2017年10月29日

酵素實驗的2017版本-改用生米熟飯了

今年的酵素實驗做了一個變更,就是我從之前用糊化澱粉來做實驗,改成用生米熟飯了。

去年的紀錄在此《酵素與澱粉的實驗-請糊化後使用》,細節那篇有寫。

通常這個實驗大家都會做很久,原因在於加入唾液後保溫的那段時間,不過我想幾十年前設計出這個實驗時,那個保溫37度十幾分鐘的步驟,應該是直接用沒有糊化過的澱粉液,所以才需要久一點的時間,而如果改用糊化的澱粉,那麼保溫時間甚至一分鐘或幾十秒也就夠了。用糊化澱粉還有一個原因,那就是人類吃澱粉類的食物本來就是吃糊化後的啊,請問各位有誰會吃生米、生地瓜、生芋頭、生馬鈴薯...?而更進一步用米飯來代替糊化澱粉,更能符合實際生活經驗,也更能探討很多議題。

這裡附上我上課時使用的學習單,檔案在這邊,是svg檔,用inkscape可以改

這裡我改變學生紀錄結果的方式。因為實驗和課本很不一樣,所以就得另外製作學習單讓學生完成,學生紀錄結果的方式是用色鉛筆畫出實驗結果的顏色,而不是光寫出綠黃橙紅這些顏色。因為顏色的描述無論是口語或文字都是很主觀的,但如果顏色是用色鉛筆畫出的,就能夠相對客觀一些(你回頭看看你周遭藍色的東西,都叫藍色,但是真的都是一樣的藍色嗎?)。而用畫的結果,也更利於後續的討論,因為可以直接看到顏色的不同。

實驗一是前一個步驟做養分測定時就已經知道的事情,生米變成熟飯,都還含有澱粉,也都沒有產生糖(葡萄糖、麥芽糖那些,這裡僅以糖簡化說明)。

實驗二,設計三根試管實驗,三號試管用生米加唾液、四號試管用熟飯加唾液、五號用熟飯加唾液再用筷子戳一戳把飯弄碎。再次說明,這個步驟真的不用很漫長的等待時間,唾液加完走去公用桌加本氏液,再走回來自己桌上放進加熱的燒杯裡,這段時間就足夠唾液澱粉酶分解澱粉產生糖了。實驗結果會看到弄碎米飯的那管不僅變色比較快,也會產生比較多的糖,而生米加唾液,則只會有一點變色。

討論時從結果可以看出「唾液具有讓米飯產生糖的能力」(要搞缸一點,可以加上唾液加上本氏液來驗證唾液沒有糖),再來用三號、四號試管,提問「為什麼我們要把飯煮熟才吃?」,進一步可以說明「已知用火」這件事情有多重要。再用四號、五號試管來討論「攪碎的這步驟就像嘴巴裡的哪件事情?攪碎有什麼意義」,總結就是幫助消化這件事。

在前述實驗二討論之前,我會先收集學生另外兩管唾液來處理,一邊和學生討論問題,我一旁一起進行煮沸和低溫的處理。煮沸唾液的步驟是放在沸水中約十分鐘,而不是放在加熱而尚未沸騰的水十分鐘。很多老師帶實驗沒注意到這點,就會讓實驗出錯,變成煮過的唾液仍然有酵素活性。

實驗三的討論,則是將第五管放進來一起討論,觀察三種不同的溫度(室溫、煮沸、冰過)對酵素活性的影響。

雖然這樣的設計比教科書多一些,但還是能在一節課當中完成的。

這部份的實驗結果,在未來也可以做為演化的例子。以下是幾篇與之相關的科普文章
碳水化合物也是舊石器時代的主食
人類正在加速演化
遺傳變異的由來
狼如何进化成了狗? 专家:淀粉质食物改变了狼
牛頓科學雜誌-酵素
「將米飯分子切碎的反應幾乎無法自然發生,但是只要有澱粉酶,平均每個澱粉酶在1秒鐘內能夠催化1000次切斷澱粉的化學反應。」


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