108 食品技師高等考試 食品技師 食品化學（第二次） 考古題詳解
第 一 題20 分
在特定溫度下，某食品的水分含量（以每公斤乾物中所含水量表示）與該食品的水活性之間的關係圖稱為等溫吸濕曲線（moisture sorption isotherms）。依據水活性範圍的不同，等溫吸濕曲線可分為三個區域，請說明此三個區域中水分的特性。
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
等溫吸濕曲線是在固定溫度下，表示食品的水活性 與平衡含水量之間關係的曲線。含水量常以每公斤乾物所含的水量表示。曲線可依水活性分成三區，重點是辨認水與食品成分的結合程度，以及水對化學反應、微生物生長和食品穩定性的影響。
解題方法
依水活性由低至高，說明水分由緊密結合、逐漸轉為較易移動，最後成為較自由的水。各區的水分性質如下：
第一區：低水活性區，約 至
水分主要以單分子層形式吸附在食品成分的高親水性位置，例如蛋白質、澱粉及鹽類表面的極性基團。這些水與食品成分結合緊密，流動性低，溶劑能力差，不易被微生物利用。此區水分含量低，食品通常較穩定；但水分極低時，脂質氧化等反應仍可能發生。
第二區：中等水活性區，約 至
第 二 題20 分
何謂「抗性澱粉（resistant starch）」？抗性澱粉有哪些種類？抗性澱粉有哪些功能特性？
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
抗性澱粉（resistant starch, RS）是指不易被人體小腸消化酵素水解，因而可通過小腸、到達大腸的澱粉及其部分降解產物。它在生理作用上類似膳食纖維，能在大腸中被腸道菌發酵。
本題主要考查兩件事：抗性澱粉依照「抵抗消化的結構原因」如何分類，以及它對人體與食品加工的功能特性。常見分類為 RS1 至 RS5。
解題方法
作答時先用一句話界定抗性澱粉，再按照抵抗消化的原因逐類說明。每一類可用「結構特徵＋形成或來源例子」呈現，避免只背分類名稱；最後分別整理其生理功能與食品加工功能。
抗性澱粉的種類
| 類型 | 抵抗消化的原因 | 來源或例子 |
|---|---|---|
| RS1：物理性包埋型 | 澱粉被完整細胞壁、種皮或食物組織包覆，消化酵素不易接觸。 | 未充分研磨的穀粒、種子、豆類等。 |
| RS2：抗性顆粒型 | 澱粉顆粒保持未糊化的天然結晶結構，不易受酵素水解。 | 生馬鈴薯、青香蕉及部分高直鏈澱粉。 |
| RS3：回凝型 | 澱粉糊化後冷卻，直鏈澱粉或支鏈澱粉重新排列、形成較穩定結晶，使酵素較難分解。 | 煮熟後冷卻的馬鈴薯、米飯或穀類食品。 |
| RS4：化學修飾型 | 澱粉經化學修飾，例如交聯、酯化或醚化，改變分子結構並降低酵素可及性。 | 特定化學修飾澱粉。 |
| RS5：澱粉－脂質複合型 | 直鏈澱粉與脂肪酸等脂質形成螺旋包合複合物，降低酵素接近澱粉鏈的能力。 | 加熱加工中形成的直鏈澱粉－脂質複合物。 |
抗性澱粉的功能特性
生理與營養功能
- 類膳食纖維作用：不在小腸快速消化吸收，可增加膳食中具有纖維特性的碳水化合物。
第 三 題20 分
果膠酯酶（pectin esterase）、聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase）及果膠裂解酶（pectin lyase）是三種主要的果膠酶（pectic enzymes），請說明此三種果膠酶作用於果膠的反應機制。
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
果膠主要由半乳糖醛酸（galacturonic acid）以 α-(1→4) 糖苷鍵連接而成；其中部分羧基以甲酯形式存在。題目要辨別三種酵素各自作用的鍵結種類與反應方式：
- 果膠酯酶作用於甲酯鍵，去除甲基酯。
- 聚半乳糖醛酸酶作用於 α-(1→4) 糖苷鍵，以水解方式切斷。
- 果膠裂解酶作用於糖苷鍵，以 β-消去作用切斷，形成不飽和產物。
解題方法與反應機制
依照「酵素作用的鍵結 → 反應機制 → 產物」逐一說明，即可清楚區別三種酵素。果膠的甲酯化程度會影響後續酵素可作用的位置與效率。
一、果膠酯酶（pectin esterase，PE；亦稱 pectin methylesterase）
果膠酯酶催化半乳糖醛酸殘基羧基上的甲酯鍵水解，將甲酯化的羧基轉為游離羧基，並釋出甲醇：
