りんごジャムを作ると、とろっとしたり、冷めると少し固まったりします。
でも不思議なのが、
ゼラチンも寒天も入れていないのに、どうして固まるの？
ということ。
実は、りんごにはペクチンという成分が含まれています。
特に皮の近くや芯の周りなどにも含まれていて、砂糖や酸、加熱などの条件がそろうと、液体をとろっとさせたりゲル状にしたりする働きがあります。
今回は、
- りんごの果肉
- りんごの皮
- りんごの芯の周り
を使って煮汁を作り、冷やしたあとの固まり方を比べてみましょう。
- この自由研究は何日かかる？
- まず予想してみよう
- そもそもペクチンって何？
- ゼラチンや寒天とは違うの？
- ペクチンだけあればジャムは固まる？
- 自由研究｜果肉・皮・芯の周りを比べよう
- どの部分を比べる？
- 重さをそろえよう
- 水と砂糖の量もそろえる
- 今回変えるもの・そろえるもの
- 実験方法
- 加熱前も写真を撮ろう
- 加熱中に何を見る？
- 水分の蒸発にも注意
- 加熱後の煮汁量を記録しよう
- 冷やす前のとろみを比べよう
- 冷蔵庫で冷やしたあとを観察しよう
- 固まり方を5段階にしてみよう
- スプーンですくってみよう
- 皮や芯の周りの方が固まりやすかったら？
- 全部固まらなかったら失敗？
- 追加実験① レモン汁を入れたらどうなる？
- 追加実験② 砂糖の量を変える
- 追加実験③ 皮をむいたりんごと皮つきを比べる
- 追加実験④ 芯を入れる・入れないで比べる
- りんごの種は一緒に煮なくていい
- 追加実験⑤ 別の果物と比べる
- 未熟な果物と熟した果物では？
- 市販のペクチンを使うと何がわかる？
- 「ジャム」と「ゼリー」は何が違う？
- 寒天・ゼラチンとの比較も面白い
- グラフにするなら？
- 写真はどこを撮る？
- 実験したものは食べてもいい？
- 何年生におすすめ？
- 自由研究のまとめ方
- 写真や比較表を印刷してまとめよう
- まとめ｜りんごには自分で「固まる材料」が入っている
- よくある質問
この自由研究は何日かかる？
- おすすめ学年：小学3～6年生
- おすすめ期間：1～2日
- 1日目：りんごを煮て煮汁を作る
- 2日目：冷えたあとの固まり方を比べる
- 材料のそろえやすさ：★★★★★
- 見た目の変化：★★★★☆
夕方に煮て冷蔵庫で一晩冷やし、翌日に観察すると取り組みやすくなります。
まず予想してみよう
りんごのどの部分が、一番煮汁をプルプルさせると思いますか？
| 予想順位 | りんごの部分 | 理由 |
|---|---|---|
| 1位 | ||
| 2位 | ||
| 3位 |
「皮の近くには栄養が多そうだから」
「芯は硬いから何かありそう」
など、自分なりの予想でOKです。
そもそもペクチンって何？
ペクチンは、植物の細胞同士をつなぐ部分などに含まれている多糖類の一種です。
果物の形を保つことにも関係しています。
りんごや柑橘類などにはペクチンが含まれていて、条件がそろうと水分を抱え込み、網目のような構造を作ります。
その結果、
液体だったものが、とろっとしたりプルプルした状態になったりします。
ゼラチンや寒天とは違うの？
どれも液体を固めることができますが、同じものではありません。
| 材料 | 主な由来 | 主な成分 |
|---|---|---|
| ペクチン | 果物などの植物 | 多糖類 |
| 寒天 | 海藻 | 多糖類 |
| ゼラチン | 動物由来 | たんぱく質 |
同じ「固まる」でも、原料や固まる条件が違います。
ペクチンだけあればジャムは固まる？
ジャムのゲル化には、ペクチンだけではなく、糖分や酸性度も関係します。
一般的な高メトキシルペクチンでは、
- ペクチン
- 砂糖
- 適度な酸
などの条件がそろうことでゲルを作りやすくなります。
つまり、
「りんごにペクチンが入っているから必ず固まる」わけではありません。
砂糖の量や酸性度、煮詰め方なども結果に影響します。
自由研究｜果肉・皮・芯の周りを比べよう
用意するもの
- りんご
- 砂糖
- 水
- 小鍋
- キッチンスケール
- 計量カップ
