109 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
請說明食用膠（gum）的定義，並以果膠、關華豆膠及刺槐豆膠為例，分別說明其組成特性及食品上的應用。
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核心觀念
食用膠（gum）是食品中使用的一類親水性高分子，主要由多醣構成，也有少數為蛋白質。它們能與水作用，藉由增稠、形成凝膠、穩定乳化或懸浮系統、改善口感等方式改變食品質地。不同食用膠的功能取決於其單醣組成、糖苷鍵結方式、支鏈結構，以及分子與水或其他膠體的交互作用。
本題比較三種植物來源的食用膠：
- 果膠：植物細胞壁中的酸性多醣，可在適當條件下形成凝膠。
- 關華豆膠：半乳甘露聚醣，冷水中即可水合增稠。
- 刺槐豆膠：同為半乳甘露聚醣，但支鏈較少，常與其他膠體搭配使用以改善凝膠或增稠效果。
解題方法
依序回答「定義、分子組成、功能特性、食品應用」，並將兩種半乳甘露聚醣並列比較。作答時須指出果膠的甲酯化程度會影響凝膠條件；關華豆膠與刺槐豆膠則以甘露糖主鏈及半乳糖支鏈的比例和分布作為區別重點。
食用膠的定義
食用膠是可供食品使用、具有親水性與高分子特性的物質，加入水性食品後能提高黏度，或在適當條件下形成凝膠、穩定泡沫、乳化液或懸浮粒子。食品工業所稱的 gum 並非單一化學物質，而是依其來源與功能涵蓋多種天然或加工所得的親水性膠體。
果膠：組成特性與應用
果膠是植物細胞壁及中膠層的結構多醣，常由柑橘類果皮或蘋果渣萃取。其主要骨架為以 鍵連結的半乳糖醛酸殘基；部分羧基會被甲酯化，因此果膠可依甲酯化程度區分為高甲氧基果膠與低甲氧基果膠。
- 高甲氧基果膠：甲酯化程度較高，通常在高糖、低 pH 條件下形成凝膠；糖有助降低水活性，酸則減少羧基間的排斥。
- 低甲氧基果膠：甲酯化程度較低，可藉二價陽離子，尤其是鈣離子，連結相鄰分子形成凝膠，對高糖的依賴較低。
**食品應用：**果醬、果凍及果餡的凝膠劑；亦用於酸性乳品或飲料的增稠與穩定，以及糖果、烘焙餡料的質地控制。
關華豆膠：組成特性與應用
關華豆膠（guar gum）由關華豆種子胚乳取得，主要成分為半乳甘露聚醣。其主鏈由 鍵連結的甘露糖構成，並帶有以 鍵連
第 二 題20 分
畜肉與魚肉皆為動物性蛋白質來源，請說明兩者蛋白質組成之差異及其對加工方式之影響。
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核心觀念
本題考查畜肉與魚肉肌肉蛋白質的組成差異，以及肌纖維長短、結締組織多寡與蛋白質熱穩定性，如何影響肉品質地及加工條件。肌肉蛋白質可分為三類：
- 肌原纖維蛋白質：以肌球蛋白（myosin）及肌動蛋白（actin）為主，參與肌肉收縮，也影響肉品加熱凝固、保水與加工時的黏結性。
- 肌漿蛋白質：包括肌紅蛋白（myoglobin）、酵素及其他水溶性蛋白質。肌紅蛋白影響肉色；不同肌肉的含量會隨肌肉活動及代謝特性而異。
- 基質蛋白質：主要是結締組織中的膠原蛋白（collagen）與彈性蛋白（elastin），影響肉的韌度及加熱後的軟化程度。
解題方法
依「蛋白質組成差異 → 組織結構與質地 → 加工方式」作答。先比較肌原纖維、肌漿與基質蛋白質，再將差異連結到切片、加熱、醃漬、斬拌及魚漿加工等製程。
| 比較項目 | 畜肉 | 魚肉 |
|---|---|---|
| 肌纖維與肌節 | 肌纖維通常較長，肌節較長；不同部位的肌肉與結締組織差異較大 | 肌纖維較短，常由肌隔分成肌節或肌節群，形成魚肉片容易沿組織分離的結構 |
| 基質蛋白質 | 結締組織相對較多，膠原蛋白交聯程度及耐熱性也會因動物年齡、部位而異 | 結締組織比例通常較低，魚肉膠原蛋白的熱穩定性一般較低，加熱較容易變性 |
