中華民國第 61 屆中小學科學展覽會 作品說明書
排版\080215-封面
國小組 化學科
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茶葉冷知識之渾不守色 ~探討紅茶的乳化現象
學校名稱：國立東華大學附設實驗國民小學
作者： 指導老師：
小六 賓欣然 小六 李淳婷 小六 李瑀縉 小六 羅允辰 小六 汪以傑 小六 鄧耘心
張慧娟 林亭君
關鍵詞：紅茶、乳化作用、冷後渾
1
摘要
紅茶，是日常生活中常見而且是我們愛喝的飲料之一，偶然發現紅茶表面漂浮著一層酷 似油的白色物質，覺得很好奇。後來拜訪茶葉專家、查詢資料也設計實驗，展開一系列有關 紅茶乳化的探究與實驗，得到相關研究結果及建議如下：
1.會產生乳化現象的紅茶其實含有較豐富的成份，有機紅茶是不錯的選擇。
2.運用 100℃或 40℃之 RO 水以 1:50 或 1:75 的比例泡茶。
3.建議泡茶時可以多次拉動茶包，使茶葉在水中跳躍，釋出茶中物質。
4.維持茶溫或是讓茶溫急速降低，較不容易產生乳化現象。
5.從電解實驗得知：負極的茶水區比較有反應，我們推論茶葉中的兒茶素趨於和金屬離子產 生反應，所以我們推論喝茶能有助於人體排毒(茶中的兒茶素能吸附人體中的不需要的金屬 離子)。
壹、研究動機
紅茶充斥在我們的生活中，不論是便利商店、手搖飲店，還是家中的廚房，都有著他的 身影。而我們也很愛喝紅茶，因為它口感甘甜、味道濃厚，相較於綠茶、烏龍茶，紅茶比較 不苦澀。某次我們在科展集訓時，正開心的喝著紅茶，偶然間發現紅茶表面有一層非常像油 膜的白色物質漂浮著，我們很好奇這層白色物質是什麼東西？因此拜訪茶葉專家，得知這是 紅茶特有的乳化現象，再進一步查詢文獻，發現關於這個現象的研究不多，因此我們展開一 系列有關紅茶乳化的探究與實驗。
貳、研究目的
一、瞭解紅茶的製作方式。
二、瞭解紅茶中所蘊含的物質。
三、瞭解影響紅茶乳化程度的因素。
四、瞭解紅茶乳化前後的顏色差異、pH 值、TDS 等化學變化。
五、探討減少紅茶乳化現象的相關策略。
參、研究問題
一、哪種紅茶茶葉泡的紅茶會出現比較明顯的乳化現象？
二、不同的茶葉與水的比例會對紅茶的乳化現象有影響嗎?
三、用不同的水質泡紅茶，乳化現象有什麼差異呢？
四、用不同水溫來泡茶，會對紅茶的乳化現象產生什麼影響?
五、紅茶葉浸泡不同時間，會對紅茶的乳化現象有什麼影響?
六、不同攪拌時間會導致使紅茶的乳化現象有不同的變化嗎？
七、紅茶泡好後放置的不同環境(不同溫度) 會影響紅茶的乳化現象嗎?
八、電解方法會對紅茶的乳化現象產生什麼影響?
九、如何減少紅茶的乳化現象？
2
肆、研究架構
圖1
3
伍、研究設備及器材 一、耗材
1. 有機紅茶 2.紅玉紅茶 3.紅韻紅茶 4.阿薩姆紅茶 5.紅烏龍紅茶 6.熟成老紅茶 7.蜜香紅茶 8. 鶴岡紅茶 9.免洗手套 10.標籤紙 11.擦手巾 12.自來水 13.RO 水 14.深層水 15.鹼性離子水 16.冰塊 17.白紙 18.滴管 19.醬油碟 20.濾紙
21.電池 22.迴紋針 23.紙杯 24.瓦楞塑膠板 25.魔鬼沾
二、器材
1.快煮壺 2.濾茶球 3.電動攪拌器 4.實驗掛架 5.塑膠盆 6.大塑膠托盤 7.廢水槽 8. TDS 檢測儀 9. pH 值檢測器 10.保溫壺 11.量筒 12.培養皿 13.燒杯 14.把手燒杯 15.計時器 16.恆溫杯墊 17.暗箱 18.筆電 19.RGB 感測器 20.平板 21.電子體溫計 22.洗瓶 23.鐵盤 24.黑布 25.鐵片 26.USB 線 27.延長線 28.背板 29.玻棒 30.照度計 31.濁度平台
陸、研究過程
一、資料蒐集與文獻探討
什麼是紅茶的乳化作用？我們先從書籍及網路進行資料蒐集，統整分析後發現，發現茶 湯混濁、冷後凝、冷後渾都是指紅茶乳化這種令人苦惱的現象。在此先提取跟我們研究主題 高度相關的資料簡列如下：
(一)名詞解釋
1.冷後渾：紅茶放涼之後出現的「渾濁物」，用專業詞語來說是「冷後渾」，也稱為「茶 乳酪」，是紅茶專有的特殊現象。這是因為茶葉中的茶多酚在發酵氧化的過程中，會轉 為茶黃素(或茶紅素)。在泡茶的時候，茶黃素的溶解度會受到水溫的影響，當茶湯溫度 較高時，茶黃素呈現各自游離的狀態，溶於熱水中，使得看到的茶湯是清澈透亮的。但 是隨著茶湯溫度逐漸降低或轉涼，這時候茶黃素就會以「扎堆」的形式形成一種絡合物，
即就出現了「冷後渾」現象。
2.絡合作用：絡合是電子對「給予體」與「接受體」，互相作用而形成各種絡合物的過程。
