112 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

本題考查小麥粉中麵筋蛋白的形成與功能，以及吐司麵包和中式麵條的配方、製程差異；第二小題則考查乳糜瀉患者適用的無麩質產品設計。

小麥粉加水、經攪拌或揉製後，醇溶蛋白（gliadin）與穀蛋白（glutenin）吸水並形成連續的麵筋網絡。醇溶蛋白主要提供延展性，穀蛋白主要提供彈性與強度；兩者共同使麵團具有黏彈性，能保留氣體、延展成片並維持形狀。稻米、玉米、蕎麥等穀粉缺乏可形成相同麵筋網絡的蛋白質，因此製成麵包或麵條時，結構與加工性通常不同。

乳糜瀉是對麩質相關蛋白產生免疫反應的疾病，產品須排除小麥、裸麥、大麥等含麩質穀物及其交叉污染來源。無麩質產品的配方與加工須另行建立結構，不能只把小麥粉直接換成另一種穀粉。

解題方法

先以「麵筋形成與功能」說明小麥粉為何適合，再比較吐司與中式麵條的成品需求：吐司要發酵、膨脹並保留氣體；麵條要壓延或成形，煮後仍有韌性、不易斷裂。最後依兩種產品的結構需求，分別說明無麩質原料、配方補強與製程調整。

（一）小麥粉的適用性及吐司、麵條差異

小麥粉為何適合

小麥粉加水並揉製後，麵筋蛋白形成具有黏彈性的三維網絡，可提供以下功能：

1. 保留氣體：吐司發酵時，麵筋網絡包覆酵母產生的二氧化碳，使麵團膨脹；烘烤後形成蓬鬆、有孔洞且能維持形狀的麵包組織。
2. 支撐延展與成形：麵團可揉製、分割、整形、壓延或切條，不易散裂。
3. 形成彈韌口感：加熱後蛋白質凝固、澱粉糊化，麵筋網絡仍能支撐成品，使麵包具有彈性、麵條具有咬勁。
4. 可依產品調整麵粉筋性：吐司通常使用蛋白質含量與筋力較高的小麥粉，以承受發酵與膨脹；中式麵條則依麵條種類選擇適當筋性，兼顧延展、成條及煮後質地。

吐司麵包與中式麵條的配方、製程比較

**作答關鍵：**吐司與麵條都依賴小麥麵筋，但吐司重點在「發酵膨脹與留氣」，麵條重點在「壓延成形與煮後韌性」。因此吐司配方通常有酵母及較多糖、油脂等配料；

核心觀念

本題考查兩種乾燥法的熱量傳遞、質量傳遞與乾燥後組織變化。比較時要連結「水分如何移出」與「組織如何收縮或形成孔隙」，再推論質地、外觀和貯存表現。

乾燥可用含水率表示：

其中 $m_w$ 為水分質量，$m_s$ 為乾物質質量。貯存穩定性則不能只看含水率，也要看水活性 $a_w$；降低 $a_w$ 可抑制微生物生長與部分化學反應。乾燥製品若吸濕，$a_w$ 上升，脆度也會下降。

解題方法

先說明兩種乾燥的操作原理，再依序比較四項結果：內部孔隙與收縮、質地、外觀、貯存。最後另列低溫熱風乾燥的原料、預處理、製程控制與包裝條件。

一、乾燥原理

熱風乾燥

以加熱空氣流經香蕉切片表面，熱量由熱風傳至物料，使水分蒸發；水蒸氣再由物料內部擴散至表面，並被氣流帶走。乾燥速率受空氣溫度、相對濕度、風速、切片厚度及物料內部水分擴散阻力影響。

乾燥初期，表面水分較易蒸發；後期表面逐漸乾燥，內部水分須向外遷移，通常進入降速乾燥階段。熱風乾燥設備簡單、操作成熟，但香蕉長時間接觸含氧熱空氣，容易產生收縮、褐變、香氣流失及營養成分劣化。

微波真空乾燥

微波能量使食品內部的水分子及帶電成分交互作用而生熱，屬於體積加熱；真空則降低水的沸點，使水分在較低溫度下蒸發。水蒸氣在壓力梯度下移出組織，故乾燥速度通常較快，產品受熱時間較短。

