108 高普考高考二級 食品衛生行政 食品科學與加工學研究 考古題詳解

核心觀念

本題評量考生對「屠宰後肌肉生化轉變（Muscle-to-Meat Conversion）」及「肉品異常質構機制」的系統性理解。核心生化關鍵在於：

1. 肝醣分解與乳酸生成：宰後缺氧環境下，無氧醣解（Anaerobic Glycolysis）進行速度與終端 $\text{pH}$ 之變化歷程。
2. 三磷酸腺苷（$\text{ATP}$）消長與肌動肌凝蛋白（Actomyosin）形成：橫橋（Cross-bridge）解離需要 $\text{ATP}$，其枯竭導致不可逆結合與肌節縮短。
3. 內源性酵素水解（Endogenous Proteolysis）：鈣活化蛋白酶（Calpains）與溶酶體組織蛋白酶（Cathepsins）對肌原纖維骨架結構之裂解。
4. 緊迫效應（Stress Response）與蛋白質變性：急性緊迫（Acute stress）引起之「高溫低 $\text{pH}$ 變性」與慢性緊迫（Chronic stress）引起之「肝醣耗竭高終端 $\text{pH}$」。

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解題方法

本題為典型的「名詞解釋」申論題型（每小題 5 分，共 20 分）。在閱卷標準中，單純名詞翻譯或字面解釋僅能取得基本分（1～2 分）；若要取得滿分（4～5 分），作答結構必須切入以下三大層次：

1. 精準定義：闡述該現象發生的時間點與生理／物理狀態。
2. 生化與分子機制：必須提及關鍵分子（如 $\text{ATP}$、肝醣、乳酸、$\text{pH}$、肌動蛋白、肌凝蛋白、內源性蛋白酶）。
3. 外觀特徵與加工特性影響：說明肉品顏色、質地、保水力（Water Holding Capacity, WHC）之轉變及其加工利用價值。

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【答案】

(1) 死後僵直（Rigor mortis）

• 定義：指動物屠宰放血後，體內血液循環停止、氧氣供應中斷，肌肉組織由原先柔軟富彈性的鬆弛狀態，逐漸轉變為僵硬、失去伸展性的不可逆收縮過程。
• 生化機制：

1. 缺氧導致粒線體有氧呼吸停止，細胞轉向無氧醣解以維持能量代謝，並伴隨乳酸堆積。
2. 當肌肝醣耗盡時，$\text{ATP}$ 含量急遽下降。由於肌球蛋白橫橋（Myosin head）必須結合新的 $\text{ATP}$ 才能自肌動蛋白（Actin）上脫離，在缺乏 $\text{ATP}$ 的情況下，肌動蛋白與肌球蛋白形成永久性、不可逆的「肌動肌凝蛋白複合體（Actomyosin）」。
3. 肌漿網無法藉由 $\text{Ca}^{2+}-\text{ATPase}$ 泵將鈣離子收回，高濃度細胞質鈣離子促使肌節（Sarcomere）縮短，肌肉伸展性歸零，達到僵直高峰。

• 加工特性：處於完全僵直狀態的肉品保水性低、肉質堅韌，不適宜直接烹煮食用，但具備較高的鹽溶性蛋白提取潛力（若於僵直前鹽漬則可保留高 $\text{ATP}$ 之高保水特性）。

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(2) 自家消化（Autolysis / 熟成 Conditioning, Aging）

• 定義：又稱「死後解僵」或「肉品熟成（Aging）」，指屠體度過死後僵直高峰後，在無外來微生物參與下，僅由肌肉內部殘留之「內源性酵素」自發水解結構蛋白，使肉質逐步恢復柔軟、增加多汁性與風味的過程。
• 生化機制：