給予體有原子或離子，不論構成單質或化合物，凡能提供電子對的物質，接受體有金屬 離子和有機化合物。分子或者離子與金屬離子結合，形成很穩定的新的離子的過程就叫 絡合反應，也稱「配位反應」。
表 1 研究耗材表
表 2 研究器材表
4
3.乳化作用：是指兩種原本互不相溶的液體（例如：油和水）在經過大力攪拌或者添加乳 化劑等表面活性劑之後，有一方形成微粒狀，分散於另一方中而互相混合成為均勻狀態。
而這樣的作用下所產生的液體就稱之為乳化液。
4.茶色：茶葉的色澤是由鮮葉中所含有色物質，經過不同的加工程序影響所產生的變化。
不同的茶類會表現出不同的乾葉、茶湯和葉底色澤。鮮葉中的有色物質，主要有葉綠素、
胡蘿蔔素、葉黃素、黃酮類物質和花青素等。其中葉綠素有 a 和 b 兩種，葉綠素 a 呈藍 綠色，葉綠素 b 呈黃綠色。胡蘿蔔素呈黃色或橙色，葉黃素呈黃色，黃酮類物質也呈黃 色，其氧化物大都呈黃色或棕紅色。
5.茶葉發酵：加工製程中茶菁會萎凋失水，經攪拌揉捻造成葉片組織破壞，進一步使茶葉 內化學成分氧化，主要包括茶葉中兒茶素等多酚類，經多酚氧化酶與過氧化酶等反應氧 化，因此茶葉可因製程不同所造成氧化程度之不同，區分成：不發酵茶、部分發酵茶及 全發酵茶。
6.茶葉熟成：生茶、半熟茶或熟茶，是部分發酵茶的俗稱。主要依製茶第三道過程「焙火
（或稱烘焙）」的輕重不同而定。
7.茶色變化：很多茶湯在放置一段時間後湯色都會變深。這是因為，茶湯裡的多酚類物質 被水中和空氣中的氧氣所氧化，生成了深色的色素。一般說來，淺色的茶湯變色比較明
圖2
圖3
5
顯，而紅茶或者普洱熟茶茶湯本身就是紅色的，即使變深也不大看得出來。氧化程度輕 的茶比氧化程度重的茶更明顯，因為氧化程度輕的茶湯裡可被氧化的多酚類物質更多。
8.兒茶素類：兒茶素是茶葉中最主要的多酚類成分，其占多酚類總含量比例約 75%至 80%，
因其具有很強的抗氧化力。
9.茶黃素：是一類多酚羥基具苯駢䓬酚酮結構的物質。因紅茶加工烘焙的方法不同，
茶黃素的比例可占茶重量的 0.5%到 2%不等。
10.茶紅素：茶紅素類一類複雜的不均一性紅褐色茶多酚的聚合物，主要分子量(Da)在 700
～40000 之間。
11.單寧：單寧是泛指有足够的羥基-OH 和其他官能基（如羧基-COOH）的多酚化合物與蛋 白質或其他大分子結合成的錯合物，為多酚中高度聚合的化合物，而綠茶中的含量最多。
12.多酚類：是茶中存在的主要活性化合物。Polyphenols 分兩大類: (一)非類黃酮 (二) 類黃酮(flavonoids)又再分為六類:(1)黃酮(2)黃酮醇(3)黃烷醇(4)黃烷酮(5)異黃酮及 (6)花色苷。
13.水質：水質，水體品質的簡稱。是指水的化學、物理、生物和輻射性質。對水質的衡 量對應一種或多種生物的需要或人類的需要及目的。水質通常對應一組標準，符合某種 要求。評價水質的常見標準是對應生態系統健康、人類接觸安全及飲用水。
14.水溫：最佳的泡茶水温是 100℃，而冷泡的溫度是 40℃。
15.溶氧量：水中氧氣的溶解量，會因為水壓、水溫而改變，而水中的氧氣會在加熱的同 時消散掉，因此，熱水的含氧量很低。而自來水在大氣壓力溫度 25℃的情況下，約每公 升溶入 9 mg 的氧氣，但這 9 mg 的氧氣會在加熱過程中，再度消散至空氣中變成無氧水。
16.萃取：萃取（extraction）是利用物質在在溶劑中有不同的溶解度來分離混合物，將 混合物中的某一特定成分轉移到另一溶劑中，達到分離的目的。
17.pH 值：是通常意義上溶液酸鹼程度的衡量標準。當 pH=7 代表中性。而數值越小代表酸 性越強，反之，則表示鹼性越強。
18.TDS：是「Total dissolved solids」的簡稱，也就是「溶解性總固體」。TDS 反映出 溶解於水中的無機鹽，例如鈣、鎂、鈉、鉀、碳酸氫鹽、氯化物和硫酸鹽等以及少量有 機物的總量。
(二)本實驗之泡茶流程
活動過程 步驟詳述 照片
1
溫杯 1.先行裝取兩壺 100℃的 RO 水。
2.分別倒入裝有把手燒杯、培養皿的塑 膠盆、塑膠盤中，進行溫杯。
2
泡茶用水加 熱煮沸
運用快煮壺將所需要的實驗用泡茶水煮 沸，供泡茶所用。
表 3
6
3
量取泡茶水 量
運用量杯量取當次泡茶所需之水量。
4
倒入泡茶水 將已量取的泡茶水倒入裝有茶包的陶瓷 杯中，並按下計時器，以控制茶葉浸泡 之時間。
5
轉動攪拌器 將電動攪拌器置入馬克杯內，攪拌 30 秒。
6
