113 地方特考三等 食品衛生檢驗 食品化學及加工學 考古題詳解

核心觀念

本題考澱粉糊化的水分、溫度與物理處理條件，以及糊化後澱粉的老化。

澱粉顆粒原本具有半結晶結構。加熱且有足夠水分時，水分進入顆粒，使氫鍵被破壞，顆粒吸水膨潤、結晶區融解，直至結構崩解並釋出部分直鏈澱粉，形成黏稠的澱粉糊，稱為糊化。不同加工法提供糊化所需能量的方式不同：可由熱與水分促成，也可透過高靜水壓或擠壓造成結構改變。

老化則是糊化後的澱粉分子重新排列、形成氫鍵並趨於有序的現象。直鏈澱粉通常比支鏈澱粉更快回凝；水分含量、溫度、分子移動性及乾燥程度都會影響老化速度。

解題方法與各加工方式

（一）四種狀況的糊化原理

1. 一般電鍋煮白米飯：水熱糊化

米粒吸水後受熱，水分逐漸進入澱粉顆粒；溫度升至澱粉的糊化範圍時，顆粒膨潤、結晶結構破壞，部分澱粉分子溶出。電鍋提供熱能，浸潤米粒的水分則提供糊化所需的水，因此屬於典型的水熱糊化。

2. 太白粉加水密封，施以 $600\ \mathrm{MPa}$ 高靜水壓 15 分鐘：壓力誘導糊化

高靜水壓可改變澱粉顆粒內部的分子間作用及結構，使水分更容易進入顆粒，造成顆粒膨潤、結晶區受破壞，進而發生糊化。密封可避免處理過程中水分流失；加水是關鍵條件，因為高靜水壓下澱粉糊化仍須有可利用的水分。此法主要是壓力誘導糊化，並非靠乾熱使澱粉糊化。

3. 白米小火乾炒至膨爆（炒米仔）：低水分加熱與膨爆

乾炒初期可用水分有限，與煮飯時有大量水分的情形不同；米粒受熱後，內部水分汽化、蒸氣壓升高，使米粒膨脹並膨爆。膨爆時澱粉結構遭到破壞，部分澱粉可在有限水分及熱作用下發生糊化或糊化程度增加。故此法的重點是加熱、有限水分及膨爆造成的結構破壞，不能簡化成與煮飯相同的充分水熱糊化。

核心觀念

食品褐變是食品加工與貯藏中，色澤由淺轉深、形成褐色物質的現象。依是否由酵素催化，分為酵素性褐變與非酵素性褐變。

• 酵素性褐變：主要由多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）催化酚類物質氧化，生成醌類，再經聚合形成褐色素。
• 非酵素性褐變：不以酵素催化為必要，常見類型包括梅納反應、焦糖化反應及抗壞血酸氧化褐變。

解題方法

逐小題依序掌握「褐變分類 → 酵素性褐變反應 → 防止原理 → 原料適用方法 → 加硫機制」。作答時將每種防止方法對應到褐變反應的必要條件，例如抑制酵素、降低氧氣或移除反應底物。

（一）請說明食品中褐變的種類和分類？

食品褐變依反應是否由酵素催化，分為以下兩大類：

1. 酵素性褐變 酚類物質在多酚氧化酶作用下氧化，形成醌類，醌類再聚合生成褐色素。常見於切開或受傷的蘋果、馬鈴薯、香蕉及山藥等。

2. 非酵素性褐變 不需酵素催化，常見有：

• 梅納反應（Maillard reaction）：還原糖的羰基與胺基化合物反應，經一連串變化形成褐色物質。
• 焦糖化反應（caramelization）：糖類受熱分解、脫水及聚合而褐變。
• 抗壞血酸氧化褐變：抗壞血酸氧化分解後，進一步形成褐色物質。

（二）何謂酵素性褐變？

酵素性褐變是指含酚類底物的植物性食品，在切割、去皮、碰傷等使組織受損後，原本分隔的酵素、底物與氧氣接觸，由多酚氧化酶催化酚類氧化成醌類；醌類再發生非酵素性的聚合或縮合，形成褐色素。

反應可概括表示為：

因此，反應通常需要酚類底物、活性酵素與氧氣共同參與。

（三）如何防止酵素性褐變的發生？

可針對酵素、氧氣、底物或反應環境進行控制：

核心觀念

本題考擠壓加工（extrusion）的產品設計與膨發方式，重點是依產品型態選擇原料含水量、模口設計、加熱方式，以及擠出後的膨發或加工步驟。擠壓機中的螺桿輸送、壓縮、剪切與加熱，使澱粉糊化、蛋白質變性並形成可塑性物料；物料通過模口時受壓，離開模口後壓力驟降，水分部分汽化，形成膨發結構。

