而牛奶能夠製成具有黏性的膠水,主要是因為牛奶中含一種特殊蛋白質-酪蛋白, 使之製成的牛奶膠水具有黏性,又牛奶蛋白質可以做成膠水,那植物性的蛋白是否也可以做成膠水呢?

 

X博士摘要說明】

  1. 以奶粉及常見豆類調製成天然蛋白膠水。
  2. 奶粉與黃豆製成天然蛋白膠水後黏著於不同材質上的觀察。
  3. 天然蛋白膠水不同萃取溫度之黏滯性與承載重力探討。

 

第 52 屆 國小化學科作品

題目:百黏好合-動物性與植物性蛋白質製成蛋白膠水的探討

作者:彰化縣彰化市中山國民小學的同學們

 

【摘要(原文)

本研究探討由奶粉及黃豆製作合乎環保需求天然蛋白膠水的可行性。在奶粉或豆漿中加入食用醋,產生凝固物,經分離後,以小蘇打調整至中性,即生成牛奶酪蛋白膠水或植物性大豆球蛋白膠水。研究中以黏著物體能承載彈珠顆粒數(重量)的重力拉扯來評估其對不同材質的黏著力,並以接著物體浸泡酸鹼液體後的承載重力拉扯來評估其耐酸鹼特性。結果顯示:以室溫萃取蛋白膠水黏性最佳,黏著時間愈長,承載重量能力也愈高;測試黏於木板 24 小時後,可承載 7~9 公斤重;浸泡實驗中,亦可承受 2.5 公斤重以上,其黏著能力勝過工業使用之樹脂膠水。因此天然蛋白膠水的製備是可行的,它以常溫製作無毒性、合乎環保需求。若以過期奶粉來製作,更是資源再利用。

 

X博士步驟說明】

  • 美勞用膠水(PVA)的成份與原理

膠水是一種醋酸乙烯高分子體,呈圓形粒子,一般粒子的半徑是在 0.5-5μm之間。物體與物體之間的黏接,就是靠膠水中的高分子間的拉力來實現的。當膠水所含的水分因時間逐漸消失,高分子體就會相互依靠,而分子間的拉力能夠 6 將兩個物體緊緊的結合在一起。

 

  • 以奶粉製備成蛋白膠水:
  1. 牛奶配製:以量杯量取100 mL的水二份,分加入以磅秤稱取20公克重的脫脂奶粉中,與全脂奶粉中,利用玻璃棒攪拌使之溶解。各再分裝成4杯,取1杯不加熱。
  2. 將溶解之3杯牛奶置於酒精燈架上加熱至40℃、70℃與沸騰溫度,以溫度計量測之,並以碼錶計時,維持此溫度範圍約10分鐘。
  3. 一邊攪拌一邊分別加入食用醋酸於全脂與脫脂奶粉中,直到不再產生白色物質,能夠觀察到凝固物質。
  4. 等待溶液冷卻後,利用濾紙與漏斗進行過濾,留下黃白色凝固物質。
  5. 於酸性凝固物質中加入碳酸氫鈉粉末,調成中性。
  6. 上述步驟完成,即製備得牛奶膠水。

投影片2

 

  • 豆類製備成蛋白膠水:
  1. 豆類製備:黃豆、紅豆、米豆、花生、雪蓮子五種。
  2. 以量杯量取100 mL的水和以精密天秤稱取20公克重的浸泡12小時的豆類,利用果汁機將之研磨成汁液,並以砂網過濾器過濾。
  3. 取各種豆類濾液4杯,1杯不加熱,餘3杯分置於酒精燈架上加熱至40℃、70℃與沸騰 溫度,以溫度計量測之,並以計時器計時,維持此溫度範圍約10分鐘。
  4. 一邊攪拌一邊加入食用醋酸,直至觀察到凝固物質不再增加。
  5. 等待溶液冷卻後,利用濾紙進行過濾,留下黃白色凝固物。
  6. 於黃白色凝固物中加入碳酸氫鈉粉末,進行調和。上述步驟完成,即製備得以豆類為主體的植物性膠水。

投影片3

 

  • 奶粉與黃豆製成天然蛋白膠水後黏著於不同材質上的觀察

投影片4經過一個星期陰乾後,能夠觀察到全脂與脫脂奶粉、黃豆汁所製備而成的膠水能夠把木板、壓克力片及小磚塊牢牢地黏緊。

 

  • 天然蛋白膠水不同萃取溫度之黏滯性與承載重力探討

投影片5

這三種天然膠水(全脂牛奶、脫脂牛奶、黃豆)黏滯性與承載拉力的程度,會隨著製作溫度的增加而減少。在沸騰條件下製作的膠水,牛奶尚可承載一些重量,但黃豆幾乎不行。

 

數據分析與結論

本試驗製備的膠水,最主要成份為酪蛋白與大豆球蛋白,而其中酪蛋白由脫脂奶 粉與全脂奶粉中萃取,而這兩者最大的不同處為其脂肪含量的不同,而植物性的 球蛋白,因價錢便宜,故用來一試,效果亦佳。從自製天然膠水給我們一個啟示:常常我們看起來沒有價值的東西,經過思考後,就可以有很好的創意來造福社會;在此感謝師長協助我們申請專利,申請號:101113457。

 

以下是評審給的評語

投影片6

 

X博士評語】

工業上常用膠水,如白膠成份為聚乙烯酯酸脂,具刺鼻味;黃膠成分為聚氯丁烯,含甲苯,有高毒性,會影響中樞神經系統,嚴重時可導致昏迷或死亡。而本科展作品利用天然動、植物蛋白質來製成膠水,不會有化學藥劑揮發於大氣中,可以減少生活用品對環境的影響。