112 高普考高考二級 水產利用 水產加工學研究 考古題詳解

核心觀念

水產煉製品的彈性，主要來自魚肉肌原纖維蛋白質形成連續、細緻且能 удерж水的三度空間凝膠網絡。其中肌球蛋白，尤其肌球蛋白重鏈，是主要成膠蛋白。題目要求依製程順序說明蛋白質如何從魚肉組織轉為魚漿溶膠，再形成凝膠，並說明三種添加物如何促進蛋白質溶出或交聯。

解題方法

依「擂潰形成溶膠 → 低溫靜置形成初期凝膠 → 加熱形成穩定凝膠」整理蛋白質變化；再把聚合磷酸鹽、氧化劑及轉麩醯胺酸酶分別對應到蛋白質的溶出、化學交聯、酵素交聯。

（一）擂潰、低溫凝膠與加熱凝膠的形成機制

1. 擂潰：肌原纖維蛋白溶出，形成魚漿溶膠

魚肉經擂潰、斬拌或研磨後，肌肉組織與肌原纖維結構受到破壞。加入食鹽後，肌原纖維蛋白溶出，尤以肌球蛋白及肌動球蛋白為主；蛋白質分散於水相，形成具有黏性的魚漿溶膠。

擂潰也增加蛋白質與水、鹽的接觸，使蛋白質部分展開，暴露疏水性基團、巰基等反應部位，提供後續蛋白質聚集與交聯的條件。此時魚漿仍可流動，尚未形成完整凝膠網絡。

2. 低溫凝膠：蛋白質初步聚集與酵素交聯

魚漿於適當低溫靜置時，肌球蛋白部分展開並彼此靠近，形成初期的蛋白質網絡，稱為低溫凝膠或「坐身」（suwari）。魚肉內源性轉麩醯胺酸酶可促進肌球蛋白間的共價交聯，形成 $\varepsilon$-($\gamma$-glutamyl) lysine 鍵，使肌球蛋白重鏈聚合，增強網絡結構。

低溫凝膠階段形成的網絡較細緻，能改善凝膠強度、彈性及保水性。不同魚種的內源性酵素活性與蛋白酶活性不同；若蛋白酶作用過強，會分解肌球蛋白等蛋白質，使凝膠變弱，甚至產生「火腿狀」軟化現象。

3. 加熱凝膠：蛋白質熱變性並形成穩定網絡

後續加熱使肌球蛋白等肌原纖維蛋白質進一步變性、展開並聚集，形成較穩定的三度空間網絡。蛋白質分子間可透過疏水性作用、氫鍵、離子作用及雙硫鍵等交互作用結合；若先前低溫階段已形成酵素交聯，這些交聯也會共同穩固凝膠。

適當加熱可使凝膠具有良好彈性、強度及保水性；加熱不足會使網絡不完整，過度加熱則可能造成蛋白質過度收縮、聚集粗化及水分排出，降低成品品質。

（二）三種添加物提升魚漿彈性的原理

1. 聚合磷酸鹽

核心觀念

本題把魚鱗膠原蛋白萃取與低酸性密封包裝食品的殺菌觀念連在一起，依序考查原料前處理與萃取原理、低酸性食品判定、殺菌釜的傳熱與耐壓設計，以及商業殺菌的目標菌。

低酸性密封包裝食品的判定界線為：成品平衡 pH 大於 4.6，且水活性 $A_w$ 大於 0.85。水活性高、密封後形成低氧環境，又未充分殺菌時，須特別防範肉毒桿菌芽孢萌發、生長及產毒。

解題方法

（一）魚鱗粗膠原蛋白的萃取

魚鱗含有膠原蛋白，也含有非膠原蛋白、脂質與鈣鹽等成分。萃取前通常先清洗、去除附著組織並粉碎，再依序進行脫脂、去除非膠原蛋白與脫礦；之後萃取、分離回收，即可取得粗膠原蛋白。常見回收步驟包括鹽析、離心、透析及乾燥。

三種處理法的原理如下：

1. 化學藥劑法（酸鹼處理） 酸處理可使膠原纖維膨潤，削弱分子間的離子作用、氫鍵等非共價作用，使膠原溶出；常用稀醋酸、檸檬酸或鹽酸。鹼處理常用氫氧化鈉，主要用以去除非膠原蛋白、脂質及其他雜質，並可促進組織解離。藥劑濃度與處理時間須適當，避免過度水解或破壞膠原結構。

2. 酵素處理法 利用蛋白酶選擇性分解妨礙膠原溶出的部分，例如非膠原蛋白或膠原分子的端肽區，使膠原較易溶出。常見作法是以胃蛋白酶輔助稀酸萃取；控制得當時，可提高萃取率並減少對膠原三股螺旋主體的破壞。

3. 微生物處理法 利用微生物發酵產生的有機酸與酵素協助處理魚鱗。微生物產酸可使魚鱗膨潤、促進礦物質溶出；微生物產生的蛋白酶則可分解部分非膠原蛋白或組織基質，使膠原較易釋出。發酵條件須控制適當，以免膠原遭過度分解。

