台中县第四十五届国民中小学科学展览会.docx

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台中县第四十五届国民中小学科学展览会

台中縣第四十五屆國民中小學科學展覽會

作品說明書

科別：

化學科

組別：

國小組

作品名稱：

金字塔食物保鮮研究

關鍵詞：

金字塔、食物保鮮、材質

編號：

金字塔食物保鮮研究

目錄

壹、摘要1

貳、研究動機1

參、研究目的1

肆、研究設備及器材2

伍、研究方法2

陸、研究結果4

柒、討論12

捌、結論15

玖、參考資料16

拾、附錄17

金字塔食物保鮮研究

壹、摘要

由於對金字塔內木乃伊不易腐壞的好奇，引發我們對於何種形體、何種材質的容器最具保鮮效果的疑惑？

在老師的指導下，我們歷經了一連串的實驗之後，發現容器的材質是影響保鮮效果最主要的因素，因此在保鮮容器的選擇上，宜以遮光佳、不吸水的材質為主。

木乃伊的不易腐壞，除了防腐藥水的主要作用之外，和棺槨的材質也有關係，但和金字塔構造的相關性則需要更進一步的研究。

貳、研究動機

神秘的埃及金字塔，蘊藏著無盡的科學迷思，挑動世人好奇的眼光，試圖揭開它神秘的面紗（見金字塔的不解之謎，網址：

http:

//xs7.tcsh.tcc.edu.tw/~s115159/金字塔的不解之謎.htm）。

在我們組成科學研究小組經過討論後，決定挑戰金字塔的奧秘。

當我們向老師提及這個構想時，老師考量我們的能力、題材的困難度與學校有限的設備後，建議我們不妨從康軒版六下自然第一單元：

食物的保鮮方法著手，縮小範圍先探討金字塔保鮮食物的效果，驗證金字塔是否真具有不易使物品敗壞的力量？

於是我們在老師的指導下，針對金字塔能否保存食物的新鮮？

進行了一連串的實驗。

參、研究目的

一、比較不同材質的小金字塔保鮮食物的效果。

二、比較不同形體容器保鮮食物的效果。

三、比較不同材質的小金字塔與不同形體的容器保存餅乾的效果。

四、比較不同材質的小金字塔與不同形體容器中的土司麵包發霉情形。

五、比較不同材質的小金字塔與不同形體容器中的霉菌生長情形。

肆、研究設備及器材

木板、白色半透光壓克力板、瓦楞紙、厚紙板、書面紙、鐵罐（含半透明塑膠蓋）、紙罐（含半透明塑膠蓋）、培養皿、熱熔膠、熱熔槍、膠帶、剪刀、夾鏈袋、鑷子、天平、砝碼、彈簧秤、線、指南針、燒杯、白膠、直尺、葡萄（挑選果實較飽滿者）、餅乾、土司麵包。

伍、研究方法

一、比較不同材質的小金字塔保鮮食物的效果。

（一）以木板、壓克力板、瓦楞紙、厚紙板、書面紙，裁成底部邊長11公分的正方形及邊長11公分的等邊三角形。

並依序以熱熔膠、白膠、膠帶等組合成小金字塔形狀（正四角椎）的容器備用（留下一邊缺口不密封，以便置放物品）。

（二）用天平分別測量葡萄單顆的原始重量，而後每三顆置放入步驟

（一）組合而成的各小金字塔內，放入之後，將缺口密封。

（三）另將測量重量過後，做為對照用的三顆葡萄，置放在無蓋的培養皿內。

（四）將小金字塔與對照組的培養皿放置在同一處，並將小金字塔相對的兩邊依正南正北的方向擺好。

（五）實驗剛開始的兩星期內，每天觀察葡萄的變化（因有部分容器為不透明材質，故只能針對可見者進行觀察）。

（六）二個月後拆封，觀察葡萄的變化，並用天平測量葡萄重量改變的情形。

二、比較不同形體的容器保鮮食物的效果。

（一）分別收集鐵罐、紙罐、……等圓柱體容器，並以木板、壓克力板、瓦楞紙、厚紙板、書面紙等材料，剪裁組合成正方體、長方體等容器備用（各容器同樣留下一缺口，不密封，以便置放葡萄）。

