附件五
金門地區第 61 屆中小學科學展覽會 作品說明書
科 別：化學類 組 別：國小組
作品名稱：「壓」膨地瓜球 關 鍵 詞：擠壓、膨脹、地瓜球
編號：
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「壓」膨地瓜球 摘要
我們好奇為什麼地瓜球能同時有外脆、內 Q 的口感?油炸時，到底要不要邊炸邊擠壓？為 什麼自己炸的地瓜球總是沒有外面買的膨脹 Q 彈，其中的關鍵差異是什麼？為了找出答案，
我們開始設計實驗來探討不同種類澱粉、油炸過程有無加壓、加壓次數、不同比例的地瓜含 量對地瓜性質與膨脹的影響。
經實驗操作，發現最關鍵的因素就是─「擠壓」，所以我們研究地瓜球在炸的時候要壓幾 下，所呈現的口感和彈度最好，膨脹大小之間的差別。另外還實驗了地瓜球的重量要適中，
不是越大越好。地瓜加入不同的粉，如：太白粉、麵粉、玉米粉、糯米粉也無法做出膨脹香 脆的地瓜球，最後我們也嘗試加入泡打粉觀察差別，透過這些實驗，我們終於得到較能完美 炸出美味地瓜球的方法。
壹、 研究動機
逛夜市時，一定必買的美食就是--地瓜球。每次站在賣地瓜球的攤位前面， 看到老闆將 一個個不起眼的麵團丟進油鍋，沒一下子這些麵糰就不停的膨脹，只見老闆用工具不停的擠 壓這些地瓜球，每擠壓一次這些地瓜球就長大一次，隨著老闆俐落的動作，一鍋又圓又香的 地瓜球就完成了。當我們拿到地瓜球時，總是迫不及待地咬下去，那種香香有彈性的口感總 是令我們著迷，因為實在太喜歡吃了，所以我們就想要自己動手做做看。自然課中「熱對物 質的影響」單元中，我們學到有些物質受熱後，形態和性質會發生改變，而且物質有熱脹冷 縮的現象。但是在做的過程中，我們發現自己做的地瓜球為何會沒有膨脹很大？所以，我們 就想要探究原因。
貳、 研究目的
香 Q 的地瓜球是很熱賣的小吃之一，我們參考了許多製作地瓜球的網站，有的需要擠壓
，有的不需要擠壓，所以我們除了想研究擠壓次數與地瓜球膨脹的變化，也想試試看用不同 的材料，是否也能做出其他美味的香 Q 球。另外，因為喜歡跟著大人做甜點，每次加進泡
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打粉時，總能讓糕點像變魔術一樣膨脹，所以我們也加入泡打粉，看看實驗的變化如何，希 望能找出炸地瓜球最完美的比例及方法。我們將研究目的分為五點，分別說明如下：
一、 我們想要了解為什麼地瓜球在炸的過程需要擠壓。
二、 我們想知道地瓜球的重量會不會影響膨脹的大小。
三、 我們想要試不同的地瓜品種與食材是否會影響膨脹大小或是口感差異。
四、 地瓜加入不同的粉，如：太白粉、麵粉、玉米粉、糯米粉的效果如何。
五、 地瓜球加入泡打粉的效果如何。
六、 比較油炸與氣炸鍋的地瓜球膨脹大小或口感差異如何。
參、 研究設備及器材
一、 去皮黃地瓜、紫地瓜：市場購買，作為實驗主要材料。
二、 去皮芋頭、南瓜：市場購買，作為實驗比較材料。
三、 樹薯粉：大賣場購買，作為實驗添加材料。
四、 地瓜粉：大賣場購買，作為實驗添加材料。
五、 太白粉：大賣場購買，作為實驗添加材料。
六、 麵粉：大賣場購買，作為實驗添加材料。
七、 玉米粉：大賣場購買，作為實驗添加材料。
八、 糯米粉：大賣場購買，作為實驗添加材料。
九、 泡打粉：大賣場購買，作為實驗添加材料。
十、 電子秤、定溫油鍋、氣炸鍋：學校自有，作為測量工具。
十一、 刻度量板：文具行購買，作為測量工具。
十二、 耐高溫食用油：大賣場購買，油炸材料。
