 素 C 含 量 初 始 值 (mg) 回 歸 斜 率 (ml/s) 維 生 素 C 含 量 下 降 率 (mg/s) 每 日 C 6.22 08.21-1.81 10-04 2.39 10-05 自 然 果 力 2.01 02.65-1.82 10-04 2.40 10-05 現 榨 柳 橙 汁 3.35 04.42-1.79 10-04 2.36 10-05 現 榨 檸 檬 汁 4.48 05.91-1.77 10-04 2.34 10-05 斜 率 平 均 值 =-1.80 10-04 斜 率 標 準 差 =2.22 10-06 說 明 : 使 用 0.00025M 的 碘 酸 鉀 滴 定, 則 維 生 素 C 含 量 與 滴 定 量 有 以 下 關 係 維 生 素 C 含 量 (mg)=0.00025 滴 定 量 (L) 3 176 =0.132 滴 定 量 (ml) 柒 研 究 討 論 一 滴 定 的 實 驗 過 程 中, 使 用 2% 澱 粉 液 作 為 指 示 劑, 取 10mL 的 量 會 比 2mL 的 量 更 能 明 顯 呈 現 顏 色 的 變 化 二 KI 在 空 氣 放 置 過 久, 會 產 生 潮 解 的 變 化, 而 在 這 個 實 驗 中,I - 必 須 過 多 才 可 以 與 IO - 3 產 生 I2,I2 遇 澱 粉 液 產 生 深 藍 色, 所 以 等 要 做 滴 定 的 時 候 再 取 拿 KI 會 比 還 沒 做 實 驗 之 前 取 拿 KI 避 免 KI 數 據 誤 差 三 由 於 柳 橙 汁 檸 檬 汁 的 顏 色 經 過 稀 釋 後 還 是 會 稍 微 呈 現 一 點 淡 淡 的 黃 色, 在 滴 定 時, 顏 色 的 辨 別 很 重 要, 在 一 般 含 有 I - 的 透 明 溶 液, 與 與 IO - 3 產 生 I2,I2 遇 澱 粉 液 會 產 生 深 藍 色, 但 是 在 淡 黃 色 的 水 果 汁 的 滴 定 終 點 的 顏 色 不 能 以 深 藍 色 作 為 依 據, 實 驗 的 顏 色 要 以 墨 綠 色 的 顏 色 作 為 達 到 實 驗 終 點 ( 如 圖 7) 捌 研 究 結 論 : 一 在 實 驗 依 當 中, 測 出 含 有 最 多 維 生 素 C 的 是 每 日 C 罐 裝 果 汁, 最 少 的 是 自 然 果 力, 而 不 同 種 類 的 果 汁 對 於 維 生 素 C 氧 化 速 率 的 影 響, 由 斜 率 的 平 均 值 -1.80 10-04 與 斜 率 標 準 差 2.22 10-06 可 以 發 現, 標 準 差 約 只 佔 了 平 均 值 1.23% 的 大 小, 因 此 推 估 不 同 種 類 的 果 汁, 以 相 同 方 式 稀 釋 之 後, 其 中 維 生 素 C 氧 化 速 率 是 相 近 的 二 從 實 驗 中, 我 們 觀 察 到 在 這 些 果 汁 中, 放 置 300 秒 後 與 放 置 2700 秒 後 的 所 使 用 IO - 3 測 定 的 量 最 多 相 差 0.5~0.6mL 左 右 因 此, 在 這 個 實 驗 中 表 示 隨 著 時 間 增 加, 其 所 含 的 維 他 命 C 的 量 並 沒 有 很 大 的 改 變 (300 秒 後 和 2700 秒 後 的 維 他 命 C 的 改 變 量 大 約 為 0.066mg 左 右 ) 11

玖 參 考 資 料 : 一 台 大 化 學 系 普 化 教 學 組 網 頁 http://www.chemedu.ch.ntu.edu.tw/~genchem99/e-vitc.htm 二 國 中 自 然 與 生 活 科 技 翰 林 版 本 第 二 冊 第 一 章 原 子 與 化 學 反 應 第 四 章 氧 化 與 還 原 12