浸泡 攪拌後，抽出電動攪拌器，並繼續將茶 包浸泡於馬克杯內 9 分 30 秒。
7
倒茶 將泡好的茶水倒入培養皿中，分別送入 暗箱以顏色感測器測錄數值，以及分別 檢測 pH、 TDS 等數值。
8
檢測 將上一步驟倒到培養皿裡的茶水，分別 檢測 pH 、TDS 和 RGB 的數值。
7
9
善後 等待檢測結束後，即可將培養皿中的茶 倒掉，並清洗實驗器材。
二、測試實驗及測量裝置之設計組裝 (一)測試實驗
1.顏色偵測(平板拍照改成 RGB 感測器) (1)測試步驟程序及優缺點分析如下表。
(2)結果：決定以RGB 感測器進行色差之數值檢錄。
演進 程序
步驟 優點 缺點 照片
利用 APP 取色
1.先利用平板拍攝茶 色。
2.再利用
TinyColorPicker 點 選中心點取出 RGB 數 值。
1.容易辨識照 片中 茶色的差
異。
2.容易操作。
1.透過兩次計算後 取的數值更容易 有誤差。
2.易受其他因素如 光線、鏡頭遠近 等干擾。
平板拍 照
1.開啟 Ipad 之
APP~Lens Buddy。
2.設定時間(5 分 鐘、
無限循環) 。 3.按下啟動鍵。
4.等待 12~14 小時。
1.可以保留實 驗品之實況 照片。
2.操作簡單。
1.無法直接測取顏 色的 RGB 數值，
需再以人工輸入 RGB 辨色軟體進 行判讀。
2.定時拍照模式，
最高只能設定每 5 分鐘(內建最多 只能設定 5 分 鐘) 。 RGB 感
測器
1.先開啟 Arduino 2.再開啟顏色感測器的
檔案。
3.調校正確序列埠。
4.校正顏色起始值(白 紙之 RGB 感測值均為 255) 。
5.設定每分鐘測取一筆 數值，持續收錄 20 分鐘。
1.可以直接測 取顏色值。
2.數據可匯入 excel 文書 編輯軟體進 行後續統 計。
1.不能拍照片。
2.程式有時候會錯 誤。
3.顏色感測器有時 候會故障，無法 收齊數據進行檢 測。
表 4
8
2.決定顏色感測器形式
(1)測試步驟程序及優缺點分析如下表。
(2)結果：決定以GY-31 TCS230 TCS3200來進行操作
演進程序 優點 缺點 照片
TCS230 TCS3200
１.檢測時表現穩定，與程 式模組連接成功率極高。
１.感應器四周沒有遮 光，容易受到光線干 擾。
GY-31 TCS230 TCS3200
１.感應器四周增加遮光 罩，檢測時較不會受到光 線干擾，取得的數值較為 精確。
１.檢測時表現穩定，與 程式模組連接較容易失 敗，經常需要多次確 認。
3.泡茶萃取(泡茶拉桿.針筒打氣筒.電動攪拌器) (1)測試步驟程序及優缺點分析如下表。
(2)結果：決定以電動攪拌器增加茶葉在水中跳躍，以增加空氣溶解量。
演進程序 優點 缺點 照片
自製泡茶 拉桿
1.製作方便。
2.使用簡單。
3.成本低。
1.構造簡陋。
2.容易掉落。
3.膠圈易斷。
4.須用膠帶固定。
5.人工計算，實驗誤差較 大。
針筒打氣 1.體積小。
2.重量輕。
3.操作容易。
1.塑膠管容易勾到。
2.每次打入的空氣量和速 度都不太相同。
電動攪拌
器
1.攪拌速度快。
2.操作簡易。
3.轉速固定、計時及操 作之設定較客觀。
1.容易刮傷杯子。
2.有時會因為手套不好 戴，導致延遲。
3.若茶包沒裝好，攪拌時 會捲到棉線。
4.決定容器(燒杯、小陶瓷碟、培養皿) (1)測試步驟程序及優缺點分析如下表。
(2)結果：決定以培養皿裝取實驗用茶水之利感測器模組收錄色差數值。
表 5
表 6
9
演進程序 優點 缺點 照片
燒杯 1.拿取方便。
2.體積小。
3.杯壁透明易觀察。
1.無法架設 RGB 感測器。
2.乳化現象不易看出。
3.角度太高，不易倒出。
小陶瓷碟 1.拿取方便。
2.體積小。
3.成本便宜。
1.口徑太小，無法架設 RGB 感測器。
2.陶瓷碟中的溶液容易溢 出。
3.容量較少，茶水降溫較 快。
培養皿 1.口徑剛剛好，容易 架設 RGB 感測器 2.口徑大，好觀察，
一有變化，就能看 得清楚。
1.杯壁太淺，容易溢出。
2.底部若有水，茶色易受影 響。
3.成本昂貴。
5.決定茶葉浸泡時間(5 分鐘.10 分鐘) (1)測試步驟程序及優缺點分析如下表。
(2)結果：決定讓茶葉在泡茶容器中靜置 10 分鐘，以利茶葉成份萃取。
演進程序 步驟 優點 缺點 照片
5 分鐘 1.在裝有茶包的陶瓷杯內倒入 泡茶水。
2.讓茶葉在熱水中跳躍後，浸 泡 5 分鐘。
3.取出茶包，倒出茶水進行相 關檢測。
4.分別檢測 RGB、pH 值及 TDS。