（二）同研究方法一—

（二），將稱過重量的三顆葡萄放入各容器密封，並與研究方法一之小金字塔置放在同一處。

（三）實驗剛開始的兩星期內，每天觀察葡萄的變化（因有部分容器為不透明材質，所以只能依可觀察到的葡萄以及拆封後葡萄的變化，推測不透明容器內葡萄的變化情形）。

（四）二個月後拆封，觀察葡萄的變化，並用天平測量葡萄的重量。

三、比較不同材質的小金字塔與不同形體的容器保存餅乾的效果。

（一）選取研究方法一、二所製成較具代表性的各式容器（經由表二、表三發現：

在各容器之中似乎又可以併成若干互有關係的大組，因此只挑選出若干較具代表性的容器予以實驗）。

（二）分別用天平測量餅乾的重量，然後在各式容器中各放入三個餅乾，並將之密封。

（三）另將三個稱過重量的餅乾置放在無蓋的培養皿內，做為對照之用。

（四）七星期後，拆封觀察餅乾吸水軟化的情形，並用天平測量餅乾的重量。

（五）將實驗後吸水軟化的餅乾放置在椅縫中，並用線套住餅乾中間，下掛彈簧秤，裝置如圖一。

將彈簧秤往下拉，當餅乾受力斷裂之時，記錄彈簧秤上所顯示的刻度。

圖一：

餅乾軟化程度測量裝置圖

四、比較不同材質的小金字塔與不同形體容器中的土司麵包發霉情形。

（一）將土司麵包剪成適當大小，並用天平測量重量後，加入0.4克的水，使土司麵包呈現微濕的狀態，分別放入研究方法三所挑選出來的各式容器內，並予以密封。

（二）另一剪成適當大小的土司麵包，同樣加入0.4克的水，放置在無蓋的培養皿上，以為對照。

（三）二個星期後拆封，觀察土司麵包的發霉情形，並測量各土司的重量。

五、比較不同材質的小金字塔與不同形體容器中的霉菌生長情形。

（一）先將土司麵包放置在溫暖、潮濕、陰暗的環境中培養黴菌。

（二）將土司麵包剪成適當大小，加入0.4公克的水，挑取一小部分的黴菌置放在土司麵包上。

（三）分別將放了黴菌的土司麵包放入所選取的各式容器中，並將之密封。

（四）另將一放了黴菌的土司麵包置放在無蓋的培養皿內，做為對照。

（五）一星期後拆封，觀察各容器中黴菌生長的情形。

陸、研究結果

一、比較不同材質的小金字塔保鮮食物的效果。

表一：

小金字塔及各形體容器材質比較表

編號

A

B

C

D

E

F

G

H

I

形體

對照組

培養皿

金字塔

（正四角椎）

金字塔

（正四角椎）

金字塔

（正四角椎）

金字塔

（正四角椎）

金字塔

（正四角椎）

正立方體

正立方體

正立方體

材質

壓克力

半透光壓克力

木板

瓦楞紙

厚紙板

書面紙

透明

壓克力

瓦楞紙

厚紙板

材質吸水性

無

無

有

有

有

有

無

有

有

材質

厚度

2mm

3mm

8.5mm

3mm

0.1mm

0.05mm

3mm

3mm

0.1mm

長或

直徑

7.6cm

11cm

11cm

11cm

11cm

11cm

10cm

11cm

11cm

寬

11cm

11cm

11cm

11cm

11cm

10cm

11cm

11cm

高

1cm

約5.5cm

約5.5cm

約5.5cm

約5.5cm

約5.5cm

10cm

11cm

11cm

大約容積

（cm3）

281.2

201

281.2

314.9

323.7

830.6

1124.9

1259.7

編號

J

K

L

M

N

O

P

Q

形體

正立方體

正立方體

長方體

長方體

圓柱體

圓柱體

紙罐

鐵罐

材質

書面紙

透明

壓克力

半透光壓克力

木板

透明

壓克力

透明

壓克力

厚紙

罐蓋半透明

鐵片

罐蓋半透明

材質吸水性

有

無

無

有

無

無

無（內層為鋁箔）

無

材質

厚度

0.05mm

2mm

3mm

8.5mm

