【巴斯夫小小化學家】中學生用故事講化學 設計薑汁撞奶小實驗
「薑汁撞奶」可能大家都有吃過，但你了解當中牛奶和薑汁之間所產生的化學作用嗎？兩位來自瑪利曼中學的學生，以故事形式解釋「薑汁撞奶」的製作原理，於「巴斯夫小小化學家–實驗挑戰賽2017」勝出，為小學生設計簡單、安全、有趣的實驗。
攝影：陳樂希
比賽是由香港中文大學（中大）和化工公司巴斯夫聯合籌辦，每年獲勝的實驗將在次年用於亞太區「巴斯夫小小化學家」，為6至12歲兒童而設的暑假互動科學工作坊。今年共有74位來自14間中學的學生接受挑戰，二人一組，以食物和營養為主題。冠軍隊伍為來自瑪利曼中學的衛樂婷（Tiffany）和許昕喬（Clara）。她們的獲獎項目是「薑汁撞奶」，使用簡單的實驗室材料和食物素材展示牛奶凝固的過程，為10至12歲兒童設計科學實驗。
以「小偷偷走外套」故事解釋化學原理
兩位同學對化學、做實驗都滿有興趣，家中亦有妹妹，經常會跟她們解釋在日常生活中看到的化學現象。這個比賽正好讓她們發揮課堂的知識和與小孩相處的經驗。她們以故事形成解釋薑汁撞奶的熱牛奶和薑汁混合過程中，薑的蛋白酶如何與牛奶中的水溶性蛋白產生化學反應，從而凝固牛奶。「牛奶蛋白是一堆很怕冷的小朋友，他們的尾巴（K－牛奶蛋白）就是外套，將他們跟外界隔絕起來（防止牛奶蛋白接觸水）。當接觸到薑汁的酶素，酶就像小偷般抽走小朋友的外套（切斷K－牛奶蛋白）。他們（牛奶蛋白）很冷時，就會凝聚在一起取暖（凝固在一起減低接觸水的面積），形成一個網絡。」
二人即場進行實驗 將薑汁延伸至果汁
除了以故事簡單解釋化學原理，二人更即場示範她們的實驗項目。首先，Tiffany以紗布作過濾，榨出12.5毫升的薑汁；同時間，Clara就在旁邊把100毫升的牛奶煮至攝氏80度。之後，Tiffany把盛著薑汁的容器放在桌上，讓Clara在約15厘米的高度下將熱牛奶倒進薑汁中。
單一實驗未必足夠示範牛奶蛋白和蛋白酶的化學反應，所以兩位同學另外挑選了奇異果、菠蘿和木瓜，這三種同樣含有蛋白酶的水果做實驗。另外，她們認為薑汁撞奶有辣味，未必人人能接受得到，所以想試試其他有蛋白酶的水果可否撞出令奶凝固的狀態，適合更多人食用。
無數次試驗找出完美比例
那麼為什麼一定用100毫升、80度的牛奶，以及12.5毫升的汁液呢？原來這是Tiffany和Clara做過無數次實驗而得出的比例，「我們測驗過1比1、1比2、1比5和1比8的8比例，發現最佳的效果是1比8，所以最終我們使用12.5毫升的薑汁和100毫升的牛奶。」Clara說。至於80度的溫度，Tiffany就指「我們試過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度時就因高溫破壞薑汁入面的酶素，而無法跟牛奶作化學反應。」
15分鐘過後，實驗有結果了。她們把湯匙放在牛奶混合物上，如果能放穩，就為之成功；亦會舀起混合物，觀察它是否形成固體的狀態。最後，薑汁撞奶是4種測驗品中牛奶凝固效果最成功的，其次是木瓜和奇異果，最差是菠蘿。不過她們表示現場的水果接觸空氣的時間比她們在學校做實驗時長，令酶素受到氧化，所以有些微影響到結果，牛奶凝固效果不夠理想。另外，她們亦發現牛奶蛋白和蛋白酶的化學反應過程中，最重要的因素並非坊間所認為的牛奶脂肪含量，而是牛奶中的蛋白質含量。
化學與生活息息相關 望提升學生對科學的興趣
除了Tiffany和Clara，比賽中的第二名是基督教宣道會宣基中學的郭俊彥和鄭心悅，他們的項目「如何用牛奶製造膠水？」是將醋加入牛奶中以提取酪蛋白製造天然膠水；第三名是瑪利諾修院學校的張敏楹和郭沅彤，他們利用酸和牛奶之間的化學作用去製造黏土，展示如何以「牛奶加醋製作自家玩具」。
中大化學系教授魏濤教授指，「實驗挑戰賽每年選取的主題，都跟社會日常生活息息相關，希望中學生透過比賽可以知道化學對人類未來生活的重要性。」而巴斯夫亞太地區企業事務市場傳訊區域總監林慧敏女士就表示：「實驗挑戰賽能讓來自中學的年輕科學家以小學生為對象，活學活用化學課的知識。」來年兩個合辦單位會繼續跟兩位同學合作調整實驗，讓實驗能順利用於次年的亞太區「巴斯夫小小化學家」活動當中。