1.可以測比 較久，數 據較多。
1.由於泡茶 時間短，
在泡茶時 產生的現 象較不容 易觀察。
2.溶出的茶 成份較 少。
10 分鐘 1.在裝有茶包的陶瓷杯內倒入 泡茶水。
2.讓茶葉在熱水中跳躍後，浸 泡 10 分鐘。
3.取出茶包，倒出茶水進行相 關檢測。
4.分別檢測 RGB、pH 值及 TDS。
1.等待時間 較長，能 做其他實 驗準備。
2.能溶出較 多茶葉成 份。
1.實驗速度 較快，數 據較少。
表 7
表 8
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6.決定感測器遮光罩(雷切、瓦楞紙板、瓦楞塑膠板) (1)測試步驟程序及優缺點分析如下表。
(2)結果：決定瓦楞塑膠板改良製法做為感測器之遮光罩。
演進程序 步驟 優點 缺點 照片
雷切版 1.把雷切的軟體打開 (inkscape) 。 2.製作平台。
3.放到電腦用雷切機 雷切。
1.雷切精準度很 高。
2.只會耗費一種 材料。
1.不能防水。
2.有時候雷切會 切不完整。
瓦楞紙板 版
1.將瓦楞紙板裁切 好。
2.把醬油碟也裁切 好。
3.將醬油碟與瓦楞紙 板黏好。
1.不會切不完 整。
2 製作簡單。
1.不能防水。
2.由於是人工裁 切，較不精 準。
瓦楞塑膠 板版
1.將瓦愣塑膠板裁切 好。
2.把醬油碟裁切好。
3.將醬油碟、瓦楞塑 膠板黏好。
1.不會切不完 整。
2.可以防水。
1. 由於是人工 裁切，外觀尺 寸有些微差 異。(但不會 影響實驗) 7.決定濁度檢測平台
(1)測試步驟程序及優缺點分析如下表。
(2)結果：決定以三層檢測平台(不織布加上魔鬼氈固定)做為濁度檢測平台。
演進程 序
步驟 優點 缺點 照片
三層檢 測平 台
1.此平台共分為三 層第一層為手電 筒放置台，第二 層為培養皿放置 台，最後一層為 光度計放置台。
1.較穩定。
2.組裝方便。
3.平台空間大，
可耐重。
1.體積大，不 易收納。
2.重量重，不 易移動。
3.不易拆解。
三層檢 測平 台(加 上遮 光罩)
1.將檢測平台放 入紙箱中，遮擋 大部分光線。
1.物體較大，較 耐重。
2.正面的光線無 法抵擋。
3.裝置穩定。。
1.只能夠遮檔 側面的光 線。
2.稍重，不易 移動。
表 9
表 10
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三層檢 測平台 (改為不 織布)
1.將紙箱外裝上不 織布來遮住正面 的光。
1.能夠遮住四面 八方的光源。
1.實驗時不織 布容易鬆 脫。
三層檢 測平台 (不織布 加上魔 鬼氈固 定)
1.在紙箱上、不織 布上貼上魔鬼氈 固定。
1.能夠穩定的阻 擋光源並且不 會鬆落。
1.觀察茶時，
要一直打開 與關起，但 正因魔鬼氈 黏合力很 好，所以開 關時會有些 不便。
三、正式實驗歷程 (一) 濁度實驗
1.實驗步驟：
2.實驗結果之統計圖：
(1)分析
A.我們發現阿薩姆紅茶的照度平均是所有紅茶之中最低的紅茶(表示茶湯越濁，礦物質及 絡合物含量越多)。
B. 有機紅茶 0 分鐘和 5 分鐘後的照度是所有紅茶中數據最高的，代表茶湯最清澈。
C. 以照度差 7(30 分鐘)來說，從最渾濁至較清澈的排序為：最混濁為紅玉、紅韻、阿薩 姆，較清澈為：有機、鶴岡、蜜香紅茶，最清澈者為:紅烏龍、熟成老紅茶
D. 每一種紅茶在第一筆及第二筆的數據都是最高的，也就是一開始是清澈易讓光線透射 至照度計上，而隨著時間延長，隨著茶葉中各成份釋出與水中礦物質結合增加，茶湯在 逐漸降溫的過程中也出現乳化作用的的渾濁，讓照度逐漸降低，都可以看出濁度的變 化，然而顏色的變化表現就無法呈現。因此我們繼續思考如何用感測器收集茶湯在渾濁 過程中 RGB 的顏色變化，做為後續實驗的記錄與分析。
表 11
12
(二)哪種紅茶茶葉泡的紅茶會出現比較明顯的乳化現象？
1.實驗步驟：
2.實驗結果及分析討論
(1)有機紅茶 (2)紅玉紅茶
(3)紅韻紅茶
(4)阿薩姆紅茶
(5)紅烏龍 (6)熟成老紅茶
表 13 表 12
13
(7)蜜香紅茶 (8)鶴岡紅茶
(9)不同紅茶 R 值:
A.在檢測結束時，鶴岡是 RBG 數值中最暗的，最亮的則是紅烏龍。
B.所有紅茶到了 15、16 分鐘時，顏色變化趨於平穩。
C.不同紅茶 R 值:紅烏龍>紅韻>紅玉>阿薩姆>蜜香>熟成老>有機>鶴岡。
(10)不同紅茶 G 值:
A.跟 R 值統計圖曲線變化相像，只是數值較偏暗。
