113 高普考高考二級 農產加工 高等食品化學 考古題詳解

核心觀念

食品加工可改善保存性、風味與質地，但加熱、煙燻、油炸、發酵及精製等製程，也可能使食品成分反應或分解，形成加工衍生污染物（processing contaminants）。答題時可依「形成反應與加工條件—代表食品—健康危害—降低方法」逐項論述，並區分加工過程生成的物質與原料中原有的天然毒素或環境污染物。

解題方法：按加工反應分類

一、高溫加熱與梅納反應相關物質

1. 丙烯醯胺（acrylamide） 天門冬醯胺與還原糖在高溫、低水分條件下，經梅納反應形成；常見於薯條、洋芋片、餅乾及烘焙食品。其具神經毒性，且被列為可能致癌物。可選用還原糖較低的原料，並控制溫度與時間，避免產品過度褐變或焦黑。

2. 雜環胺（heterocyclic amines, HCAs） 肌酸或肌酸酐、胺基酸與還原糖在肉類高溫煎烤、燒烤時反應形成，常見於高溫烹調的肉品。部分雜環胺具致突變及致癌性。降低肉品表面過度焦化、採用較低溫或較短時間加熱，並避免直接火焰接觸，有助減少生成。

3. 多環芳香烴（polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs） 有機物不完全燃燒或熱裂解可形成多環芳香烴；燒烤、煙燻食品會因煙霧沉積而受到污染，油脂滴落熱源也會加重生成。代表物苯並[a]芘具致癌性。控制火源與食品距離、避免油脂直接滴落火源、避免燒焦並去除焦黑部分，可降低攝入。

4. 呋喃及甲基呋喃（furan and methylfurans） 食品中的糖、胺基酸、抗壞血酸或脂質等成分受熱，可經不同途徑形成呋喃類物質。罐頭、咖啡及熱處理食品較受關注。呋喃具肝毒性，並有致癌疑慮；製程上可降低不必要的高溫加熱，消費端則可在安全條件下加熱並攪拌食品，使揮發性成分逸散。

二、油脂高溫處理與氧化產物

油脂在油炸、精製或反覆加熱時，會發生氧化、裂解及聚合反應，形成醛類、酮類、環氧化物及聚合物等。例如丙烯醛等揮發性醛類具有刺激性，部分氧化產物可能造成細胞毒性；高溫油脂也可能伴隨反式脂肪酸或其他劣變產物生成。應避免油炸油長時間或反覆高溫使用，控制加熱溫度，並避免油脂冒煙及食品殘渣累積。

三、煙燻、鹽漬及醃製形成的含氮化合物

核心觀念

本題考查蛋品在加工時，蛋白質、脂質、色素與含硫成分因加熱、酸鹼、攪拌、乾燥或貯藏所發生的變化。作答宜依「蛋白質變性與凝固、起泡與乳化、蛋黃脂質變化、色澤與風味變化、加工與貯藏造成的其他反應」分項論述，並連結各變化對產品品質的影響。

解題方法

以加工操作為主軸，說明加工條件如何改變蛋的化學與物理化學性質，再交代對質地、外觀、風味與保存性的影響。蛋品加工常見操作包括加熱殺菌、煮製、打發、乾燥、鹽漬及鹼製。

蛋白質的變性與凝固

蛋白與蛋黃都含有多種球狀蛋白質。加熱、酸鹼變化、鹽類或機械攪拌會破壞蛋白質原有的非共價作用力，使其天然構形展開，稱為變性。變性後，疏水性基團及反應性基團暴露，蛋白質彼此聚集；形成三維網絡並固定水分時，即表現為凝固。

加熱使蛋白質逐步變性、聚集，形成固態或凝膠狀組織；凝固程度受溫度、時間、pH、鹽類及加熱速率影響。加熱過度會使網絡收縮、保水性下降，質地變硬，並可能析出水分。酸或鹼也會改變蛋白質所帶電荷及分子間作用，進而影響溶解性、凝聚及凝膠性。