十三、 壓網：大賣場購買，作為測量工具。
十四、 手機照相機：紀錄實驗過程。
十五、 筆記簿：紀錄實驗過程。
十六、 電腦：查資料及整理報告。
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肆、 研究過程或方法
一、 研究過程
（一） 資料收集：參考 YouTube 影片教學，如何製作地瓜球。發現影響地瓜球美味的原 因有下列 2 項因素：
1. 材料：地瓜有不同的顏色，例如：黃色（台農 57 號）、紅色（台農 66 號）以及 紫色的，黃色的地瓜比較鬆軟，無論蒸煮烤炸都很適合。紅地瓜雖然甜份較高，但水 分的含量也較高，比較適合煮和烤，而紫地瓜因為水分含量較低吃起來比較乾，比較 適合煮地瓜湯。但是因為我們很喜歡紫色，所以這次我們實驗的地瓜採用黃地瓜和紫 地瓜。
2. 油溫：準備油鍋，用中低溫油炸（約攝氏 140-150 度）即可放入以中小火慢炸地瓜 球，等地瓜球開始浮出油面後，再以鍋鏟輕輕翻動，當表皮還沒定型之前，先不要碰、
壓它，否則容易變形。中火繼續油炸，外表略定型，這時候可以用耐高溫硬濾網，將 地瓜球內部空氣按壓出來，所以這次實驗為了控制變因，我們都盡量將由溫控制在 140-150 度之間。
（二） 研究方法：在市面上大多都是賣地瓜球，也有看過芋頭丸及芋頭餅，但沒有看過賣芋 頭球及南瓜球。另外，也有人說炸地瓜球不用擠壓，所以我們想針對這些 問題來設計實驗。
1. 探討地瓜球膨脹大小與擠壓次數的關係：我們控制地瓜球重量，把擠壓次數做為變 因，紀錄並實際品嘗。
控制變因 地瓜球重量 操縱變因 擠壓次數
2. 探討地瓜球膨脹大小與重量的關係：我們控制擠壓次數，把重量做為變因紀錄並實 際品嘗。 控制變因 擠壓次數
操縱變因 地瓜球重量
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3. 探討地瓜球材料不同與膨脹大小的關係：我們控制擠壓次數及地瓜球、芋頭球、南 瓜球的重量，把材料改變做為變因，紀錄並實際品嘗。
控制變因 擠壓次數、地瓜球、芋頭球、南瓜球的重量
操縱變因 材料改變（黃、紫地瓜、芋頭、南瓜）
4. 探討地瓜球加入不同粉與膨脹大小的關係：我們控制擠壓次數及地瓜球的重量，把
加入不同粉做為變因，紀錄並實際品嘗。
控制變因 擠壓次數、地瓜球的重量
操縱變因 加入不同粉（ 地瓜粉、太白粉、麵粉、玉米粉、糯米粉）
5. 探討地瓜球膨脹大小與泡打粉的關係：我們控制地瓜球重量及擠壓次數，加入泡打
粉油炸觀察，紀錄並實際品嘗。
控制變因 擠壓次數、地瓜球芋頭球南瓜球的重量 操縱變因 加入泡打粉
6. 探討地瓜球膨脹大小與氣炸鍋的關係：我們控制地瓜球重量，改以氣炸鍋烘炸觀察，
紀錄並實際品嘗。
控制變因 地瓜球的重量
操縱變因 氣炸鍋 二、 實驗步驟
以下步驟以地瓜球為例，其他材料的實驗步驟亦同。
（一） 地瓜、芋頭、南瓜洗淨去皮切塊，用電鍋蒸熟後，加入樹薯粉揉成糰狀。之後會根據 不同的變因加入不同的粉。加入各種粉的比例，以 100 克（地瓜或其他材料）：50 克（各種粉）為比例。
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（二） 麵糰柔軟即可，分切成小塊搓圓，秤重 10 公克一份。
（三） 準備油鍋，用中低溫油炸（約攝氏 140-150 度），放入後以中小火慢炸地瓜球，等 地瓜球開始浮起後，再以鍋鏟輕輕翻動。
