嘉義市第二十八屆中小學科學展覽會化學科作者 : 王奕林芳伃陳安婷指導老師 : 翁秀玉吳東昇
摘 要 這個研究主要探討影響餅乾易碎度的實驗 我們除了自製餅乾外, 也設計重物落下的方法來做為餅乾易碎度的數據 結果發現餅乾是否易碎, 這與 筋性 有關, 麵粉與水混合時會產生筋性, 筋性越高, 餅乾就越不易碎, 而麵粉種類 糖量 鹽量 奶油量 蛋等這些都會影響餅乾的易碎度, 所以, 我們建議製作餅乾使用蛋白質含量低的低筋麵粉, 才會有脆感 加入糖 鹽 奶油 蛋等都會妨礙筋性的產生, 使餅乾變得更易碎 一般的市售餅乾都會添加色素 乳化劑 香料 防腐劑等, 由這次的研究, 讓我們知道可以使用低筋麵粉製作餅乾, 而且糖量 奶油類 鹽量 蛋等這些原料除了香味 營養考慮之外, 也可以用來調整餅乾的易碎度, 製作出個人專屬既健康又好吃的手工餅乾 關鍵詞 : 餅乾 易碎度 壹 研究動機 畢業旅行時, 老師讓我們自備乾糧, 以免晚上肚子餓, 我們幾個人睡在同一間房間, 拿出各自帶的餅乾, 有香濃奶酥餅 巧克力薄餅 牛奶法蘭蘇 OREO 餅乾 等, 大家正吃的津津有味時, 開始有人提到 為什麼有的餅乾一咬就碎, 有的餅乾硬得要命呢? 正好, 我們在尋找科展的題材, 當場就決定以餅乾的易碎度進行探討 可是市售的餅乾包裝紙上只寫出原料, 沒有寫出數量, 我們很難分析是哪些因素影響易碎度, 所以開始查做餅乾的方法, 發現餅乾的最基本的原料不外乎 麵粉 奶油 蛋 糖 鹽, 因此, 我們就自己做餅乾來進行研究 貳 研究目的 研究一 市售餅乾易碎度的調查研究二 麵粉種類對餅乾易碎度的影響研究三 蛋量的種類對餅乾易碎度的影響研究四 奶油量對餅乾易碎度的影響研究五 糖的多寡對餅乾易碎度的影響研究六 鹽的多寡對餅乾易碎度的影響 參 研究器材與設備 磅秤 烤箱 鐵鍋 電動攪拌器 塑膠杯 麵粉 糖 鹽 奶油 各種市售餅乾 肆 研究研究過程過程與討論 參考文獻參考文獻 我們的研究主要在探討澱粉的糊化 麵筋的凝固 砂糖的焦糖化這三項的變化, 所以屬於化學變化 * 易碎度 : 我們查到讓餅乾破碎的程度稱為 破斷力, 在研究中, 我們實驗將餅乾破碎的程度, 1
稱之為 易碎度 我們讓重物從高處落下 砸到餅乾時 讓餅乾破裂 不同材料的餅乾 易碎度不同 重物高度越低 砸下的力量越小 我們紀錄讓餅乾破裂時的重物高度做為易 碎度的依據 餅乾形狀 餅乾形狀的 形狀的決定 決定 第一次 第一次 棒狀餅乾 原本的想法 將餅乾做成棒狀 放在桌子邊緣 一半露出 掛上籃子 將砝碼一個個放入 籃子 直到棒狀餅乾支撐不住時斷裂 紀錄當時的砝碼的重量 失敗的原因 自製餅乾時發現會出現厚度不均勻的棒狀餅乾 所以放棄 改進的方法 棒狀餅乾因為厚度小 如果製作的餅乾出現一點點不同 就會影響實驗結果 所以改成扁平狀的餅乾 第二次 扁平狀餅乾 想法 1.使用一個大小適中的容器 讓麵糰放入 只要均勻 壓扁 填滿整個容器 就能製作誤差較小的扁平狀 餅乾 2.將同一種重物(砝碼)從上方落下 紀錄餅乾破裂時當時重物的高度 各種餅乾的製作方法 各種餅乾的製作方法 1.將糖 奶油 蛋放入杯中(隨實驗不同而這三種材料份量會改變) 用電動攪拌器攪 拌七分鐘 成乳白色狀後 放在保鮮膜上 2.