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时间就是金钱，效率就是生命！臺北縣97學年度國民中小學科學展覽會作品說明書 類別：科別：化學科組別：國中組作品名稱：好YOUNG番茄大變身 關鍵詞：番茄、抗氧化、滴定比色法 編號： 唯有惜时才能成功，唯有努力方可成就！目錄摘要.1研究動機.2研究目的.2研究材料.2研究過程與方法.3研究結果與討論.10結論.20參考資料.21好YOUNG番茄大變身摘要 本研究使用氧化還原滴定比色法，找出番茄抗氧化的最佳吃法是紅綠參半的黑柿番茄於常溫整顆食用。能增強或維持番茄抗氧化力的方法有：高溫加熱時添加油脂、儲存時儲藏於冷凍室並覆蓋保鮮膜，或是利用海藻酸鈉將番茄膠球化。最後找出使番茄更好吃、更能維持抗氧化效果的新方法為：用蜂蜜替番茄泥調味，以及將番茄泥製成番茄粉圓及番茄粉條的健康新吃法。關鍵詞：番茄、抗氧化、滴定比色法好YOUNG番茄大變身壹、 研究動機 學校從上學期開始提供營養午餐，每當飯後水果是番茄時，總是剩下很多，原來是番茄有微微的腥味，讓很多人敬而遠之。番茄早年被稱為臭柿仔，沒想到2002年被美國時代雜誌根據科學家實驗的結果，評選為十大現代人最佳營養食品之首，因為番茄中有許多成份具有很高的抗氧化能力，可以緩解因氧化壓力而引起的老化及病變等，所以希望能藉由這次的研究，多了解番茄的好處，並利用氧化還原原理找出使番茄更有抗氧化效果、更好吃的吃法，也希望能讓不喜歡吃番茄的親朋好友接受它、喜愛它！貳、 研究目的一、 找出檢驗番茄抗氧化能力的方法1. 氧化還原滴定比色法2. 分光光度計分析法二、 找出番茄抗氧化的最佳吃法1. 最佳品種的探討2. 最佳熟成度的探討3. 最佳部位的探討4. 最佳溫度的探討三、 找出能增強或維持番茄抗氧化力的方法1. 添加油脂的影響2. 儲藏方式的探討3. 加乘性試驗4. 膠球化試驗四、 找出使番茄更好吃的方法1. 好YOUNG番茄新調味法2. 好YOUNG番茄新吃法參、 研究材料一、 原料1. 新鮮番茄(品種：黑柿、聖女、黃金、桃太郎、嬌女、牛番茄)2. 愛之味鮮採番茄汁3. 新鮮水果(奇異果、檸檬、紅肉西瓜、木瓜、柳丁)4. 調味品(黑糖、梅子粉、酸梅汁、巧克力醬、煉乳、蜂蜜、鳳梨罐頭、水蜜桃罐頭、紅肉西瓜、優格)5. 配料(生菜沙拉、奶茶)二、 藥品碘、碘化鉀、澱粉、酒精、DPPH、氯化鈣、海藻酸鈉、鹽酸、沙拉油、蒸餾水三、 器材果菜榨汁機、分光光度計、燒杯、量筒、錐形瓶、滴定管、固定座、蝴蝶夾、玻棒、試管、滴管、刀、溫度計、計時器、加熱器、pH計、針筒、保鮮膜、電子秤、冰箱肆、 研究過程與方法 流 程 圖 氧化還原滴定比色法分光光度計分析法找出檢驗番茄抗氧化能力的方法最佳品種最佳熟成度最佳部位最佳溫度找出番茄抗氧化的最佳吃法添加油脂儲藏方式加乘性試驗膠球化試驗 找出能增強或維持番茄抗氧化力的方法好YOUNG番茄新調味法好YOUNG番茄新吃法 、找出檢驗番茄抗氧化能力的方法1. 氧化還原滴定比色法檢驗原理：利用碘液能使澱粉變成藍黑色的原理(七年級生物)及氧化還原原理(八年級理化)做為研究方法。如果將具有還原力的抗氧化劑加入澱粉水溶液中，則抗氧化劑可以讓碘液發生氧化還原而無法和澱粉反應，若要使澱粉水溶液變成藍黑色，則需要額外加更多的碘液與抗氧化劑反應。抗氧化劑含量越多，所加入的碘液量也越多，可利用此特性測得抗氧化劑的含量(即抗氧化能力)。