因此，此酵素的主要作用是去甲酯化，降低果膠的甲酯化程度；它不直接切斷果膠主鏈的 α-(1→4) 糖苷鍵。去甲酯化後的果膠較適合作為聚半乳糖醛酸酶或果膠酸裂解酶的底物。
二、聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase，PG）
聚半乳糖醛酸酶催化半乳糖醛酸殘基之間的 α-(1→4) 糖苷鍵水解，水分子參與反應，使長鏈切成較短的寡聚半乳糖醛酸片段；依酵素型態，也可進一步產生半乳糖醛酸：
第 四 題20 分
從食用油脂原料提取得到的粗油，通常需要再經過脫膠（degumming）、脫酸（deacidification）、脫色（bleaching）、脫臭（deodorization）等精製（refining）的步驟，請說明在各精製步驟中可去除哪些物質，並闡述其原理。
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
粗油除三酸甘油酯外，還含有磷脂、游離脂肪酸、色素、氣味物質、微量金屬、氧化產物及其他雜質。精製的目的，是依序利用這些成分在水溶性、酸鹼性、吸附性及揮發性上的差異，降低雜質含量並改善油脂的色澤、風味與保存性。
題目考查四個主要精製步驟的去除對象及作用原理。本題不涉及法條。
解題方法
依各步驟的主要分離原理，逐一整理「去除哪些物質」及「如何去除」：
| 精製步驟 | 主要去除物質 | 原理 |
|---|---|---|
| 脫膠 | 磷脂、黏質、部分蛋白質與醣類、微量金屬及其他膠質 | 加水或酸處理，使膠質水合、聚集，再以離心分離 |
| 脫酸 | 游離脂肪酸（FFA） | 鹼中和生成脂肪酸皂，或利用蒸汽蒸餾使游離脂肪酸揮發 |
| 脫色 | 葉綠素、類胡蘿蔔素等色素，以及殘留皂、磷脂、微量金屬、氧化物等 | 吸附劑吸附雜質，再過濾除去 |
| 脫臭 | 醛、酮、低分子脂肪酸等異味物質，以及殘留游離脂肪酸 | 高溫、低壓下通入水蒸汽，利用揮發性差異蒸出 |
一、脫膠（degumming）
**去除物質：**主要為磷脂等膠質，並可一併去除黏質、部分蛋白質與醣類、微量金屬及其他可水合雜質。
**原理：**粗油中的磷脂可分為較易水合與較不易水合的類型。以水處理能使易水合磷脂吸水膨潤、聚集；對較難水合的磷脂，常以酸處理使其轉為較易水合的形式。形成的膠狀物再以離心或沉降方式與油相分離。
脫膠可降低後續精製時的乳化與結垢，也能減少磷脂等雜質在加熱過程中的不良影響。
二、脫酸（deacidification）
**去除物質：**主要為游離脂肪酸；不同製程也可能帶走部分色素、磷脂及其他伴隨雜質。
原理：
- **鹼煉法：**加入氫氧化鈉等鹼液，使游離脂肪酸中和生成脂肪酸皂（皂腳），再經分離與洗滌除去。反應可表示為：
第 五 題20 分
膠原蛋白（collagen）是肉品中結締組織（connective tissue）的主要成分之一，請說明膠原蛋白的化學組成及特性，並請說明膠原蛋白對肉品質地（texture）的影響。
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
膠原蛋白是肉品結締組織的主要纖維性蛋白，常見於肌內膜、肌束膜及肌外膜。題目重點有三：膠原蛋白的胺基酸組成與分子結構、其重要物理化學特性，以及這些特性如何影響肉的嫩度與咀嚼質地。
化學組成與特性
-
胺基酸組成特殊 膠原蛋白富含甘胺酸（glycine）、脯胺酸（proline）及羥脯胺酸（hydroxyproline），也含羥離胺酸（hydroxylysine）。其胺基酸序列常以 Gly–X–Y 重複，其中 X、Y 常為脯胺酸或羥脯胺酸。甘胺酸每三個胺基酸即出現一次，體積小，得以位於三股螺旋的中央；羥脯胺酸有助於穩定螺旋結構。
-
三股螺旋與纖維結構 膠原蛋白的基本分子單位為 tropocollagen，由三條多肽鏈纏繞形成三股螺旋；分子再排列、聚集成原纖維與纖維。分子間交聯使纖維具有較高的抗張強度，也使成熟結締組織不易被溶解或分解。
-
水溶性低，耐熱性受交聯程度影響 成熟、交聯程度高的膠原蛋白通常較難溶解，熱穩定性也較高。幼齡動物的膠原蛋白交聯較少，通常較易被加熱軟化；隨動物年齡增加，成熟交聯增多，膠原蛋白的熱溶解性下降。
-
加熱可使膠原收縮並轉變為明膠 加熱時，膠原纖維會收縮，可能增加肌肉組織的張力；若在適當濕熱條件下長時間加熱，膠原蛋白可部分變性、溶解並轉為明膠，使結締組織軟化。轉變程度取決於溫度、時間、含水量及交聯程度；成熟交聯多的膠原較不易轉為明膠。