加入麵粉以按 壓的方式去拌麵糊 以免出筋性 3.用手推動五分鐘後 將形狀塑成 3cm 22cm 3cm 的長條型的麵糰 4.放入冷凍庫冷凍ㄧ小時 讓它變硬 5.從冷凍庫取出麵糰 切成 0.3cm 厚度的薄片 6.放入烤箱 15 分鐘 就變成餅乾了 糖 奶油 蛋放入杯中 攪拌器攪拌 推成 3cm 22cm 3cm 長條狀 放入冷凍庫冷凍ㄧ小時 切成 0.3cm 厚度的薄片 放進烤箱烤 15 分鐘 2
重物落下的重物落下的實驗設計實驗設計 原本的想法 : 將同一種重物 ( 砝碼 ) 從上方落下, 紀錄餅乾破裂時, 當時重物的高度 問題 1: 因為餅乾每砸一次, 就換新的餅乾, 可是, 這樣每次要得到一個數據可能要用掉 7 片以上必須使用很多的餅乾, 而我們都是由一位同學在家裡利用課餘時間自製餅乾, 所以無法製作出很多的餅乾 改良方法 : 一律讓砝碼從 1cm 高度開始砸下, 如果沒有破裂, 就每次升高 1cm, 直到破裂為止, 紀錄當時重物的高度, 這樣, 同一種餅乾大約製作 10~15 片就夠了 ( 預留實驗失敗數量 ) 問題 2: 一開始以手拿砝碼, 旁邊放一支直立的尺, 眼睛對齊刻度, 放開手讓砝碼落下, 可是當高度越高, 落下時就越無法對準餅乾的位置 改良方法 : 以洋芋片圓筒, 用刀片割出一長條狀空間, 貼上紙尺, 就能透過洞, 看到砝碼的位置 問題 3: 可是洞的大小, 讓手無法直接拿砝碼在洋芋片圓筒內操作 改良方法 : 將砝碼綁上釣魚線操作, 為了克服手晃動而造成砝碼晃動的現象, 所以找到支架, 讓釣魚線跨過横桿, 幫助穩定砝碼的高度 3
研究一 市售餅乾市售餅乾易碎度的調查 一 操縱變因 : 市售餅乾甲 : 海太營養餅乾乙 : 奶油鹽味薄餅丙 : 牛奶法蘭蘇丁 :OREO 戊 : 營養口糧應變變因 : 測量讓餅乾破碎時重物落下的高度單位 : 公分二 實驗過程 : 1. 各種市售餅乾甲 : 海太營養餅乾乙 : 奶油鹽味薄餅丙 : 牛奶法蘭蘇丁 :OREO 戊 : 營養口糧 2. 以 重物落下的實驗設計 測量各種餅乾的易碎度, 共得 7 次數據 三 結果 : 重物高度 (cm) 市售餅乾種類甲 : 海太營養餅乾 0.2cm 厚乙 : 奶油鹽味薄餅 0.3cm 厚丙 : 牛奶法蘭蘇 0.1cm 厚丁 :OREO 0.2cm 厚戊 : 營養口糧 0.35cm 厚 第一次第二次第三次第四次第五次第六次第七次平均 7 7 5 7 5 6 6 6.1 11 10 9 12 11 11 12 10.9 12 11 13 11 11 10 10 11.1 18 15 15 15 14 15 18 15.7 20 26 19 22 22 22 23 22.0 市售餅乾對餅乾易碎度的影響 重物 25 高 20 度 15 10 c 5 m 0 22 15.7 10.9 11.1 6.1 甲 : 海太營養餅乾乙 : 奶油鹽味薄餅 丙 : 牛奶法蘭蘇 丁 :OREO 戊 : 營養口糧 4