DCBA穩定色極限色無碘液初變色 步驟(1) 碘液的配製：將6克碘和9克碘化鉀溶於900毫升的蒸餾水。(2) 澱粉水溶液的配製：將1克澱粉加入20毫升的蒸餾水。(3) 建立比色法：將50毫升的番茄汁加入澱粉水溶液充分混合。準備4份，分別是A：未加碘液、B：以碘液滴定至剛變色(此時極易褪色)、C：以碘液滴定至變色穩定(維持30秒以上)、D：以碘液滴定至極限色(黑色)，顏色如上圖所示，後述的滴定步驟皆是滴定至C瓶的顏色。(4) 分別將10、20、40和80毫升的番茄汁加入澱粉水溶液中，以碘液滴定至變色，記錄碘液的滴定量。2. 分光光度計分析法 (清除DPPH自由基能力測定) (於海洋大學食品科學系所實驗室進行實驗)步驟(1) 將1毫升不同濃度之稀釋番茄汁(分別是20毫升的蒸餾水加入0、0.1、0.2、0.4、0.8毫升的番茄汁)加入1毫升DPPH溶液(0.1 mM)，混合均勻於暗處反應30分鐘。(2) 以分光光度計測517 nm之吸光值。(3) 清除能力 (%) = ( 空白組吸光值樣品組吸光值 ) / 空白組吸光值 100% 二、找出番茄抗氧化的最佳吃法1. 最佳品種的探討 嬌女番茄 聖女番茄 黑柿番茄 黃金番茄 桃太郎番茄 牛番茄 步驟(1) 將黑柿、聖女、黃金、桃太郎、嬌女和牛番茄打成泥。(2) 分別將上述各品種之50克番茄泥加入澱粉水溶液中，以碘液滴定至變色，記錄碘液的滴定量。2. 最佳熟成度的探討偏綠紅綠參半偏紅 步驟(1) 將偏紅、紅綠參半和偏綠的黑柿番茄打成泥。(2) 分別將上述各熟成度之50克番茄泥加入澱粉水溶液中，以碘液滴定至變色，記錄碘液的滴定量。3. 最佳部位的探討漿汁果肉果皮 步驟(1) 將黑柿番茄的果皮、果肉和漿汁(含籽)分開，並將果肉打成泥。(2) 分別將上述50克的果皮、果肉和漿汁加入澱粉水溶液中，以碘液滴定至變色，記錄碘液的滴定量。4. 最佳溫度的探討 步驟(1) 將黑柿番茄打成泥，分別調整至10、30、40、50、60、70、80、90和100(室溫約為20)。(2) 分別將上述不同溫度之50克番茄泥加入澱粉水溶液中，以碘液滴定至變色，記錄碘液的滴定量。三、找出能增強或維持番茄抗氧化力的方法1. 添加油脂的影響 添加油脂 不含油脂 步驟(1) 將黑柿番茄打成泥，把有添加1毫升沙拉油的果泥(各50克)分別調整溫度至10、30、40、50、60、70、80、90和100(室溫約為20)。(2) 將上述含油脂的番茄泥加入澱粉水溶液中，以碘液滴定至變色，記錄碘液的滴定量。2. 儲藏方式的探討 有保鮮膜無保鮮膜 步驟(1) 將黑柿番茄打成泥，把有用保鮮膜和沒用保鮮膜的番茄泥(50克)分別儲藏於室溫(約20)、冷藏(約4)和冷凍(約0)。(2) 在儲藏24小時後，分別將上述番茄泥(冷凍的要先解凍)加入澱粉水溶液中，以碘液滴定至變色，記錄碘液的滴定量。3. 加乘性試驗 奇異果 木瓜 檸檬 柳丁 西瓜 步驟(1) 將黑柿番茄以及奇異果、紅肉西瓜和木瓜果肉打成泥，而檸檬和柳丁則是用手擠出果汁。(2) 分別將上述不同水果之50克果泥或果汁加入澱粉水溶液中，以碘液滴定至變色，記錄碘液的滴定量。(3) 再將25克番茄泥分別與25克奇異果泥、紅肉西瓜泥、木瓜泥、檸檬汁和柳丁汁混合均勻加入澱粉水溶液中，以碘液滴定至變色，記錄碘液的滴定量，並將數據和第2步驟的數據作比較。4. 膠球化試驗海藻酸鈉+番茄泥 步驟(1) 模擬胃酸對番茄抗氧化性的影響：分別將黑柿番茄泥以鹽酸溶液調整pH至14，再加入澱粉水溶液，以碘液滴定至變色，記錄碘液的滴定量。