113 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

本題要比較五種由葡萄糖構成的多醣，重點是葡萄糖的異構型、糖苷鍵位置、是否分枝。這些結構差異會影響分子形狀、溶解與糊化性、人體消化酵素能否分解，以及在人體中的主要功能。

• **直鏈澱粉（amylose）與支鏈澱粉（amylopectin）**是植物澱粉的兩個主要成分，都是以 $\alpha$-D-葡萄糖為主。
• **肝醣（glycogen）**是動物儲存葡萄糖的多醣，結構與支鏈澱粉相似，但分枝更密。
• **纖維素（cellulose）及穀類的燕麥 β-葡聚醣（oat β-glucan）**主要屬膳食纖維；它們的 β-糖苷鍵不能被人體一般澱粉消化酵素分解。

解題方法

逐一確認每種多醣的四個結構特徵：

1. 葡萄糖的異構型是 $\alpha$ 還是 $\beta$。
2. 主鏈的鍵結位置，如 $\alpha(1\to4)$ 或 $\beta(1\to4)$。
3. 是否有 $\alpha(1\to6)$ 分枝鍵，以及分枝密度。
4. 結構如何影響消化性與生理作用。

題目中的「β-glycan」以下依食品化學慣例，解作燕麥 β-葡聚醣；其典型結構是混合鍵結的 $\beta(1\to3)$、$\beta(1\to4)$ 葡聚醣。

五種多醣比較

核心觀念

本題要把三個層次串起來：Osborne 分畫依蛋白質溶解性分類；穀類與豆類的主要蛋白質分畫不同，因而營養特性不同；小麥麵筋蛋白與大豆貯藏蛋白的分子結構，分別決定麵包麵糰的延展性與板豆腐的凝膠質地。

Osborne 分畫是依序以不同溶劑萃取種子蛋白質：

此分類反映的是溶解性，不代表每一分畫只含單一蛋白質。穀類多以醇溶蛋白與麩蛋白為主；豆類多以球蛋白為主，另含一定比例白蛋白。

解題方法

先依「溶解性—主要分畫—胺基酸與功能」的順序作答，再分別說明麵筋在烘焙中的作用及大豆蛋白在凝固成膠時的作用。營養比較要同時提到必需胺基酸限制，不能只以總蛋白質含量判斷蛋白質品質。

一、穀類與豆類的分畫差異及營養價值

穀類蛋白質通常以醇溶蛋白、麩蛋白為主要貯藏蛋白，白蛋白與球蛋白比例較低。小麥尤其富含醇溶蛋白 gliadin 與麩蛋白 glutenin；不同穀類的比例則不相同，例如米的醇溶蛋白比例低，麩蛋白比例較高。

豆類蛋白質以球蛋白為主，白蛋白次之，醇溶蛋白通常很少，並非所有豆類都完全沒有醇溶蛋白或麩蛋白。大豆的主要貯藏蛋白屬球蛋白，代表性成分為 7S β-conglycinin 與 11S glycinin。

營養比較方面，穀類蛋白質常缺乏離胺酸，故離胺酸是穀類蛋白質常見的限制胺基酸；含硫胺基酸則依穀種而異。豆類蛋白質的離胺酸通常較充足，但蛋胺酸、半胱胺酸等含硫胺基酸相對不足。兩者搭配食用可互補胺基酸組成，提高整體膳食蛋白質品質。此為一般趨勢，實際胺基酸含量仍會因作物種類、品種與加工而異。

二、小麥蛋白質組成與麵包功能

小麥的麵筋主要由 gliadin 與 glutenin 構成。Gliadin 多為單體，分子內二硫鍵較多；glutenin 則由不同分子量次單元組成聚合體，次單元間可透過二硫鍵形成較大的聚合網絡。

核心觀念

葡萄皮的紅、紫色主要來自花色素苷（anthocyanins），屬於黃酮類色素。葡萄中常見的花色素苷包括飛燕草色素、花青素、牽牛花色素、芍藥花色素及**錦葵色素（malvidin）**的糖苷；釀酒葡萄中常以錦葵色素-3-O-葡萄糖苷為代表。