B.與 R 值圖表相比，最後最暗的反倒是熟成老紅茶。
C.不同紅茶 G 值:紅烏龍>有機>紅韻>阿薩姆>蜜香>紅玉>鶴岡>熟成老。
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(11)不同紅茶 B 值:
A.與前兩者都具有一致性。
B.不同紅茶 B 值:紅烏龍>有機>紅韻>阿薩姆>蜜香>鶴岡>紅玉>熟成老。
(12)不同紅茶 TDS:
A.隔了 20 分鐘後全部紅茶裡的總溶解固體量都呈現變少的趨勢。
B 鶴岡紅茶與有機紅茶總溶解固體量下降趨勢都很劇烈的。
C.不同紅茶 TDS 值泡好 20 分鐘:紅韻>鶴岡>有機>蜜香>熟成老>紅玉>阿薩姆>紅烏龍。
(13)不同紅茶 pH 值:
A 幾乎所有紅茶酸鹼值都會往鹼性趨勢走
B.不同紅茶 pH 值泡好 20 分鐘:鶴岡>蜜香>紅韻>熟成老>有機>紅玉>紅烏龍>阿薩姆
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(14)總結
A.剛泡好的茶水過了一段時間後，顏色變化曲線都會變得比較平穩
B.阿薩姆在紅茶 RGB 圖表中呈現較為特別的曲線(掉得較為劇烈)，而熟成老紅茶的曲線 多是中間變為明亮，後來又掉回中間值。
C.有機、阿薩姆和熟成老紅茶都屬於原本很明亮，但後來茶色就會變得很暗沉，顏色變 化相對較多，在實驗中發現有機的顏色變化較為明顯。
(三) 不同的茶葉與水的比例會對紅茶的乳化現象有影響嗎?
1.實驗步驟：
2.實驗結果及分析討論
(1)1:25 (2)1:50
(3)1:75 (4)1:100
表 14
表 15
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(5)分析
A.1:25 的數值越低，濃度越濃，代表它的顏色越暗沉，1:100 的數值越高，濃度越稀，代 表顏色越明亮(物質溶出的多寡與顏色有關)(茶葉與水的比例也與顏色深淺有關)。
B.不同比例 R 值過了 4 分鐘數值逐漸下降(顏色逐漸變暗)。
C.到了三，四分鐘時，每個比例都有劇烈變化(急速下降)，之後持續平穩的數據。
D.不同茶葉及水的比例中，依 R 值變化幅度為:1:100>1:50>1:75>1:25
E.我們發現 1：25 的 G 值顏色最深，1：100 的 G 值顏色最淺。
F.過了 4 分鐘數據就漸漸穩定下來。
G.不同比例 G 值:1:25>1:75>1:50>1:100。H.1：25 和 1：75 的 B 值下降到 3 分鐘時上 升，又在 7 分鐘時下降。
I.1：50 和 1：100 的 B 值從 9 分鐘到 22 分鐘幾乎都是平的。
J.不同比例 B 值:1：75>1：25>1：50>1：100 。
K.每種比例從剛泡完到 20 分鐘後，都有明顯的數據逐漸下降，可以推斷剛泡好時有較多 的物質溶出，而 20 分鐘後有些物質逐漸形成絡合物→沉澱，所以 TDS 的數據-20 分鐘後 會比剛泡好的茶湯溶出的物質還少。
L.1：25 的 TDS 數據最高，代表溶出物質最多。1：100 的數據則相反。
M.不同比例 TDS 值:1：100>1：75>1：50>1：25。
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N.不同茶水比例 pH 值都逐漸上升，代表剛泡好時還是呈現偏酸性，大約 20 分鐘後，茶 水逐漸偏弱鹼。
O.1：75 的 pH 值都慢慢上升
P.不同比例 R 值:1：25>1：50>1：75>1：100
(6)總結:1.1:75、1:100，都比其他兩者的茶湯顏色還要亮，因為他們的茶水較淡，所以顏 色較淺 。而 1:25 則相反(茶湯濃，顏色較深)。
(四) 用不同的水質泡紅茶，乳化現象有什麼差異呢？
1.實驗步驟：
2.實驗結果及分析討論
(1)RO 水 (2)鹼性離子水
(3)深層水 (4)自來水
表 16
表 17
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(5)分析
A.7 分鐘時，顏色由暗到亮為:鹼性離子水＞深層水＞自來水＞RO 水。
B.顏色停止變化的時間由先到後為:自來水=鹼性離子水=RO 水(11 分鐘)＞深層水(14 分 鐘)。
C.7 分鐘時，顏色由暗到亮為:鹼性離子水＞深層水＞自來水＞RO 水。
D.顏色停止變化的時間由先到後為:鹼性離子水(8 分鐘)＞自來水(11 分鐘)＞RO 水(12 分鐘)＞深層水(14 分鐘) 。