(2) 番茄膠球化：將2.5克的海藻酸鈉於50毫升的蒸餾水中，待其溶解成膠狀後，加入番茄泥(海藻酸鈉溶液和番茄泥的比例為2：1)，利用針筒吸取海藻酸鈉番茄溶液，緩慢滴入氯化鈣溶液(取5克氯化鈣溶於500毫升的純水)，同時用玻棒攪拌。在番茄膠球(命名為番茄粉圓)形成約10分鐘後，再將其撈起瀝乾；若是針筒吸取海藻酸鈉番茄溶液後，快速的滴入氯化鈣溶液，則可形成長條狀的番茄粉條。(3) 取30克番茄膠球置於200毫升且pH = 1的鹽酸溶液中，觀察形狀及顏色的變化。四、 找出使番茄更好吃的方法1. 好YOUNG番茄新調味法巧克力醬 煉乳 鳳梨罐頭 優格 梅粉 蜂蜜 酸梅汁 水蜜桃罐頭 西瓜 黑糖 品評大會 (照片中的同學與老師皆非作者本人)步驟(1) 分別將黑糖、梅子粉、酸梅汁、巧克力醬、煉乳、蜂蜜、鳳梨罐頭、水蜜桃罐頭、紅肉西瓜、優格以果汁機和黑柿番茄泥混合調配。(2) 評選出五種較佳的調配口味，請20位老師和同學(非作者)參與品評試驗並填寫品評單(分為非常不滿意、不滿意、普通、滿意和很滿意之五項滿意程度)。(3) 統計方式：非常不滿意為0分、不滿意為1分、普通為2分、滿意為3分和很滿意為4分。將品評結果加總及平均後，找出最佳的調配口味。2. 好YOUNG番茄新吃法 步驟(1) 製作番茄粉圓和番茄粉條。(2) 將自製之番茄粉圓和番茄粉條入菜、入飲料及淋醬，找出適合的吃法。伍、 研究結果與討論、找出檢驗番茄抗氧化能力的方法1. 氧化還原滴定比色法結果 表一：不同含量番茄汁的碘液滴定量類別結果10毫升番茄汁20毫升番茄汁40毫升番茄汁80毫升番茄汁碘液量(毫升)1.102.254.408.85 圖一：不同含量番茄汁的碘液滴定量討論(1) 由結果可知，隨著番茄汁含量的增加，碘液的滴定量也增加，有成正比的趨勢，即抗氧化劑的含量越多，碘液的滴定量也越多。(2) 由上述實驗結果得知：可以利用此方法來檢驗抗氧化的能力。2. 分光光度計分析法結果表二：不同含量的番茄汁的自由基清除能力類別結果0毫升 番茄汁0.1毫升番茄汁0.2毫升番茄汁0.4毫升番茄汁0.8毫升番茄汁吸光值0.3610.1920.1750.0710.115清除能力46.8151.5280.3368.14 圖二：不同含量的番茄汁的自由基清除能力討論(1) 在抗氧化的研究上常使用分光光度計來測定清除DPPH自由基能力，DPPH在517 nm下會有強吸收光，若被抗氧化劑還原，則吸光值會降低。但樣品最好是透明澄清的，不然會有干擾的情況。(2) 由結果可看出，番茄汁含量增加時，吸光值皆隨之降低，可知番茄汁含量越多，清除DPPH自由基的能力越強。但番茄汁含量為0.8時，清除能力反而下降，推測是因為番茄汁濃度過高，稀釋後顏色仍深，所以會有干擾測定結果的情形發生。(3) 本研究決定仍選擇我們國中所學的、原理較簡單的氧化還原滴定比色法來檢驗番茄的抗氧化能力。二、找出番茄抗氧化的最佳吃法1. 最佳品種的探討結果表三：不同品種的番茄泥的碘液滴定量類別結果黑柿番茄黃金番茄桃太郎番茄聖女番茄嬌女番茄牛番茄碘液量(毫升)5.604.454.255.505.054.70 圖三：不同品種的番茄泥的碘液滴定量討論(1) 除了黃金番茄外，此次的品種都是選擇顏色較紅的番茄來試驗。由結果可看出，黑柿番茄和聖女番茄的碘液量都有5.5毫升以上，抗氧化力較高。(2) 黑柿番茄為抗氧化力最佳的品種，且一年四季都買的到，所以後續皆以黑柿番茄做實驗。2. 