牛乳を温めると膜ができるのはなぜ？温度で比べる自由研究

牛乳を鍋や電子レンジで温めると、表面にうすい膜ができることがあります。

スプーンですくうと、ぺろんとはがれるあの膜です。

でも、

どうして牛乳は温めると膜を作るのでしょうか？

水を温めても同じような膜はできません。

つまり、牛乳の中に含まれている何かが関係しているはずです。

今回は牛乳を少しずつ温めながら、

• 何℃くらいから膜が見え始める？
• 温度が高いほど膜は厚くなる？
• 長く温めるとどうなる？
• 一度膜を取ったら、またできる？

を調べてみましょう。

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この自由研究は何日かかる？

• おすすめ学年：小学2～6年生
• 実験期間：1日
• 実験時間：30分～1時間程度
• 結果が出るまで：当日
• 材料のそろえやすさ：★★★★★
• 変化のわかりやすさ：★★★★☆

牛乳と温度計があればすぐに始められるため、1日でまとめやすい自由研究です。

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まず予想してみよう

牛乳を温めると、どのくらいの温度で膜ができると思いますか？

• 40℃くらい？
• 60℃くらい？
• 沸騰する直前？
• 沸騰しないとできない？

さらに、

「なぜ膜ができると思う？」

も自分の言葉で書いてみましょう。

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用意するもの

• 牛乳
• 小鍋
• 計量カップ
• デジタルキッチン温度計
• キッチンタイマー
• スプーン
• 同じ大きさの耐熱容器
• キッチンスケール
• 記録用紙
• カメラやスマートフォン

火や熱い牛乳を扱うため、必ず大人と一緒に実験してください。

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まず牛乳の中身を考えてみよう

牛乳はただの白い水ではありません。

中には、

• 水分
• たんぱく質
• 脂肪
• 乳糖
• ミネラル

などが含まれています。

このうち、牛乳の膜づくりには主にたんぱく質や脂肪が関係しています。

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牛乳を温めるとたんぱく質はどうなる？

牛乳に含まれるたんぱく質の一部は、加熱によって構造が変化します。

特にホエイたんぱく質などは、温度が上がることで元の形を保ちにくくなります。

これを変性といいます。

変化したたんぱく質は、牛乳の表面付近でほかのたんぱく質や脂肪などと集まりやすくなります。

その結果、

表面にうすい膜ができる

と考えられています。

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なぜ「表面」にできるの？

牛乳の膜が鍋の底ではなく、液体の表面にできるのもポイントです。

牛乳の表面は空気と接しているため、水分が少しずつ蒸発します。

すると表面付近では、

• たんぱく質
• 脂肪
• その他の固形分

が相対的に集まりやすくなります。

さらに加熱によってたんぱく質の状態が変化することで、膜が作られやすくなります。

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「膜＝脂肪」だけではない

牛乳の膜を見ると、

「脂肪が浮いて固まったのかな？」

と思うかもしれません。

しかし膜は、脂肪だけでできているわけではありません。

加熱で変化したたんぱく質や脂肪などが関係して作られたもの

と考えるとわかりやすいでしょう。

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自由研究｜温度ごとに膜のでき方を比べよう

例えば、牛乳を少しずつ温めながら、

• 40℃
• 50℃
• 60℃
• 70℃
• 80℃
• 90℃前後

で観察します。

家庭実験なので、ぴったりの温度にする必要はありません。

実際に測った温度を記録する

ことが大切です。

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温度計で記録しよう

「熱かった」「かなり熱かった」ではなく、

何℃でどんな膜ができたか

を数字で残すと、自由研究らしくなります。

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実験方法

1. 牛乳を決めた量だけ鍋へ入れます。
2. 加熱前の温度を測ります。
3. 弱めの火でゆっくり温めます。
4. 温度を一定間隔で測ります。
5. 表面に変化がないか観察します。
6. 膜が見え始めた温度を記録します。
7. さらに温度を上げ、膜の厚さや広がり方を観察します。
8. 膜をスプーンで取り除きます。
9. そのまま加熱を続け、もう一度膜ができるか観察します。

