關鍵概念
烹飪
食物
熱量
聚合物
果膠
引言
你的家人在感恩節晚餐時會吃蔓越莓果凍醬嗎？蔓越莓果凍醬濃稠，並保持放置它們的模具的形狀，這可能意味著火雞形狀的模具，甚至如果你使用流行的罐裝品種，它也可能保持罐頭的形狀。咬一口顫巍巍的蔓越莓果凍醬可以為美味的餐點增添樂趣，但蔓越莓也可以作為液態醬汁食用。這兩個版本都使用相同的成分，那麼是什麼使一種變成凝膠狀，而另一種保持更流動？為了找到答案，試試這個帶有節日風味的科學活動吧！
背景
蔓越莓醬可以作為粘稠的液體或固體果凍食用。果凍狀的版本足夠堅固，可以保持放置它的容器的形狀，而醬汁狀的版本則更具流動性。流動醬汁和果凍版本之間的區別歸結為果膠。
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果膠是一種天然聚合物——一系列分子相互連線形成長鏈。它存在於植物細胞之間及其細胞壁內。果膠有助於將植物細胞“粘合”在一起，保持其組織緊實。在煮熟的蔓越莓以及其他水果果醬和果凍中，果膠可以幫助將煮熟的水果粘合在一起，形成固體果凍。當蔓越莓被烹飪時，它們的果膠聚合物纏結並相互作用，形成一個網，捕獲溶解的糖分子，使其無法流動。這創造了一個堅實的形狀。蔓越莓天然含有大量果膠，這有助於保持漿果的良好和堅實。當它們被烹飪時，這種額外的果膠會被釋放出來。但是，是什麼決定了最終的蔓越莓醬是液體還是果凍？
材料
• 兩袋 12 盎司新鮮或冷凍的完整蔓越莓
• 濾鍋
• 兩杯砂糖
• 水
• 量杯
• 鍋，至少四夸脫容量
• 耐熱長柄勺，用於在爐子上攪拌
• 爐灶
• 糖果溫度計（強烈建議使用帶有夾子的溫度計，以便將其固定在鍋邊。）
• 手錶或定時器
• 勺子
• 四個烤盅或其他小型耐熱容器，例如馬克杯或鬆餅盤（它們每個都應至少容納四分之三杯，並且尺寸和形狀相同。）
• 黃油刀和盤子（可選）
準備工作
• 如果您使用冷凍蔓越莓，請提前解凍。
• 將兩包蔓越莓倒入濾鍋中。沖洗蔓越莓；扔掉任何軟爛而不是堅硬的蔓越莓；徹底瀝乾水分並放在一邊。
• 確保有成人幫助在爐子上製作蔓越莓樣品。當蔓越莓混合物在爐子上時，會非常熱並且容易飛濺。攪拌時要小心——如果混合物濺到您的皮膚上，可能會燙傷。
步驟
• 將兩杯水和兩杯糖加入鍋中。如果您使用的是帶夾子的糖果溫度計，請將溫度計固定在鍋邊。在爐灶上加熱鍋，將爐灶調節至中高火。攪拌水和糖的混合物，直到所有糖都溶解。
• 加入蔓越莓並偶爾攪拌。幾分鐘後，蔓越莓應該開始爆裂開來。這聽起來和看起來像什麼？
• 繼續攪拌，直到您可以慢慢數到五，而沒有聽到另一個蔓越莓爆裂開來。混合物的溫度是多少？如果溫度低於約 210 華氏度，請繼續攪拌並監控溫度。您需要幾乎連續攪拌混合物，並且您可能需要將火力調高才能達到 210 華氏度。（注意：在遠高於海平面的地方，水的沸點較低，例如在海拔一英里處約為 203 華氏度。因此，如果您居住在高海拔地區，您的混合物可能無法達到 210 華氏度，您應該瞄準稍低的溫度。）
• 一旦溫度達到約 210 華氏度（或您所在海拔的等效溫度），開始計時。三分鐘後蔓越莓看起來怎麼樣？它們大部分是完整的，完全無法從醬汁的其他部分辨認出來，還是介於兩者之間？此時，舀出一勺蔓越莓混合物，小心地倒入烤盅（或其他小型耐熱容器）中。您舀出的混合物的稠度如何？
• 繼續攪拌、計時和觀察蔓越莓混合物。在您開始計時後七分鐘，取出另一勺蔓越莓混合物。將其倒入單獨的烤盅中。現在蔓越莓看起來怎麼樣？混合物的稠度如何？
• 以同樣的方式，在您開始計時後的 11 分鐘和 15 分鐘時分別取出一勺蔓越莓混合物，並將每勺放入各自的烤盅中。
• 與三分鐘相比，烹飪 15 分鐘後蔓越莓看起來怎麼樣？蔓越莓混合物的稠度在烹飪過程中是如何隨時間變化的？混合物的顏色彼此之間有何比較？您是否看到這些觀察結果與蔓越莓烹飪時間長短之間存在關係？
• 附加：如果您有時間，讓蔓越莓醬樣品在室溫下冷卻至少兩小時。冷卻後，將每個樣品脫模到新盤子上，方法是用黃油刀沿著烤盅或容器的內邊緣輕輕鬆開蔓越莓混合物，將盤子面朝下放在烤盅頂部，然後將烤盅和盤子一起翻過來。冷卻後，不同樣品的顏色和稠度如何？它們彼此之間有何比較？它們中是否有任何一個保持了烤盅的模塑形狀，這意味著它們被認為是蔓越莓果凍醬？
• 附加：糖在烹飪蔓越莓時，在使果膠分子能夠相互找到方面起著重要作用。為了研究這一點，請再次嘗試此活動，但這次嘗試增加和/或減少您使用的糖量。當您更改配方中糖的量時，蔓越莓醬的凝固能力會發生什麼變化？提示：如果您在解讀結果時遇到困難，您可能還需要考慮（或嘗試發現）糖對水的沸點的影響。
• 附加：嘗試用其他水果進行此活動。還有哪些其他水果含有足夠的天然果膠來產生固體凝膠？ 觀察和結果
烹飪時間最長的蔓越莓混合物是否製成了最濃稠和最堅實的蔓越莓果凍醬？烹飪時間最短的蔓越莓混合物是否製成了相對稀薄、液態的蔓越莓醬，並且仍然可以看到完整的蔓越莓？
蔓越莓在熱液體中加熱的時間越長，它們應該分解得越多，這將釋放越來越多的果膠聚合物到水中。果膠聚合物相互結合得越多，混合物的結構和硬度就越大。（此外，當您烹飪蔓越莓時，水會以蒸汽的形式釋放出來，這意味著烹飪時間越長，它們含有的水分就越少。）綜上所述，這就是為什麼烹飪時間最長的蔓越莓醬應該是最濃稠的，並且在熱時和攪拌時可見的完整蔓越莓最少。它也應該是最堅實的，從而在冷卻後最好地保持其形狀。另一方面，烹飪僅三分鐘的蔓越莓醬在製備時應該是最液態的，並且可見完整的蔓越莓，並且它應該是冷卻後最稀薄的樣品。正如您應該在此活動中看到的那樣，蔓越莓果凍醬（保持其形狀）可以透過將液態蔓越莓醬烹飪更長時間來製成。
清理
您可以享用美味的蔓越莓醬零食！
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此活動由 科學夥伴合作推出