- 耐熱容器3個
- 茶こしやざる
- スプーン
- キッチンタイマー
- 記録用紙
- カメラやスマートフォン
包丁や火を使うため、子どもだけでは行わず、大人と一緒に実験してください。
どの部分を比べる？
| 条件 | 使う部分 |
|---|---|
| A | 果肉 |
| B | 皮 |
| C | 芯の周り |
ただし家庭では、それぞれを完全に同じ条件へそろえることは難しい場合があります。
使った部分を写真に撮って、どんな材料だったのか記録しておきましょう。
重さをそろえよう
例えば、それぞれ50gずつ使います。
| 材料 | 重さ |
|---|---|
| 果肉 | 50g |
| 皮 | 50g |
| 芯の周り | 50g |
皮だけで50g集めるのが難しい場合は、無理にこの量にする必要はありません。
例えば20gずつなど、家庭でそろえられる量へ変更しましょう。
大切なのは、3種類をできるだけ同じ重さにすることです。
水と砂糖の量もそろえる
例えば、
- りんご各50g
- 水100ml
- 砂糖30g
など、3種類すべてで同じ条件にします。
今回調べたいのは「りんごの部分による違い」なので、砂糖量まで変えてしまわないようにしましょう。
今回変えるもの・そろえるもの
| 項目 | どうする？ |
|---|---|
| りんごの部分 | 変える |
| 材料の重さ | そろえる |
| 水の量 | そろえる |
| 砂糖の量 | そろえる |
| 加熱時間 | そろえる |
| 火加減 | できるだけそろえる |
| 冷やす時間 | そろえる |
実験方法
- りんごを果肉・皮・芯の周りに分けます。
- それぞれ同じ重さに量ります。
- 同じ量の水と砂糖を用意します。
- 材料ごとに分けて小鍋へ入れます。
- 同じ火加減・同じ時間を目安に加熱します。
- 煮汁の色やとろみを観察します。
- 茶こしなどで固形物を取り除きます。
- 同じ量の煮汁を耐熱容器へ入れます。
- 粗熱を取ります。
- 冷蔵庫でしっかり冷やします。
- 冷えたあと、固まり方を比較します。
加熱前も写真を撮ろう
実験前に、
- 果肉
- 皮
- 芯の周り
を横に並べて撮影しておきましょう。
「どの部分を使った実験なのか」が写真だけでもわかるようになります。
加熱中に何を見る？
煮ている途中も観察します。
- 色
- 香り
- 泡
- 液体のとろみ
- 材料のやわらかさ
などを記録しましょう。
| 材料 | 色 | とろみ | 気づいたこと |
|---|---|---|---|
| 果肉 | |||
| 皮 | |||
| 芯の周り |
水分の蒸発にも注意
同じ量の水から始めても、加熱のしかたによって水分の蒸発量が変わります。
一つだけ煮汁が極端に少なくなると、ペクチンだけではなく、
水分が少なくなって濃くなったから固まりやすかった
という可能性も出てきます。
できれば加熱後の煮汁量も測っておきましょう。
加熱後の煮汁量を記録しよう
| 材料 | 加熱後の煮汁量 |
|---|---|
| 果肉 | |
| 皮 | |
| 芯の周り |
高学年なら、
「蒸発による濃度の違いも結果に影響した可能性がある」
と考察できます。
冷やす前のとろみを比べよう
容器へ入れた段階で、
- さらさら
- 少しとろっとしている
- かなりとろみがある
などを比べます。
スプーンですくって落とす様子を動画に撮るのもおすすめです。
冷蔵庫で冷やしたあとを観察しよう
十分に冷えたら、3種類を同時に取り出します。
まずは容器を少し傾けます。
- すぐ流れる
- ゆっくり流れる
- とろっと動く
- ほとんど動かない
- プルプルしている
などを観察しましょう。
固まり方を5段階にしてみよう
- 1：さらさらの液体
- 2：少しとろみがある
- 3：かなりとろっとしている
- 4：やわらかく固まった
- 5：しっかりゲル状になった
| 材料 | 固まり方 | 観察したこと |
|---|---|---|
| 果肉 | ||
| 皮 | ||
| 芯の周り |
スプーンですくってみよう