最佳熟成度的探討結果 表四：不同熟成度的番茄泥的碘液滴定量類別結果偏綠紅綠參半偏紅碘液量(毫升)5.607.105.60 圖四：不同熟成度的番茄泥的碘液滴定量討論(1) 由結果可知，紅綠參半的黑柿番茄泥，其抗氧化力最佳。雖然一般番茄是以轉色完全(紅或黃橙)為優，但黑柿番茄（又稱一點紅）的最佳品質期為果皮為青綠色，有部份轉紅時，若等到完全轉紅，將呈過熟現象。(2) 紅綠參半的黑柿番茄為抗氧化力最佳的熟成度，所以後續皆以紅綠參半的黑柿番茄做實驗。3. 最佳部位的探討結果 表五：不同部位的番茄泥的碘液滴定量類別結果果皮果肉漿汁碘液量(毫升)6.455.106.90 圖五：不同部位的番茄泥的碘液滴定量討論(1) 由結果可知，番茄不同部位中，最佳部位是漿汁(含籽)。(2) 若要食用不同部位的番茄是不方便的事，且不吃果皮和果肉會造成浪費，所以還是建議食用整顆番茄。後續也皆以整顆黑柿番茄的果泥來做實驗。4. 最佳溫度的探討結果表六：不同溫度的番茄泥的碘液滴定量類別結果102030405060708090100碘液量(毫升)4.807.006.856.155.955.605.305.205.054.80 圖六：不同溫度的番茄泥的碘液滴定量討論(1) 由結果可知，加熱後的抗氧化能力隨溫度上升而略微下降；降溫至 10時，抗氧化能力降低的幅度更大。番茄泥於2030的溫度有最佳的抗氧化效果，加熱和降溫會影響其抗氧化能力。(2) 綜合以上結果，發現紅綠參半的黑柿番茄於常溫整顆食用，有最佳之抗氧化效果。三、找出能增強或維持番茄抗氧化力的方法1. 添加油脂的影響結果表七：不同溫度的含油脂番茄泥的碘液滴定量類別結果102030405060708090100碘液量(毫升)5.57.06.05.25.04.84.74.85.66.9 圖七：不同溫度的含油脂與不含油脂番茄泥的碘液滴定量比較圖討論(1) 本實驗藉以添加1毫升的大豆油和調整溫度，觀察添加油脂對抗氧化性的影響。(2) 由圖七結果發現，20是否添加油脂對抗氧化力影響不大；3070時，添加油脂反而會降低其抗氧化力，80100時，添加油脂反而會增加其抗氧化力，這有趣的結果，我們在結論有稍加解釋，但值得在未來做更深入的探討。2. 儲藏方式的探討結果 表八：不同儲藏方式的番茄泥的碘液滴定量類別結果室溫無保鮮膜室溫有保鮮膜冷藏無保鮮膜冷藏有保鮮膜冷凍無保鮮膜冷凍有保鮮膜碘液量(毫升)4.14.64.65.45.65.9 圖八：不同儲藏方式的番茄泥的碘液滴定量討論(1) 由結果可知，番茄泥儲藏一天後，其抗氧化能力皆下降，且無保鮮膜的下降更多。(2) 番茄泥還是新鮮食用較好，若要儲藏，存放於冷凍室中比冷藏和室溫佳，且使用保鮮膜可減低抗氧化力的下降程度。3. 加乘性試驗結果 表九：不同水果的碘液滴定量類別結果奇異果木瓜柳丁檸檬西瓜碘液量(毫升)1211.55.46.52.9 圖九：不同水果的碘液滴定量 表十：不同水果和番茄泥以相同質量混合的碘液滴定量類別結果奇異果+番茄木瓜+番茄柳丁+番茄檸檬+番茄西瓜+番茄碘液量(毫升)7.18.56.75.63.7 圖十：不同水果和番茄泥以相同質量混合的碘液滴定量討論(1) 由表九和圖九可看出，奇異果和木瓜的抗氧化性最佳。(2) 由表十和圖十可看出，木瓜番茄泥的抗氧化性最佳，但混合後的各種果泥其抗氧化力都無加乘作用，所以單獨吃這幾種水果還比較有抗氧化效果。4. 