【2020 S2W3-1 專案四】澱粉糊化的條件

在上周的課程裡學生觀察到在加熱並持續攪拌的條件下能夠幫助澱粉糊化，而未加熱的澱粉靜置一段時間後會出現白色沉澱，於是今天我們要處理的議題是了解「澱粉在什麼條件下會糊化？」學生提出三個假設，接下來會依序說明學生發展假設及驗證的過程。

在此假設下，學生認為即使是室溫的水，只要攪得夠久澱粉就會糊化。上課時間有限，學生決定用一堂課的時間輪流『手攪』來驗證這個假設。以上周的經驗來說，室溫的澱粉液，在滾水中隔水加熱並攪拌約10分鐘後變成糊狀，因此他們評估需要攪拌30分鐘以上在上周的課程裡學生觀察到在加熱並持續攪拌的條件下能夠幫助澱粉糊化，而未加熱的澱粉靜置一段時間後會出現白色沉澱，於是今天我們要處理的議題是了解「澱粉在什麼條件下會糊化？」學生提出三個假設，接下來會依序說明學生發展假設及驗證的過程。
*考量成本，今天的實驗皆以樹薯粉進行。
*兩位學生負責實驗一及實驗二，另外兩位學生負責實驗三。

實驗一：澱粉糊化與攪拌時間有關，與溫度無關。

在此假設下，學生認為即使是室溫的水，只要攪得夠久樹薯粉就會糊化。以上周的經驗來說，室溫的樹薯粉液，在滾水中隔水加熱並攪拌約10分鐘後變成糊狀，因此他們評估需要攪拌30分鐘以上。由於學生決定以輪流『手攪』的方式進行，一人10分鐘，攪到這堂課結束為止。

經過將近50分鐘的攪拌後，學生發現樹薯粉液尚未糊化，但澱粉倒是吸水膨潤了，他們將一滴樹薯粉液滴在手上，在1分鐘內樹薯粉液就變成固體了，而且膨脹得像米粒大。因此，雖然這個假設暫時失敗，不過學生發現了下一個可以討論的議題『澱粉膨潤』。

(左)攪拌過程 (右)澱粉液在手上固化。

當然，學生不會輕易放棄這個假設，他們決定週四繼續攪，不過我也提議要想想看有沒有比『手攪』更輕鬆的辦法，相信多次使用馬達的孩子會想到的。

實驗二：澱粉糊化與溫度有關，與攪拌無關。

在此假設下，學生認為只要達到夠高溫，樹薯粉就會自然糊化，就算不攪拌也可以。因此，他們將樹薯粉先與水充分混和後就放入滾水中隔水加熱，並以溫度計監測溫度。沒想到不到五分鐘孩子就發現樹薯粉液乾掉了，溫度計卡在乾掉的樹薯粉塊中，甚至可以拿著溫度計把整個燒杯直接舉起。

(左)整杯乾掉可以直接舉起來 (中)杯壁側的澱粉糊化半透明狀 (右)中間的澱粉塊挖出來的樣子。

結束加熱後，學生嘗試將樹薯粉塊從燒杯裡挖出來，他們意外發現附著在杯壁上的部份是成功糊化的，而中間的部分則還是白色塊狀，因此學生下了這樣的結論：「樹薯粉需要直接接觸到熱水才會糊化，所以攪拌是必要的步驟。」

實驗三：澱粉糊化需要伴隨攪拌，且與溫度有關。

最後一個假設來自學生說在上次的實驗裡，澱粉液是突然開始變難攪的，所以他們推估可能要達到特定溫度，澱粉才會糊化，故這次決定做實驗找到樹薯粉的糊化溫度。這個實驗一開始有兩種辦法，其一是從滾水開始，每10度做一組實驗，慢慢逼近最低糊化溫度；其二是先確定滾水可行，再砍半做50度的實驗，以區間逼近的方式找到糊化溫度，在評估效率下，我們決定採取第二個方法。

在加熱水時，學生意外發現滾水達不到100度，而這可能是溫度計的問題也可能是水中含有雜質，在這裡我們先不討論此現象，我請學生先如實記下測量到的溫度即可，於是第一組實驗是在87度下進行，且樹薯粉液成功糊化。

第二組實驗水溫為50度，樹薯粉液未發生糊化現象，於是學生得出澱粉液的糊化溫度區間為50～87度，並從第三組水溫68度的成功實驗中將糊化溫度區間縮小為50～68度，而確切糊化溫度需要再做進一步測試。