E.6 分鐘時，顏色由暗到亮為:鹼性離子水＞深層水=自來水＞RO 水。
F.顏色停止變化的時間由少到多依序為:鹼 性離子水=自來水=RO 水(9 分鐘)＞深層水 (13 分鐘) 。
G.茶水 TDS 由大到小排序:剛泡好為深層水
＞自來水＞RO 水=鹼性離子水，隔 20 分鐘 後依然保持。
H.除了深層水的 TDS 增加外，TDS 減少幅度 由大到小排列:RO 水=鹼性離子水＞自來 水。
I.剛泡好的茶水 pH 值由大到小排序為:自來水＞深層水＞鹼性離子水＞RO 水，隔 20 分 鐘後改為自來水＞深層水=RO 水＞鹼性離子水。
J.除了 RO 水的 pH 值增加外，pH 值減少幅度由大到小排列:自來水＞鹼性離子水＞深層 水。
(6)總結:
A.由不同水質的 TDS 數據統計圖，深層水跟鹼性離子水的能使紅茶有較明的乳化現象，
推論是水中礦物質較多。
B.水質影響紅茶乳化現象程度由大至小排序為：深層水＞自來水＞鹼性離子水＞RO 水。
我們最後選擇自來水成為泡茶實驗的主要用水，除了考量拿取方便，也是因為發現自 來水的 RGB 值變化都比其他的水質更穩定。
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C.所有水質 RGB 值在 10 分鐘後，都趨於平緩才穩定下來，茶色逐漸呈現深咖啡色。
D.一開始 RGB 值的數據都有微微的上升，可能是因剛開始茶泡好才一陣子，茶色變化還 不穩定。
M.所有水質的 G 跟 B 的數值線都幾乎重疊。
(五) 用不同水溫來泡茶，會對紅茶的乳化現象產生什麼影響？
1.實驗步驟：
2.實驗結果及分析討論
(1)40℃ (2)60℃
(3)80℃ (4)100℃
表 18
表 19
20
(5)分析
A.6 分鐘時，顏色由暗到亮為:40℃＞60℃=80℃＞100℃。
B.顏色停止變化的時間由先到後為:40℃(7 分鐘)＞60℃(12 分鐘)＞100℃(13 分鐘)＞
80℃(17 分鐘)
C.6 分鐘時，顏色由暗到亮為:40℃＞60℃＞80℃＞100℃。
D.顏色停止變化的時間由先到後為:40℃(6 分鐘)＞60℃(12 分鐘)＞100℃(13 分鐘)＞
80℃(17 分鐘)。
表 20
21
(六) 紅茶葉浸泡不同時間，會對紅茶的乳化現象有什麼影響?
1.實驗步驟：
2.實驗結果及分析討論
(1)浸泡 5 分鐘 (2)浸泡 10 分鐘
(3)浸泡 15 分鐘 (4)浸泡 20 分鐘
(5)浸泡 25 分鐘 (6)浸泡 30 分鐘
表 21
22
(7)分析
A.不同浸泡時間 R 值從第 9 分鐘時就開始平穩，而全都是下降的趨勢。
B.下降趨勢最大的是 15 分鐘>25 分鐘>30 分鐘>20 分鐘>10 分鐘>5 分鐘。
C.後續實驗會使用 10 分鐘是因為比起其他的較為穩定，時間也不會太長 。 D.25 分鐘的 G 值顏色最深，30 分鐘的顏色最淺。
E.這些數值完全沒穩定。
F.依序來看最不穩定的是 5 分鐘>20 分鍾>10 分鐘>15 分鐘>30 分鐘>25 分鐘。
G.25 分鐘的 B 值數值最低，代表顏色最深。
H.不同浸泡時間 B 值 7 分鐘後才全穩定下來。
I.最不穩定的是 25 分鐘>30 分鐘>10 分鐘>5 分鐘>15 分鐘>20 分鐘。
J.不同浸泡時間 TDS 都呈現下降的趨勢。
K.我們發現 10 分鐘 TDS 沒有呈現慢慢地下降，代表放比較久後溶出的物質沒有剛泡好 的茶多。
L.TDS 最高的是 20 分鐘>15 分鐘>30 分鐘>10 分鐘>25 分鐘>5 分鐘。
M.不同浸泡時間只有 5 分鐘是下降 的。
N.我們發現 10、15、20、25、30 分鐘 pH 值都是上升的，表示從酸變鹼(一 開始茶湯的酸性物質較多也較快溶 出)。
O.pH 值最高的是 5 分鐘>20 分鐘>15 分鐘>30 分鐘>25 分鐘>10 分鐘。
(8) 總結:紅茶葉浸泡不同時間的確會對紅茶的乳化現象產生影響，茶葉在熱水中浸泡 10 分鐘，顏色感測器測得的 RGB 數值是最穩定的。
A.5 分鐘~30 分鐘的數據共通點是:RGB 數據到了 3、4 分鐘時都會急速下降，之後變的平 緩。顏色從明亮→逐漸暗沉(5 分鐘後數值幾乎都固定了)
B.多數的 G 值會與 R 值、B 值重疊，而且甚至重疊到有些數據都被掩蓋住了。
C.3 分鐘前有些小波動，例如:小上升或下降，但最後都會下降(急速下降)