1. 肌肉細胞膜與溶酶體膜破裂，釋放出內源性中性蛋白酶（主要為鈣活化蛋白酶，Calpains）與酸性蛋白酶（組織蛋白酶，Cathepsins）。
2. 酵素針對肌原纖維的骨架結構蛋白進行特異性水解，主要分解 Z 線（Z-disk）結構（如 Desmin、Titin、Nebulin 及 Troponin-T 等），造成 Z 線脆弱斷裂。
3. 注意：肌動蛋白與肌凝蛋白本體之共價鍵並不被明顯水解，解僵並非肌動肌凝蛋白橫橋解開，而是肌原纖維骨架斷裂。

• 加工特性：肌肉張力下降、嫩度顯著提高；結構微破壞使水分子重新被毛細作用吸附而提升保水力；蛋白質被分解為微量胜肽及游離胺基酸，增加肉品甘味與熟成風味。

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核心觀念

本題評量考生對台灣傳統釀造食品——黑豆醬油（蔭油）​加工工藝之熟練度，涵蓋微生物製麴、固態／半固態發酵、物理萃取分級，以及熟成轉化之生化反應機制。

1. 產品本質與定義：

• 蔭油：以黑豆（Glycine max）為主要原料，經蒸煮、接種麴菌製成黑豆麴，經洗麴、拌鹽入缸，在台灣特有亞熱帶氣候下進行長時間（通常 120～180 天以上）日曝熟成之純釀造醬油。
• 分級依據：三者核心差異在於「發酵方式（乾式／濕式）」、「萃取道次（初汁／二汁）」與「是否額外加水稀釋調配」。

2. 法定規範與標準（以命題當年民國 108 年法規為準）：

• 依據 CNS 423（醬油）標準及衛生福利部於民國 108 年 1 月 1 日正式施行之「包裝醬油製程標示之規定」，純釀造蔭油之總氮量、胺基態氮含量及無鹽可溶性固形物皆有嚴格規範；不得添加酸水解胺基酸液，且總氮量規格直接反映出壺底油、高級與普通蔭油之等級差異。

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解題方法

本題為國家考試食品加工學之典型「製程＋原理」題型，解題架構應分為三大主軸：

1. 建立共同基底製程：先交代由原料黑豆至「入缸發酵」的共同前處理與製麴步驟，避免在各級別重複描述，節省作答時間。
2. 對比三大產品分流：

• 壺底蔭油：乾式封缸發酵，不外加鹽水，仰賴重力自然滲析沉降於缸底之極濃縮原汁。
• 高級蔭油：濕式發酵（或乾式後加鹽水浸提），壓榨取得之「第一道原汁（初汁）」。
• 普通蔭油：第一道榨汁後豆渣進行二次浸提之「二道汁」，或初汁調和二汁與適當食鹽水、糖類稀釋調製。

3. 生化與物理化學原理之系統化解析：由酵素水解、微生物熟成、非酵素性褐變（梅納反應）、抑菌保存四大維度切入，結合理工與化學反應式概念說明。

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選項分析

本題為高普考二級之專業申論題，非選擇題，無個別選項；考生應在試卷上以階層化大小標題與工藝比較表呈現，確立論點層次。各品項之評分關鍵對比點如下：

• 壺底蔭油：核心在於「乾式發酵／無外加水」、「甕底重力自然析出」、「未經二次稀釋」，總氮量及可溶性固形物最高。
• 高級蔭油：核心在於「第一道壓榨原汁（初汁）」，風味純淨、各項理化規格達特級／甲級標準。
• 普通蔭油：核心在於「豆粕二次加水浸提（二道汁）」或「初道汁高比例稀釋調配」，成本低，總氮量僅達基礎標準。

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解題技巧

1. 製程繪製竅門：採用標準工業方框流程圖（Flowchart），並在分流節點（如抽取、壓榨、二次浸提）以分支清楚展現，閱卷老師能一眼確認工藝邏輯。
2. 關鍵字給分點：答案務必精準出現：米麴菌（Aspergillus oryzae）、洗麴與悶麴、內切/外切蛋白酶、游離胺基酸（麩胺酸）、梅納反應（Maillard reaction）、耐鹽性酵母與乳酸菌。
3. 常見陷阱防範：

