墨汁中的神奇物質─阿拉伯膠 1/5 篇名 墨汁中的神奇物質 ─阿拉伯膠 作者 張登翔。慈大附中。高二大愛班 墨汁中的神奇物質─阿拉伯膠 2/5 壹●前言 寫這墨汁與阿拉伯膠其實是很湊巧的事，事情是由一本叫 做《固特異的軟物質》所開始的，本書介紹一些高分子和聚合物 的運用，作者是諾貝爾得主 熱納 ，書中還教導我們物化方面的研究觀念，我是在網路上的科普書展上看見這本書的，其中第四篇〈埃及書記官、阿拉伯膠和中國墨汁〉我覺得頗有興趣。這篇是促成我寫這題目的主因，其次還有因爲墨汁的貢獻頗大，如果沒有文字的發明，人類的科技就不會累積的那麽快， 也就不會有今天的生活了，但是我們很少想過，壁畫和文字等都是建立在墨汁的發明而産生的，墨汁沒發明或改良到一定的水準，我們就不會有壁畫與文字偉大的發明，然而加入阿拉伯膠是改良過程中最重要的環節。 阿拉伯膠的加入，對墨汁的改良有莫大的幫助，於本篇小 論文將會介紹阿拉伯膠與墨汁的關係。還有現今阿拉伯膠影響人類廣泛，更因時間的推進而持續增加，並沒有被人造物質完全取代，對人類來說是一個極為重要的天然化學劑，其用途非常廣泛，從墨汁到Ｍ＆Ｍ巧克力的包裝上，都可以看到阿拉伯膠的存在，阿拉伯膠深深的影響著我們，它又是如何在這人工化合物盛行的行的時代，還持續被人們應用的呢？下文將會討論。 我決定從墨汁的製作去探討阿拉伯膠，然後做此篇簡短的小論文，簡單的與大家分享！ 貳●正文 一、 墨汁與阿拉伯膠的關係 01. 墨汁的歷史與大改良 墨汁是一個貢獻頗大的發明，早在在五千年前的人類就已 經開始使用墨汁了那時的墨汁製作尚未成熟，首先是先把木炭上的碳粉刮下，然後加入水中，經攪拌後即可使用，步驟很少，有個很大的問題，這個問題是當每次要用墨汁時 ，都要先努力的攪拌，並且要馬上使用，不然其中的碳分子又會沉澱。然而這個問題到了一位幸運的書記官手中，書記官把一個神奇的物質加到了原始的墨汁中，然後發生了神奇的變化，碳 不再沉澱，而人們也就不必在使用前辛苦的攪拌墨汁。這個神奇的物質就是阿拉伯膠。那時候的人，並不了並會什麼會發生變化，但隨著文明的發展，我們發現了原來阿拉伯膠是一個天然的水溶性乳化劑〈一種可以使溶質均勻分散再溶液之中的化學劑〉，但是這和墨汁的改良有何關係呢？在還沒加入阿拉伯膠前，碳分子與碳分子之間有凡得瓦爾力〈一種分子之間的吸引力〉，而水中則有熱擾動力，熱擾動力可以使每個分子間有一定的距離，又因為分子中凡得瓦爾力是與分子質量成正比，所以當碳分子和碳分子之間的凡得瓦爾力比熱擾動力還要大，當熱擾動力比凡得瓦爾力還要小時，則碳分子會容易地聚合在一起，越變越大，最後到達比重比水還重時，於是就沉澱了。而加入阿拉伯膠天然乳化劑就可以使碳分子之間的凡得瓦爾力消失了嗎？答案是不會的。那加入阿拉伯膠又是產生什麼作用呢？怎麼讓碳分子不在墨汁中沉澱呢？其實是因為阿墨汁中的神奇物質─阿拉伯膠 3/5 拉伯膠乳化劑會用非極性端〈親油端〉包覆在同樣為非極性的碳分子上，形成日冕形狀，進而使碳分子無法聚合在一起，其實凡得瓦爾力並不會消失的，只是包覆在碳分子外形成日冕狀的阿拉伯膠，阻隔了碳分子聚合罷了。 這樣講還是有點難以想像的，那麼我們就來做點實驗吧！ 02. 自製墨汁 實驗目的：了解並實際去了到阿拉伯膠在墨汁中是扮演一個乳化劑的角色〈能使墨汁內的碳均勻的散佈在溶液中〉。 實驗材料：水、碳粉、阿拉伯膠 實驗步驟： A. 實驗組： 1 燒杯中加入１００ｃｃ的水 2將磨好的碳粉加入水中 3觀察結果如右圖 B. 對照組： 1 燒杯中加入１００ｃｃ的水 2加入阿拉伯膠 3將磨好的碳粉加入水中 4觀察結果如右圖 實驗結果：在實驗組中碳粉沉澱於杯底，而對照組則無沉澱，符合上面的敘述，從此實驗上可以印證上文，其作用與功能如同乳化劑一般，將碳顆粒包覆，阿拉伯膠可使墨汁分散均勻。 二、 墨汁中的神奇物質───阿拉伯膠 就在做完自製墨汁的實驗後，覺得天然乳化劑在墨汁上扮 演了重要的角色，並且能歷久不衰，於是我開始去找有關阿拉伯膠的資料，做一些整理。 