2mm

1mm

3mm

1mm

長或直徑

11cm

5.2cm

10.9cm

13.4cm

7.6cm

3.4cm

7.7cm

10cm

寬

11cm

5.2cm

5.4cm

7cm

高

11cm

5.2cm

5.4cm

8.8cm

4.5cm

7cm

8.6cm

12.55cm

大約容積

（cm3）

1295

110.6

237.3

440.3

166.9

54.7

316.7

931.6

表二：

葡萄在小金字塔中前後重量比較表

實驗日期：

93年12月9日拆封日期：

94年2月10日單位：

公克

編號

A

B

C

D

E

F

葡萄原始平均重量

4.5

6.2

5.85

7.25

6.8

6.65

拆封後平均重量

1.2

3.9

3

3.95

3.5

3.2

平均減輕重量

3.3

2.3

2.85

3.3

3.3

3.45

減輕重量百分比%

（減輕重量除以原重）

73.3

37.1

48.7

45.5

48.5

51.9

拆封後有無發霉

有

有

無

無

無

無

圖二：

葡萄在小金字塔中前後重量比較圖

結果說明：

（一）由表一知：

小金字塔及各形體容器由於材質與邊長或直徑的不同，其容積大小也有差異，由大至小分別為J>I>H>Q>G>M>F>P>E>D=B>L>C>N>K>O。

若單獨以小金字塔的容積來比較，則由大至小分別為F>E>D=B>C。

（二）由表二葡萄減輕的重量除以葡萄原重所得出的百分比及圖二知：

葡萄在拆封後，減輕的重量依序為A>F>E>D>C>B，其減輕重量之百分比則為A>F>E>C>D>B。

（三）葡萄之原始平均重量分別為D>E>F>B>C>A。

二、比較不同形體容器保鮮食物的效果。

表三：

葡萄在不同形體的容器中前後重量比較表

實驗日期：

93年12月9日拆封日期：

94年2月10日單位：

公克

編號

G

H

I

J

K

L

葡萄原始平均重量

6.75

6.4

8

4.85

3.45

5.55

拆封後平均重量

6.35

3.45

4.45

2.1

2.75

3.85

平均減輕重量

0.4

2.95

3.55

2.75

0.7

1.7

減輕重量百分比%

（減輕重量除以原重）

6.95

46.1

44.4

56.7

20.28

30.63

拆封後有無發霉

有

無

無

無

有

有

編號

M

N

O

P

Q

葡萄原始平均重量

6.75

8.6

7

6.1

7.15

拆封後平均重量

3.7

6.35

6.25

4.4

6.55

平均減輕重量

3.07

2.25

0.75

1.7

0.6

減輕重量百分比%

（減輕重量除以原重）

45.19

26.16

10.71

27.86

8.39

拆封後有無發霉

無

有

有

有

有

圖三：

葡萄在不同形體的容器中前後重量比較圖

表四：

小金字塔及不同形體容器中的葡萄變化觀察記錄表

編號

文字敘述

A

實驗第6天葡萄有一點點發霉，表皮變皺，有一點酒味，第8天葡萄蒂頭乾掉。

二個月後，葡萄乾癟，味道很重，像葡萄乾。

B

拆封後，乾癟，蒂頭有點綠綠的，研判可能是發霉現象，但只有一點點，並不明顯。

C

拆封後略微乾癟，沒有發霉，酒香味較濃。

D

拆封後，無發霉，有清淡的酒味。

E

拆封後無發霉。

F

有淡淡酒香味。

G

實驗2天後葡萄開始發霉，至第12天後霉菌似乎不再增加。

拆封後並無乾癟現象。

H

拆封後無發霉，有淡淡酒香味。

I

拆封後無發霉，酒香味很重。

J

拆封後無發霉。

K

實驗3天後葡萄開始有些微發霉情形，至第12天霉菌似乎不再增加。