（四） 中火繼續油炸，外表略定型，這時候可以用耐高溫硬濾網或大湯匙，將地瓜球內部空 氣按壓出來，地瓜球會因溫度而漲大，連續壓個數回後，在炸定型後起鍋。
（五） 將地瓜球放到測量板上測量並記錄。
（六） 每次炸 6 個地瓜球，測量完後取平均值，1 顆留做樣本，其餘 5 顆品嘗並分別說出 評論及口感。
地瓜蒸熟加入樹薯粉 秤重 10 公克一份
揉好的地瓜球 地瓜球放入油鍋炸並擠壓
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伍、 研究結果
一、地瓜球膨脹大小與擠壓次數的關係
控制變因 地瓜球重量 操縱變因 擠壓次數
（一）實驗記錄
擠壓次數 未壓 壓 5 次 壓 10 次 壓 15 次 壓 20 次 壓 25 次
大小（cm）
（長 x 寬）
2.5*3 3*3.5 3.2*4 3.6*4 3.6*3 3.8*3.3 變形
地瓜球未壓 2.5*3 地瓜球壓 5 次 3*3 .5 地瓜球壓 10 次 3.2*4
地瓜球壓 15 次 3.6*4 地瓜球壓 20 次 3.6*3 地瓜球壓 25 次 3.8*3.3 變形
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（二）實際品嘗
未壓的地瓜球雖然也很香很好吃，但口感較紮實，擠壓過的地瓜球很 Q 彈，壓 10-25 次的口感都差不多。
（三）實驗結果
在此項實驗中發現：
1.炸過未壓和有擠壓的地瓜球有明顯不同，擠壓過的地瓜球有明顯變大。
2.以壓 10 下和 15 下的變化最明顯，超過 15 下以後的變化不大。
3.壓 15 下之後的大小變化不大，而且過分擠壓還會出現破裂變形。
4.剪開未擠壓及有擠壓的地瓜球時，很明顯有發現氣室
未擠壓的地瓜球很扎實 擠壓的地瓜球有氣室
二、地瓜球重量與膨脹大小的關係
控制變因 擠壓次數 操縱變因 地瓜球重量 （一）實驗紀錄
重量 10g 15g 20g 25g 30g
擠壓次數(固定) 10 次 10 次 10 次 10 次 10 次
未炸大小(長 x 寬) cm 2.4*2.4 3*3 3.2*3.2 3.4*3.4 3.6*3.6
炸過大小(長 x 寬) cm 3.2*4 3.6*4.2 3.8*4.6 3.8*4.4 3.8*4
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（二）實際品嘗
地瓜球以 10-20 克大小最好吃，25 克後，感覺地瓜球有點太大，並且不夠蓬鬆。
（三）實驗結果
1.地瓜球以 10-20 克大小最好炸，擠壓後膨脹也最明顯，口感也最好的。
2.30 克的地瓜球不容易炸熟，並且不好擠壓。
三、地瓜球材料不同與膨脹大小的關係
控制變因 擠壓次數、地瓜球、芋頭球、南瓜球的重量 操縱變因 材料改變（ 黃、紫地瓜、芋頭、南瓜）
（一）實驗記錄
種類 黃地瓜球 紫地瓜球 芋頭球 南瓜球
重量、壓的次數 10g、壓 15 下 10g、壓 15 下 10g、壓 15 下 10g、壓 15 下
大小（cm）
（長 x 寬）
3.6*4 3.8*3.2 4.2*2 3.8*2
黃地瓜 3.6*4 紫地瓜 3.8*4 芋頭球無法擠壓 南瓜球無法擠壓
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（二）實際品嘗
黃地瓜球、紫地瓜球很 Q 彈好吃，和之前做出來的實驗結果差不多；芋頭球很香 但不膨彈；南瓜球很甜但也不膨彈。
（三）實驗結果