01.基本資料 阿拉伯膠是一種天然的樹膠，提煉於數種生長在北緯 10 至 18 度的樹膠地區的豆科植物〈阿拉伯膠樹〉，現在全世界每年需要的阿拉伯膠量仍維持在 4—5 萬噸，而在北非的蘇丹，年產量就佔了世界年產量的 80%，膠農通常在十月份收膠，收膠時先用樹枝拍打膠樹的樹皮，直到流出膠液，等膠液凝結成膠後收採，樹膠是一些熱帶 貧窮國家的主要經濟來源。在熱帶地區氣溫高，樹幹的裡外溼度也不一樣，而樹膠有防止水分流通的工用，對樹本身有益，所以熱帶的樹樹膠較多。 墨汁中的神奇物質─阿拉伯膠 4/5 02.功能與作用 這種天然的阿拉伯膠，用途很廣，從食品、日用品、化妝 用品、工業用途上，都可以看到阿拉伯膠的蹤跡，阿拉伯膠是一種碳水聚合物。 主要成分為：D-galactose〈半乳糖〉 D-glucuroic acid〈葡萄醛酸〉 L-arabinose〈塑膠醛酸〉 L-rhamnose〈鼠李糖〉 它可以作為巧克力與糖果的被覆、M&M 巧克力表層的光亮劑、化妝品中的黏稠劑、還有藥膳中的膳食纖維…等。另外它是良好的天然乳化劑，從上面墨汁的例子可見，阿拉伯膠屬於水包油，也就是『親水親油平衡值』 〈HLB 值〉較大的乳化劑，會用親油端〈非極性端〉包住碳分子，而使碳分子能成功的均勻懸浮於溶液中，已達到墨汁的改良。其它像天然的精油，由於天然的精油容易壞，保存不易，也需要天然的乳化劑─阿拉伯膠，是因為加入阿拉伯膠後，有防水功能的膠包覆在易壞的精油外面，使它不易壞而保存期限延長，加上精油與阿拉伯膠都是天然的物質，讓使用者使用時更加的安心。因為阿拉伯膠是天然的，所以至今仍使用廣泛。另外阿拉伯膠的濃度可高達 55%，而一般的天然乳化劑只有10%~30%不等，比起一般天然的乳化劑還高。 阿拉伯膠是一個優良的乳化劑，不管是墨汁上還是其他用 途上，從開始被人們使用到今天，五千年來，它的貢獻有增無減，是一個不容忽略的物質。 參●結論 在這科技發達的時代，許多人工物質取代了天然物質的功 用，但是，阿拉伯膠卻依然被廣泛的應用。從五千年前的埃及到今天，從墨汁的應用一直擴張到食品、日用品、工業用途上，用途越來越廣。我認為，阿拉伯膠的使用仍能歷久不衰，其主要原因是： （一）、人們在使用人工化合物時，心中總是抱持著疑慮，怕它會影響身體的健康。人們選用阿拉伯膠作為精油中的乳化劑而不使用人工乳化劑的原因和有些人害怕食用基因改造食品的道理是一樣的。在天然化合物與人工化合物之間做選擇，天然合成物通常是戰勝的一方，但如果只是身為天然化合物就讓阿拉伯膠能夠歷久不衰嗎？答案當然不是如此。 （二）、但是只僅身為天然化合物這優點，是不足以讓阿拉伯膠被應用的如此廣泛。其中，有一點因素是很重要的，就是它的濃度可達 55%和人工化合物一樣，人們曾經利用其高濃度的特性而應用在需塗抹於人體的化妝品上，這就是一典型的例子。 （三）、天然的東西都是昂貴的嗎？對阿拉伯膠而言，答案是否定的。阿拉伯膠的價格稍較同等級的人工乳化劑為高。在台灣 200 公克的阿拉伯膠粉只要新台幣 150 元，而且取得容易，在這價格導向的時代，阿拉伯膠依然能(品質)高貴(價格)不貴在市場上墨汁中的神奇物質─阿拉伯膠 5/5 稱雄。 綜合以上三個因素，就是阿拉伯膠使用至今的原因了。 肆●引註資料 註一、《固特異的軟物質》P36。熱納。天下。1999。 註二、台灣阿拉伯膠公司 http//www.gumarabic.com.tw 註三、HLB 值 一. http://ebake.dyn.dhs.org/Basics/DBQryDesc.asp?Name=%A8%C5%A4%C6%BE%AF&DB=1 二. http://www.emfuel.com/big5/about/emu.htm 註四、同註二 註五、向台灣阿拉伯膠公司詢問 P.S.感謝台灣阿拉伯膠公司贊助阿拉伯膠 400 克

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