拆封後酒香味很重。

L

拆封後呈乾癟狀，蒂頭有點綠綠的，研判應是些微發霉現象。

M

拆封後呈乾癟狀，無發霉，酒香味重。

N

實驗第8天葡萄蒂頭開始有一點點凹陷，以後皺褶隨日數增加。

拆封後形狀尚稱完整，有一點點發霉，酒香味較淡。

O

實驗3天後葡萄開始有些微發霉情形，但比K少，至第12天霉菌似乎不再增加。

酒香味非常重。

P

拆封後，很完整，蒂頭有點綠綠的，研判應是發霉現象，但不明顯，酒香味有點重。

Q

拆封後，很完整，蒂頭有點綠綠的，研判應是發霉現象，但不明顯，味道跟新鮮的一樣。

結果說明：

（一）由表三及圖三比較正方體和長方體容器，發現除了透明壓克力發霉的G、K兩組之外，H、I、J、M四組會吸水的材質，其葡萄減輕重量的百分比均差不多。

另不吸水的壓克力製L組，有一點點發霉，其葡萄減輕重量之百分比，明顯低於H、I、J、M各組。

（二）比較紙罐和鐵罐，鐵罐Q容積大於紙罐P（見表一），其葡萄減輕重量的百分比小於紙罐Q

（三）發霉較多的G、K、N、O四組，均為壓克力製的透明容器，葡萄減輕的重量百分比相對較其他各組小，其減輕百分比依序為N>K>O>G（見表三），但發霉的早晚則為G>K=O>N（見表四），容積大小則為G>N>K>O（見表一）。

（四）B（見表二）、L（見表三）組，材質為白色壓克力製，屬於半透光材質，紙罐P、鐵罐Q（見表三），雖不透光，但蓋子皆為半透明塑膠，此四組蒂頭均有一點點綠色的些微發霉現象。

三、比較不同材質的小金字塔與不同形體的容器保存餅乾的效果。

表五：

不同材質的小金字塔與不同形體的容器保存餅乾的效果比較表

實驗日期：

94年2月11日拆封日期：

94年3月23日單位：

公克

編號

A1

B1

C1

D1

G1

H1

L1

M1

N1

P1

Q1

餅乾原始平均重量

10.7

11

11

10.7

10.6

10.8

11

10.7

10.6

10.7

10.6

實驗後平均重量

11.4

11.5

11.6

11.2

11.2

11.3

11.5

11.3

11.2

11.2

11.1

平均增加重量

0.7

0.5

0.6

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.6

0.5

0.5

增加重量百分比%

6.5

4.5

5.5

4.7

5.7

4.6

4.5

5.6

5.7

4.8

4.7

彈簧秤拉力一

（公克重）

250

550

400

350

800

400

500

350

500

550

650

彈簧秤拉力二

250

450

300

250

650

350

500

350

450

500

550

彈簧秤拉力三

200

500

350

250

700

350

500

350

500

550

600

彈簧秤拉力平均

233

500

350

283

717

367

500

350

483

533

600

圖四：

不同材質的小金字塔與不同形體容器中的餅乾吸收水分程度比較圖

結果說明：

（一）餅乾吸收水氣之後，各組約增加0.5到0.6公克重，但未密封之對照組A1，則增加最多，為0.7公克。

（二）餅乾增加重量的百分比以對照組A最高，其次則為透明壓克力製的G1、N1；再次為木板製的M1、C1；而後則是紙罐的P1，其他依序為鐵罐Q1=瓦楞紙P1>瓦楞紙H1>壓克力B1=壓克力L1。

（三）以彈簧秤拉斷餅乾來測試餅乾的軟化程度，最易拉斷為A1，最不容易拉斷為透明壓克力的G1，由不易拉斷到最易拉斷依序為G1>鐵罐Q1>紙罐P1>壓克力B1=壓克力L1>透明壓克力N1>瓦楞紙H1>木板C1=木板M1>瓦楞紙D1>對照組A1。