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膜ができるまでの時間も測ろう

温度だけでなく、時間も記録するとさらに詳しく比較できます。

時間	温度	表面の様子
開始時
1分後
2分後
3分後
5分後
膜ができたとき

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膜のでき方を5段階で評価しよう

• 0：膜なし
• 1：一部にうすい膜
• 2：表面の半分くらい
• 3：表面のほとんどに膜
• 4：しっかりした膜

温度	膜レベル	気づいたこと
40℃前後
50℃前後
60℃前後
70℃前後
80℃前後
90℃前後

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膜を取ったら、もう一度できる？

一度できた膜をスプーンですくって取り除きます。

そのまま牛乳を温め続けてみましょう。

すると、

条件がそろえば再び新しい膜ができる

ことがあります。

なぜ一回だけではなく、何度もできるのでしょうか。

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なぜ膜は何度もできる？

牛乳の中には、まだたんぱく質や脂肪などが残っています。

膜を1枚取り除いても、牛乳中の成分を全部取り除いたわけではありません。

そのため、加熱を続けると、

新しく表面へ集まった成分から、再び膜が作られる

ことがあります。

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何枚まで膜を取れる？

ここから面白い追加実験ができます。

膜ができるたびに取り除いて、

• 1枚目
• 2枚目
• 3枚目
• 4枚目

と数えてみましょう。

何回くらい膜ができる？

という研究になります。

膜	できるまでの時間	厚さ・大きさ
1枚目
2枚目
3枚目
4枚目

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後の膜ほど薄くなる？

膜を何度も取り除いていくと、

後からできた膜の厚さや大きさは変わる？

という疑問も生まれます。

最初の膜と最後の膜を写真で並べて比較してみましょう。

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膜の重さを量れる？

高学年なら、できた膜を取り出して水分を軽く切り、キッチンスケールで量る方法もあります。

膜1枚では軽すぎて家庭用スケールで測れないこともあります。

その場合は、

数枚まとめて重さを量る

方法でも構いません。

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追加実験① 牛乳の量を変える

同じ鍋を使って、

• 牛乳50ml
• 牛乳100ml
• 牛乳200ml

など、量を変えてみます。

牛乳が多いほど膜も大きくなるでしょうか。

ただし液体の深さや温まり方も変わるため、その点も考察に入れましょう。

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追加実験② 容器の広さを変える

同じ量の牛乳を、

• 底の狭い容器
• 底の広い容器

で温めます。

広い容器では牛乳の表面積も大きくなります。

表面積が違うと、膜のできる速さや大きさも変わる？

という研究になります。

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追加実験③ ふたあり・ふたなしで比べる

同じ量の牛乳を、

• ふたなし
• ふたあり

で温めてみます。

表面からの水分蒸発のしかたが変わるため、膜のでき方にも違いが出るでしょうか。

加熱方法や安全面には十分注意し、大人と一緒に行ってください。

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追加実験④ 普通牛乳と低脂肪乳を比べる

今度は、

• 普通牛乳
• 低脂肪乳
• 無脂肪乳

などを同じ条件で温めます。

比較するのは、

• 膜ができるまでの時間
• 膜の厚さ
• 膜の見た目

です。

脂肪量が違えば、膜の状態にも違いが出るでしょうか。

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牛乳の栄養成分表示も比べよう

牛乳の種類を変える場合は、パッケージの、

• たんぱく質
• 脂質

の量も記録しましょう。

牛乳	たんぱく質	脂質	膜の様子
普通牛乳
低脂肪乳
無脂肪乳

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豆乳でも膜ができる？

牛乳以外にも、温めると表面に膜ができる飲み物があります。

代表的なのが豆乳です。

豆乳を温めてできる膜は、湯葉として利用されています。

そこで、

• 牛乳
• 豆乳

を同じように温めて比べるのも面白いでしょう。

どちらも膜になるけれど、中身のたんぱく質は同じ？

という研究へ発展できます。

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牛乳の膜と湯葉は同じもの？

見た目は似ていますが、原料となるたんぱく質が違います。

• 牛乳：乳由来のたんぱく質など
• 豆乳：大豆由来のたんぱく質など

どちらも加熱や表面の水分蒸発などによって膜ができますが、まったく同じものではありません。

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膜を混ぜてしまうとどうなる？

牛乳を温めながらずっと混ぜ続けると、表面に膜が張りにくくなることがあります。

そこで、

• A：触らずに温める
• B：定期的に混ぜる

で比べてみましょう。

混ぜることは膜のでき方に影響する？

という追加実験になります。

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追加実験⑤ 混ぜる回数を変える