解題方法

依題目所列產品，分別判斷其膨發發生的位置、是否需要共擠填餡，以及產品是否以糖為主要原料。

（一）膨發休閒點心

以玉米粉、米粉或其他含澱粉穀粉為主要原料，調整水分後送入擠壓機。利用螺桿加熱、加壓與剪切，使澱粉糊化；物料通過小孔模口時呈高溫高壓狀態，離開模口後壓力驟降，水分迅速汽化，帶動物料膨發成多孔、酥脆的點心。擠出物再切斷、乾燥或烘烤，並可調味。

（二）共擠出點心

以兩股或多股物料分別供料，經同心或多通道模具同時擠出，使外層物料包覆內層餡料，形成連續的管狀或棒狀點心。外層通常為可膨發的穀粉基材，內層可為甜餡、奶油餡或其他調味餡。共擠出時須控制各股物料的流量、黏度與溫度，使包覆均勻、餡料不外漏；擠出後切段，再乾燥或烘烤。

（三）間接膨發點心

核心觀念

積層膜包裝是將兩種以上不同材料的薄膜或片材，以黏著、熱封、擠壓塗布等方式結合成多層複合材料的包裝形式。各層材料分別提供所需功能，藉由組合補足單一材料的不足，例如同時取得阻隔性、機械強度、熱封性與印刷性。

常見積層結構可分為外層、阻隔層與內層：外層提供印刷性、耐磨性或支撐；中間層阻隔水蒸氣、氧氣、光線或香氣；內層則需適合食品接觸並具熱封性。常見材料包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酯（PET）、尼龍（PA）、鋁箔及乙烯－乙烯醇共聚物（EVOH）。

解題方法

作答分成兩部分：先說明「積層膜是什麼」，再整理「實際使用時要具備什麼特性」。特性應從食品保存、包裝加工、運輸使用及食品安全等面向列出，並說明各項要求的作用。

使用上的特性要求

1. 良好的阻隔性 依食品性質及保存條件，具備適當的水蒸氣、氧氣、二氧化碳、光線、香氣及異味阻隔能力，以減少食品受潮、氧化、褪色、失香或遭外界異味污染。

2. 良好的機械強度與耐用性 薄膜須有足夠的抗拉、抗穿刺、抗撕裂及耐磨能力，並能承受製袋、充填、封口、搬運與堆疊等過程，避免破袋或產生針孔。

3. 良好的熱封性與封口完整性 內層材料應能在合適的溫度、壓力與時間條件下可靠封合；封口須牢固、均勻且不易洩漏，並能配合包裝機械的作業速度。

核心觀念

本題考查食品保存中「降低水分活性」與「抑制微生物」的原理，以及鹽藏品、燻製品的保存性管理。鹽藏與燻煙都可抑制腐敗微生物，但單一處理未必能完全防止腐敗，仍需配合乾燥、冷藏或適當包裝。

解題方法

先分辨兩種保存方式的主要作用：

1. 鹽藏：以食鹽造成高滲透壓、降低食品水分活性，並使微生物細胞失水；淡鹽鹽藏的抑菌力較弱，因此要再搭配其他保存措施。
2. 燻煙：依煙中抑菌成分、表面乾燥與熱作用提升保存性；再說明 PAHs 的來源與減量方法。

（一）鹽藏品的防腐原理與鯖魚一夜干的保存性

鹽藏的防腐原理

食鹽溶入魚肉表面水分後，形成高滲透壓環境，使微生物細胞內水分外移，造成細胞脫水與生長受抑制；同時，鹽分降低食品的水分活性（$a_w$），減少微生物可利用的水分。鹽分亦會影響部分微生物的酵素活性與細胞膜功能。

鹽藏主要是抑菌與延緩腐敗，不代表能殺滅所有微生物或完全停止酵素作用。耐鹽微生物仍可生長；魚肉自身的酵素反應也可能持續。

鯖魚一夜干增加保存性的方法

鯖魚一夜干屬淡鹽鹽藏品，鹽分低、抑菌效果有限，可採下列方法延長保存：

• 充分乾燥或控制乾燥程度：降低表面及魚肉中的水分與水分活性。
• 低溫保存：冷藏可減緩微生物生長與酵素作用；需長期保存時採冷凍。
• 真空包裝或氣調包裝：減少氧氣接觸，抑制需氧性腐敗菌及脂質氧化；仍須配合冷藏或冷凍。
• 加強衛生與快速冷卻：減少加工、分切與包裝時的污染，並避免產品長時間處於適合微生物增殖的溫度。
• 調整鹽藏條件：依產品風味與品質要求，適度提高鹽分或延長鹽漬時間，以提升抑菌效果。

鯖魚脂肪含量較高，容易氧化產生油耗味，因此低溫、避氧與避光也有助維持品質。

（二）燻煙提升貯藏性的原因與降低 PAHs 的方法

燻煙提升貯藏性的原因

燻煙對食品的保存作用來自多種因素共同作用：