114 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

本題考米粉的耐嚼性與製程品質，關鍵在於澱粉的糊化、凝膠形成及回凝（老化）。

米粉主要由米澱粉構成。澱粉粒受熱、吸水後會糊化；冷卻時，糊化澱粉分子重新排列、形成較有序的結構，稱為回凝或老化。直鏈澱粉較容易在冷卻初期重新結合，支鏈澱粉則較常在較長時間內逐漸回凝。適度的分子間結合能使米粉形成緊實、富彈性的組織，帶來耐嚼口感。

解題方法

先依製程順序說明米粉如何形成結構，再說明冷卻環境如何影響品質：

1. 加熱糊化：米澱粉吸水受熱後，澱粉粒膨潤，結晶區域被破壞，部分澱粉分子溶出；米粉漿因此具有黏性，能在後續成形與蒸煮中形成連續的澱粉基質。
2. 冷卻回凝：糊化後的澱粉分子在冷卻時重新排列並彼此結合，使米粉組織由較鬆軟轉為較緊實。這種適度回凝增加咀嚼時的阻力與整體性，因此米粉耐嚼。

核心觀念

本題考蛋白質三級結構的穩定作用，以及為什麼升高溫度或改變 pH 時，變性會集中發生在很小的條件區間。蛋白質的三級結構由多種弱作用力共同維持，包括氫鍵、離子作用（鹽橋）、疏水作用及凡得瓦力；二硫鍵則是較強的共價鍵。

解題方法

變性可視為天然構形與變性構形之間的平衡。升高溫度會削弱維持構形的非共價作用力；改變 pH 則會改變胺基酸側鏈的質子化狀態，進而破壞離子作用及部分氫鍵。當條件逐漸偏離天然構形的穩定範圍，維持三級結構的多種作用力會相繼減弱。

蛋白質的天然構形通常具有協同性：局部結構一旦鬆動，原先彼此配合的作用力便不易維持，其他區域也更容易解折疊。

核心觀念

本題考查酵素動力學中的競爭型抑制，以及其在米氏圖與 Lineweaver–Burk 雙倒數圖上的特徵。

多酚氧化酶（PPO）催化受質反應時，可用米氏方程式描述：

其中，$v$ 為反應速率，$[S]$ 為受質濃度，$V_{\max}$ 為最大反應速率，$K_m$ 為反應速率達 $V_{\max}/2$ 時的受質濃度。

競爭型抑制劑會與受質競爭酵素的結合位置。抑制劑存在時，需要較高的受質濃度才能達到相同反應速率，因此表觀 $K_m$ 增大；在受質濃度足夠高時，受質可排除抑制劑的影響，故 $V_{\max}$ 不變。

解題方法

令 $I$ 為抑制劑濃度，$K_i$ 為抑制劑與酵素的解離常數，競爭型抑制的米氏方程式為：

有枇杷幼果類黃酮時，$\alpha>1$，表觀米氏常數為：

因此，兩條速率曲線的 $V_{\max}$ 相同；有抑制劑的曲線向右移，達到半最大速率所需的受質濃度較高。

反應速率 v
 │ ─────────── Vmax（兩者相同）
 │ _____／ 無抑制劑
 │ ____／
 │ ___／ _____／ 有抑制劑
Vmax/2 ─────●─────────────────────●────────
 │ Km Km,app
 │ _／ __／
 │ __／ __／
 │__／_______________ __／________________ 受質濃度 [S]

核心觀念

天然色素可依化學結構概分為類胡蘿蔔素、四吡咯色素、類黃酮（含花青素）、甜菜色素及醌類色素等。食品化學教材也常依主要食品色素列為類胡蘿蔔素、葉綠素、花青素與甜菜色素等類；分類的細分方式不同，但本題重點是辨認蝦紅素的結構類別及其與蛋白質結合時的顏色變化。

蝦紅素（astaxanthin）屬於類胡蘿蔔素中的葉黃素類（xanthophyll），是含氧的類胡蘿蔔素。其分子具有長的共軛多烯鏈，並在兩端環上帶有羥基與酮基。游離的蝦紅素呈紅橙色。

解題方法

先依結構判斷色素類別，再由共軛結構解釋顏色，最後說明蝦殼中色素與蛋白質結合及加熱變性的作用。

蝦紅素可用下列簡式表示其結構特徵：

蝦紅素的系統結構特徵可描述為 3,3′-二羥基-β,β-胡蘿蔔素-4,4′-二酮。

核心觀念

本題考查巧克力「起霜」（bloom）的成因，以及蔗糖酯（sucrose fatty acid ester）作為食品乳化劑、結晶調節劑的功能。巧克力表面的白霜主要分為脂肪起霜與糖起霜，兩者成因不同。

解題方法

作答時先區分起霜種類，再說明巧克力脂肪相的結晶變化與蔗糖酯的作用，最後列舉蔗糖酯在其他食品中的功能與應用。

一、巧克力為何會起霜？

1. 脂肪起霜（fat bloom） 可可脂具有多晶型特性，會形成不同晶型。調溫良好的巧克力以穩定且適合口感的 V 型晶體為主，能呈現光澤、脆裂感與良好的口融性。若調溫不當，或儲存期間溫度反覆變化，可可脂晶體會轉變、重結晶；脂肪也可能融化後遷移至表面，再重新結晶。表面形成的較大脂肪晶體會散射光線，因而呈現灰白色霜狀外觀。

2. 糖起霜（sugar bloom） 表面受潮時，糖會溶於水分；水分蒸發後，糖重新結晶並留在表面，形成白色、觸感較粗糙的霜層。

因此，若題目只稱「起霜」，宜同時交代兩種成因；其中與可可脂結晶及脂肪遷移有關的是脂肪起霜。

二、添加蔗糖酯為何能抑制起霜？

蔗糖酯是蔗糖與脂肪酸形成的非離子型界面活性劑，兼具親水基與親油基。添加後可影響脂肪相與固體粒子的界面及可可脂結晶行為，使脂肪晶體的生成、長大與重新排列受到調節，降低脂肪分離、遷移及表面粗大結晶的機會，因而抑制脂肪起霜。