113 高普考高考二級 園藝 園產品處理學及加工學 考古題詳解

核心觀念

採收後的蔬果仍是活體組織，細胞持續呼吸、蒸散與代謝；但植株供水中斷，水分流失後的補充能力大幅降低。題目核心是說明：水分如何由細胞移至組織表面，再以水蒸氣散失，以及細胞與分子如何調節這個過程。

水分移動的基本驅動力是水勢差。水勢可表示為：

其中 $\Psi_w$ 為水勢，$\Psi_s$ 為溶質勢，$\Psi_p$ 為壓力勢，$\Psi_m$ 為基質勢，$\Psi_g$ 為重力勢。在蔬果組織的水分移動中，細胞膨壓與溶質濃度影響尤其重要。水分由水勢較高處移向水勢較低處；水分到達表面後，則受到內外水蒸氣壓差影響而蒸散。

解題方法：由細胞水勢到表面蒸散

1. 採收後供水中斷，水分收支轉為負值

採收使蔬果與植株的根、莖及葉片供水系統分離，蒸散流帶來的水分補充停止。採收後仍有水分持續由表面散失，因此組織含水量下降；溫度高、相對濕度低、空氣流動快時，散失通常更快。

2. 水分由細胞向組織表面移動

細胞失水時，液胞與細胞質中的水分減少，細胞水勢下降。組織內各處形成水勢梯度，水分便由內部較濕潤區域移向表層，再經細胞間隙及表皮逸出。

細胞膜與液胞膜上的**水通道蛋白（aquaporins）**可調節跨膜水分通透性。其活性、定位及表現量會影響水分在細胞間的移動速度，但蒸散的主要外在驅動力仍是組織內部與周遭空氣之間的水蒸氣壓差。

3. 水蒸氣經由氣孔、皮孔與角質層散失

水分到達表面後，可經由下列途徑逸散：

• 氣孔：許多蔬菜及部分果實表面具有氣孔，氣孔開度會影響水蒸氣擴散。
• 皮孔：木質化或具明顯皮孔的果實，可經皮孔散失水分。
• 角質層：即使氣孔關閉，表皮角質層仍有一定透水性；角質層較薄、表面受傷或蠟質層受損時，散失會增加。

蒸散速率可概念性表示為：

核心觀念

本題考查蔬果採收後保鮮技術的分類、作用原理，以及使用時如何兼顧品質延長與食品安全。保鮮的目的，是降低呼吸與蒸散、延緩成熟老化、抑制微生物生長及減少機械傷害；各技術須依產品種類、成熟度與用途選擇，並以安全衛生的採收、處理、包裝及冷鏈管理為基礎。

解題方法

可依「溫度與環境控制、物理處理、化學處理、包裝與加工」分類作答。每類列出代表方法及其保鮮作用，再說明可能的食品安全風險與管理方式，呈現「保鮮有效，也須使用合規、適當且可追溯」的原則。

一、常用保鮮技術大類

1. 低溫與冷鏈管理 預冷、冷藏及冷鏈運輸可降低呼吸作用、乙烯生成及微生物繁殖，延緩成熟與腐敗。應依蔬果的適溫儲藏，避免冷害；冷鏈也須維持清潔，避免溫度失控造成腐敗或交叉污染。

2. 氣調與包裝技術 控制儲藏環境或包裝內氧氣、二氧化碳比例的氣調儲藏（CA），以及調整包裝氣體組成的調氣包裝（MAP），可降低呼吸速率、延緩成熟。包裝須符合食品接觸材料規定，並依產品呼吸特性設計；氣體比例不當或包裝阻隔性過高，可能造成缺氧、異味及腐敗。

3. 濕度與蒸散控制 維持適當相對濕度、使用保濕包材或防止失水處理，可減少萎凋與重量損失。濕度過高或表面長期潮濕，則可能促進黴菌及細菌繁殖，故須兼顧通風、排除凝結水及衛生管理。

4. 物理處理 清洗、分級、修整、熱處理、輻射處理及機械傷害防護等，可去除污物、降低部分病原菌或腐敗菌、延長保存期限。熱處理強度須避免造成品質劣變；輻射食品應依規定使用及標示。清洗用水及設備須符合衛生要求，防止處理過程交叉污染。

5. 化學處理 使用合規的殺菌劑、殺菌清洗劑、防黴劑或其他保鮮用添加物，可降低微生物危害或延緩品質劣變。須使用核准的品項與用途、遵守使用濃度及殘留限量，並依規定清洗或標示；

核心觀念

本題考查兩種非酵素褐變：梅納反應與焦糖化。兩者都會使食品形成褐色、香氣及風味物質，但反應物不同：

• 梅納反應：還原糖的羰基與胺基化合物的胺基反應，不需要酵素參與。
• 焦糖化：糖受熱後自行分解、脫水、異構化及聚合，不需要胺基化合物參與。

答題時應依序交代「反應物與條件 → 主要反應階段 → 風味及色澤產物 → 有害物質」，並指出兩者在高溫加工中可能同時發生。

解題方法

先以「有無胺基參與」區分反應，再分別說明反應條件與機制。題目也要求有害物質，因此應舉出代表性例子，並簡要說明其形成來源及健康疑慮；不宜把所有褐變產物都直接稱為毒物。