同じ大きさのスプーンを使って、
- すくえる？
- 形を保つ？
- すぐ流れる？
- 糸を引くように落ちる？
などを比べます。
「硬い・やわらかい」だけでなく、流れ方を自分の言葉で表してみましょう。
皮や芯の周りの方が固まりやすかったら？
りんごでは、ペクチンは果実の組織に含まれていますが、部位によって含有量や状態が同じとは限りません。
もし皮や芯の周りを使った煮汁の方が固まりやすかった場合は、
その部分から煮汁へ溶け出したペクチンなどの量に違いがあった可能性
を考えることができます。
ただし、皮・芯・果肉では水分量や組織の硬さなども違うため、ペクチンだけが原因とは断定しないようにしましょう。
全部固まらなかったら失敗？
失敗ではありません。
ペクチンのゲル化には、
- ペクチンの量
- 砂糖の量
- 酸性度
- 水分量
- 加熱時間
など、いろいろな条件が関係します。
「全部液体だった」という結果なら、
なぜゲル化する条件にならなかったのか
を考え、次の実験へつなげられます。
追加実験① レモン汁を入れたらどうなる？
ペクチンのゲル化には酸性度も関係します。
そこで同じりんごの煮汁を、
- レモン汁なし
- レモン汁あり
で比べてみましょう。
冷やしたあとの固まり方に違いが出るでしょうか。
これまでの「りんごの褐変」で活躍したレモン汁が、今度はジャムの固まり方にも登場します。
追加実験② 砂糖の量を変える
今度は同じりんごを使って、
- 砂糖少なめ
- 砂糖標準
- 砂糖多め
にします。
そして、
砂糖の量によって、冷やしたあとの硬さはどう変わる？
を比較します。
ペクチンが固まる仕組みをさらに詳しく調べられます。
追加実験③ 皮をむいたりんごと皮つきを比べる
今度は、
- 皮をむいたりんご
- 皮つきのりんご
を同じ重さ・同じ砂糖量・同じ加熱時間で煮ます。
冷やしたあとのとろみや固まり方を比較してみましょう。
追加実験④ 芯を入れる・入れないで比べる
りんごジャムを作るときに、
- 果肉だけ
- 果肉＋芯の周り
で煮て比較する方法もあります。
ただし、りんごの種は取り除いて実験する方が扱いやすいでしょう。
りんごの種は一緒に煮なくていい
今回調べたいのは、りんごの皮や芯の周囲に含まれる成分です。
種そのものを利用する必要はありません。
芯の部分を使う場合も、種は除いてから実験するとよいでしょう。
追加実験⑤ 別の果物と比べる
ペクチンはりんごだけに含まれているわけではありません。
例えば、
- 柑橘類
- いちご
- 梅
などにも含まれています。
同じ条件で煮たとき、
果物によってジャムの固まりやすさは違う？
という研究へ発展できます。
未熟な果物と熟した果物では？
果物が熟していく過程では、ペクチンの状態も変化します。
そのため、
熟し具合によってジャムの固まり方が変わる？
という疑問にもつながります。
高学年の発展研究におすすめです。
市販のペクチンを使うと何がわかる？
製菓材料として販売されているペクチンを使うと、りんごそのものから取り出す場合よりも、ペクチンの量を調整しやすくなります。
例えば、
- ペクチンなし
- 少量
- 多め
で比較すれば、
ペクチン量と固まり方の関係
を調べやすくなります。
この発展実験を行う場合は、使用する製品に記載された使い方や適した糖度・pHなどを確認しましょう。
「ジャム」と「ゼリー」は何が違う？
ジャムには果肉などが残っていますが、果汁をこして透明に近い液体を作り、ペクチンでゲル化させたものはフルーツゼリー状になります。
つまり、
果物の固形部分を残すか、果汁を中心に固めるか
という違いにも注目できます。
ここから「ジャムとフルーツゼリーは何が違う？」という調べ学習へつなげられます。
寒天・ゼラチンとの比較も面白い
これまでに寒天やゼラチンの実験をした場合は、ペクチンと比べてみましょう。
| 比較 | ペクチン | 寒天 | ゼラチン |
|---|---|---|---|
| 原料 | 果物など | 海藻 | 動物由来 |
| 主な成分 | 多糖類 | 多糖類 | たんぱく質 |
| 固まる条件 | 種類によって糖・酸などが関係 | 加熱して溶かし冷却 | 溶かして冷却 |
