112 食品技師高等考試 食品技師 食品化學（第二次） 考古題詳解

核心觀念

本題考查酪蛋白的組成、酪蛋白微膠粒的穩定結構，以及酸凝固與酵素凝固如何形成不同的乳品凝膠。答題時應先說明牛乳中的酪蛋白如何組成微膠粒，再比較優格與乾酪製程中造成凝固的主要化學變化。

酪蛋白的組成與結構

牛乳蛋白質約有 80% 為酪蛋白，主要包括 $\alpha_{s1}$-、$\alpha_{s2}$-、$\beta$-及 $\kappa$-酪蛋白；牛乳中四者的相對比例常以約 $4:1:3.5:1.5$ 表示。各類酪蛋白的胺基酸序列、磷酸化程度及親水性不同，其中 $\alpha_{s1}$-、$\alpha_{s2}$-與 $\beta$-酪蛋白含有較多磷酸化位點，能與鈣離子及磷酸鈣作用；$\kappa$-酪蛋白則較具親水性，且可帶有醣基。

酪蛋白不是以彼此獨立的分子溶於乳中，而是與膠體磷酸鈣共同組成球狀的酪蛋白微膠粒。微膠粒內部由酪蛋白與磷酸鈣形成相互作用的網絡；微膠粒表面的 $\kappa$-酪蛋白親水部分伸向水相，形成水合與空間障礙，並使微膠粒帶有表面電荷。這些作用共同降低微膠粒彼此靠近、聚集的機會，使其能穩定分散在乳中。

解題方法：從凝固機制比較優格與乾酪

兩種產品的共同點是都使酪蛋白微膠粒失去穩定性，形成凝膠或凝乳；區別在於造成失穩的主要化學變化不同。優格以乳酸發酵造成酸凝固為主；典型乾酪則以凝乳酶切割 $\kappa$-酪蛋白、再使微膠粒聚集為主。

優格：乳酸使微膠粒酸凝固

優格發酵時，乳酸菌利用乳糖產生乳酸，使乳品 pH 逐漸下降。當 pH 接近酪蛋白的等電點，約為 $4.6$，酪蛋白的淨負電荷減少，微膠粒間的靜電排斥下降；酸化也會使膠體磷酸鈣逐漸溶解，改變微膠粒內部的礦物質與蛋白質作用。

核心觀念

食品香味主要來自具有揮發性的香氣物質。其形成可分為兩大類：

1. 植物組織受損後的酵素反應：切碎、研磨或咀嚼使細胞破裂，原本分隔的前驅物與酵素接觸，迅速生成具特徵香味的揮發性含硫化合物。
2. 加熱或加工反應：加熱可使原有香氣物質揮發或分解，也會促成梅納反應、脂質氧化及含硫物質轉化，形成新的香味成分。

洋蔥、大蒜屬於蔥屬植物，其鮮切時的辛辣香氣，主要由含硫前驅物經酵素作用形成；烹煮後的香味則會因加熱而改變。

解題方法

作答時依「組織破壞 → 前驅物與酵素接觸 → 生成香氣物質 → 描述香味特徵」說明，並比較洋蔥與大蒜的前驅物、酵素及主要產物。

蔥屬植物細胞中含有含硫胺基酸衍生物，常見前驅物為 S-烯丙基-L-半胱胺酸亞碸等半胱胺酸亞碸類。完整細胞內，前驅物與 **蒜胺酸酶（alliinase）**等酵素分隔；組織被切開或壓碎後，酵素與前驅物接觸，產生亞磺酸及其他中間物。中間物再經縮合、重排或分解，形成揮發性硫化物。

• 大蒜：前驅物蒜胺酸（alliin）經蒜胺酸酶作用，生成烯丙基亞磺酸等中間物，進而形成大蒜素（allicin）；大蒜素不穩定，會再轉化為二烯丙基硫化物、二烯丙基二硫化物等。這些含硫化合物帶有明顯、辛辣且刺激的蒜香。

核心觀念

蛋黃醬是典型的水包油型（oil-in-water, O/W）乳化系統：油被分散成許多小油滴，分布在以醋或檸檬汁、蛋黃水分等構成的連續水相中。乳化作用是將原本不易互溶的油與水，藉由機械攪拌及乳化劑形成較穩定分散系統的過程。

卵黃中的主要乳化成分是低密度脂蛋白（low-density lipoprotein, LDL），其含有脂質與蛋白質；卵磷脂（lecithin，主要為磷脂）也具有重要的界面活性，常是說明蛋黃乳化作用時不可忽略的成分。

解題方法

可依序說明乳化系統的相別、界面作用及卵黃成分：

1. **辨認相別：**製作美乃滋時，將油逐漸加入蛋黃與水相材料中並持續攪拌，油形成分散的小油滴，水相則保持連續，因此屬於 O/W 乳化。
2. **說明乳化劑的作用：**卵黃中的 LDL 與卵磷脂可吸附在油滴與水相的界面。

核心觀念

酵素是生物體內具有催化能力的物質，多數為蛋白質，少數為 RNA。酵素可降低反應活化能、加快反應速率，但不改變反應平衡，也不會在反應中被消耗。它具有專一性，活性受溫度、pH、水分活性、酵素與受質濃度，以及抑制劑或活化劑影響。

水果切開、去皮或榨汁後，組織受損，原本分隔的酵素、受質與氧氣接觸，容易發生酵素性褐變。主要反應為多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）催化酚類受質氧化成醌類，醌再聚合或與其他成分反應，形成褐色物質。部分水果中的過氧化酶也可參與氧化反應。

解題方法

答題分成兩部分：先歸納酵素的一般特性，再依褐變反應的必要條件，提出可阻斷反應的處理方式。抑制褐變的切入點包括：降低 PPO 活性、移除或隔絕氧氣、降低受質氧化速率，或使生成的醌還原回酚類。

水果或果汁抑制酵素性褐變的方法如下：

1. 熱處理使酵素失活：短時間加熱或熱燙可使 PPO 等酵素變性失活；果汁可採適當巴氏殺菌。須兼顧殺酵素效果與風味、色澤及營養品質。
2. 降低 pH：添加檸檬汁或食品級檸檬酸，使環境偏酸，降低 PPO 活性；檸檬酸亦可螯合 PPO 活性中心所需的銅離子。

核心觀念

茶葉製程所稱的「發酵」，主要是茶菁內源酵素促進的酵素氧化作用，不是乳酸菌或酵母菌等微生物發酵。採摘、萎凋與揉捻會使葉片組織受損，讓原本分隔的茶多酚與多酚氧化酶（PPO）、過氧化酶等接觸，並在氧氣參與下發生氧化。

解題方法

依序比較三種茶的氧化程度，再說明殺菁如何控制酵素活性：

• 烏龍茶：屬部分發酵茶。萎凋、搖青或攪拌與揉捻使茶多酚進行適度氧化，調整茶湯色澤、香氣與滋味，形成烏龍茶特有風味。製茶者控制發酵程度，讓茶葉保留部分兒茶素，也產生適量氧化產物。
• 紅茶：屬全發酵茶。揉捻使葉片細胞破損，茶多酚充分接觸氧化酵素與氧氣；