114 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

本題考查蒸發濃縮的物料衡算。假設固形物不流失，進料與終產品中的固形物重量相等。

$^\circ\mathrm{Brix}$ 表示每 $100$ 重量單位溶液中可溶性固形物的重量百分比。因此，$12^\circ\mathrm{Brix}$ 代表原汁固形物質量分率為 $0.12$，$45^\circ\mathrm{Brix}$ 代表終產品固形物質量分率為 $0.45$。

解題方法

先計算原汁所含的固形物重量：

濃縮時固形物守恆，所以終產品仍含有 $120\ \mathrm{kg}$ 固形物。設終產品重量為 $P$，則：

核心觀念

切片蘋果在切開後，細胞組織受損，原本分隔的多酚類物質、氧氣與多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）接觸。PPO 催化酚類氧化成醌類，醌再聚合形成褐色物質，造成酵素性褐變。冷凍可降低酵素反應速率，但若未迅速凍結，或產品在貯運中溫度波動、解凍，褐變仍可能發生。

本題重點是以多重障礙控制褐變：抑制 PPO、降低可用氧、調整酸鹼值、減少酵素與基質接觸造成的影響，並以快速冷凍與低溫貯運維持品質。

解題方法：建立加工至貯運的控制方案

1. 原料與前處理 選用成熟度適中、無碰傷及腐敗的蘋果，洗淨後以鋒利刀具切片，降低組織壓傷。切片後立即浸漬於抗褐變液，避免切面長時間暴露於空氣。

2. 抗褐變浸漬 可使用抗壞血酸與檸檬酸的水溶液。抗壞血酸具有還原作用，可將褐變反應產生的醌還原回酚類，延緩褐色聚合物形成；檸檬酸降低表面 pH，抑制 PPO 活性，並可螯合 PPO 所需的銅離子。浸漬條件應先以小規模試驗確認濃度、時間與風味適口性，浸漬後充分瀝除表面液體。

3. 控制氧氣與包裝 採用低透氧包材及適當真空包裝或低氧氣調包裝，降低切面接觸氧氣的機會。包裝須避免壓傷切片，並維持封口完整；若使用氣調包裝，須依產品特性及包材阻隔性設定氣體比例，不能只靠抽真空而忽略封裝漏氣。

核心觀念

本題考查大麥芽中兩種澱粉水解酵素的作用方式不同，以及如何利用不同反應產物分別測定其活性。

• **α-澱粉酶（α-amylase）**是內切酵素，會隨機水解澱粉分子鏈內的 α-1,4 糖苷鍵，快速縮短澱粉鏈、降低黏度，也使碘－澱粉呈色減弱。它不能水解 α-1,6 分支鍵。
• **β-澱粉酶（β-amylase）**是外切酵素，從澱粉非還原端逐步切除麥芽糖，遇到 α-1,6 分支點即停止，因此會留下 β-極限糊精（β-limit dextrin）。

因此，測 α-澱粉酶時可觀察β-極限糊精被進一步分解、碘呈色改變的速率；測 β-澱粉酶時則可觀察麥芽糖生成量或還原糖增加量。

解題方法

先將大麥芽粉碎，以適當緩衝液萃取酵素，離心或過濾取得澄清萃取液。測定時控制底物濃度、pH、反應溫度與時間，並設不加酵素的底物空白；每一反應以終止液停止反應後，再測定產物或顏色變化。酵素活性應以固定條件下的初速率表示，並扣除空白值。

一、測定 α-澱粉酶：β-極限糊精－碘呈色法

1. 以純化的 β-澱粉酶作用於可溶性澱粉，直到澱粉主要可被 β-澱粉酶分解的部分已反應完全，製得 β-極限糊精底物。
2. 將大麥芽萃取液加入 β-極限糊精，在固定 pH、溫度下反應。
3. 定時取樣並加入稀碘液，以分光光度計測定吸光值，或以標準色階比較顏色。
4. 計算碘呈色強度隨時間下降的速率。α-澱粉酶切短糊精鏈，使碘與長鏈糊精形成的呈色減弱；下降愈快，α-澱粉酶活性愈高。

可用吸光值變化表示：

核心觀念

堅果含有較多不飽和脂肪酸，特別是油酸、亞麻油酸等；脂肪酸的雙鍵愈多，愈容易被氧化。堅果破碎、烘焙或研磨後，脂質與氧氣接觸面積增加，室溫儲藏時容易發生氧化酸敗，產生不愉快氣味與風味。

本題重點是說明脂質氧化的反應途徑與促進因子，並提出能降低氧化速率、保護油脂的加工與包裝策略。

（一）常溫下誘發脂質氧化的主要途徑與因子

主要反應途徑：自動氧化

常溫儲藏時，堅果脂質酸敗主要由自由基連鎖反應造成，亦稱脂質自動氧化。反應可分為三階段：

1. 起始（Initiation） 熱、光、金屬離子或其他自由基使脂肪酸分子失去氫原子，形成脂質自由基 $L\cdot$。 $LH \rightarrow L\cdot + H\cdot$