1. 芋頭球一放入油鍋很容易噴油，而且會爆開變形，因為不斷的爆炸噴油，輕輕擠壓 就變形扁了。
2.南瓜球一炸就變形了，也無法擠壓。
四、地瓜球加入不同粉與膨脹大小的關係
控制變因 擠壓次數、地瓜球的重量
操縱變因 加入不同粉（ 地瓜粉、太白粉、麵粉、玉米粉）
（一）實驗記錄
粉的種類 樹薯粉 太白粉 麵粉 地瓜粉 玉米粉 糯米粉 重量
壓的次數
10g 壓 15 下
10g 壓 15 下
10g 壓 15 下
10g 壓 15 下
10g 壓 15 下
10g 壓 15 下
大小 cm (長 x 寬)
4*4.2 一壓就扁了 一壓就扁了 3.6*4 一壓就扁了 一壓就扁了
（二）實際品嘗
地瓜球加樹薯粉炸起來的地瓜球最大、最好吃，加地瓜粉也不錯，但沒有膨脹很 大，其他加太白粉、玉米粉、麵粉及糯米粉的地瓜球都像在吃地瓜麻糬一樣，很紮實 但一壓就扁了。
（三）實驗結果
1. 地瓜球加樹薯粉炸起來的地瓜球最大。
2. 地瓜球加地瓜粉口感也不錯但沒有膨脹很大。
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3. 地瓜球加太白粉、麵粉、玉米粉都無法擠壓，一壓就扁掉了。
五、地瓜球有無加入泡打粉與大小的關係
控制變因 黃與紫地瓜球、芋頭球、南瓜球的重量 操縱變因 加入泡打粉
（一）實驗記錄
種類重量 未加泡打粉 有加泡打粉 1g 有加泡打粉 2g 黃地瓜球 10g 大小(長 x 寬) 2.4x2.4cm 2.4x2.4cm 2.4x2.4cm 紫地瓜球 10g 大小(長 x 寬) 2.4x2.4cm 2.4x2.4cm 2.4x2.4cm 芋頭球 10g 大小(長 x 寬) 3x2.5cm 3x2.5cm 3x2.5cm 南瓜球 10g 大小(長 x 寬) 2.7x2.4cm 3x3.1cm 3.2x3.2cm
（二）實際品嘗
無論是黃地瓜球、紫地瓜球、芋頭球或是南瓜球，加了泡打粉後都覺得很 蓬鬆好吃。
（三）實驗結果
1. 加了泡打粉地瓜球、芋頭球、南瓜球下鍋後，雖然沒有擠壓但還是會膨脹，可是 一起鍋 10 秒內就縮小了，根本來不及拍照，但是口感是不錯的。
2. 加了泡打粉的地瓜球、芋頭球、南瓜球雖然大小差異不大，但是邊緣形狀都不整 齊，好像炸開來一樣。
六、地瓜球油炸方式不同與膨脹大小的關係 控制變因 地瓜球的重量 操縱變因 油鍋、氣炸鍋
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（一）實驗記錄
種類 黃地瓜球 黃地瓜球
重量、壓的次數 10g、油鍋 10g、氣炸鍋 大小（cm）
（長 x 寬）
3.6*4 2.4*2.4
油炸黃地瓜 2.5*3 氣炸黃地瓜 2.4*2.4
（二）實際品嘗
油炸黃地瓜球很 Q 彈好吃，和之前做出來的實驗結果差不多；氣炸地瓜球不 Q 彈 且外表變得很硬，感覺像硬的炸湯圓。
（三）實驗結果
1.油鍋的地瓜球不壓也會膨脹，味道香甜 Q 彈。
2.氣炸的地瓜球不會膨脹，外表變得很硬，但是吃起來味道仍然不錯。
陸、 討論
一、為什麼地瓜球起鍋後會立刻縮扁下去，沒辦法一直維持為圓球狀？
討論：應該是溫度的關係。麵食類充分發酵後會有氣體在裡面，揉麵糰也會有空氣跑進去，
另外加熱時，氣體膨脹的程度較固體大，因此會膨漲起來。由於地瓜球在油鍋的溫度 都高達 150 度左右，一起鍋瞬間失溫，裡面的熱空氣一冷就會收縮，合乎熱脹冷縮 原理。
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二、炸完的地瓜球怎麼能使它不會扁下去？