例えば、

• 混ぜない
• 30秒ごとに混ぜる
• ずっと混ぜる

で比較できます。

条件	膜ができた？	できるまでの時間
混ぜない
30秒ごと
ずっと混ぜる

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電子レンジでも膜はできる？

電子レンジで牛乳を温めても、条件によって表面に膜ができます。

鍋と電子レンジで、

• 同じ量の牛乳
• 同じくらいの最終温度

にして比べても面白いでしょう。

加熱方法によって温度の上がり方が違うため、膜のでき方にも差が出るかもしれません。

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牛乳を沸騰させれば膜がたくさんできる？

高温になるほどたんぱく質の変化は進みますが、

強く沸騰させればよいわけではありません。

牛乳は吹きこぼれやすく、やけどの危険もあります。

今回の自由研究では沸騰させる必要はありません。

温度を測りながら安全な範囲で観察しましょう。

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次の記事につながる「吹きこぼれ」

牛乳を加熱すると、膜だけでなくもうひとつ特徴的な現象があります。

それが、

急に泡が盛り上がって吹きこぼれること

です。

水を温めたときとは少し違う動きをします。

次は、

「牛乳を温めると吹きこぼれやすいのはなぜ？」

として調べることができます。

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膜は食べられる？

通常の調理で衛生的に温めた牛乳にできた膜は、牛乳由来の成分です。

ただし自由研究では温度測定や観察のために何度も器具を入れる場合があります。

食べる場合は実験用とは別に衛生的に用意したものがおすすめです。

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写真はどこを撮る？

1. 加熱前の牛乳
2. 温度計を入れているところ
3. 膜ができ始めた瞬間
4. 表面全体に膜が広がった状態
5. スプーンで膜を持ち上げたところ
6. 膜を取り除いた直後
7. 2枚目の膜ができたところ
8. 普通牛乳と低脂肪乳の比較

特に、

「膜を取ったのに、またできた！」

という写真は結果としてわかりやすくなります。

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グラフにするなら？

例えば、

• 横軸：温度
• 縦軸：膜レベル

のグラフにできます。

あるいは、

• 横軸：膜の枚数
• 縦軸：できるまでの時間

にしても面白いでしょう。

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何年生におすすめ？

小学1～2年生

大人と一緒に牛乳を温め、

「牛乳の上に膜ができた！」

という変化を写真や絵でまとめるだけでも十分です。

小学3～4年生

温度ごとの膜のでき方を記録し、何度で膜が見え始めたか調べてみましょう。

小学5～6年生

たんぱく質の変性、表面からの水分蒸発、脂肪などについて調べます。

牛乳の種類や容器の表面積を変えた比較実験もおすすめです。

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自由研究のまとめ方

1. 疑問：牛乳を温めると、なぜ膜ができる？
2. 予想：何℃くらいからできるか考える
3. 準備：牛乳と温度計を用意する
4. 加熱：温度を測りながら温める
5. 観察：膜ができ始めた温度を記録する
6. 実験：膜を取り除いて再び加熱する
7. 結果：何枚できたか、時間をまとめる
8. 調査：牛乳のたんぱく質について調べる
9. 考察：なぜ表面に膜ができるのか考える
10. 発展：牛乳の種類や混ぜ方を変える

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写真・表・グラフを印刷してまとめよう

今回の自由研究では、

• 温度ごとの牛乳
• 膜のでき始め
• 完成した膜
• 2枚目以降の膜
• 温度と膜レベルのグラフ

を使うと実験の変化を伝えやすくなります。

写真や比較表を自宅で印刷する場合は、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

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まとめ｜牛乳の膜は「加熱＋表面」でできる

牛乳には、たんぱく質や脂肪などさまざまな成分が含まれています。

牛乳を温めると、一部のたんぱく質が熱によって変性します。

さらに表面では水分が蒸発するため、たんぱく質や脂肪などが集まりやすくなります。

その結果、

牛乳の表面にうすい膜が作られます。

そして一度膜を取り除いても、牛乳の中にはまだ材料となる成分が残っているため、再び膜ができることがあります。

つまり、

「牛乳を温めると膜ができる」という身近な現象にも、たんぱく質・熱・蒸発という科学が隠れている

のです。

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よくある質問

牛乳の膜は何でできていますか？

加熱によって変化した牛乳のたんぱく質や脂肪などが関係して作られています。脂肪だけの膜ではありません。

何℃で牛乳の膜ができますか？

牛乳の種類や加熱時間、容器などによって変わるため、家庭実験では実際に温度を測るのがおすすめです。

膜を取ってもまたできるのはなぜ？

膜を1枚取っても、牛乳中にはまだたんぱく質や脂肪などが残っているためです。加熱を続けると新しい膜ができることがあります。

豆乳の膜も同じですか？

見た目は似ていますが、豆乳では大豆由来のたんぱく質が中心です。牛乳の膜とは原料となる成分が異なります。

1日でできますか？

はい。30分～1時間程度で膜の観察や温度測定ができるため、その日のうちにまとめやすいテーマです。