2. 傳播（Propagation） 脂質自由基迅速與氧氣反應，形成過氧自由基；過氧自由基再從其他脂質分子奪取氫原子，生成氫過氧化物並產生新的脂質自由基，使反應持續擴大。 $L\cdot + O_2 \rightarrow LOO\cdot$ $LOO\cdot + LH \rightarrow LOOH + L\cdot$

3. 終止（Termination） 自由基彼此結合形成較穩定、反應性較低的產物，連鎖反應因而減緩。 $L\cdot + L\cdot \rightarrow L-L$

脂質氫過氧化物 $LOOH$ 是初級氧化產物，通常氣味不明顯；它進一步分解成醛、酮、醇及短鏈脂肪酸等二級產物，才形成典型油耗味、哈喇味或其他酸敗異味。

促進氧化的因子

• 脂肪酸不飽和度高：雙鍵愈多，愈容易被自由基攻擊。
• 氧氣充足：包裝內殘留空氣、包材透氧率高或封口不良，都會促進氧化。
• 光線與熱：光照及較高溫度可促使自由基生成，並加速氫過氧化物分解。
• 金屬離子：鐵、銅等可催化脂質氫過氧化物分解，產生新的自由基。
• 加工造成的破壞：切碎、研磨、剝皮及烘焙會增加脂質與氧氣的接觸，並破壞部分天然抗氧化物。
• 儲藏時間及水分狀態：儲藏愈久，累積氧化程度愈高；水分含量及水活性也會影響氧化反應速率，其影響與產品及水分狀態有關，不能一概而論。

除自動氧化外，光敏物質參與時也會發生光氧化；脂肪氧合酶等酵素則可催化脂質氧化。長期室溫儲藏堅果的主要控制重點仍是抑制氧氣、光、熱及金屬離子所促進的氧化反應。

（二）延長室溫儲藏貨架期的具體加工策略

1. 降低氧氣接觸

核心觀念

本題考查農藥最大殘留容許量（MRL）的訂定依據，以及如何用毒理資料與膳食暴露量確認消費者安全。MRL 是主管機關對特定農藥與食品組合訂定的法定殘留上限，單位通常為 mg/kg；它兼具依農藥合理使用情形訂定的管理標準，以及保護消費者健康的功能。

以命題當年（民國 114 年）法規為準，《食品安全衛生管理法》第 15 條第 1 項第 5 款禁止食品中農藥殘留超過安全容許量；同條第 2 項規定，殘留農藥安全容許量標準由衛生福利部會商相關機關定之。具體標準見《農藥殘留容許量標準》。

MRL 不等於毒理上的安全攝取量。 MRL 是食品中殘留濃度的法定管制值；是否安全，須把各食品中的殘留濃度乘上攝食量，估算消費者實際攝入的農藥總量，再與健康參考值比較。

解題方法

作答時可依「毒性基準—殘留資料—膳食暴露—風險判定」的順序，說明 MRL 如何從農藥使用與毒理資料推導，並指出長期與短期暴露須分別評估。

（一）訂定 MRL 的科學基礎與主要依據

1. 毒理學資料與健康參考值

依農藥及其相關代謝物的毒理試驗，考察急性、慢性、致癌、生殖發育及神經毒性等危害，找出適當的無觀察到不良作用劑量（NOAEL）或其他毒理起始點，再考量動物與人體差異、個體差異等不確定性，訂定安全係數。

慢性健康參考值為每日可接受攝取量（ADI），基本概念可表示為：

$\mathrm{ADI}=\frac{\mathrm{NOAEL}}{\text{安全係數}}$

ADI 通常以 mg/kg bw/day 表示，代表終生每日攝取而不致產生明顯健康風險的量。急性參考劑量（ARfD）則依可能造成短期健康影響的毒理資料，評估單日或短時間攝取的安全量。

2. 優良農業操作與田間殘留試驗

MRL 須對應農藥依核准或建議方式使用的情形，也就是優良農業操作（GAP），包含施用劑量、次數、施藥時期及採收前安全期限等。藉由田間殘留試驗，掌握依 GAP 使用後作物中可能出現的殘留量與變異，作為訂定作物別殘留上限的依據。

評估也須確認殘留定義，即檢驗與風險評估所納入的母體農藥及相關代謝物；必要時納入食品加工或儲存造成的殘留變化。

3. 國人飲食與總暴露評估

以各類食品的殘留資料及國人攝食量，估算不同食品對農藥攝入量的貢獻並加總。設定某一作物的 MRL 時，須一併考慮同一農藥可能存在於其他食品中的暴露，避免單一品項看似合格，但多種食品累積攝入後超出健康參考值