四 討論 : 1. 由於這是廠商做的餅乾, 厚薄不一致, 我們只能不管厚薄, 針對單片進行實驗, 結果發現, 5 種市售餅乾中物碎度以甲 : 海太營養餅乾最容易破碎, 再來依序為乙 : 奶油鹽味薄餅 丙 : 牛奶法蘭蘇 丁 :OREO, 戊 : 營養口糧最硬 2. 市售餅乾雖然大量, 但是不同品牌厚度不同 餅乾配方不清楚, 因此, 決定自己製作餅乾 3. 我們比較各種市售餅乾的成分, 成分大多是麵粉 ( 麥 ) 砂糖 棕櫚油 奶粉 奶油 膨脹 劑 植物油, 其中營養口糧最特別, 它的口感最硬, 最不容易破碎, 仔細對照下, 發現它 的成分沒有蛋, 所以, 這可能有關係 5
研究二 麵粉種類麵粉種類對餅乾對餅乾易碎度易碎度的影響 一 操縱變因 : 麵粉種類甲 : 高筋麵粉乙 : 中筋麵粉丙 : 低筋麵粉 應變變因 : 測量讓餅乾破碎時重物落下的高度 單位 : 公分 不變變因 :1 顆蛋 40g 的糖 65g 的奶油二 實驗過程 : 1. 自製不同麵粉的餅乾甲 : 高筋麵粉乙 : 中筋麵粉丙 : 低筋麵粉 2. 以 重物落下的實驗設計 測量各種餅乾的易碎度, 共得 7 次數據 三 結果 : 重物高度 一次 二次 三次 次 次 次 次 麵粉種類 甲 : 高筋麵粉 30 29 25 26 31 30 32 29.0 乙 : 中筋麵粉 32 35 28 29 37 32 29 31.7 丙 : 低筋麵粉 9 7 7 8 8 9 9 8.1 重 35 物 30 高 25 度 20 (15 10 5 )0 麵粉種類對餅乾易碎度的影響 29 31.7 8.1 高筋餅乾 中筋餅乾 低筋餅乾 麵粉種類甲 : 高筋麵粉乙 : 中筋麵粉丙 : 低筋麵粉 的, 不 易碎 的, 不 易碎 的, 的餅乾, : 1. 麵粉種類不同, 以低筋麵粉 的餅乾 易碎, 中筋 高筋麵粉 不 易碎 2. 得, 低筋麵粉 的蛋 分 中筋麵粉次 高筋麵粉, 因 蛋 量 低時, 時 的筋, 以低筋麵粉 易碎的餅乾, 高筋麵粉 的 6
研究三 蛋量的種類蛋量的種類對餅乾對餅乾易碎度易碎度的影響 一 操縱變因 : 蛋量與種類甲 : 無蛋乙 : 加蛋白丙 : 加蛋黃丁 : 加全蛋 應變變因 : 測量讓餅乾破碎時重物落下的高度 單位 : 公分 不變變因 :40g 的糖 65g 的奶油 80g 的低筋麵粉 二 實驗過程 : 1. 自製不同蛋量與種類的餅乾甲 : 無蛋乙 : 加蛋白丙 : 加蛋黃丁 : 加全蛋 2. 以 重物落下的實驗設計 測量各種餅乾的易碎度, 共得 7 次數據 三 結果 : 重物高度 一次 二次 三次 次 次 次 次 蛋量與種類 甲 : 無蛋 1 12 10 12 1 11 11 11.7 乙 : 加蛋白 6 5 4 5 5 5 5 5.0 丙 : 加蛋黃 8 8 8 7 11 10 8.7 丁 : 加全蛋 7 7 8 8 8.1 蛋量的種類對餅乾易碎度的影響 重 14 物 12 高 10 度 8 6 ( 4 2 0 )11.7 8.7 8.1 5 甲 : 無蛋 乙 : 加蛋白 丙 : 加蛋黃 丁 : 加全蛋 : 蛋甲 : 無蛋乙 : 加蛋白丙 : 加蛋黃丁 : 加全蛋 度與加全蛋 度 甲乙 三種 的 不 1. 餅乾製 過程, 果 加蛋, 不 易破碎 加 蛋白, 易碎 加 蛋 黃 全蛋 易碎度 以, 蛋白 蛋黃 易讓餅乾破碎 7
