115 食品技師高等考試 食品技師 食品化學 考古題詳解

核心觀念

題目考查蘋果汁的原料選擇、加工流程，以及加工中影響風味、色澤、混濁穩定性與保存性的物理化學變化。作答時先界定產品型態：題目要求「乳化狀」果汁，適合以混濁型蘋果汁作答。其乳白混濁外觀主要來自果肉微粒、細胞壁多醣、果膠及其他膠體微粒分散在水相中；這是固體粒子的懸浮／膠體分散系，嚴格而言不等同油滴分散於水中的乳化液。

若製成澄清蘋果汁，則須藉酵素處理、沉降、過濾等方式去除混濁粒子；但本題所述「乳化狀」較適合保留混濁果汁的細微果肉與膠體，以維持口感與新鮮果香。

解題方法

依「原料品質 → 破碎取汁 → 控制酵素與氧化 → 穩定混濁 → 殺菌包裝 → 儲藏」說明，並在每一步指出所控制的品質因子。蘋果汁成分標示僅有蘋果，表示配方不添加其他原料；潔淨標章概念不代表可省略衛生處理或保存加工。

加工流程與物理化學變化

1. 原料選擇與前處理

選用成熟度適當、果肉健康、風味良好的蘋果。品種、成熟度及採後儲藏會影響可溶性糖、有機酸、香氣成分、果膠及多酚含量，進而改變甜酸比、香氣、顏色與混濁穩定性。可測定可溶性固形物（°Brix）與酸度作為原料品質指標。

剔除腐爛、黴變、碰傷或落地果，因為黴菌污染可能帶來展青黴素（patulin），後續一般巴氏殺菌不能可靠去除此毒素。清洗、檢選並衛生切碎，降低泥沙與微生物污染；去除受損部位後再榨汁。

2. 破碎、榨汁與溶氧控制

破碎細胞可提高榨汁率，但也使多酚氧化酶（PPO）、多酚底物與氧氣接觸，促成酵素褐變。其概念反應為：

應縮短破碎至榨汁的時間，減少攪拌與空氣混入，並採密閉輸送或真空脫氣降低溶氧。氧氣也會促進維生素 C 與香氣成分氧化，造成褐變、香氣減弱及風味劣變。

3. 褐變與風味控制

核心觀念

硫酸化多醣是指多醣鏈上的單醣殘基帶有一個或多個硫酸酯基（$-\mathrm{OSO_3^-}$）的多醣。硫酸基使分子帶有高密度負電荷，影響其與水、陽離子、蛋白質及細胞表面的作用，也與部分生理活性有關。天然硫酸化多醣多為異多醣，硫酸基的位置與數量、單醣組成及分子量都會影響其功能。

本題依來源分為植物性與動物性兩類。植物性來源主要是海藻；動物性來源主要是結締組織中的硫酸化糖胺聚醣，以及海參等海洋動物的特殊多醣。

解題方法

作答時依序交代「定義、來源與種類、重複單元或結構、生理功能」。結構描述應點出單醣種類、鍵結形式及硫酸基所在位置；功能則宜連結結構特徵，並區分人體內的生理作用與食用後的研究性健康效應。

植物性來源：海藻硫酸化多醣

海藻多醣的硫酸基與醣醛酸共同造成負電性，且結構差異顯著，因此不能把所有海藻硫酸化多醣視為同一種化合物。

動物性來源：硫酸化糖胺聚醣與海洋動物多醣

核心觀念

本題考查植物肉的配方設計與食品加工原理：如何以植物蛋白、油脂、色素、香味物質及結著劑，模擬牛肉漢堡排的外觀、風味、多汁感與咀嚼質地；並運用加工及包裝控制氧化、微生物生長與品質劣變。

Beyond Burger 會隨上市年份及銷售市場調整配方。以下以具代表性的配方類別作答；不同版本的蛋白來源、油脂種類及微量配料會有所差異。

解題方法：先拆解牛肉漢堡的感官特徵

可將仿製目標分成四項，再逐一對應配方與加工：

1. 顏色：生肉呈紅色，煎烤後轉為褐色。
2. 香味：生肉氣味較淡，受熱後形成肉香、烘烤香與脂香。
3. 質地：具有纖維感、咀嚼性、多汁感及脂肪分布。
4. 保存性：需降低微生物風險，並避免油脂氧化及冷凍、解凍造成的品質劣變。