蛋白質變性通常不等於肽鍵大量水解，主要改變的是空間構形與分子間作用；只有在強酸、強鹼或長時間嚴苛處理下，才會顯著發生化學鍵裂解。

蛋白起泡與蛋黃乳化

打發蛋白時，攪拌使空氣進入液體，蛋白質分子在氣液界面吸附、展開並形成薄膜，穩定氣泡。蛋白質適度變性有助於泡沫形成；攪拌不足時起泡量低，攪拌過度則蛋白質膜受損、泡沫排液或破裂。油脂會干擾蛋白質在氣液界面的吸附，因此少量蛋黃混入蛋白也可能降低起泡性。糖可提高泡沫穩定性，但通常會延緩起泡。

蛋黃含有脂蛋白與磷脂等乳化成分。攪拌時，乳化成分吸附於油水界面，降低界面張力並使油滴分散；加熱則使其中蛋白質變性，影響乳化層與產品黏稠度。若乳化系統失穩，油滴會聚結、分層。

蛋黃脂質的變化

核心觀念

本題考查食品添加物的合法使用原則與風險管理，並以順丁烯二酸酐化製澱粉事件、塑化劑混入起雲劑事件，說明「有加工用途」不等於「可任意使用」：食品添加物須經核准，且只能用於公告的食品範圍、依規定限量使用。

**法規基準：以命題當年（民國 113 年）法規為準。**依《食品安全衛生管理法》第 3 條，食品添加物係為食品製造、加工、調配、包裝、運送、貯存等目的，添加或接觸於食品的物質；第 18 條授權中央主管機關訂定食品添加物的使用範圍、限量及規格標準。

食品添加物可用來保存、防止氧化、調整酸鹼、改善質地與色澤、增進風味或協助加工。但其使用必須符合安全與必要性，不能以工業原料取代核准品項，也不能超出核准用途與用量。

解題方法

依序回答四件事即可完整作答：

1. 說明食品添加物的加工意義。
2. 交代使用範圍及限量如何依法訂定。
3. 分別說明兩起事件的不法添加方式與目的。
4. 說明可能健康危害，並區分動物證據與人體風險。

法規部分以「核准品項、使用食品類別、最大使用量或使用條件、規格標準」為主軸；事件部分則按「加了什麼、加在哪裡、為何要加、可能造成什麼危害」作答。

食品添加物的意義與標準訂定

食品添加物的合理使用，可使加工流程穩定、延長保存期限、維持或改善食品品質，並滿足製造、運輸及貯存需要。使用添加物並非食品加工的必然條件，亦不得以改善外觀或降低成本為由，掩蓋原料劣化、製程不良或產品缺陷。

依《食品安全衛生管理法》第 18 條及其授權訂定的《食品添加物使用範圍及限量暨規格標準》，主管機關以正面表列管理：只有列入標準並符合規定的添加物，才可在指定食品類別與條件下使用。制定標準時，會評估添加物的毒理資料、每日可接受攝取量、預期食品攝取量、加工技術上的必要性及規格純度等因素，據以訂定可使用食品範圍、最大使用量或使用條件，以及品質規格。核准使用仍須遵守「符合使用目的、用量適當、不得造成健康危害」的原則。

順丁烯二酸事件

**不法添加方式與目的：**部分業者以未核准的順丁烯二酸酐處理澱粉，製成「順丁烯二酸酐化製澱粉」，再用於粄條、粉圓、黑輪等澱粉製品。順丁烯二酸酐遇水會轉為順丁烯二酸。這類改性澱粉可使食品呈現較有彈性、較具黏韌感的「Q 彈」口感；不法業者藉此改善產品質地、提升賣相或降低成本。順丁烯二酸酐化製澱粉並非當時核准的食用化製澱粉品項，因此不能因其能改善質地，就視為合法食品添加物。

核心觀念

本題分成三部分：食用油脂的氧化機制、高溫加熱造成的油脂變化與危害，以及油脂氧化與品質的檢測方法。作答時宜依「反應機制 → 生成物與危害 → 指標與判讀」的順序說明。