（二）低酸性玻璃瓶裝膠原蛋白飲的界線

判斷時使用低酸性密封包裝食品的兩項界線：

核心觀念

本題考查真空凍結乾燥（freeze drying、lyophilization）的基本原理，以及凍乾產品復水性佳的原因。關鍵在於：先將水產品中的水凍結，再於低壓環境下使冰直接昇華，藉此避免液態水流動與高溫造成的組織收縮和結構破壞。

解題方法

依序從「水如何移除」與「乾燥後結構如何保留」切入：先說明凍結、昇華及高真空的作用，再比較凍乾與熱風乾燥對產品孔隙結構的影響；最後界定共晶點，並說明預凍溫度須低於共晶點的原因。

（一）真空凍結乾燥原理及高真空的必要性

真空凍結乾燥分成預凍、一次乾燥與二次乾燥：

1. 預凍：將水產品降溫，使其中大部分水分形成冰晶。凍結時，溶質被排除於冰晶之外，集中在未凍結的濃縮液相中。
2. 一次乾燥（昇華乾燥）：在低壓下供給適量熱量，使冰不經液態而直接昇華成水蒸氣，再由冷阱捕集。此階段主要除去冰態水。
3. 二次乾燥（解吸乾燥）：在維持低壓的條件下適度升溫，除去仍吸附於固體基質中的少量未凍結水分，降低最終含水量。

水的三相點約為 $0.01^\circ\mathrm{C}$、$611\ \mathrm{Pa}$（約 $4.58\ \mathrm{mmHg}$）。凍結乾燥時須將壓力降至三相點壓力以下，避免冰融化成液態水，讓水分可由冰直接昇華。高真空也降低水蒸氣分壓，使冰較容易持續昇華，並利於水蒸氣移往冷阱、加速除水。若壓力太高或熱量供應不當，產品可能融化或局部塌陷，破壞乾燥結構。

（二）凍乾水產品復水能力優於熱風乾燥的原因

凍乾過程中，冰晶昇華後會在原位置留下孔隙，形成多孔、疏鬆且較能維持原有形狀的組織。水復水時可沿著孔道迅速進入內部，因此復水速度通常較快，吸水量也較高。

核心觀念

包冰（glazing）是在冷凍水產品表面形成一層薄冰膜，使產品與外界隔離，減少貯藏期間的水分昇華與氧氣接觸。這層冰膜會隨時間逐漸融化或受損，因此是冷凍貯藏的保護層，不能取代適當的包裝與低溫管理。

包冰的主要目的如下：

• 防止凍藏乾耗：降低產品表面水分昇華，減少重量損失及表面凍燒。
• 減少氧化與品質劣變：隔絕部分氧氣，減緩脂質氧化、褪色及風味劣變。
• 維持外觀與品質：使魚體表面較不易乾裂、變色，延長冷凍貯藏品質的維持時間。

解題方法

依題目分成三個層次作答：先交代表面結冰形成保護膜的原理與功能，再比較浸漬及噴霧的操作方式，最後說明三種添加物各自要改善的品質問題。添加物的重點在於區分其功能：海藻酸鈉著重冰膜附著與完整性；次氯酸鈉著重用水的微生物控制；抗壞血酸鈉著重抗氧化與防褐變。

浸漬法

將已凍結的水產品短時間浸入低溫包冰水中，取出後使表面水分凍結，形成冰膜。產品與水的溫差、浸漬時間、水溫及冰水濃度會影響包冰量與冰膜均勻度。浸漬時間過短，冰膜可能不足；過長則包冰量增加，也可能造成產品表面局部融化或冰膜過厚。

噴霧法

核心觀念與解題方法

本題考查魚體初級處理、死後熟成、魚肉色澤控制，以及低溫保鮮四種不同目的的原料處理。作答時依序交代「怎麼做」與「為什麼做」，並說明各處理對品質的作用與限制。

（一）三去三清

方法：「三去」是去鱗、去鰓、去內臟；「三清」是將魚體表、腹腔及加工時沾附的血污與殘留物清洗乾淨。實務上依魚種與產品需求，可再修除腹膜、血合肉或其他不適食部位，最後以符合衛生要求的冷水沖洗，並迅速瀝乾、冷卻。

目的：

1. 去除不可食或影響口感的部位，提升外觀與食用便利性。
2. 鰓、內臟及血污容易帶入微生物與酵素；及早去除並洗淨，可降低污染與腐敗風險。
3. 減少腥味、苦味及腹腔內容物污染魚肉的機會，改善後續分切、冷藏或加工的品質。

處理時須保持刀具、工作檯與清洗用水衛生，並避免魚體長時間浸水或處於較高溫度，以免交叉污染、吸水或加速品質劣變。

（二）魚肉熟成

**方法：**魚死後先完成衛生處理，再在低溫、清潔且受控的條件下靜置一段時間，使死後生化變化適度進行。熟成不是常溫放置；時間與溫度須依魚種、魚體大小、鮮度及用途調整，並持續維持低溫與衛生。

**核心機制：**魚死後肌肉中的 ATP 逐步分解，常用的概略路徑為：

其中肌肉逐漸失去 ATP 後會進入死後僵直；後續自體酵素作用使肌肉組織變化，質地可由僵硬轉為較柔軟。IMP 是重要的鮮味核苷酸，可提升鮮味；若熟成過度，IMP 進一步分解為肌苷與次黃嘌呤，鮮味下降，並可能出現苦味及腐敗品質。