四、比較不同材質的小金字塔與不同形體容器中的土司麵包發霉情形。

表六：

不同材質的小金字塔與不同形體容器中的土司麵包發霉情形比較表

實驗日期：

94年3月23日拆封日期：

94年4月6日單位：

公克

編號

A2

B2

C2

D2

G2

H2

L2

M2

N2

P2

Q2

土司麵包原重

6.3

4.5

3.6

5

6

5

4.6

5.2

3.7

4.2

4.1

增加的水重

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

實驗後的重量

4.1

3.8

2.8

3.7

5.7

3.7

3.9

3.9

3.2

3.6

3.7

減輕的重量

2.6

1.1

1.2

1.7

0.7

1.7

1.1

1.7

0.9

1

0.8

減輕重量百分比%

38.8

22.4

30.0

31.5

10.9

31.5

22.0

30.3

22.0

21.7

17.8

發霉有無

無

有

無

無

有

無

有

無

有

有

有

發霉情形（目測）

G2組3月27發霉，N2組3月28日發霉，比較發霉各組的多寡依序為G2>Q2>P2>N2>B2>L2，但N2、B2、L2三組差別相當微小。

圖五：

不同材質的小金字塔與不同形體容器中的土司麵包減輕重量比較圖

研究結果照片一

結果說明：

（一）木板製的C2、M2及瓦楞紙製的D2、H2等不透光材質和對照組A2的土司麵包均不發霉。

其他透明壓克力的G2、N2、白色半透明壓克力的B2、L2和半透光塑膠蓋的P2、Q2均有發霉，其中G2發霉部分最多，亦最早發霉，其次是Q2、P2，B2、L2、N2三組發霉部分則差不多。

（二）拆封後的土司麵包，明顯縮小，未發霉者摸起來乾乾硬硬的，不論發霉與否，重量均有減輕，其減輕重量百分比依序為A2>D2=H2>M2>C2>B2>L2=N2>P2>Q2>G2。

五、比較不同材質的小金字塔與不同形體容器中的霉菌生長情形。

表七：

不同材質的小金字塔與不同形體容器中的霉菌生長情形比較表

實驗日期：

94年4月6日拆封日期：

94年4月13日單位：

公克

編號

A3

B3

C3

D3

G3

H3

L3

M3

N3

P3

Q3

土司麵包原重

4.7

6.4

5.8

5.1

4.8

5.8

5.1

5.1

6.5

5.1

6.1

增加的水重

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

實驗後的重量

3.9

5.2

4.6

4

5.1

4.4

4.2

4.1

6.7

4.8

5.9

減輕的重量

1.2

1.6

1.6

1.5

0.1

1.8

1.3

1.4

0.2

0.7

0.6

減輕重量百分比%

23.5

23.5

25.8

27.3

1.9

29.0

23.6

25.5

2.9

12.7

9.2

發霉有無

無

一些

無

無

有

無

一些

無

有

有

有

發霉情形（目測）

G3、N3均在4月8日發霉，比較發霉各組的多寡，B3、L3只有一點點，兩組差不多，P3、Q3略多，G3、N3則最多。

圖五：

不同材質的小金字塔與不同形體容器中的土司麵包減輕重量比較圖

研究結果照片二

研究結果：

（一）木板製的C3、M3及瓦楞紙製的D3、H3等不透光材質和對照組A3的土司麵包雖已放上霉菌，但霉菌均尚未開始生長。

其他透明壓克力的G3、N3、白色半透明壓克力的B3、L3及半透光塑膠蓋的P3、Q3均有發霉，其中G3、N3均在4月8日發霉，拆封後P3、Q3的霉菌生長情形和G3、N3相較，差別不大，推測霉菌約略同時生長，至於B3、L3的霉菌則只有一點點。

（二）拆封後的土司麵包，重量均有減輕，發霉越多，減輕重量的百分比越小，由大至小依序為H3>D3>C3>M3>L3>B3=A3>P3>Q3>N3>G3。

柒、討論

一、比較表二的葡萄重量，發現原始重量愈重，減輕的重量似有愈多的現象，其重量減輕之原因應是葡萄中的水分散失之緣故。

若以減輕重量的百分比來比較，並考慮測量上可能之誤差，則C、D、E、F組葡萄重量減輕的百分比相差不多，其材質均具吸水性。

對照組A暴露於空氣中，失重百分比最高。

B材質為不具吸水性的壓克力，其減輕重量的百分比最少（見圖二）。

二、比較表三的H、I、J、M和表二的C、D、E、F（材質同具吸水性），發現葡萄減輕重量的百分比差不多，但若以同類材質比較則H

若以容積大小而言，則H>D、I>E、J>F、M>C（見表一），因此若就同類材質而言，似乎容積較大者，減輕的重量百分比較小；鐵罐Q和紙罐P相比較，也有同樣情形，推測和容積大其中水氣多可能有關。