• 切忌將黑豆蔭油製程與黃豆小麥醬油（大豆醬油）混淆（蔭油有特有的「洗麴」步驟以洗去表面黑褐色孢子與黏液，消除苦澀味）。
• 切忌把「化學醬油（鹽酸水解植物蛋白）」寫入普通蔭油；題目問的是蔭油系列，應屬於釀造體系下的等級劃分。

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【答案】

一、黑豆蔭油之前置共同製作流程

三種蔭油之基底發酵過程相同，流程如下：

黑豆原料選別 → 浸泡（吸水膨脹） → 蒸煮（蛋白質適度變性） → 冷卻（30℃以下）
 → 接種米麴菌（Aspergillus oryzae 或 A. sojae） → 製麴（3～7天，通風控溫）
 → 出麴 → 洗麴（清水洗去表面孢子與苦澀物質） → 瀝乾 → 悶麴（拌入食鹽調節水分）
 → 入陶缸（甕）封缸

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二、壺底蔭油、高級蔭油、普通蔭油之分流製作流程

入缸後的熟成、抽取與後續加工呈現不同工藝分流：

核心觀念

本題評量罐頭食品加工工程學中「罐頭脫氣工藝」與「殺菌熱加工後化學／生物變質缺陷」兩大核心觀念：

1. 罐頭脫氣（Exhausting）：脫氣是指在封罐前將罐內頂隙（Headspace）及食品組織內部所含之空氣（特別是氧氣）排除的單元操作。其主要目的在於：建立罐內適當真空度、防止冷卻及儲存期間之氧化變質與內壁腐蝕、抑制好氧性微生物生長、避免殺菌升溫時內部壓力過高導致罐身變形或捲封處洩漏。
2. 肉類罐頭變色機制（Discoloration）：

• 黑變：以蛋白質熱裂解產生揮發性硫化物（如 $\text{H}_2\text{S}$），進而與金屬離子（特別是鐵離子 $\text{Fe}^{2+}$）化合形成黑色硫化鐵（$\text{FeS}$）沉澱為最主要途徑。
• 綠變：涉及肌紅蛋白（Myoglobin, Mb）血紅素（Heme）結構之變形與氧化，主要為硫化肌紅蛋白（Sulfmyoglobin）之生成，或微生物代謝產物（如過氧化氫 $\text{H}_2\text{O}_2$）氧化卟啉環生成膽綠素（Choleglobin）等綠色衍生物。

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解題方法

1. 子題 (1) 脫氣方法說明：

• 採用「加工工程原理」切入，挑選業界最標準且互有原理差異之三種脫氣法：熱充填脫氣法、蒸氣噴射脫氣法、機械抽真空脫氣法。
• 每種方法均依「操作原理」、「工藝特點」及「適用對象」三維度進行條列式說明，展現架構完整性。

2. 子題 (2) 肉類黑變與綠變成因：

• 採用「生化反應反應式與變質途徑」切入。
• 黑變：聚焦於含硫胺基酸（半胱胺酸、甲硫胺酸）熱解釋出硫化氫，與罐壁裸露鐵基或肉中游離鐵反應形成 $\text{FeS}$ 之化學機制，並輔以抗硫漆防止原理說明。
• 綠變：依成因分流為「化學反應性綠變（硫化氫＋殘存氧氣導致肌紅蛋白硫化）」與「微生物性綠變（產過氧化氫耐熱菌或殺菌不良導致膽綠素生成）」，說明肌紅蛋白血紅素輔基的分子變性過程。

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選項分析

本題為非選擇題（申論題），無選項分析。各子題評分切入點如下：

• 第 (1) 小題（10 分）：須列出三種具代表性之脫氣技術名稱（佔 3 分），並清楚解釋物理熱力學或機械運作原理與優缺點（佔 7 分）。
• 第 (2) 小題（10 分）：黑變原因須準確寫出「含硫胺基酸裂解」與「$\text{FeS}$ 黑色沉澱」（佔 5 分）；綠變原因須準確點出「肌紅蛋白之血紅素受硫化或過氧化」機制（佔 5 分）。