討論：既然是因為熱脹冷縮的關係，所以一起鍋可以考慮放在溫度高的地方保溫，像一些速 食店會將剛起鍋的炸物放到保溫箱保溫，以免影響賣像。第二種方法是參考網路的建 議，可以將油溫再提高約 180 度，使地瓜球更定型就不容易變型。
三、為何芋頭球和南瓜球無法擠壓，是否和地瓜球的成分不同？
討論：上網查閱的結果，發現 3 種食物的營養成分不同，或許是裡面某種成分的影響，這次 實驗我們主要在了解不同材料是否也可以做成膨脹球體，但發現芋頭和南瓜較不適 合。
四、泡打粉對食物的影響？
討論：泡打粉 (Baking Powder)是一種化學性膨鬆劑，在料理過程中碰到溫度升高時，就會 產生氣體-二氧化碳 CO2，造成麵糰鼓起、膨脹，經過烘烤定型之後，即成為各式各 樣的蛋糕、點心。將糕點切開時，切面上一個一個的小洞，就是膨鬆劑產生的氣體溶 解在麵糰內所留下的證據。因此這就是為什麼加了泡打粉的地瓜球、芋頭球、南瓜球 沒有擠壓也會有蓬鬆的感覺，但是泡打粉釋放二氧化碳會分兩階段，第一階段在遇到 高溫時會釋放少量的二氧化碳，第二階段要再把食物放到烤箱烘焙，才會釋放更大量 的二氧化碳並定型。這也就足以說明在這次實驗中加了泡打粉的地瓜球、芋頭球、南 瓜球為什麼會先膨脹，但馬上消風，因為我們沒有再進一步的烘焙料理，而這些球的 邊緣都呈現不規則狀，也是因為泡打粉產生的二氧化碳所造成的氣孔而留下的證據。
五、地瓜球的重量越重，為什麼不會膨脹越大？
討論：地瓜球油炸的過程中，須不斷擠壓，這是為了可以將油炸出來，讓空氣跑進去，空氣 會讓麵糰膨脹得更大，地瓜球也較Ｑ、較有咬勁。太大的地瓜球不易炸熟，也很難擠 壓，自然無法壤更多空氣進入，所以成品不 Q 彈也不好吃，反而得不到效果。
六、為什麼地瓜加入不同的粉會產生不同的效果？
討論：地瓜加入麵粉、玉米粉、太白粉及糯米粉並無法做出膨彈口感的地瓜球，所以不同的 粉有不同的效果，我們認為應該是成分不同的原因，這次實驗我們主要在了解地瓜加 入不同材料是否也可以做成膨彈球，結果發現樹薯粉最適合，地瓜粉因顆粒會影響口
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感排在第二，而市面上所販賣的地瓜球及網路教學影片也大多都是加入樹薯粉。
七、為什麼地瓜球用不同烹調方式會有不同的效果？
討論：油炸的地瓜球口感的較膨彈香 Q，而氣炸方式的地瓜球外表較硬且無彈性，雖然味道 仍算好吃，但口感偏乾有不同的效果，我們認為應該是因為氣炸鍋藉由上方的加熱器 產生高溫熱風，使熱空氣在食物週遭循環，把食物本身的油脂逼出，產生油炸的效果，
並創造類似油炸食物的酥脆感，但由於揉好的地瓜球本身並無油份，所以造成地瓜球 過於乾裂，進而影響口感。
八、用剩的炸油部分，該如何處理？
討論:只能回收、再炸一二次或做手工皂。但是高溫的油較會產生對人體有害的物質，雖然油 炸食物比較香，但是還是不能太常吃。
柒、 結論
原本只是為了做可口美味的地瓜球，沒想到一顆膨彈的地瓜球藏了這麼多學問，以下為 我們這次做完實驗所得到的結論。
一、 麵食類充分發酵後會有氣體在裡面，揉麵糰也會有空氣跑進去，另外當加熱時，氣體 膨脹的程度較固體大，因此會膨漲起來，且此過程不可逆，降溫後還會造成球體凹陷。
另外 地瓜球是有名的「低蛋白食品」，利用的是一種網狀聚合物：「支鏈澱粉」。所謂的
「支鏈澱粉」，就是有網狀結構的糖類聚合物，支鏈澱粉多的，其延展的彈性就較高，
就能脹得比較大顆。
