我們都喜歡喝很甜的飲料,但是家人都說太甜不好,所以都不能喝太多。但是為什 麼喝太甜不好呢?是因為糖的關係嗎?與添加糖的量有關係嗎?糖的熱量很高嗎?

 

X博士摘要說明】

  1. 探討糖溶液的濃度與光的關係、以自製的測定計檢測濃度。
  2. 瞭解糖與熱量的關係,進行糖熱量檢測。

 

第 53 屆 國小化學科作品

題目:燈「糖」入視-糖性質的測定

作者:康橋學校財團法人新北市康橋高級中學的同學們

 

【摘要(原文)

為了讓添加了糖的飲料喝起來更健康,我們藉由實驗更深入的了解糖的糖度、糖的熱量,也了解到甜度是一種感覺,真正與熱量有關的是糖的濃度。我們藉由討論糖度計的原理,嘗試自製了「簡易折光式糖度計」和「旋光儀」,用來檢測糖的濃度,並以燃燒糖的方式,研究糖的熱量釋放,最後比較含糖飲料的糖濃度與熱量的關係。經由實驗發現以自製的簡易折光式糖度計測量可發現糖濃度越高時,光的折射角度越小,而糖的旋光性效果也會與糖濃度有關,飲料中糖的濃度高時通常熱量會高。

 

X博士步驟說明】

  • 探討糖溶液的濃度與光的關係、以自製的測定計檢測濃度。
  1. 製作濃度 50%的二號砂糖、葡萄糖、細砂糖、方糖、冰糖、果糖水溶液。
  2. 將調製完成的水溶液分別倒入 100 mL 於正方體的平底直筒容器中。
  3. 五杯標示完成的水溶液中在溶液中加入一滴牛奶,攪拌均勻。
  4. 在平底直筒容器的底部加上量角器
  5. 以雷色光筆照射水溶液,觀察光折射的情形。

投影片2

缺點 : 溶液濃度越高折射角越小,但使用簡易折光式糖度計時,無法分辨出濃度相同時糖的差異。

 

  • 自製糖濃度測定計(旋光儀)
  1. 收集資料了解偏振片的原理。
  2. 瞭解糖具有旋光性的性質,探討糖的旋光性與偏振片的關係。
  3. 調製一杯濃度 50%的細砂糖水溶液。
  4. 分別將清水和細砂糖水溶液裝入圓形平底直筒容器中。
  5. 將其中一片偏振片剪成圓形黏貼在平底直筒容器下,並用厚紙板包覆。
  6. 將手電筒固定於保麗龍座臺上,由下至上照射水溶液。
  7. 將另一片偏振片放於上方進行觀測,比較清水和細砂糖水溶液的不同。

*旋光性:線偏振光通過某些物質的溶液(如蔗糖溶液)後,偏振光的振動面將旋轉一定的角度,這種振動面自行旋轉現象叫做旋光性。

*偏振片:自然光以波動的形式傳播,並在平行於傳播方向的各個平面上振動,當穿過偏光片時,這束光中,波動方向和這個偏光鏡光軸的方向不一致的部分,就會被擋掉。只剩下在一個方向上振動的光,形成偏振光。

 投影片3

投影片4

 

  • 自製旋光儀檢測不同濃度糖水溶液的糖度實驗
  1. 分別再製作成葡萄糖、果糖水溶液濃度為 10%、20%、30%、40%、50%。
  2. 比對三種糖水溶液的旋光性質。

投影片5

細砂糖和葡萄糖濃度越高時,紅光偏轉角度越大;但是果糖的濃度越高時,紅光偏轉角度越小。所以我們證實糖旋光性的效果與糖水溶液的濃度有關。

 

  • 瞭解糖與熱量的關係,進行糖熱量檢測。
  1. 以鐵製餅乾盒,製作燃燒裝置,讓糖燃燒的熱量可以集中。
  2. 用試管夾夾住裝有 20 毫升的,放入燃燒裝置中。
  3. 點燃糖立即放入燃燒裝置內,將水加熱。
  4. 待糖熄滅後,測量試管中的水上升的溫度,進行熱量檢測。

投影片6

我們依據糖燃燒讓水溫上升的改變計算出的熱量,大約 5 克糖釋放出約 1000 卡(1大卡=1000卡)的熱量,和實際原產品標示的 100 克糖有約 400 大卡的數據相差很多。我們思考應該是在燃燒的過程中,有些熱量散出去了,或糖在沒完全燃燒時就融化掉了,還是熱量被其他物質吸收,沒有全部傳到水中,所以測得的熱量會比實際上糖的熱量低很多。

 

數據分析與結論

(一)糖的糖度計有兩種,分別是「折光式糖度計」和「旋光儀」。

(二)以自製的簡易折光式糖度計測量糖的濃度,可以發現濃度越高時,光的折射的角度越小。

(四)以自製旋光儀測量發現細砂糖和葡萄糖濃度越高時,紅光的偏轉角度越大;但果糖的濃度越高時,紅光的偏轉角度越小,證實糖旋光性的效果與糖水溶液的濃度有關。

(五)加熱會讓糖裡的水分蒸發,導致重量減輕,證實糖為碳水化合物。

(六)方糖沾香灰以及將糖變成棒棒糖後在沾上香灰可以直接燃燒。但依據糖燃燒讓水溫上升的改變計算出熱量,與實際原產品標示有差異,應該是在燃燒的過程中,有些熱量散出或糖沒完全燃燒有關。

 

以下是評審給的評語

投影片7

 

X博士評語】

大部分的含糖飲料都會加入果糖或蔗糖這兩種糖作為甜味的來源。而同時含糖量越高熱量也就越高,利用自製「折光式糖度計」和「旋光儀」就可以測得出一杯糖水的濃度,可以說是另類的甜度計。