112 食品技師高等考試 食品技師 食品加工學（第一次） 考古題詳解

核心觀念

本題考查四組食品加工原理：高壓加工對食品品質的影響、中濕性食品的水分活性與保存限制、烘焙膨鬆劑與酥油的功能，以及乾燥過程中恆率期和減率期的水分變化。

（一）高壓加工

1. 定義

高壓加工（high pressure processing, HPP）是將密封包裝的食品置於壓力容器中，以水等液體為壓力傳遞介質，施加數百 MPa 等級的靜水壓，並維持一定時間，使食品中的微生物失活或酵素活性降低的非熱加工技術。壓力可近乎均勻地傳遞至食品各處，處理效果不因食品形狀或大小而有明顯差異。

HPP 通常用於含水量較高、可承受壓力且適合包裝後處理的食品，例如果汁、肉製品與海鮮。高壓對微生物細胞膜及蛋白質結構造成影響，促使細胞失去正常功能；細菌芽孢則較耐壓，必要時須搭配加熱或其他控制措施。

2. 高壓加工與傳統熱加工的品質差異

**解題方法：**比較時分別從「致死原理」與「品質變化」切入。HPP 的優勢是降低熱負荷，品質較接近新鮮狀態；但不能寫成完全不改變品質，也不能忽略芽孢耐壓及產品適用性的限制。

（二）中濕性食品

1. 定義與特性

中濕性食品（intermediate moisture foods, IMF）是水分含量介於高水分食品與乾燥食品之間，並藉由降低水分活性（$a_w$）抑制微生物生長的食品。常見食品包括果乾、蜜餞、軟性乾燥食品及部分肉乾。

其主要特性如下：

• 質地柔軟、可直接食用，通常不需復水。
• 水分含量不低，但水分活性較低；可溶性糖、鹽等溶質會降低水分活性。
• 水分活性常落在約 $0.60\sim0.85$ 的範圍，實際數值依食品種類與配方而異。
• 多數細菌受到抑制，但耐乾燥的酵母、黴菌仍可能生長；氧化、酵素作用及褐變也可能造成品質劣變。

判斷保存性時，應以水分活性而非單看水分含量為重點。相同水分含量的食品，因溶質種類與結合水程度不同，水分活性可能不同。

2. 為何仍需加熱殺菌或添加防腐劑

中濕性食品的水分活性降低，並不表示食品無菌。耐低水分環境的酵母與黴菌仍可能繁殖，部分微生物也可能存活；食品加工、包裝或保存期間若有污染，仍會造成腐敗或安全風險。因此，為達到預定保存期限與微生物安全要求，部分產品仍須配合加熱殺菌、添加防腐劑、改善包裝或控制儲存條件。

此外，加熱或防腐劑也可作為多重障礙保存的一環，與低水分活性共同抑制微生物。是否需要使用，須依產品的水分活性、酸鹼值、配方、包裝與預期保存條件決定。

**解題技巧：**記住「低水分活性是抑制生長，不等於殺死微生物」。回答此題時，同時提及耐受性微生物及多重障礙保存，論述會更完整。

（三）烘焙食品

1. 膨鬆劑的定義、種類與功能

一、核心觀念

冷凍速率描述食品降溫時，通過「最大冰晶生成帶」所需時間的快慢。食品中大部分可凍結水會在此溫度區間內結冰，因此通過越快，冰晶生成時間越短。食品加工學常以約 $0\sim -5^\circ\mathrm{C}$ 作為最大冰晶生成帶的概略範圍；實際範圍會因食品成分而異。

判斷影響因素時，可分成兩類：

• 食品組成因子：食品自身的成分、均勻程度與形態。
• 非食品組成因子：冷凍設備、冷媒、冷凍庫環境與裝載方式。

冷凍速率可用核心溫度通過特定溫度區間的時間來表示；若以平均冷凍速率表示，則可概念化為：

二、解題方法與作答要點

先依「食品本身」與「冷凍環境」分類，再說明各因子如何影響熱量移除。豬肉要由中心向外排出熱量；縮短熱傳距離、增加表面與冷媒的接觸，或提高冷凍設備的移熱能力，都能加快冷凍。