研究四 奶油量奶油量對餅乾對餅乾易碎度易碎度的影響 一 操縱變因 : 奶油量甲 :15g 乙 :30g 丙 :65g 應變變因 : 測量讓餅乾破碎時重物落下的高度 單位 : 公分 不變變因 :1 顆蛋 40g 的糖 80g 的低筋麵粉 二 實驗過程 : 1. 自製不同奶油量的餅乾甲 :15g 乙 :30g 丙 :65g 2. 以 重物落下的實驗設計 測量各種餅乾的易碎度, 共 得 7 次數據 三 結果 : 重物高度 (cm) 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 第六次 第七次 平均 奶油量 甲 :15g 16 15 18 17 15 16 17 17.7 乙 :30g 12 13 14 12 12 12 13 12.6 丙 :65g 9 7 7 8 8 9 9 8.1 奶油量對餅乾易碎度的影響 重物高度 (c 20 15 10 17.7 12.6 8.1 m )5 0 甲 :15g 乙 :30g 丙 :65g 奶油量甲 :65 g 乙 :30g 丙 :10g 奶油 130g 餅乾 的, 10g 65g 四 : 因 餅乾, 以 實驗 1. 不同量的奶油 的餅乾, 結果, 奶油 以 麵筋的, 奶油量, 餅乾 易碎, 的 2. 一 餅乾的, 奶油量 65g, 的餅乾不, 得, 奶油 過 的 蛋, 的 3. 奶油量 高 130g, 時 碎, 實驗 8
研究五 糖的多寡糖的多寡對餅乾對餅乾易碎度易碎度的影響 一 操縱變因 : 糖的多寡甲 :10g 乙 :20g 丙 :80g 應變變因 : 測量讓餅乾破碎時重物落下的高度 單位 : 公分 不變變因 : 1 顆蛋 65g 的奶油 80g 的低筋麵粉 二 實驗過程 : 1. 自製不同糖量的餅乾 甲 :10g 乙 :20g 丙 :80g 2. 以 重物落下的實驗設計 測量各種餅乾的易碎度, 共得 7 次數據 三 結果 : 重物高度 一次 二次 三次 次 五次 次 次 糖量 甲 :10g 11 14 1 12 12 1 14 12.7 乙 :20g 7 8 8 8 8 8.1 丙 :80g 8 6 6 7 6 7 5 6.4 糖的多寡對餅乾易碎度的影響 重 14 物 12 高 10 度 8 6 ( 4 2 )0 12.7 8.1 6.4 糖 10g 糖 20g 糖 80g 糖量甲 :10g 乙 :20g 丙 :80g, 不 度 易碎 易碎 二, : 1. 糖量 多, 餅乾變得 易碎, 以糖 以 度 得, 糖粉 麵粉 時, 糖 麵筋的, 以 糖 以 餅乾的易碎度 2. 實驗讓, 餅乾的 度, 糖量 以 得 多的糖 製 度的 9
研究六 鹽的多寡的多寡對餅乾對餅乾易碎度易碎度的影響 一 操縱變因 : 鹽的多寡甲 :10g 乙 :20g 丙 :80g 應變變因 : 測量讓餅乾破碎時重物落下的高度 單位 : 公分 不變變因 :1 顆蛋 65g 的奶油 80g 的低筋麵粉 0g 的糖 二 實驗過程 : 1. 自製不同鹽量的餅乾 甲 :80g 乙 :20g 丙 :10g 2. 