110 食品技師高等考試 食品技師 食品化學（第一次） 考古題詳解

核心觀念

本題考查食品水活性 $A_w$ 如何影響食品變質反應與保存安定性。水活性是食品中水分可供微生物利用及參與反應的程度，定義為食品水分蒸氣壓與同溫下純水蒸氣壓之比：

其中 $p$ 為食品中水的蒸氣壓，$p_0$ 為同溫純水的蒸氣壓。$A_w$ 介於 0 與 1 之間；它反映水的可利用性，與總含水量並不相同。

解題方法：依變質途徑比較 $A_w$ 的影響

核心觀念

本題要比較食品褐變的兩大類：酵素性褐變與非酵素性褐變。作答時應先指出兩者的反應物與反應條件，再分別說明對食品外觀、風味與質地等品質，營養價值，以及安全性的影響。

解題方法

依「反應物與機制 → 品質影響 → 營養影響 → 安全影響」的順序作答，可避免只談顏色變深，卻漏掉營養與安全面向。題目不是選擇題，無選項須逐一分析；本題亦不涉及法條。

一、酵素性褐變

**原因物質與反應機制：**主要涉及食品中的酚類化合物、氧氣及酵素，尤其是多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）。果蔬切開、碰傷或去皮後，原本分隔的酵素與酚類接觸；PPO 在氧氣存在下催化酚類氧化，生成醌類，醌類再聚合或與蛋白質、胺基酸等反應，形成褐色聚合物，常稱黑色素（melanin）。部分食品中的酪胺酸酶也能催化酚類氧化。

**對食品品質的影響：**常見於蘋果、梨、馬鈴薯、香蕉及酪梨等切面，造成褐變、外觀不佳，也可能改變風味與質地，降低消費接受度。褐變並非一概有害；茶葉、可可等食品的加工過程中，酚類氧化可形成特定色澤與風味。

**對營養價值的影響：**酚類及其他抗氧化成分會因氧化而減少；醌類也可能與蛋白質或胺基酸反應，降低部分營養成分的可利用性。酵素性褐變同時可能伴隨維生素 C 等易氧化成分的損失。

**對安全性的影響：**一般而言，褐變本身主要是品質問題，不代表食品必然有毒或腐敗；但醌類具有反應性，會與食品成分作用。食品是否安全仍應依其衛生與保存狀態判斷，不能只憑褐變與否下結論。

二、非酵素性褐變

非酵素性褐變不需要褐變酵素，主要包括梅納反應、焦糖化反應及抗壞血酸降解褐變。

**梅納反應（Maillard reaction）：**還原糖的羰基與胺基化合物（如胺基酸、胜肽或蛋白質）反應，經一系列反應形成褐色高分子物質。加熱通常會加速反應；烘焙、烘烤及油炸食品常見此反應。反應生成物也能形成烘烤香氣，因此適度反應可帶來理想風味與色澤。

核心觀念

固態油脂率（solid fat content, SFC）是油脂在特定溫度下，以固態存在的脂肪比例，常以百分比表示。SFC 會隨溫度改變，因此比較或設計油脂時，必須同時說明測定溫度。它反映油脂在加工及使用溫度下的硬度、可塑性與結晶狀態。

SFC 適當時，油脂可提供烘焙起酥所需的可塑性、奶油或人造奶油的塗抹性與形狀保持力，也會影響打發時的充氣能力、口感及成品穩定性。SFC 太低，油脂容易流動，產品較難維持形狀；SFC 太高，油脂可能過硬、難以塗抹或加工，且口感粗硬。因此，食品加工須依產品用途與使用溫度調整油脂的 SFC。

解題方法

本題可先說明 SFC 對加工與產品品質的影響，再比較兩種修飾方式的反應對象：氫化改變脂肪酸的雙鍵；交酯化改變脂肪酸在三酸甘油酯中的排列。最後比較兩者是否會生成反式脂肪。

反應模式與反式脂肪比較

核心觀念

本題比較兩類紅色色素的分子骨架、溶解性、對加工環境的敏感性，再依各自的劣變機制提出保色方法。花青素的顏色會隨酸鹼值改變；茄紅素則主要受光、氧與熱影響而異構化或氧化。