微波場可能造成局部加熱不均，香蕉含水量逐漸降低後，局部溫度也可能快速升高，因此須控制微波功率、真空度、裝料量與終點水分，避免熱點、局部焦化及乾燥不均。

二、兩種方法製作香蕉乾的比較

**比較時的關鍵：**微波真空乾燥的多孔結構有利於形成酥脆口感，卻也使產品較易吸濕。故不能單憑孔隙多就判定貯存性較佳；最終仍取決於乾燥終點、$a_w$、包裝阻濕性及封口品質。

核心觀念

本題考查三類天然抗氧化物的結構特徵與結構—功能關係：維生素 C 是水溶性還原劑；槲皮素是多酚類黃酮；薑黃素則具有酚羥基與共軛二酮鏈。作答時要把可供氫或電子的官能基，連結到自由基清除、金屬螯合及脂質氧化鏈中止等作用。

解題方法

畫結構時，先辨認各分子的骨架，再標出主要活性位置：

1. 維生素 C：五員內酯環、烯二醇及側鏈羥基。
2. 槲皮素：黃酮醇三環骨架、五個酚羥基與一個羰基。
3. 薑黃素：兩端取代芳香環及中央共軛二酮鏈。

接著以自由基清除反應式說明氫原子或電子如何轉移，再補充金屬螯合等作用。

（一）維生素 C（Ascorbic Acid）

結構式

分子式為 $\mathrm{C_6H_8O_6}$。可用下列縮寫骨架重畫；其中 $\mathrm{HOCH_2-CH(OH)-}$ 為側鏈，五員環為內酯環：

重點是環上的 $\mathrm{C(OH)=C(OH)}$ 烯二醇結構。此處容易供出氫原子或電子，是維生素 C 還原能力的重要來源。

抗氧化作用機制

維生素 C 可將氫原子或電子轉移給自由基，將其還原；自身則形成抗壞血酸自由基，並可進一步氧化為去氫抗壞血酸：

其自由基中未成對電子可在分子內離域，因此反應性低於原先攻擊脂質或其他分子的自由基，能中止自由基連鎖反應。維生素 C 也可再生維生素 E，使氧化後的生育酚恢復還原型。

維生素 C 能與鐵、銅等金屬離子作用，但需注意它具有雙重效應：在缺乏可參與氧化還原循環的金屬時，主要表現為抗氧化；在有鐵或銅及過氧化物存在時，維生素 C 將 $\mathrm{Fe^{3+}}$ 還原為 $\mathrm{Fe^{2+}}$，可能促進 Fenton 反應及活性氧生成。因此，作答不宜將維生素 C 的金屬作用一概寫成螯合、抗氧化。

（二）槲皮素（Quercetin）

結構式

槲皮素是黃酮醇，骨架為 2-苯基色原酮（flavonol），分子式為 $\mathrm{C_{15}H_{10}O_7}$。其取代位置如下：

• A 環：5、7 位各有一個 $\mathrm{-OH}$。
• C 環：3 位有 $\mathrm{-OH}$，4 位為羰基，2、3 位間有雙鍵。
• B 環：3′、4′ 位各有一個 $\mathrm{-OH}$，形成鄰位二酚（catechol）結構。

因此可寫成 3,5,7,3′,4′-五羥基黃酮。重畫時，先畫含氧的 C 環並標上 4-羰基與 2,3-雙鍵，再接 A 環和 B 環，最後依位置標出五個羥基。

核心觀念

地瓜薯片油炸時，原料中的還原糖會與游離胺基酸（尤其是天門冬醯胺）進行梅納反應。此反應同時影響薯片的褐變、風味與丙烯醯胺生成。題目給定的還原糖為鮮重含量，從 $2.5\ \mathrm{g}/100\ \mathrm{g}$ 增至 $7\ \mathrm{g}/100\ \mathrm{g}$，代表原料還原糖濃度為規格最佳值的 $7/2.5=2.8$ 倍；但成品變化並不會因此按比例增加，因為反應程度也受胺基酸含量、含水量、油炸溫度與時間等因素影響。

解題方法與影響分析

以「還原糖增加 $\rightarrow$ 梅納反應加劇」為主線，分別判斷色澤、口感與丙烯醯胺，再提出降低原料糖分或控制加工條件的策略。

• **色澤：**還原糖偏高會加速褐變，使薯片顏色加深，容易由金黃色轉為深褐色；若油炸條件不變，較易出現色澤不均或過度褐化。
• **口感與風味：**適度梅納反應可形成烘烤、焦香風味；反應過度則容易帶有焦苦味。深度褐變也常伴隨表面過度脫水與硬化，使口感偏硬、偏脆，降低產品品質。
• **丙烯醯胺：**丙烯醯胺主要在高溫、低水分的加工條件下，由還原糖與天門冬醯胺參與的反應生成。還原糖升高會增加可供反應的糖，通常使丙烯醯胺生成量上升；實際含量仍受天門冬醯胺含量、油炸溫度與時間等因素共同影響。