（一）食品組成因子與非食品組成因子

食品組成因子

1. 食品成分的均勻度：成分分布越不均勻，各部位的熱物性及凍結行為差異越大，冷凍進程也較不一致。
2. 調味或醃漬處理：鹽、糖等溶質會降低水的冰點，使肉品在相同溫度下仍有較多水分未結冰，因而延遲凍結。
3. 食品厚度與形狀：肉塊越厚，中心熱量越不易傳至表面排出；減薄或切成小塊，可縮短熱傳距離、加快凍結。

非食品組成因子

1. 冷凍設備的凍結能力及冷媒循環效率：設備移熱能力不足或冷媒循環不良，會降低產品與冷凍環境之間的熱傳速率。

核心觀念

蔬果質地主要由兩個結構共同決定：細胞壁與細胞間層提供組織支撐，細胞內水分造成的膨壓則提供飽滿、脆硬感。加工時，熱、酸鹼、鹽類、酵素及水分移動會改變這些結構，因此造成軟化、硬化、脆度降低或組織崩解。

本題可分成兩條線作答：

1. 內在組成因素：原料本身有哪些成分與結構會影響質地。
2. 外部加工因素：加工條件如何作用於上述成分與結構。

解題方法

先以「細胞壁／細胞間層」與「細胞膨壓」作為質地變化的主軸，再補充原料成熟度、澱粉等因素；外在因素則按「熱處理、酸鹼與鹽類、酵素、機械作用、水分與冷凍」分類，逐一說明作用機制。

（一）蔬果內在組成因素及可能機制

1. 細胞壁與細胞間層成分

植物細胞壁主要含纖維素、半纖維素與果膠；細胞間層則以果膠質為主，負責黏合相鄰細胞。纖維素微纖絲提供抗拉支撐，半纖維素與果膠參與細胞壁網絡的連結，因此含量、結構與交聯程度都會影響硬度、脆度及組織完整性。

加工或成熟時，果膠可能由不溶性原果膠轉為較易溶解的果膠，或進一步被分解，造成細胞間黏結減弱、細胞分離，組織因而軟化。果膠降解酵素如果膠甲酯酶（PME）與多聚半乳糖醛酸酶（PG），也會改變果膠的交聯與分子大小，進而影響質地。

2. 果膠甲酯化程度與鈣離子

果膠的甲酯化程度會影響其與鈣離子的結合。PME 去除果膠上的甲酯基後，形成較多游離羧基；這些羧基可與 $Ca^{2+}$ 交聯，形成較穩固的果膠網絡，增加組織硬度。若後續果膠被 PG 等酵素分解，或交聯結構受熱破壞，組織仍會軟化。

3. 細胞膨壓與水分狀態

細胞膜與液泡維持細胞內水分及溶質濃度，水分進出造成的膨壓使細胞保持飽滿。膨壓高時，蔬果通常較脆、較挺；失水、膜受損或溶質外滲會降低膨壓，使組織萎軟、失去爽脆感。

4. 成熟度與天然酵素活性

成熟過程中，細胞壁果膠的溶解與降解程度通常增加，細胞間黏結減弱，果實因而變軟。不同蔬果品種及成熟階段的果膠、纖維素、半纖維素含量，以及 PME、PG 等酵素活性不同，故同一加工條件下的質地變化也會不同。

5. 澱粉與其他細胞內成分

部分蔬果含較多澱粉。加熱時澱粉糊化、吸水膨潤，會影響組織的軟硬與粉質感；冷卻或儲藏時，澱粉回凝則可能使質地變得較緊實。糖、有機酸及礦物質也會透過影響水分狀態、細胞壁交聯或加工反應，間接改變質地。

（二）外部加工因素及作用機制

1. 加熱的溫度與時間