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解題技巧

1. 脫氣三法分類記憶竅門：記住「熱、氣、抽」三字訣：

• 熱：熱充填／加熱排氣箱（靠內容物膨脹及自身蒸氣）。
• 氣：蒸氣噴射法（靠外加高速過熱蒸氣置換頂隙）。
• 抽：機械抽真空法（靠真空泵物理負壓抽出）。

2. 肉類變色關鍵字檢核：

• 黑變必備關鍵詞：含硫胺基酸（半胱胺酸、甲硫胺酸）、高溫殺菌裂解、硫化氫（$\text{H}_2\text{S}$）、硫化鐵（$\text{FeS}$ 黑色）、抗硫漆（$\text{ZnO}$）。
• 綠變必備關鍵詞：肌紅蛋白（Myoglobin）、硫化肌紅蛋白（Sulfmyoglobin）、殘留氧、過氧化氫（$\text{H}_2\text{O}_2$）、膽綠素（Choleglobin）。

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【答案】

(1) 三種罐頭食品常用的脫氣方法及說明

罐頭食品在捲封前排除內部氣體之常用脫氣方法如下：

1. 熱充填脫氣法（Hot filling / 加熱排氣法）

• 原理與操作：將內容物預先加熱至高溫（通常為 $80\sim 85^\circ\text{C}$ 以上）立即裝罐並迅速封口；或將已裝罐之固形物連同湯汁通過「蒸氣排氣箱」（Exhaust box），利用常壓蒸氣或熱水使罐中心溫度達 $75\sim 85^\circ\text{C}$。高溫使食品組織內部的氣體膨脹逸出，且熱水蒸氣充滿頂隙並將殘留空氣擠出，捲封冷卻後，頂隙之水蒸氣凝結成水，體積劇烈縮小而形成真空。
• 特點與適用：設備成本低、操作直觀，能有效驅除食品組織深層內部之包埋空氣；缺點是耗能較大且易造成熱敏性成分降解。常用於果醬、果汁、濃縮湯、番茄製品及部分浸汁果蔬罐頭。

核心觀念

本題評量食品工程與加工學中「擠壓加工技術（Food Extrusion Technology）」之設備機構與「組織化植物蛋白（Texturized Vegetable Protein, TVP）」之加工機理：

1. 擠壓機基本單元操作與機械結構：擠壓機屬於高溫短時間（High Temperature Short Time, HTST）之連續式反應器，核心包含驅動機構、進料/調質系統、螺桿（分進料區、壓縮/揉捏區、計量/蒸煮區）、溫控套筒（barrel）、模頭（die）與切刀（cutter）。
2. 植物蛋白組織化（Texturization）生物化學與流變機理：大豆球蛋白（Glycinin, 11S）與伴大豆球蛋白（$\beta$-Conglycinin, 7S）在高溫（$130\sim180^\circ\text{C}$）、高壓（$3\sim10\text{ MPa}$）與強剪切力作用下，四級與三級結構解折疊變性（denaturation），胜肽鏈沿剪切流向伸展排列，並透過雙硫鍵（$-S-S-$）交換、氫鍵與疏水性交互作用重組為具有肉類肌肉纖維質感的纖維狀網狀結構。

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解題方法

1. 第 (1) 題（擠壓機構造簡圖）切入點：

• 繪製清楚的「縱剖面構造簡圖」，橫向展現物料前進方向（左進右出）。
• 完整標示六大基本組件：進料斗（及預調質器）、驅動馬達與齒輪箱、螺桿、加熱/冷卻夾套與套筒、模頭/出料孔模、旋轉切刀。
• 螺桿內部必須區分出功能明確之三階段：進料區（Feed zone）、壓縮/過渡區（Compression/Transition zone）、計量/均化區（Metering/Cooking zone），並呈現螺距或螺溝深度的梯度變化。

2. 第 (2) 題（TVP 製造流程）切入點：

• 以「單元操作流程圖（Block flow diagram）」為主軸，輔以「各步驟操作參數與物化變化機制」。
• 分段說明：原料篩選與調配 $\to$ 預調質（Pre-conditioning） $\to$ 擠壓蒸煮（變性、剪切定向） $\to$ 模頭出料與降壓膨發 $\to$ 切割成型 $\to$ 乾燥冷卻 $\to$ 成品包裝。