| 肌漿蛋白質與色素 | 肌紅蛋白含量因物種與肌肉部位而異，影響肉色及醃製肉色澤 | 白肉魚與紅肉魚的肌紅蛋白含量差異明顯，肉色差別大 |
第 三 題20 分
巧克力的主成分可可脂為同質多晶性之脂質，請說明可可脂之可能結晶型態與特性，並說明製備巧克力時如何做到「只融於口，不融於手」的要求。
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核心觀念
可可脂主要由三酸甘油酯組成，具有同質多晶性：化學組成相同的脂質分子，可以排列成不同的晶體結構。不同晶型的穩定度、熔點與質地不同，因此巧克力的外觀、脆度、脫模性與入口融化感，都會受到結晶型態影響。
可可脂常見六種晶型，按穩定度及熔點大致遞增排列如下：
| 晶型 | 常用晶體符號 | 約略熔點 | 主要特性 |
|---|---|---|---|
| I | γ／次 α 型 | 16–18°C | 最不穩定，質地軟、易碎，容易融化 |
| II | α 型 | 22–24°C | 不穩定，易融化 |
| III | β′₂ 型 | 24–26°C | 較前兩型穩定，仍非理想成品晶型 |
| IV | β′₁ 型 | 26–28°C | 硬度較高，但仍會逐漸轉變為更穩定晶型 |
| V | β₂ 型 | 32–34°C | 理想調溫巧克力的主要晶型，外觀光亮、質地緊密，有清脆斷裂感，入口易融 |
| VI | β₁ 型 | 約 36°C | 熔點最高、熱力學穩定度最高；久存時可能形成，容易伴隨脂霜與質地變化 |
晶型轉變常呈現由較不穩定晶型逐步轉為較穩定晶型的趨勢，常以「I、II → III、IV → V → VI」概括。製作巧克力追求的是以V 型為主，而非讓巧克力完全轉成最穩定的 VI 型；VI 型可能造成表面脂霜，且質地偏硬。
解題方法
第 四 題20 分
茶葉中的酚類化合物（如兒茶素）為無色物質，然經過製茶後沖泡可得不同顏色的茶湯，請說明酚類化合物於製茶過程產生之化學變化對茶湯色澤的影響。
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核心觀念
兒茶素等茶葉多酚本身大多無色；茶湯的顏色主要來自製茶過程中多酚發生的酵素氧化、偶合與聚合，形成有色的氧化產物。反應程度與產物組成會隨製茶方式而異，因此綠茶、烏龍茶與紅茶呈現不同色澤。
解題方法
依製茶時茶葉組織受損與否、氧氣接觸及多酚氧化程度，說明兒茶素如何轉變，再連結各類氧化產物對茶湯顏色的影響：
- 酵素氧化起始：揉捻或切碎使細胞組織破損，兒茶素與多酚氧化酵素（polyphenol oxidase, PPO）接觸氧氣，氧化成醌類中間物。
- 氧化產物形成：醌類彼此或與其他酚類反應，產生較大、具有共軛結構的有色化合物。紅茶製程中，兒茶素氧化偶合可生成橙紅色的茶黃素（theaflavins）；進一步氧化、聚合則形成紅褐色的茶紅素（thearubigins），並有部分高分子褐色物質形成。
第 五 題20 分
請說明食品水活性（water activity）與平衡相對濕度（equilibrium relative humidity）的關係，以及水活性的高低對食品於貯存過程中可能發生之微生物繁殖與油脂氧化速率之影響。
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核心觀念
水活性（）表示食品中水分的有效程度，反映水分參與微生物生長與化學反應的能力；它不同於食品的含水量。水活性定義為食品中水的蒸氣壓與同溫純水蒸氣壓之比：
食品與周圍環境達到水分平衡時，食品上方空氣的平衡相對濕度（equilibrium relative humidity, ERH）與水活性的關係為：
此關係適用於相同溫度下達到平衡的食品與空氣。
解題方法
題目分成兩部分作答：先以蒸氣壓比說明水活性與 ERH 的關係，再比較不同水活性對微生物繁殖及油脂氧化速率的影響。