ポテトチップスの謎～ポテトチップスは揚げるとなぜ曲がるのか～（中学校の部　オリンパス特別賞） | 入賞作品（自由研究）

第51回入賞作品　中学校の部
オリンパス特別賞

ポテトチップスの謎
～ポテトチップスは揚げるとなぜ曲がるのか～

千葉県千葉市立緑町中学校科学部 2年・3年
秋友健太・前田直樹・山本一孝・藏野直樹・柴田恵一・髙梨皓太郎

グループ研究、じゃがいも、ジャガイモ、野菜、ポテトチップス、加熱、顕微鏡、グループ研究

千葉県千葉市立緑町中学校科学部 2年・3年
秋友健太・前田直樹・山本一孝・藏野直樹・柴田恵一・髙梨皓太郎
第51回入賞作品
中学校の部
オリンパス特別賞

研究の目的

　科学部員が考えた1200個の研究テーマの中から選んだ。ジャガイモのスライスを揚げると、どのような条件の時に曲がるのか、どのような変化が生じるのか、その理由を明らかにする。

《予備実験Ⅰ》

ジャガイモのスライスを油で揚げた。

〈結論〉

自分たちで作った場合でも曲がる。厚みが薄いことが条件だ。揚げると厚みはあまり変化しないが、質量はかなり減少する。

《予備実験Ⅱ》

スライスを揚げないで、電子レンジで加熱した。

〈結論〉

薄いほど曲がりやすい。油で揚げた時とは異なり、繊維質が残った歯応えのある触感となる。厚さ0.5㎜のスライスで3分間加熱が最も適度に水分が抜け、サクッとした歯触りとなるちょうどよい条件だ。

《実験1》スライスの厚さを変える。

〈方法〉

ジャガイモ４品種（男爵薯、メークイン、キタアカリ、トヨシロ）。包丁で1.0～5.0㎜にスライスし、180℃の油に入れて１分間加熱する。揚がったチップスの縦（長軸方向）・横（短軸方向）の長さ、厚さ、質量の変化を測定、さらに切片を顕微鏡で観察する。

〈結論〉

①	ポテトチップスは厚さが薄い（0.3～1.0㎜）ほど、一定時間内で揚がりやすく、より大きく曲がりやすい。厚いほど内部は硬く、よく揚がらない。
②	揚げた後は、細胞内の水分やデンプンなどの物質が抜け、質量が減少する。熱によって細胞壁が縮み、大きく変形するためだ。
③	加熱によって細胞と細胞の接着が弱まり、その壊れて開いた部分に空洞が多数できる。大きな空洞は先に加熱されたスライス面でできやすく、反対面では小さな空洞が多数できる。
④	縦方向よりも横方向が曲がりやすい。縦軸に対し両横の縁が反り返るような曲がり方だ。

《実験2》揚げる時間を変える。

〈方法〉

180℃の油で２分間加熱する。

〈結論〉

①	１分間加熱と比べても、チップスの曲がり方の程度に大きな違いはない。曲がる角度には規則性がみられない。これは揚げ始めてから１分間で、曲がる方向性などが決まるためだ。
②	２分間揚げた方が、スライスの縁から中央部分までしっかり加熱されるため、細胞内の水分がより多く抜ける。その結果、細胞が縮んで変形したり、破壊されるなどの数が多くなる。揚がっていく過程で、水分の抜け方や細胞構造はどう変化していくのだろう。

指導について

指導について千葉市立緑町中学校橋野未絵

　科学部では、疑問に感じたことを各自がメモしていくテーマ探しを半年間行っています。1000個以上の疑問点の中から、部員が最も興味をもったテーマがこれでした。部長の髙梨君は自宅の台所でも予備実験を重ね、その熱意を感じた２年生部員達も、猛暑の中慣れないジャガイモの皮むきや揚げる作業を、油と煙にまみれながら何時間も行い、根気強くチップスの様々な変化を計測し続けました。
　研究当初、細胞の変化が変形の原因だと考えていましたが、曲がり方の規則性は細胞だけでは説明できないことがわかりました。そこで部員達は意見を出し合い、チップスの形や繊維の方向、他の野菜を使うなど、様々な実験条件を考えやり遂げることができました。夏休みはほぼ毎日協力して研究を行った結果、こうして素晴らしい賞をいただけたことで、部員達も自信がつき、大変喜んでおります。今後も、身近な疑問を生徒と一緒に楽しみながら追究していきたいと思います。

審査評

審査評[審査員]　宮下　彰

　本研究テーマは、科学部員一人一人が９カ月間かけて持ち寄った1200近いテーマの中から選んだものであり、科学部員の思いが熱意となり、中学生らしい優れた研究となっております。実験では、だんしゃく、メークイン、キタアカリ、トヨシロの４種類のジャガイモを使用し、ポテトチップスが曲がる条件をきめ細かい実験から得ています。その結果、曲がる条件は、ポテトの厚さが0.5mm以下、油は180℃以上の時に１分30秒～２分以内で揚げた時であると明らかにしてくれました。また、顕微鏡を駆使した切片観察を行い、結果として、加熱により細胞壁が壊れ、細胞間に大きな空洞ができること、曲がり方に規則性があることなどを見出しています。ジャガイモ以外のカボチャやニンジンなどでも比較実験を行っており、筋道がしっかりとしている研究です。特に、中学生らしい身近なものに着目し、自ら楽しみながら研究をしている様子がうかがえる素晴らしい研究です。オリンパス特別賞の受賞、誠におめでとうございます。

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