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(七) 不同攪拌時間會導致使紅茶的乳化現象有不同的變化嗎？
1.實驗步驟：
2.實驗結果及分析討論
(1)攪拌 15 分鐘 (2)攪拌 30 分鐘
(3)攪拌 45 分鐘 (4)攪拌 60 分鐘
(5)分析
A.15、30、45、60 秒都大概在 6 分鐘時就穩定下來 B.最不穩定的是 15 秒>45 秒>30 秒>60 秒
C.30 秒的數值幾乎沒甚麼變化，都很平穩。
D.15 秒的數值最為劇烈，一開始是上升，到了 3 分鐘後才開始下降，7 分鐘後才穩定
表 22
表 23
24
E.最不穩定的是 15 秒>45 秒>30 秒>60 秒。
F.我們後續實驗會使用 30 秒是因為：它的顏色感測數值最穩定。
G.一開始所有的數值線都很分散，到了 4 分 鐘時忽然聚集又分散，而最後 30 秒的 B 遠 遠超過了其他 3 者。
H.我們後續實驗會使用 30 秒是因它的攪拌 時間最為穩定。
I.最不穩定的是 15 秒>45 秒>30 秒>60 秒。
J.數據最高的是 15 秒，最低的是 30 秒。
K.從高往下看順序為 15 秒>60 秒>45 秒。
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L.數據 15 秒為下降，而 45 秒、30 秒、60 秒則是上升
M.數據最高的是 15 秒>30 秒>45 秒>60 秒
(6)總結
A.45 秒的 R G B 值變化是呈現慢慢下降的狀態，同時也是最慢穩定下來的 B.30、45 和 60 秒的 G 和 B 值都幾乎呈現重疊的狀態
C.我們後續會使用 30 秒是因它的顏色感測數值最穩定
(八) 紅茶泡好後放置的不同環境(不同溫度) 會影響紅茶的乳化現象嗎?
1.實驗步驟：
2.實驗結果之統計圖：
(1)恆溫杯墊 (2)冰塊
(3)常溫
表 24
表 25
26
(4)總結
A.紅茶泡好後放置的環境(不同溫度)會影響紅茶的乳化現象，茶葉 R 值的排序大到小依 序為:冰塊>恆溫杯墊>常溫。在茶水泡製後 1~7 分鐘是環境影響茶水乳化變化最劇烈的 時間
C.茶葉 G 值大到小排序為:常溫>恆溫杯墊>冰 塊
D.在這張折線圖裡面，變化最劇烈的是:常溫>
恆溫杯墊>冰塊
E.B 值大小排序為:常溫>恆溫杯墊>冰塊 F.數據變化最大依然為常溫，其次是恆溫杯
墊，最後則為冰塊
G.茶水 pH 值由鹼到酸排序為：常溫=保溫＞極速冷卻。放置 20 分鐘後演變為：常溫=冰 塊冷卻＞保溫。
H.茶水 pH 值變化由多至少之排序為：冰塊冷卻＞常溫＞保溫。
表 26
27
(九)-1 電解會對紅茶的乳化現象產生什麼影響?(不同電解時間 )
1.實驗步驟：
2.實驗結果之統計圖：
(1)電解 2 分鐘 (2)電解 4 分鐘
(3)電解 6 分鐘 (4)電解 8 分鐘
(5)電解 10 分鐘
(6)總結
A.顏色變深直至 3 分鐘時，趨於穩定不再下降，其顏色由亮至暗排序為 4 分鐘＞6 分鐘＞
2 分鐘＞8 分鐘＞10 分鐘。
B. 顏色停止變化的時間先後順序為：2 分鐘(3) ﹤4 分鐘(6)﹤10 分鐘(8)﹤6 分鐘(9)﹤
8 分鐘(10)。
表 27
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C. 顏色由亮至暗排序為 4 分鐘＞6 分鐘＞2 分鐘＞8 分鐘＞10 分鐘。
D. 顏色停止變化的時間先後順序為：2 分鐘(3) ﹤4 分鐘(6)﹤10 分鐘(8)﹤6 分鐘(9)﹤8 分鐘(10)。
E.顏色由亮至暗排序為 4 分鐘＞6 分鐘＞2 分鐘＞8 分鐘＞10 分鐘。
F.顏色停止變化的時間先後順序為：2 分鐘(5) ﹤4 分鐘(6) ﹤6 分鐘(8)﹤10 分鐘(9)﹤8 分鐘(10)。
G.茶水 pH 值由鹼至酸排序為：6 分鐘＞4 分鐘＞8 分鐘＞2 分鐘＞10 分鐘。
H.茶水變鹼幅度由多至少：2 分鐘＞10 分鐘＞4 分鐘=8 分鐘＞6 分鐘。
I.茶水 TDS 值由多至少排序為：8 分鐘＞2 分鐘＞4 分鐘＞10 分鐘＞6 分鐘，而在於置 20 分鐘，2 分鐘＞6 分鐘＞10 分鐘＞4 分鐘＞8 分鐘。
J.茶水 TDS 減少的幅度由大至小排序為：2 分鐘＞8 分鐘＞6 分鐘＞4 分鐘=10 分鐘
(九)-2 電解方法會對紅茶的乳化現象產生什麼影響?(電解正負極)
1.實驗步驟：
2.實驗結果之統計圖：
(1)電解正極 (2)電解負極
表 28
表 29