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選項分析（申論題各子題給分關鍵檢核）

本題為非選擇題之申論題，依公職考試閱卷評分要點分析得分關鍵：

• 第 (1) 題評分要點（10 分）：
• 簡圖結構完整性（進料斗、套筒、螺桿、模頭、切刀、驅動機構）：缺漏主要機構扣 $2\sim3$ 分。
• 螺桿三段式機能分區標註（進料、壓縮、計量）：未標明流動相態與幾何區隔者酌扣 $2$ 分。
• 圖面整潔度與流向箭頭指示：關係到閱卷第一印象，標註模糊扣 $1$ 分。
• 第 (2) 題評分要點（10 分）：
• 流程步驟邏輯完整性（原料 $\to$ 調質 $\to$ 擠壓 $\to$ 膨發切斷 $\to$ 乾燥）：缺漏關鍵單元（如乾燥或預調質）扣 $2\sim3$ 分。
• 蛋白質組織化機制說明：是否明確寫出「熱變性 $\to$ 分子解聚與伸展 $\to$ 剪切流場定向 $\to$ 雙硫鍵/疏水鍵交聯締合」，此為區分普通答案（$6\sim7$ 分）與名師標竿答案（$9\sim10$ 分）的核心關鍵。

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解題技巧

1. 簡圖繪圖口訣：「馬達帶箱推軸心，料斗落料入套筒；深溝進料漸縮緊，模孔閃蒸切刀斷」。
2. 繪製螺桿結構的幾何細節：進料區螺溝最深、螺距較寬（利於輸送固體粉末）；壓縮區螺溝漸淺（體積收縮、排氣、轉化為黏稠流體熔融態）；計量區螺溝最淺、剪切力最高（提供均勻高壓推力通過模頭）。
3. 名詞精確度：TVP 依產物含水率分為「低水分擠壓（乾法，水分約 $20\sim35\%$，出模後閃蒸膨發）」與「高水分擠壓（濕法，水分約 $50\sim70\%$，需外接長冷卻模）」。一般若無特別指明，以經典之低水分膨發型植物組織蛋白為作答基準，並加註高水分人造肉技術以展現答題深度。

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【答案】

(1) 擠壓機（Extruder）基本構造簡圖

 【 預調質器 (Pre-conditioner)】 (水/蒸氣混合)
 │
 ▼
 ┌──────────┐
 │ 進料斗 │ (Feed Hopper)
 └────┬─────┘
 │
 ┌──────────┐ ▼
 │ 驅動馬達 │ ┌─────────────────────────────────────┐
 │ & 變速 │───────│ 加熱/冷卻夾套 │
 │ 齒輪箱 │ 傳動軸│ (Heater bands / Cooling jackets) │
 └──────────┘ === │═════════════════════════════════════│
 │ [進料區] [壓縮/剪切區] [計量/蒸煮區] │──┐ 模頭 (Die)
 │ (Feed Zone) (Compression) (Metering) │ │=== [切刀]
 │ 螺溝深寬 螺溝漸淺壓縮 高溫高剪切 │──┘ (Cutter)
 │═════════════════════════════════════│
 │ 機筒 (Barrel) │
 └─────────────────────────────────────┘
 物料流動方向 ─────────►

構造組件機能說明：

1. 驅動系統（Drive system）：含變速馬達、變速箱與推力軸承，提供螺桿旋轉所需之扭力並承受物料產生之軸向反作用力。

核心觀念 本題測驗「水產加工學」中高經濟價值水產製品（烤鰻）的熱加工工藝與低溫保藏技術，涵蓋下列核心原理：

1. 熱加工與風味形成機制：白燒（Shirayaki，素烤去腥、脫脂、蛋白質變性）與蒲燒（Kabayaki，蒸煮軟化、重複著醬烘烤、梅納反應與焦糖化反應賦色賦味）之製程差異。
2. 食品凍結工程原理：高溫熟食降溫預冷防冷凝、急速凍結（Quick Freezing）迅速通過「最大冰晶生成帶」（$-1^\circ\text{C} \sim -5^\circ\text{C}$）以保護肌肉組織完整性、中心溫度標準（$\le -18^\circ\text{C}$），以及防止油脂氧化之「鍍冰衣（Glazing）」保鮮作業。