膠球化試驗結果 表十一：pH14的番茄泥的碘液滴定量類別結果pH=1pH=2pH=3pH=4碘液量(毫升)2.62.83.44.6 圖十一：番茄膠球 圖十二：番茄粉圓和番茄粉條討論(1) 番茄泥原始的pH約為4.5，碘液滴定量為7.0毫升，由表十一可知，隨著pH的下降，碘液滴定量也隨之下降，可推測番茄的抗氧化力會受胃酸影響。(2) 將番茄膠球化後，所製成的番茄膠球(圖十一)在pH=1的溶液中，其形狀和顏色可維持60分鐘以上不變化，可推測出番茄膠球具有抵抗胃酸的能力和維持抗氧化的效果。(3) 可利用針筒將番茄海藻酸鈉溶液製成不同大小、形狀的產品，如番茄粉圓和番茄粉條(圖十二)，製作方法簡單且變化多。四、找出使番茄更好吃的方法1. 好YOUNG番茄新調味法結果 表十二：不同調味果泥的品評分數類別結果番茄水蜜桃果泥番茄鳳梨果泥番茄西瓜果泥黑糖番茄果泥蜂蜜番茄果泥品評平均分數2.52.82.42.73.1 圖十三：不同調味果泥的品評分數討論(1) 初步選出較佳的五種調味品為：水蜜桃罐頭、鳳梨罐頭、紅肉西瓜、黑糖和蜂蜜。(2) 由品評試驗的結果可知，最佳調味口味為蜂蜜番茄，其他依次為番茄鳳梨、黑糖番茄、番茄水蜜桃及番茄西瓜。2. 好YOUNG番茄新吃法結果加入飲料中加入生菜沙拉中番茄粉條番茄粉圓淋上蜂蜜 討論(1) 番茄粉圓和番茄粉條，含有二分之一的番茄果泥且製作方法簡單；一般的粉圓為地瓜粉所製，須煮熟才能食用，較不方便。(2) 食用級海藻酸鈉為海藻萃取物，是一種食品添加物，大多當成增稠劑，有促進膽固醇排出和降低血壓等效用。(3) 番茄粉圓(粉條)的吃法：加入飲料中或淋上蜂蜜，甚至可以當刨冰、甜點的配料或加入生菜沙拉中。陸、 結論、針對檢驗番茄抗氧化能力的方法，我們發現：1. 在進行氧化還原滴定時，利用碘液與澱粉變色來判斷滴定終點的過程中，會遇到一個困擾的問題，就是滴定終點的顏色不易判斷。經與指導老師討論後決定以比色法來減少在顏色判斷上的誤差，這個問題也因此獲得改善，因此我們把實驗方法稱為氧化還原滴定比色法。 2. 使用分光光度計來檢驗番茄抗氧化能力的方法，優點是採用儀器較精確並可減少人為誤差，但缺點是會受到番茄汁顏色深且有懸浮物的干擾。若要改善此問題，須將番茄汁過濾且不斷稀釋到透明才可，但此過程相當費時，且此方法只能測得清除自由基的能力，並不是番茄所有的抗氧化能力。3. 綜合以上結論，我們認為利用氧化還原滴定比色法比分光光度計分析法更適合用來檢驗番茄的抗氧化能力。二、針對番茄抗氧化的最佳吃法，我們發現：1. 在不同番茄品種中以黑柿番茄的抗氧化能力最佳。2. 在不同熟成度的番茄中以紅綠參半的黑柿番茄的抗氧化力最佳。3. 在不同部位的番茄中以漿汁(含籽)的抗氧化力最佳。4. 在不同溫度的番茄泥中以2030的溫度有最佳的抗氧化效果5. 綜合以上結論，我們認為紅綠參半的黑柿番茄於常温時整顆食用是番茄抗氧化的最佳吃法，也破除了番茄越紅越好的迷思。所以西洋有一句諺語：番茄紅了，醫生的臉都綠了，得改成：番茄半紅時，醫生的臉就綠了。三、針對能增強或維持番茄抗氧化能力的方法，我們發現：1. 不論是番茄泥或是有添加油脂的番茄泥於3070之間的加熱過程中，抗氧化能力隨溫度上升而減少；但在80100之間的加熱過程中，我們發現添加油脂的番茄泥反而隨溫度上升而增加。2. 經過我們查閱相關資料及討論後推斷，造成上述結果的可能原因如下：(1) 在3070之間的加熱過程中，應是番茄泥中具有抗氧化能力的維生素C及部分茄紅素構造中的雙鍵等成分因受熱而被破壞，造成其抗氧化能力隨溫度上升而減少。(2) 在80100之間的加熱過程中，應是番茄的細胞壁被破壞及添加油脂造成更多親油性的茄紅素