見た目が似ていても、固まる仕組みは違います。
グラフにするなら？
果肉・皮・芯の周りを5段階評価した場合は、
- 横軸：りんごの部分
- 縦軸：固まり方
の棒グラフにできます。
加熱前後の煮汁量も一緒に表にすると、結果を考察しやすくなります。
写真はどこを撮る？
おすすめは、
- りんご丸ごと
- 果肉・皮・芯の周りを分けた写真
- 重さを量っているところ
- 加熱開始時
- 加熱後
- 容器へ入れた煮汁
- 冷却後の3種類
- 容器を傾けたところ
- スプーンですくったところ
です。
実験したものは食べてもいい？
自由研究では何度も観察したり触ったりすることがあります。
そのため、食べることを目的とする場合は、実験用とは別に衛生的に作るのがおすすめです。
特に長時間室温へ置いたものは、無理に食べないようにしましょう。
何年生におすすめ？
小学1～2年生
大人と一緒にりんごを砂糖で煮て、「温かいとき」と「冷えたあと」の違いを写真や絵でまとめる方法がおすすめです。
小学3～4年生
果肉・皮・芯の周りを比べて、固まり方を5段階で評価してみましょう。
小学5～6年生
ペクチン・糖・pH・ゲル化について調べ、水分の蒸発量なども含めて考察すると本格的な食品科学の研究になります。
自由研究のまとめ方
- 疑問：りんごを砂糖と煮るとなぜプルプルする？
- 予想：どの部分が一番固まりやすいか考える
- 調査：ペクチンについて調べる
- 準備：果肉・皮・芯の周りを同じ重さにする
- 実験：同じ量の水・砂糖で加熱する
- 観察：色やとろみを記録する
- 冷却：同じ時間冷やす
- 結果：固まり方を5段階で評価する
- 考察：ペクチンや水分量との関係を考える
- 発展：砂糖やレモン汁の量を変えて比べる
写真や比較表を印刷してまとめよう
今回の自由研究では、果肉・皮・芯の周りを比較する写真や、冷やしたあとの固まり方が大切な結果になります。
写真・比較表・グラフを自宅で印刷すると、プリンターのインクを多く使うことがあります。
純正品だけでなく、プリンターに対応した互換インクを比較してみるのもひとつの方法です。
▶ 自由研究の写真・比較表の印刷に使える互換インクをチェックする
まとめ｜りんごには自分で「固まる材料」が入っている
りんごには、ペクチンという植物由来の多糖類が含まれています。
ペクチンは条件がそろうと水分を抱え込む網目構造を作り、ジャムなどをとろっとした状態やゲル状にする働きがあります。
今回の自由研究では、
果肉・皮・芯の周りを同じ条件で煮て、冷やしたあとの固まり方を比較する
ことで、りんごの部分による違いを観察できます。
ただし、ゲル化にはペクチンだけでなく、
- 砂糖
- 酸性度
- 水分量
- 加熱
なども関係します。
だからこそ、
「砂糖を増やしたら？」「レモン汁を入れたら？」
と条件をひとつずつ変えていけば、りんご1個からたくさんの食品科学実験へ広げることができます。
よくある質問
りんごには本当にペクチンが入っていますか？
はい。りんごを含む多くの植物の組織にはペクチンが含まれています。ジャムのゲル化にも利用される成分です。
皮と芯だけで必ずプルプルになりますか？
必ずとは限りません。材料の量、ペクチンの状態、砂糖、酸性度、水分量、加熱条件などによって固まり方は変わります。固まらなかった場合も、その原因を考察できます。
砂糖はなぜ必要なの？
一般的な高メトキシルペクチンでは、糖と酸がゲル形成に重要な役割を持ちます。砂糖は甘くするだけでなく、ジャムの固まり方にも関係しています。
レモン汁を入れると固まりやすくなりますか？
適度な酸性はペクチンのゲル化に関係します。ただし酸を増やせば増やすほど必ず硬くなるわけではありません。同じ条件で比較してみると自由研究になります。
1日でできますか？
当日中にとろみの違いを観察することはできますが、冷えたあとの状態をしっかり比べるなら、冷蔵庫で一晩冷やして翌日に観察する方法がおすすめです。
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