以 重物落下的實驗設計 測量各種餅乾的易碎度, 共得 7 次數據 三 結果 : 重物高度 一次 二次 三次 次 次 六次 次 鹽量 甲 :10g 3 3 3 2 3 3 3 2.9 乙 :20g 2 2 2 2 2.9 丙 :80g 2 1 1 2 2 1 2 1.6 鹽量對餅乾易碎度的影響 重 3.5 物 3 高 2.5 度 2 (1.5 1 0.5 )0 2.9 2.9 1.6 鹽量 10g 鹽量 20g 鹽量 80g : 鹽量 甲 :80g 乙 :20g 丙 :10g 鹽 一 1. 鹽量 多時, 餅乾 易破 因 鹽 以 麵粉的筋, 以 鹽 以 餅乾的易碎度 2. 一 糖量的研究數據一,, 鹽 糖 易 餅乾的破碎 研究 10g 糖研究六 10g 鹽 讓餅乾破碎時重物落下的高度 12.7 2.9 10
伍 結論 一 麵粉種類不同, 以低筋麵粉做的餅乾最容易碎掉, 而中筋和高筋麵粉非常不容易碎掉 低筋麵粉所含的蛋白質成分最少 中筋麵粉次之 高筋麵粉最多, 因為低筋麵粉蛋白質含量越低時, 與水混合時產生的筋性就越少, 所以低筋麵粉適合做易碎的餅乾 二 餅乾製作過程中, 如果沒有加蛋, 則不容易碎掉 ; 只加入蛋白, 則最容易碎掉 ; 加入蛋黃或全蛋則易碎度在中間值 可見蛋的成分中, 蛋白比蛋黃容易讓餅乾破碎 三 加入不同量的奶油做成的餅乾, 結果發現, 奶油可以妨礙麵筋的形成, 當奶油量越多, 則餅乾就越容易碎, 而且明顯有 酥 的口感 四 糖量越多, 則餅乾變得越容易碎掉, 所以糖可以增加脆度 查資料得知, 糖粉與麵粉混合時, 糖會妨礙麵筋的形成, 所以加了糖可以增加餅乾的易碎度 五 鹽量越多時, 餅乾就容易破裂 因此鹽可以阻礙麵粉的筋性產生, 所以加了鹽可以增加餅乾的易碎度 我們仔細看過市售餅乾的材料, 發現它們通常添加過多的食用色素 乳化劑 香料甚 至還有防腐劑, 由這次的研究, 讓我們知道可以使用低筋麵粉製作餅乾, 而且糖量 奶油 類 鹽量 蛋等這些原料除了香味 營養考慮之外, 也可以用來調整餅乾的易碎度, 製作 出個人專屬既健康又好吃的手工餅乾 以下是我們針對不同口味研發出來的配方 : 餅乾配方麵粉種類奶油量糖量蛋的種類 備註 少糖餅乾低筋麵粉 65g 10g 全蛋 無蛋餅乾低筋麵粉 65g 40g 無 公認最美味 偏硬餅乾高筋麵粉 65g 40g 無 較酥餅乾低筋麵粉 90g 40g 加蛋白 較脆餅乾低筋麵粉 65g 40g 加蛋白 其次 陸 參考資料 一 楊嘉慧 ( 民 97) 炸出香 鬆 脆油條的科學 科學人雜誌網站 99 年 4 月 14 日 取自 : http://sa.ylib.com/saeasylearn/saeasylearnshow.asp?fdocno=1240&cl=86 二 克萊兒的點心小棧 (1999) 常識庫材料百科 99 年 4 月 14 日 取自 : http://ebake.dyn.dhs.org/ 三 無作者 ( 民 99 年 ) 麵粉的種類高筋 ~ 中筋 ~ 低筋 99 年 4 月 14 日 取自 : http://lindaf02.mysinablog.com/index.php?op=viewarticle&articleid=1729283 四 無作者 ( 民 99 年 ) 超 easy 冰箱小西餅作法 99 年 3 月 15 日 取自 : http://mrspai.pixnet.net/blog 11