【巴斯夫小小化学家】中学生用故事讲化学　设计姜汁撞奶小实验

“姜汁撞奶”可能大家都有吃过，但你了解当中牛奶和姜汁之间所产生的化学作用吗？两位来自玛利曼中学的学生，以故事形式解释“姜汁撞奶”的制作原理，于“巴斯夫小小化学家–实验挑战赛2017”胜出，为小学生设计简单、安全、有趣的实验。摄影：陈乐希

比赛是由香港中文大学（中大）和化工公司巴斯夫联合筹办，每年获胜的实验将在次年用于亚太区“巴斯夫小小化学家”，为6至12岁儿童而设的暑假互动科学工作坊。今年共有74位来自14间中学的学生接受挑战，二人一组，以食物和营养为主题。冠军队伍为来自玛利曼中学的卫乐婷（Tiffany）和许昕乔（Clara）。她们的获奖项目是“姜汁撞奶”，使用简单的实验室材料和食物素材展示牛奶凝固的过程，为10至12岁儿童设计科学实验。

以“小偷偷走外套”故事解释化学原理

两位同学对化学、做实验都满有兴趣，家中亦有妹妹，经常会跟她们解释在日常生活中看到的化学现象。这个比赛正好让她们发挥课堂的知识和与小孩相处的经验。她们以故事形成解释姜汁撞奶的热牛奶和姜汁混合过程中，姜的蛋白酶如何与牛奶中的水溶性蛋白产生化学反应，从而凝固牛奶。“牛奶蛋白是一堆很怕冷的小朋友，他们的尾巴（K－牛奶蛋白）就是外套，将他们跟外界隔绝起来（防止牛奶蛋白接触水）。当接触到姜汁的酶素，酶就像小偷般抽走小朋友的外套（切断K－牛奶蛋白）。他们（牛奶蛋白）很冷时，就会凝聚在一起取暖（凝固在一起减低接触水的面积），形成一个网络。”

二人即场进行实验　将姜汁延伸至果汁

除了以故事简单解释化学原理，二人更即场示范她们的实验项目。首先，Tiffany以纱布作过滤，榨出12.5毫升的姜汁；同时间，Clara就在旁边把100毫升的牛奶煮至摄氏80度。之后，Tiffany把盛著姜汁的容器放在桌上，让Clara在约15厘米的高度下将热牛奶倒进姜汁中。

单一实验未必足够示范牛奶蛋白和蛋白酶的化学反应，所以两位同学另外挑选了奇异果、菠萝和木瓜，这三种同样含有蛋白酶的水果做实验。另外，她们认为姜汁撞奶有辣味，未必人人能接受得到，所以想试试其他有蛋白酶的水果可否撞出令奶凝固的状态，适合更多人食用。

无数次试验找出完美比例

那么为什么一定用100毫升、80度的牛奶，以及12.5毫升的汁液呢？原来这是Tiffany和Clara做过无数次实验而得出的比例，“我们测验过1比1、1比2、1比5和1比8的8比例，发现最佳的效果是1比8，所以最终我们使用12.5毫升的姜汁和100毫升的牛奶。”Clara说。至于80度的温度，Tiffany就指“我们试过40度、60度、80度同100度，40至80度都可以成功令牛奶凝固，但100度时就因高温破坏姜汁入面的酶素，而无法跟牛奶作化学反应。”

15分钟过后，实验有结果了。她们把汤匙放在牛奶混合物上，如果能放稳，就为之成功；亦会舀起混合物，观察它是否形成固体的状态。最后，姜汁撞奶是4种测验品中牛奶凝固效果最成功的，其次是木瓜和奇异果，最差是菠萝。不过她们表示现场的水果接触空气的时间比她们在学校做实验时长，令酶素受到氧化，所以有些微影响到结果，牛奶凝固效果不够理想。另外，她们亦发现牛奶蛋白和蛋白酶的化学反应过程中，最重要的因素并非坊间所认为的牛奶脂肪含量，而是牛奶中的蛋白质含量。

化学与生活息息相关　望提升学生对科学的兴趣

除了Tiffany和Clara，比赛中的第二名是基督教宣道会宣基中学的郭俊彦和郑心悦，他们的项目“如何用牛奶制造胶水？”是将醋加入牛奶中以提取酪蛋白制造天然胶水；第三名是玛利诺修院学校的张敏楹和郭沅彤，他们利用酸和牛奶之间的化学作用去制造黏土，展示如何以“牛奶加醋制作自家玩具”。

中大化学系教授魏涛教授指，“实验挑战赛每年选取的主题，都跟社会日常生活息息相关，希望中学生透过比赛可以知道化学对人类未来生活的重要性。”而巴斯夫亚太地区企业事务市场传讯区域总监林慧敏女士就表示：“实验挑战赛能让来自中学的年轻科学家以小学生为对象，活学活用化学课的知识。”来年两个合办单位会继续跟两位同学合作调整实验，让实验能顺利用于次年的亚太区“巴斯夫小小化学家”活动当中。