這種「感官功能—配方原料—加工條件」的對照方式，能完整回答題目兩個部分。

模擬真牛肉漢堡的主要成分及功能

須注意：Beyond Burger 的代表性配方以豌豆蛋白等植物蛋白模擬蛋白質主體；甜菜根色素常用於模擬肉色。不同於含大豆血紅蛋白的部分其他植物肉產品，不能把其他品牌的配方直接套用到 Beyond Burger。

加工程序與食品化學改善考量

一、質地：形成類肉纖維與脂肪分布

植物蛋白的原始結構與肉類肌肉纖維不同。可將植物蛋白、水與油脂混合，再以擠壓加工配合加熱、剪切及冷卻，使蛋白質變性、重新排列並形成較有方向性的纖維結構。提高水分含量的擠壓加工可用來製作較濕潤、具纖維感的植物蛋白組織。

製作漢堡排時，蛋白質基底與脂肪相需均勻分散，但不能完全混成無差別的糊狀物。可控制混合順序、剪切強度與油脂顆粒大小，再加入甲基纖維素或澱粉協助結著及保水。

核心觀念

本題考天然色素的來源、基本化學結構與安定性，並要求說明提升安定性的加工技術。答題時可依三類色素逐一整理：主要食物來源、發色結構，以及光、熱、酸鹼、氧化還原或金屬離子等環境因子的影響。

解題方法

一、花青素（anthocyanins）

**來源：**廣泛存在於植物的紅、紫、藍色部位，例如葡萄、莓果、櫻桃、紫甘藍、紫薯及黑米等。自然界多以糖苷形式存在，稱為花色苷；水解後的非糖部分稱為花色素（anthocyanidin）。

**基本結構：**以黃烷鎓離子（flavylium ion）為核心，屬於含氧的 C₆–C₃–C₆ 骨架，由兩個芳香環與含氧雜環構成。不同分子間的取代基及羥基、甲氧基位置不同，形成不同花青素；糖基化通常提高水溶性，也會影響安定性。

安定性因子：

• **pH：**影響最大。酸性條件下以紅色黃烷鎓陽離子為主；pH 升高後，會轉變為醌式、無色甲醇假鹼或開環的查耳酮等形式，顏色與安定性隨之改變。
• **溫度與時間：**加熱會加速水解、氧化及褐變，造成褪色。
• **氧與光：**促進氧化及光降解。
• **金屬離子：**鐵、鋁等可與花青素形成錯合物，使色澤改變；某些情況下可增強色澤，但也可能造成不希望的變色或沉澱。
• **抗壞血酸及其他共存成分：**抗壞血酸可促進花青素降解；共色作用則可能使色澤加深並提升表觀安定性。

二、甜菜素（betalains）

來源：主要存在於石竹目植物，例如紅甜菜、火龍果、仙人掌果及部分莧菜。甜菜素分為紅紫色的甜菜紅素（betacyanins）與黃色的甜菜黃素（betaxanthins）。

**基本結構：**以含氮的甜菜醛胺（betalamic acid）為共同發色核心。甜菜紅素由甜菜醛胺與環多巴及其衍生物縮合而成；甜菜黃素則由甜菜醛胺與胺基酸或胺類縮合而成。其結構不同於花青素，甜菜素不是黃烷鎓類色素。

安定性因子：

• **pH：**通常在弱酸至中性範圍較穩定；強酸或強鹼環境會促進結構變化與降解。
• **溫度與時間：**受熱會加速降解，紅色甜菜紅素尤其容易因加工加熱而褪色或轉黃。
• **氧與光：**促進氧化及光降解。
• **水活性、金屬離子與共存成分：**可影響降解速率及色澤；實際安定性也受食品基質與加工條件影響。

三、類胡蘿蔔素（carotenoids）