花色素苷的基本骨架是黃烷鎓（flavylium）離子。溶液的 pH 改變其分子形態與電子共軛，因此會改變顏色；酵素、氧氣、金屬、熱及亞硫酸鹽則會影響其氧化、分解或褪色。

解題方法與結構

作答可先指出主要色素及代表性結構，再依題目列出的六項因素，逐一說明「造成顏色變化的反應」及其結果。

以下以錦葵色素-3-O-葡萄糖苷為代表，示意其黃烷鎓骨架與取代基位置：

 B 環
 3′-OCH₃ 5′-OCH₃
 \ /
 ⌬—4′-OH
 \
 A 環 C 環（黃烷鎓）
 5-OH、7-OH O⁺（環內氧）
 |
 3-O-β-D-葡萄糖

此結構中，C 環帶正電的黃烷鎓形式在酸性環境呈紅色；其他葡萄花色素苷則會因 B 環的羥基、甲氧基取代型態不同而有差異。

各因素對葡萄汁顏色的影響

1. 酸鹼值（pH）

酸性環境使花色素苷較多以紅色的黃烷鎓陽離子存在，故葡萄汁呈紅至紅紫色。pH 上升時，黃烷鎓陽離子逐步轉變為醌式鹼等形式，色調可由紅轉紫、藍；同時水合反應會生成近乎無色的半縮酮及查耳酮形式，使顏色變淡。鹼性條件亦會加速色素分解。

2. 酵素

葡萄破碎後，原本分隔於不同細胞區室的酵素與酚類物質接觸。多酚氧化酶（PPO）可催化酚類氧化，生成醌類及過氧化氫，進而氧化、分解花色素苷，使紅色減弱並可能褐變。過氧化酶亦可參與氧化反應；糖苷酶水解花色素苷的糖基後，會形成較不穩定的花色素苷元，促進後續褪色或分解。

3. 空氣（或氧氣）

核心觀念

本題考食品添加物的法定功能分類，以及能否將分類名稱連結到食品中的實際用途與作用機制。作答時須分清楚「法規所列類別」與「食品加工上可能具有的效果」：例如磷酸二澱粉常用來增稠、穩定質地，但法定類別是品質改良用、釀造用及食品製造用劑。

以下分類與用途以**命題當年（民國 113 年）《食品添加物使用範圍及限量暨規格標準》**為準；各品項實際使用仍須符合標準所列的食品範圍、限量及使用限制。

解題方法

依序確認每項添加物的法定類別，再以「食品範例—添加目的—機制」組織答案。機制可從其化學或物理性質切入：防腐劑看未解離型抑菌作用；甜味劑看與味覺受體的作用；修飾澱粉看分子交聯與糊體性質；乳化劑看界面作用；膨脹劑看與鹼性成分的產氣反應。

各品項解析

（一）苯甲酸鈉

• **法定類別：**食品添加物第（一）類，防腐劑。
• **食品範例：**酸性飲料或果汁飲料。
• **添加目的：**抑制微生物生長，延長保存期限。
• **作用機制：**苯甲酸鈉溶於食品後，在酸性環境中有一部分轉為未解離的苯甲酸。未解離型較容易穿過微生物細胞膜，進入細胞後解離，使細胞內部酸化，並干擾酵素作用與代謝，因此抑制酵母、黴菌及部分細菌。酸性越高，未解離型比例通常越高，防腐效果也越好。

（二）環己基（代）磺醯胺酸鈉

• **法定類別：**食品添加物第（十一）之一類，甜味劑。
• **食品範例：**低熱量飲料。
• **添加目的：**提供甜味，降低或取代蔗糖用量。
• **作用機制：**環己基（代）磺醯胺酸鈉亦稱甜精，能刺激舌頭上的甜味受體，產生甜味訊號；其甜味強度高，少量即可達到甜味效果，因此可用於減少食品中的糖量。

（三）磷酸二澱粉

• **法定類別：**食品添加物第（七）類，品質改良用、釀造用及食品製造用劑。
• **食品範例：**冷凍調理食品的醬料或羹湯。
• **添加目的：**增加稠度，維持冷凍、解凍及加熱後的質地與穩定性。