梅納反應（Maillard reaction）

參與成分與環境條件

反應物主要是：

• 還原糖：如葡萄糖、果糖、乳糖、麥芽糖；糖的羰基可與胺基反應。蔗糖本身是非還原糖，通常需先水解成單醣，才較易直接參與。
• 胺基化合物：如游離胺基酸、胜肽及蛋白質的游離胺基；賴胺酸的 ε-胺基特別容易參與。

反應受溫度、時間、pH、水分活性及反應物濃度影響。加熱及較長處理時間通常會加速反應；偏鹼環境通常較有利於胺基親核性及反應速率。水分活性過高會稀釋反應物，過低則會限制分子移動，因此中等水分活性時常較容易進行。梅納反應可在低於焦糖化常見溫度時發生，但烘焙、烘烤及油炸等高溫加工會使反應加快。

反應機制

1. 初期：糖胺縮合與重排 還原糖的羰基與胺基縮合，形成不穩定的席夫鹼（Schiff base），再轉變為糖基胺。醛糖通常經阿馬多里重排（Amadori rearrangement）形成酮胺；酮糖則可經海因斯重排（Heyns rearrangement）形成相應產物。

2. 中期：裂解、脫水與羰基化合物生成 初期產物進一步經脫水、裂解、烯醇化及氧化還原等反應，形成二羰基化合物、還原酮、呋喃類及其他活性中間物。這些中間物可與胺基酸反應，經史特雷克降解（Strecker degradation）形成具香氣的醛類及含氮、含硫香氣物質。

3. 後期：聚合與褐色色素形成 中間產物彼此縮合、聚合，形成高分子褐色色素，統稱類黑精（melanoidins），並帶來熟食品的褐色、烘烤香與複雜風味。

可能產生的有害物質

• 丙烯醯胺（acrylamide）：在馬鈴薯及穀類等植物性食品中，還原糖與天門冬醯胺（asparagine）經梅納相關途徑形成；高溫、低水分的油炸、烘焙及烘烤食品較需注意。丙烯醯胺具有基因毒性及致癌疑慮。
• 晚期糖化終產物（AGEs）：由梅納反應的後續反應形成；長時間高溫加工可增加其生成，過量攝取的健康影響仍受研究關注。

核心觀念

本題考查農產品初級加工的管理範圍，以及乾燥加工如何藉由降低水分與水活性，延長蔬果保存期限。法規部分以命題當年（民國 113 年）為準：依《農產品生產及驗證管理法》第 18 條第 3 項授權公告的特定品項及加工方式，初級加工場只能加工公告所列的原料、產品與方式；取得初級加工場資格，不代表可以進行未列入公告的加工。

乾燥的保存效果，主要來自降低水活性（$a_w$），使微生物生長與酵素作用受到抑制。水活性不等於含水率：兩種食品即使含水量相近，水分與食品成分結合的程度不同，水活性也可能不同。因此，乾燥程度須配合產品特性與保存需求判定，不能只看重量減少多少。

解題方法：為何未開放其他蔬果加工方式

作答時要從「初級加工的政策定位」與「加工風險及管理能力」兩面說明。初級加工場以農民或農民團體利用自產農產品進行簡易加工為主，政策先納入技術與設備相對單純、加工流程較容易標準化及管理的方式。

蔬果的乾燥、粉碎及冷藏冷凍，通常較容易界定原料、加工流程與產品型態；冷藏冷凍仍須維持適當溫度與冷鏈，但不必然涉及複雜的配方或多段加工。相較之下，其他加工方式常有以下管理挑戰：

1. **流程及配方較複雜：**果醬、果汁、醃漬品等可能涉及加糖、加酸、調配、濃縮或多階段處理，產品品質與安全較受配方、原料成熟度、操作時間及設備條件影響。
2. **食品安全控制要求較高：**罐藏及其他熱加工須控制殺菌條件、容器密封與加工後污染；酸化、醃漬及發酵產品則須管理酸度、鹽度、發酵條件及微生物變化。若控制不當，可能造成微生物或毒素風險。
3. **設施與監測能力要求較高：**部分方式須有適當的加熱、充填、殺菌、密封或發酵設備，並能持續監控關鍵製程條件，對小規模場域的設備、技術與品管能力要求較高。
4. **產品及環境管理事項增加：**配方、食品添加物、包裝、標示、廢水及製程衛生等都須納入管理。須先建立適用的規範與輔導量能，才能降低加工及流通風險。

因此，初期以流程相對單純、風險較容易管理的方式列入公告，是為了在協助農產品加值與確保食品安全之間取得平衡；其他加工方式須另有適當的品項、製程及管理規範後，才適合納入。

常用乾燥加工方式及比較

乾燥可分成自然乾燥與人工乾燥。人工乾燥通常以熱量提供水分蒸發所需能量，再以氣流或真空等方式移除水蒸氣。蔬果含水量高，乾燥條件會影響色澤、香氣、質地與營養成分；實務上常先清洗、分級、切片，視原料及產品需要進行殺菁或防褐變處理。