但比較同為白色半透明壓克力製的B和L，L的葡萄減輕重量百分比雖小於B，B的容積卻略大於L（見表一、二、三），和其他各組容積較大，重量減輕百分比較小不同，可能是二者容積相差不多，B只大於L43.9立方公分，以致未能有同其他各組一樣的結果出現（B、L雖有發霉，但只有蒂頭一點點綠色，對照同樣發霉一點點的P、Q，可知蒂頭一點點發霉對實驗結果影響應不大）。

三、表二、表三中，除了對照組A，發霉較多的各組葡萄均放在透明的壓克力容器中，白色半透明壓克力及半透明塑膠蓋中的葡萄發霉的部分相當少，幾乎不容易看到發霉情形，只有蒂頭有點綠綠的，其他不透光材質製的各容器則都不發霉，因此葡萄之所以會發霉可能和容器的透明度有關，因實驗的葡萄放置在自然教室，陽光均能照射到，光線良好，所以有可能因陽光的穿透，容器又密封，有保溫效果，造成一相對溫暖的環境，正適合了霉菌的生長。

在發霉的各組中，除了B、L、P、Q蒂頭一點點發霉，因發霉部分相當小，對實驗結果並未構成明顯影響，其餘發霉各組葡萄減輕重量的百分比均較小，重量減輕情形和容積也似乎較無直接相關，和討論二：

容積大，重量減輕百分比小的結果不同，其重量減輕較慢，說明了發霉使葡萄不易風乾。

四、在表五中，暴露在空氣中的對照組A1餅乾吸收水氣最多，所增加的重量百分比亦最多，餅乾軟化的程度最深、最易拉斷。

放在具吸水性材質的瓦楞紙和木板製容器中的餅乾，其軟化程度次之；而後是同樣不具吸水性的紙、鐵罐。

顯見餅乾軟化程度和材質具不具吸水性有很大關係。

五、另表五紙、鐵罐P1、Q1中的餅乾，其增重百分比雖和瓦楞紙組的D1、H1差不多，但餅乾的硬度則超過瓦楞紙中的，其原因尚待進一步探討證實。

推測或許和容器的容積有關，H1容積最大，但因材質為瓦楞紙會吸水，故平均拉力只有367公克重，仍高於同材質、容積卻較小的D1，壓克力組B1、L1和木板組C1、M1的容積接近，故拉力表現接近，紙罐P1容積與B1接近，且材質同為不吸水，故拉力表現亦相近，鐵罐Q1容積相對較大，材質又不吸水，故餅乾的硬度亦較高。

因此可推測出容器容積較大者，餅乾硬度亦相對較高。

不過容積大，其中水氣理應較多，餅乾可吸收之水氣亦較多，為何餅乾硬度反較硬？

或許是和實驗時間只有六星期，餅乾吸收水氣的情形各容器均差不多有關，又或者擺放位置受日照影響程度不一有關，他日若有充足時間，當再針對此一問題作深入研究。

然而透明壓克力的G1、N1，容積非最大，且N1是所有容器之中容積最小者，餅乾硬度表現卻相對較其他不透光容器好，推測是和陽光能穿透材質，造成曝曬硬化的效果有關。

六、由表六、表七發現：

不透光材質製的C2、D2、H2、M2不發霉，C3、D3、H3、M3雖已放上霉菌仍不發霉，其餘透光或半透光材質製的各容器則都會發霉，可見發不發霉與材質的透不透光有相當大的關係，印證了材質不透光容器內的食物較不容易發霉，但因C3、D3、H3、M3的實驗只做了一個星期，故在有霉菌存在的狀況下，是不是一直不會發霉，尚須進一步研究。

不過可推斷雖有霉菌存在，短時間內亦不會發霉。

另C2、D2、H2、M2的