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解題方法

1. 第 (1) 題切入點：採「工藝流程比較法」。明確剖析「白燒」與「蒲燒」的定義及操作邏輯：

• 白燒著重於「無添加調味」的原味直接燒烤（整型、去腥、熟化、滴除多餘油脂）。
• 蒲燒則以白燒品為半成品基礎，透過「高溫蒸煮軟化」及「多段浸醬、反覆烘烤」達成醬香濃郁、色澤紅潤的品質要求。

2. 第 (2) 題切入點：採「連續式低溫凍結工序法」。不可僅答「放入冷凍庫」，須依工業化加工標準順序撰寫：

• 出爐預冷：避免冷凝水蓄積及減輕急凍機熱負荷。
• 急速凍結技術：說明設備型式、操作溫度、急速通過最大冰晶生成帶之物理意義，以及最終中心溫度規範。
• 凍後處理（鍍冰衣）：水產高脂製品防止凍結燒（Freezer burn）與脂質酸敗之關鍵操作。

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選項分析 本題為非選擇題（申論題），無選項可資逐一辨析。答題得分要點與評分指標配置如下：

• 第 (1) 小題（10 分）：
• 白燒作業方式（4 分）：須寫出原料前處理穿串、不加調味直接火烤（肉面／皮面）、烘烤目的（去腥、去油、蛋白質凝固）。
• 蒲燒作業方式（6 分）：須寫出白燒後之蒸熟工程（軟化）、多次反覆「浸漬調味醬液（著醬）與烘烤」（一般為 3～4 次）、成品外觀指標（梅納反應、光澤度）。
• 第 (2) 小題（10 分）：
• 預冷工程（2 分）：說明降溫目的（防止蒸氣凝結、抑制微生物生長）。
• 急速凍結作業（6 分）：設備型式（隧道式送風凍結機或螺旋式急凍機）、操作溫度（$-35^\circ\text{C} \sim -40^\circ\text{C}$）、通過最大冰晶生成帶（$-1^\circ\text{C} \sim -5^\circ\text{C}$）避免組織破壞、最終中心溫度達 $-18^\circ\text{C}$ 以下。
• 鍍冰衣與包裝貯藏（2 分）：鍍冰衣（Glazing）隔離氧氣、防止凍結燒，並移入 $-20^\circ\text{C}$ 以下冷凍庫保存。

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解題技巧

1. 名詞切勿混淆：白燒即「素烤」（不加醬）；蒲燒是「著醬烤」。蒲燒前若漏寫「蒸煮」步驟會被大幅扣分，因蒸煮是使鰻魚皮肉軟嫩、膠原蛋白轉化、去除多餘皮下脂肪的關鍵工序。
2. 凍結題目必備三要素：

• 溫度數據：急凍風溫（$-35^\circ\text{C} \sim -40^\circ\text{C}$）、中心溫度（$\le -18^\circ\text{C}$）。
• 學理術語：「急速通過最大冰晶生成帶（$-1^\circ\text{C} \sim -5^\circ\text{C}$）」，維持細小冰晶以避免解凍滴滴損失（drip loss）。
• 後續防護：高脂水產必提「鍍冰衣（Glazing）」，此為判斷考生是否具備工廠實務思維的鑑別點。

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【答案】

(1) 白燒鰻及蒲燒鰻的燒烤作業方式

一、白燒鰻（素烤）之燒烤作業方式

1. 原料穿串與整型：活鰻經放血、剖殺去骨、清洗去黏液後，進行切段或全魚整型，使用金屬針排穿刺定型，避免加熱時魚體收縮捲曲。