29
(3)分析
A.正極和負極的 R G B 值數據變化在 2、3 分鐘時就急速下降，4 分鐘時就呈現平穩狀 態
B.一開始，正和負極的數據變化都幾乎重 疊，直到兩者的數據都穩定後，就能明顯 看出負極的數據一直比正極的數據高，負 極的顏色也一直較亮。
C.電解正極的顏色會比負極的還要深，可能 是因電子的多寡而受到影響
D.到了 4 分鐘時數據就穩定了下來。依序為 正極(6 分鐘)＞負極(8 分鐘)。
C.在 3 分鐘時，顏色由亮到暗排序為：正極
＞負極
D.到了 4 分鐘時數據就穩定了下來。依序為 正極(7 分鐘)＞負極(8 分鐘)。
G.一開始正負值的 TDS 值都相同，隔 20 分 鐘後，負極的數據明顯比正極的高。
H.剛泡好和隔 20 分鐘後的數據相比，負極 數據變化比正極數據變化更多。
I。.剛泡好和隔 20 分鐘後的數據相比，負 極的數據變化幾乎都在 6.7 附近，正極的 數據變化則是從 6.7 變到 6.9 附近
J.茶水變鹼幅度由多到少為:正極＞負極。
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柒、結論與建議
一、容易產生冷後渾現象的紅茶，是因為茶水中含有豐富的兒茶素、茶多酚，在我們的實驗 中發現「有機紅茶」的乳化現象較明顯，因此將「有機紅茶」列為我們泡茶實驗的首選。
二、依實驗結果發現：泡茶比例【茶葉:水】為 1:50 和 1:75 的表現較佳，茶湯不會太濃也 不會太淡，也不易產生乳化。由此可推論當水、兒茶素等成份在某些比例是可以減少乳化 現象的生成。
三、從運用不同水質泡茶後，用 TDS 含量越高的水來泡茶，其乳化現象越明顯，因此我們建 議使用水中所含的礦物質較少-RO 水來泡茶，乳化現象比較不會太嚴重。
四、在不同水溫的泡茶水實驗中發現，用 40℃和 100℃的水泡茶，其乳化現象都不太明顯，
但因為兩者水溫很極端，就口感的考量有差異性，建議在選擇上還是依個人喜好為主。
五、做完不同茶水保存環境實驗後，我們發現若要避免或降低紅茶發生乳化現象，建議可以 採用下列方法:
1. 泡好紅茶後，使茶湯溫度保持在 20℃以上，較容易維持茶湯清澈。
2.茶水在急速降溫所產生的乳化現象較不明顥，推論是因為急速降溫的方式能使茶湯沒有 時間進行乳化的動作。因此建議可放大量的冰塊到紅茶中降溫，但怕會影響茶水的濃度 比例，所以也可把紅茶杯外部置放於充滿冰塊或急速降溫環境中，使紅茶急速降溫。。
3.可使用較低的水溫泡茶，以減少茶黃素和茶鹼釋放於茶湯中，避免茶湯乳化現象。
4.若茶湯已經乳化了，可利用加熱的方式，使茶黃素回到較穩定的溫度，也會較為清澈。
六、從電解實驗得知：負極的茶水區比較有反應，我們推論茶葉中的兒茶素趨於和金屬離子 產生反應(兒茶素能和金屬離子透過氫鍵形成絡合物)所以我們推論喝茶能有助於人體排毒 (茶中的兒茶素能吸附人體中的不需要的金屬離子)。
捌、參考文獻
一、康軒版五上第三單元「水溶液」。
二、艾力克斯.弗斯、麗莎.葛拉斯彼等著，陳偉民譯，觀念化學小學堂，小天下出版 三、河寶淑、趙美羅著，林芳伃譯，紅茶的一切：紅茶迷完全圖解指南，奇光出版。
四、磯淵 猛、黃筱涵著，精品紅茶學：「午後の紅茶」顧問，40 年紅茶研究心得，楓書坊 出版。
五、齊藤由美 著，黃筱涵譯，大人の紅茶教科書，楓書坊出版。
六、王明祥著，茶味裡的隱知識：風味裡隱含的物質之謎與台灣茶故事，我的 10 年學茶筆 記，幸福文化出版。
表 30
【評語】 080215
研究紅茶的乳化現象，主題有趣。但紅茶泡完後隨時間的顏色 變化，以及乳化作用的冷凝現象，是否顏色有變化就已經算是乳化 作用？乳化作用可否透過顏色變化分析？宜找出更多資料來做驗 證參考。本工作呈現許多初始數據，但許多現像間的相關性未能定 義，如乳化，顏色， pH 值，電化學間的關係與原理未能確立，但 研究精神可嘉。利用科技用品與生活材料製作檢測工具，符合國小 從做中學以及科學探究的精神。以下是一些提議：
1. 變因的設計應說明。
2. 自製量測器材，很好。但應經過認證。
3. 器材應標明規格型號。
4. 文獻探討應就歷年科展及期刊論文對相關主題的研究情形加 以陳述。
5. 圖表應有標題，圖的縱座標和橫坐標應標明。
6. RGB 數字所代表的意義應說明。採用 RGB 色光模式分析，
如何平均統整分析，R 值、G 值、B 值如何分開分析，對乳 化作用代表什麼意義，宜詳細闡述說明。
7. 參考資料如取自網站，應標明上網日期。
排版\評語\080215-評語
