114 地方特考三等 園藝類科 園產品處理及加工學 考古題詳解

核心觀念

本題考水活性（water activity, $a_w$）的定義，以及食品加工如何藉由降低水活性，抑制微生物生長與食品變質。水分含量高，不代表水活性一定高；關鍵在於水分是否能供微生物利用。

在一定溫度下，食品水活性定義為食品中水的蒸氣壓與同溫度純水蒸氣壓之比：

其中 $p$ 為食品中水的蒸氣壓，$p_0$ 為同溫度純水的蒸氣壓。水活性也可用食品上方平衡相對濕度表示：

$\mathrm{ERH}$ 為平衡相對濕度。水活性介於 0 與 1 之間；$a_w$ 越低，可供微生物利用的水越少。各類微生物的最低生長水活性不同，因此降低水活性可抑制其生長，但不等於殺死微生物。

解題方法

作答時先寫出水活性的定義，再依「移除水分、加入溶質、改變水分結合狀態」三種作用整理加工方法，並說明其降低水活性的原因。題目問的是「哪些加工方法因素會影響水活性」，因此應把方法與作用機制成對說明，而非只列加工名稱。

影響水活性的加工方法與原因

1. 乾燥、脫水與濃縮 例如日曬、熱風乾燥、冷凍乾燥、蒸發濃縮。這些方法移除食品中的水分，使剩餘水分較少，水中溶質相對濃度提高，通常會降低水活性。乾燥水果、肉乾及奶粉均以降低水活性延長保存期限。

核心觀念

園產品採收後仍是活的組織，會持續呼吸：消耗醣類、有機酸等呼吸基質，吸收氧氣並釋放二氧化碳、水與熱。以葡萄糖為例：

呼吸作用是維持細胞生命活動所需的能量來源；但採後園產品已與母株分離，無法補充水分與養分，因此呼吸消耗的基質與水分會加速品質和營養價值下降。呼吸所產生的熱也會累積，促進衰老與微生物生長，形成品質劣變的連鎖效應。因此採後處理常以降低呼吸速率為目標，但須避免降溫過度或氣體組成不當造成冷害、缺氧或發酵。

解題方法

作答分成兩層：先說明呼吸作用為何攸關採後壽命與品質，再按「產品本身、環境條件、採後處理」整理影響呼吸速率的因子。如此能同時呈現生理機制與實際調控方法。

為何特別重視呼吸作用

1. 消耗呼吸基質：醣類、有機酸等被氧化，造成可食用物質與風味成分減少；呼吸速率愈高，基質消耗通常愈快。
2. 產生熱，加速劣變：呼吸放出的熱若未及時散除，會提高產品溫度，進一步加快呼吸、成熟與衰老。
3. 影響成熟、衰老及貯藏壽命：呼吸速率可反映代謝活性。呼吸旺盛的產品通常較快成熟或衰老，較不耐貯藏與運輸。
4. 關係採後管理成效：溫度、氣體組成及傷害管理都會影響呼吸。掌握其變化可用於預冷、冷藏、氣調貯藏與運輸管理，延緩品質下降。
5. 呼吸型態與成熟有關：部分果實在成熟期間會出現呼吸高峰，稱為呼吸躍變型；非呼吸躍變型果實則通常不出現此種明顯高峰。這項差異有助安排採收與後熟管理。

影響園產品呼吸作用的因子

核心觀念

預冷是園產品採收後、正式冷藏或運輸前，迅速移除田間熱，使產品儘快降至適當貯運溫度的作業。預冷重點在於「快速帶走田間熱」；後續冷藏則負責在貯運期間維持適當溫度，兩者功能不同。

園產品採收後仍是活體，呼吸作用持續進行。溫度愈高，呼吸與其他代謝作用通常愈旺盛，也會加速成熟、軟化、老化及病原菌生長。及早降溫可降低這些作用的速率，減少品質劣變與失重，延長貯藏壽命並維持運銷品質。

預冷所需移除的顯熱，可用下式表示：

其中，$Q$ 為移除的熱量，$m$ 為產品質量，$c_p$ 為比熱，$T_i$ 為預冷前溫度，$T_f$ 為預冷後溫度。實際降溫速度還受產品大小、堆疊方式、包裝通風性及冷媒與產品間的熱傳效率影響。

解題方法

本題依序說明三件事：先界定預冷的意義，再列出常用方式，最後交代各方式如何將熱量從產品移走。作答時應把「冷卻介質或操作條件」與「產品中的熱如何傳到外部」連結起來，不能只列方法名稱。

常用預冷方式及降溫原理

1. 冷藏庫預冷（室冷）

將產品置於冷藏庫內，利用庫內冷空氣與產品表面之間的溫差進行降溫。產品內部的熱先以熱傳導移至表面，再由冷空氣以對流方式帶走。

此法設備與操作簡單，但空氣的熱容量與傳熱能力有限；若產品堆疊過密、包裝通風不良或空氣循環不足，降溫會較慢且不均勻。

2. 強制通風預冷

以風扇迫使冷空氣穿過產品堆或包裝，使空氣與產品表面的接觸及流動增加。產品內部的熱以傳導移至表面後，由流動冷空氣以對流帶走。

與室冷相比，強制通風可提升空氣流速與熱傳效率，通常能縮短降溫時間。效果取決於氣流是否真正穿過產品；若包裝孔洞不足、堆疊旁通或風道設計不佳，冷空氣容易從阻力較小處流走，造成降溫不均。

3. 水冷

核心觀念

本題考查果實發育與成熟的階段差異、果實依呼吸與乙烯反應所作的分類，以及乙烯對後熟的調控。

• 成熟（maturation）：果實完成生長發育，達到生理成熟的階段。此時種子通常已具發芽能力，果實也具備採收或進入後熟的條件。成熟描述的是果實發育到可採收的狀態，不必然代表已達最佳食用品質。
• 後熟（ripening）：果實成熟後，發生一連串使其適於食用的生理與生化變化，例如色澤轉變、果肉軟化、糖酸比例改變、香氣形成及澀味降低。後熟常發生於採收後，但也可在植株上進行。
• 更年型果實（climacteric fruit）：後熟期間呼吸作用會出現明顯的更年高峰，並伴隨乙烯生成量增加；乙烯可促進並協調後熟。
• 非更年型果實（non-climacteric fruit）：後熟期間沒有明顯的呼吸更年高峰，也沒有自我加速的乙烯生成高峰；採收後通常不會像更年型果實一樣持續正常後熟。

解題方法

依序回答三個層次即可：

1. 先以「發育成熟」和「食用品質轉變」區分 maturation 與 ripening。
2. 再以「呼吸高峰及乙烯生成反應」區分更年型與非更年型果實。
3. 最後說明乙烯如何促進後熟，並連結至更年型果實的自我催化特性。

更年型與非更年型的判別重點是呼吸及乙烯生成的生理模式，不是果實是否有甜味、能否變色，或採收時是否已成熟。

更年型與非更年型果實