關鍵概念
食品科學
化學
明膠
水果
酶
熱
介紹
你有沒有注意到，如果你正在製作明膠甜點，比如 JELL-O，不建議使用某些水果，比如菠蘿？這是為什麼呢？ 這些水果可能會阻止明膠凝固。 在這項活動中，你將確定某些水果中的某些酶是否會阻止明膠凝膠化——以及是否有辦法在不破壞你的明膠甜點的情況下仍然加入這些水果！
背景
如果你喜歡製作明膠甜點，包裝盒上通常建議不要新增某些種類的水果，包括菠蘿、獼猴桃、芒果、姜根、木瓜、無花果或番石榴。 人們在新增這些水果時很難讓明膠凝固。 明膠由膠原蛋白製成，膠原蛋白是一種存在於所有動物體內的結構蛋白。 膠原蛋白存在於身體的許多部位，有助於賦予動物結構或形狀。 明膠是膠原蛋白的混合物，當你烹飪它時會凝固，因為它的蛋白質會形成纏結的網狀口袋，從而捕獲水和其他成分。 明膠冷卻後，蛋白質仍然纏結在一起。 這就形成了你顫巍巍的明膠甜點。
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上面列出的水果含有蛋白酶，蛋白酶是酶。 酶有助於發生某些化學反應。 蛋白酶特別像一把剪刀，幫助發生將其他蛋白質切割成碎片的反應。 在這項活動中，你將探索這些蛋白酶是否阻止了明膠凝固（透過將明膠的膠原蛋白切割成小碎片，使其不再能夠纏結在一起並形成半固體結構）。 為了做到這一點，你將透過加熱來滅活這些蛋白酶。
材料
• 一杯以下型別的水果中的一種，應含有蛋白酶：無花果、姜根、番石榴、獼猴桃、芒果、木瓜或菠蘿。 確保水果是新鮮的。
• 刀
• 切菜板
• 量杯
• 水
• 爐灶
• 水果/蔬菜蒸鍋（可選）
• 鍋，足夠大，可以容納三杯液體
• 時鐘
• 三個塑膠杯或玻璃杯，每個至少 12 盎司大小
• 膠帶和永久性記號筆或筆（可選）
• 明膠混合物（如 JELL-O），足夠製作三杯明膠
• 三個用於攪拌的器具，如勺子或叉子
• 冰箱
準備
• 你可能需要一位成年人幫忙切水果和使用爐灶。
• 小心切碎一杯新鮮水果。
• 煮半杯切好的水果。 透過蒸或煮水果（約四分之一杯水）五分鐘來完成此操作。 煮熟的水果看起來怎麼樣？
• 將生水果新增到一個塑膠杯或玻璃杯中，將煮熟的水果新增到另一個塑膠杯中。 如果很難透過觀察來區分生水果和熟水果，你可能需要標記杯子（用膠帶和永久性記號筆或筆）。
步驟
• 按照包裝說明製作明膠甜點。 你將需要準備至少三杯液體明膠。
• 將一杯明膠液體新增到每個裝有水果的杯子中，並將第三杯份量新增到一個空杯子中。 你現在應該有三個裝有明膠液體的杯子。
• 徹底攪拌每個杯子裡的內容物。 使用不同的乾淨器具來攪拌每個杯子。
• 將所有三個杯子放入冰箱冷藏，記下你將它們放入冰箱的時間。
• 在將杯子放入冰箱一小時後，檢查每個杯子中明膠的稠度。 繼續每小時檢查一次它們的稠度，直到沒有水果的杯子中的明膠凝固。 （這可能需要大約四個小時。）在哪些條件下明膠會凝固？在哪些條件下明膠保持液體狀態？有沒有介於兩者之間的案例？
• 你的結果告訴你關於蛋白酶如何影響明膠凝固過程以及熱量如何影響蛋白酶的什麼資訊？
• 附加題：在這項活動中，你探索了含有蛋白酶的水果，但許多水果不含蛋白酶。 你可以重複這項活動，使用蘋果、藍莓、橙子、覆盆子和草莓——所有這些都不含蛋白酶。 當使用不含蛋白酶的水果時，明膠凝固得如何？
• 附加題：嫩肉粉含有與這項活動中探索的水果中發現的蛋白酶相同的一些蛋白酶。 嘗試用嫩肉粉製作明膠甜點（透過將一茶匙 [tsp.] 嫩肉粉溶解在一茶匙水中，然後將其新增到一杯明膠液體中）。 用嫩肉粉製作的明膠能凝固嗎？ 如果加熱嫩肉粉溶液，酶是否會失活？
• 附加題： 你在這項活動中使用了熱量來滅活水果中的蛋白酶，但其他溫度和條件也可能滅活蛋白酶。 冷凍水果會滅活蛋白酶嗎？ 其他工藝，如干燥或罐裝，會滅活蛋白酶嗎？ 觀察和結果
裝有生水果的杯子是否保持液體狀態？ 裝有熟水果和未新增水果的杯子是否像正常一樣凝固了？
通常，明膠中的膠原蛋白會形成纏結的網狀結構，將水和其他成分捕獲在其中，從而在明膠冷卻時賦予其半固體形式。 蛋白酶可以切割蛋白質，從而使明膠無法凝固。 在這項活動推薦的水果中有幾種不同的蛋白酶，使用任何這些新鮮水果都應該導致明膠不能很好地凝固，甚至根本不能凝固。 然而，加熱水果（透過煮沸或蒸）應該會滅活蛋白酶，並且由此產生的明膠混合物應該像正常一樣凝固（或幾乎正常——如果在新增明膠時水果很熱，則凝固的明膠可能比沒有水果的杯子中的明膠略微不牢固）。 菠蘿蛋白酶和木瓜蛋白酶（分別來自菠蘿和木瓜）通常用於嫩肉粉。 然而，還有幾種其他水果蛋白酶，例如放線菌蛋白酶（來自獼猴桃）、無花果蛋白酶（無花果）和姜蛋白酶（姜）。
清理
你可能會喜歡美味的水果和明膠甜點。 務必將其存放在冰箱中，直到食用。
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本活動由 科學夥伴合作呈現