解題方法

以「結構決定性質，性質決定保色方法」作答：先指出兩者的化學分類與結構差異，再說明各自易受哪些因素影響，最後提出對應的加工與貯藏措施。

花青素與茄紅素的比較

花青素在酸性條件下較容易維持紅色；pH 升高時，分子會轉為其他結構型態，顏色可能由紅轉為紫、藍，或因降解而變淡。這是花青素與茄紅素的重要差別：花青素的保色要特別控制 pH，茄紅素則要優先防止氧化與光熱破壞。

保色方法

花青素

核心觀念

本題考查採收後香蕉的呼吸作用如何調節後熟進程，以及與呼吸作用相伴的反應如何影響儲藏壽命和品質。香蕉屬於更年性果實：採收後會出現呼吸速率上升的「呼吸高峰」，並伴隨乙烯生成增加。乙烯促進後熟，使果實由青綠、堅實轉為黃熟、柔軟且具甜味與香氣。

採收後果實仍是活的植物組織，持續消耗儲藏物質並進行代謝。其呼吸作用可概括為：

香蕉後熟時，澱粉大量分解為可溶性糖；呼吸作用則利用糖等基質產生能量，維持細胞代謝。兩者共同促成後熟，也使可供儲藏的物質逐漸耗損。

解題方法

依「呼吸作用與輔助性反應 → 後熟變化 → 儲藏壽命與品質」的順序作答。先指出香蕉為更年性果實，再說明呼吸高峰、乙烯及後熟中的生化與物理變化，最後連結溫度、氣體組成和乙烯管理對儲藏與品質的影響。

呼吸速率升高代表組織代謝與能量消耗加快；乙烯則是協調後熟的訊號。呼吸作用提供後熟相關代謝所需能量，乙烯促進一系列後熟反應，兩者協同使品質快速改變。呼吸及相關代謝持續進行，也會縮短果實可維持商品品質的時間。

香蕉後熟時的呼吸與輔助性反應

1. 呼吸高峰與乙烯生成 香蕉採收後仍會呼吸。進入後熟階段時，呼吸速率明顯上升，並伴隨乙烯生成增加；乙烯又促進後熟相關酵素與代謝反應，使後熟更加快速、同步。乙烯屬於氣態植物激素，對更年性果實的後熟調控尤其重要。

2. 澱粉分解與甜味形成 青香蕉中的澱粉在後熟過程中分解，增加葡萄糖、果糖、蔗糖等可溶性糖，使果肉甜味上升。這些糖一部分可作為呼吸基質，隨呼吸作用被消耗。

3. 細胞壁與果肉軟化 果膠及其他細胞壁成分經酵素作用而改變或分解，細胞間的黏結力下降，果肉因而逐漸軟化。軟化適度時口感較佳；軟化過度則容易碰傷、壓傷，並加速腐敗。

核心觀念

本題考屠宰後肌肉轉變為肉的屍後變化，以及這些變化如何影響肉的嫩度、持水性、色澤與風味。肉質熟成是屠後肌肉在冷藏條件下，經歷糖解、僵直與後續蛋白質分解等變化；狹義的「熟成」常指僵直完成後，肉在低溫下進一步軟化、風味改善的過程。

解題方法：依時間順序說明變化

1. 屠後缺氧，肌肉改以無氧糖解供能

動物死亡後，血液循環及氧氣供應停止，肌肉仍會消耗殘存的 ATP。肌肉中的肝醣經無氧糖解形成乳酸，ATP 短暫再生，但乳酸無法透過血液移除，因而累積、使 pH 下降。屠後肌肉 pH 通常由生前約 7 降至約 5.4–5.8，實際終點受動物種類、屠前狀態及冷卻條件影響。

若屠前受緊迫、肝醣已大量消耗，屠後產乳酸有限，終點 pH 偏高，肉色較暗且易腐敗；若屠後初期肌肉溫度仍高而 pH 快速下降，則可能造成蛋白質變性、持水性下降，形成蒼白、柔軟、滲水的肉。

2. ATP 耗竭，形成屍僵

ATP 逐漸耗盡後，肌動蛋白與肌凝蛋白形成的交聯無法再藉 ATP 解離；同時肌漿網釋出的鈣離子未能有效回收，使肌肉維持收縮狀態，進入屍僵（rigor mortis）。肌肉變硬、伸展性降低，肉品嫩度暫時變差。屍僵發生速度與時間受物種、肌肉部位、屠後溫度及屠前緊迫程度影響。

3. 僵直後熟成，肉質逐漸軟化