油脂氧化主要發生在含不飽和脂肪酸的部位。脂肪酸雙鍵越多，通常越容易氧化；其中多元不飽和脂肪酸的活性最高。油脂氧化可由自由基鏈反應引發，生成氫過氧化物，再分解成醛、酮、酸等次級產物。

一、食用油脂的氧化作用

1. 自動氧化

自動氧化是油脂在氧氣存在下，經自由基鏈反應逐步氧化的主要形式。反應可分為三階段：

**引發階段：**熱、光、金屬離子或其他促氧化因子使脂肪酸分子失去氫原子，形成脂質自由基 $L^\bullet$。

$$LH \rightarrow L^\bullet + H^\bullet$$

**傳播階段：**脂質自由基與氧氣反應形成過氧自由基，再從其他脂肪酸分子奪氫，使反應持續傳播。

$$L^\bullet + O_2 \rightarrow LOO^\bullet$$ $$LOO^\bullet + LH \rightarrow LOOH + L^\bullet$$

其中 $LOOH$ 為脂質氫過氧化物，是初級氧化產物，常造成過氧化價上升。氫過氧化物不穩定，受熱、光或金屬催化後可裂解，形成醛、酮、醇、酸及烴類等次級產物，造成油耗味、哈敗味與品質劣化。

**終止階段：**自由基彼此結合，形成較穩定的非自由基產物，鏈反應因而減緩。

2. 光氧化

光氧化由光敏化劑吸收光能後活化氧氣所引發。單態氧可直接攻擊不飽和脂肪酸雙鍵，形成氫過氧化物。其反應不一定經過自由基鏈反應，速度可快於一般自動氧化。

油品暴露於日光、賣場強光或透明容器照明時，容易發生光氧化。避光、使用不透光容器或添加適當抗氧化劑，可降低此類劣變。

3. 酵素促進氧化

脂氧合酶（lipoxygenase）可催化氧氣加成至多元不飽和脂肪酸，生成脂質氫過氧化物。此作用常見於含油食品原料或加工過程中細胞組織遭破壞時，可能引起異味及色澤變化。

4. 氧化程度與油脂組成的關係

油脂中的不飽和度越高，通常越容易氧化；氧氣、光、熱、金屬離子及較大的暴露表面積皆會加速反應。生育酚等抗氧化劑可延緩自由基鏈反應，但抗氧化能力會受種類、濃度及加工條件影響。

二、高溫加熱油脂的成分變化與危害

高溫加熱時，油脂可能同時發生熱氧化、水解、聚合及異構化等反應。反應程度受溫度、時間、氧氣供應、油脂不飽和度，以及食物帶入的水分與碎屑影響。

1. 熱氧化與裂解

油脂在高溫及氧氣存在下，過氧化物迅速形成又迅速分解，因此過氧化價不一定隨加熱時間持續上升。分解產物包括醛、酮、低分子脂肪酸、醇及烴類等，會造成刺激性氣味、油耗味及營養品質下降。

其中部分揮發性醛類具有刺激性或細胞毒性。過熱時甘油骨架也可能生成丙烯醛（acrolein），造成煙霧與刺激性氣味。

2. 水解

油炸食品中的水分可使三酸甘油酯水解，生成游離脂肪酸、單酸甘油酯、二酸甘油酯及甘油。水解會使酸價上升，也可能降低油脂的熱穩定性並改變風味。

3. 聚合與環化

脂肪酸自由基或其氧化產物可彼此反應，形成二聚體、聚合物及環狀化合物。這些高分子物質會使油脂黏度增加、顏色變深、起泡及附著性增加，亦是使用過久油炸油的重要劣化指標。

4. 異構化與反式脂肪酸

長時間或極端高溫加熱可能造成部分不飽和脂肪酸異構化，形成反式脂肪酸；一般烹調條件下的生成量通常低於工業氫化，但仍應避免油脂反覆長時間高溫使用。

5. 主要危害

劣化油脂可能含有較多脂質氧化產物、游離脂肪酸及極性聚合物，導致風味不良、脂溶性營養素損失，並增加人體攝入反應性氧化產物的機會。高溫烹調時若食物焦化或油脂長時間冒煙，也可能伴隨有害熱裂解產物；