二、 油炸的過程中不斷擠壓，是為了可以將油炸出來，讓空氣回跑進去，空氣會讓麵糰膨脹 得更大，地瓜球也會較 Q、較有咬勁。所以我們將炸好擠壓過的地瓜球剪開來，和沒 有經過擠壓的地瓜球做比較，結果發現地瓜球的中心呈現空心的，並發現了地瓜球也有 氣室。
三、 地瓜球開始浮出油面後，就以壓網按壓地瓜球，剛開始壓 5 下、10 下及 15 下的結果 都很明顯，可以看到地瓜球變大了，可是超過 15 下以後，地瓜球變化不大，反而因過 度擠壓而產生變形，無法精準的測量。這與網路上影片建議擠壓地瓜球的次數最好是 10-15 下不謀而合，得到應證。
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四、 地瓜球不能揉太大，因為容易炸不熟又很難擠壓，這也和網路建議每顆重量維持在 10 克上下為最佳。
五、 市面上除了地瓜球外，幾乎找不到賣膨脹空心的芋頭球及南瓜球，這可能與芋頭球和南 瓜球不能擠壓有關，所以這兩種食物無法像地瓜球一樣有膨脹 Q 彈的口感。
六、 大家都以為樹薯粉等於地瓜粉，但經過這次的實驗發現這兩種粉成分不同，地瓜粉是由 地瓜所萃取出來的，而樹薯粉是由樹薯根所製成的，其實這兩種粉都可以做出膨彈的地 瓜球，但經過這次的實驗發現，樹薯粉的膨脹效果好像更好，樹薯粉的價格相對比較便 宜，所以一般我們所買到的地瓜球大都是加樹薯粉，我們也覺得加樹薯粉的地瓜球最好 吃。
七、 地瓜加入麵粉、玉米粉、太白粉及糯米粉並無法做出膨彈口感的地瓜球，所以不同的粉 有不同的功能，難怪賣場光是粉就有一大堆，例如：麵粉就有高筋、中筋、低筋，做完 這次實驗，我們都覺得料理是門大學問，更要感謝料理達人們提供給我們許多寶貴的意 見。
八、 在地瓜球中加入泡打粉，雖可以免除擠壓的手續而有鬆軟的口感，算是一種快速的料理 方式，但是泡打粉畢竟是一種化學粉末，過量食用都會危害人體的健康，所以還是少用 為妙。
九、 氣炸方式的地瓜球並不膨彈，也讓我們了解不同烹飪方式會影響食物的外觀與口感，雖 然氣炸鍋很便利，但是並不適合用在無油份的地瓜球身上。
因為我們都是吃貨，成了促使我們自己動手做的動機，沒想到小小的地瓜球，竟也藏有 許多科學的奧妙，這次的實驗讓我們很有成就感。用心觀察就能有意外的發現，也讓我們的 生活更美好有趣。經過這次的實驗後，我們終於能炸出較美味且美觀的地瓜球了，食物結合 科學，真的好有趣又好玩！
捌 、參考資料及其他
一、地瓜球做法，超酥脆金黃地瓜球怎麼做？取自
https://haruhii.pixnet.net/blog/post/47399528-sweet-potato-balls
二、【自製】夜市香 Q 地瓜球-做法簡單。取自 https://icook.tw/recipes/98960
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三、QQ 地瓜球。取自 https://icook.tw/recipes/56304
四、地瓜球膨脹的原理，明明被壓扁為什麼還會磞起來？（2015 年 11 月 14 日）。取自 https://blog.xuite.net/spc9497/twblog/356794897
五、烘培蘇打與泡打粉的作用差異。取自https://blog.xuite.net/peggyss/20160223/552549711 六、氣炸鍋原理。取自 https://shareboxnow.com/air-fryer-principle/
