110 高普考高考三級 食品衛生檢驗 食品加工學 考古題詳解

核心觀念

本題考查凍結真空乾燥（冷凍乾燥，freeze-drying）的乾燥原理，以及設備中負責凍結、供熱、維持真空與捕集水蒸氣的基本元件。凍結乾燥利用水在低壓下由固態直接轉為氣態的昇華作用除去水分，避免液態水大量存在於食品中，因此能減少乾燥時的熱損傷，並較能保留食品原有形狀、色澤、香氣與結構。

解題方法

依製程順序說明原理，再逐一對應設備元件與功能：

1. 先凍結食品，使其中的水分形成冰晶。
2. 降低乾燥室壓力並供給熱量，使冰在低壓下昇華成水蒸氣，完成一次乾燥。
3. 繼續降低殘留水分，使食品中未凍結或吸附的水分脫附，完成二次乾燥。
4. 將水蒸氣移出乾燥室並凝結捕集，避免水蒸氣累積、妨礙乾燥。

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，產品維持在凍結狀態，乾燥室壓力低於冰的平衡蒸氣壓，使冰不經液態直接昇華。一次乾燥主要除去冰晶；二次乾燥則藉由較高的產品溫度與低壓，移除仍留在乾燥食品中的結合水。

設備基本元件與功能

核心觀念

醃漬（curing）是以食鹽及硝酸鹽、亞硝酸鹽等醃漬劑處理肉品，使肉品形成特有風味、色澤與保存性的一種加工方法。常搭配糖、香辛料及抗壞血酸鹽（或異抗壞血酸鹽）等配料，並可結合冷藏、乾燥、發酵或加熱等加工條件。

本題重點有二：

1. 說明醃漬的加工原理，尤其是食鹽與其他加工條件如何降低肉品腐敗風險。
2. 說明亞硝酸鹽在肉品中的主要功能，以及它如何生成一氧化氮並形成醃漬肉色。

解題方法

先概述醃漬整體的保存原理，再集中說明亞硝酸鹽的功能與反應路徑。作答時可依「保存與抑菌、色澤、抗氧化、風味」整理功能；機制則用「亞硝酸鹽生成一氧化氮，一氧化氮與肌紅蛋白結合」串起來。

醃漬的原理

醃漬時，食鹽提供鹹味，並透過滲透作用及降低水活性（$a_w$），抑制部分微生物生長；糖可調節風味，並在發酵型肉品中作為乳酸菌發酵基質。醃漬劑進入肉品後，配合冷藏、乾燥、發酵或加熱等處理，形成多重保存障礙，延緩腐敗並提升肉品的特有品質。

醃漬並不等同於殺菌。其保存效果取決於食鹽濃度、醃漬劑用量、溫度、時間、產品酸度與水活性等因素，通常須搭配適當加工及衛生管理。

亞硝酸鹽的功能與反應機制

形成醃漬肉色

亞硝酸鹽在肉品酸性環境中可形成亞硝酸，再經還原反應生成一氧化氮（NO）。簡化反應可表示為：

核心觀念

本題考查無菌裝填包裝的定義、利樂包裝的多層複合材料功能，以及保久乳的製程與滅菌原理。作答時應掌握三個重點：產品與包材分別滅菌、在無菌環境中裝填封口，以及以足夠的熱處理達到商業無菌。

解題方法

依「技術定義 → 包材結構與功能 → 保久乳製程及滅菌條件」的順序作答。說明製程時，應把產品滅菌與包材滅菌分開交代，再指出兩者如何在無菌環境中接合，才能說明常溫保存的原因。

無菌裝填包裝技術定義

無菌裝填包裝（aseptic packaging）是指：將食品先經適當處理，使其達到商業無菌；包裝材料與容器則另行滅菌；再於無菌環境中將產品裝填至無菌包材，並立即封口，以防止微生物再次污染。

因此，無菌包裝並非只把產品加熱滅菌。若產品已滅菌，但包材、設備或封口處受到污染，仍會造成變質。其核心是「產品滅菌、包材滅菌、無菌裝填與封口」彼此配合。

常見利樂包裝材料特性

利樂包裝為多層複合包材，各層材料分工合作。常見結構包含紙板、聚乙烯（PE）與鋁箔；各層比例與厚度會依產品及包裝規格調整。

• 紙板層：提供包裝的挺度與形狀，方便堆疊、搬運及印刷；本身不負責主要的氣體或水蒸氣阻隔。
• 聚乙烯層：提供防水與熱封功能，使包裝層間接合並形成密封；內層 PE 可隔開食品與鋁箔，也可形成封口面。
• 鋁箔層：提供良好的光線、氧氣與水蒸氣阻隔，減少光照及氧化對乳品風味、色澤與營養成分的影響。
• 複合結構整體：兼具阻隔、密封、挺度與易於運輸的特性，適合無菌裝填及常溫流通。

包材各層的功能互補：紙板主要支撐，鋁箔主要阻隔，PE 主要防水及熱封。包裝的無菌性則須靠包材滅菌、無菌操作與完整封口共同維持。

保久乳製程與滅菌條件

製程流程

保久乳常見製程如下：

1. 原乳驗收與前處理：檢查原乳品質，經過濾或澄清，去除異物。
2. 標準化：調整乳脂肪含量，使產品符合規格。

核心觀念

本題考查不飽和脂肪酸雙鍵遭氧化後的風味變化，以及兩種油脂氧化指標：過氧化價（peroxide value, PV）與硫巴比妥酸價（thiobarbituric acid value, TBA value）。

油脂氧化可概分為初期生成氫過氧化物，以及氫過氧化物進一步分解、形成具異味的低分子產物。PV主要反映初期氧化產物；TBA測定則反映氧化後期形成的丙二醛等可與 TBA 反應的物質。

返味與酸敗的定義及異味來源

返味（reversion）

返味是指精製、脫臭後原本風味清淡的油脂，在貯藏或受熱後，於明顯酸敗前出現不良風味的現象。大豆油是常見例子，早期返味常呈豆味、青草味或乾草味；氧化程度增加後，也可出現魚腥味、油漆味等。

返味與不飽和脂肪酸的輕微氧化有關，特別常與亞麻油酸等多元不飽和脂肪酸相關。異味來源包括脂肪酸氧化形成的揮發性化合物，例如醛類及呋喃類化合物；大豆油返味常見的描述為豆味、青草味、魚腥味及油漆味。

酸敗（rancidity）

本題所指為氧化酸敗：油脂中的不飽和脂肪酸與氧反應，先形成氫過氧化物，之後氫過氧化物分解成醛、酮、短鏈脂肪酸等揮發性產物，使食品產生油耗味、哈喇味、刺激味或其他不良氣味。

返味與酸敗都涉及油脂氧化，但返味通常在較低氧化程度時出現，酸敗則是氧化產物累積、風味缺陷較明顯的結果。異味主要來自脂肪酸氧化、裂解後產生的揮發性醛類、酮類及低分子酸等。

過氧化價與 TBA 價定義

過氧化價（PV）

過氧化價是測定油脂中過氧化物或氫過氧化物含量的指標，通常以每公斤油脂所含的毫當量活性氧表示：

PV主要反映油脂氧化初期的氫過氧化物累積量。氫過氧化物會繼續分解，因此油脂已嚴重氧化時，PV不一定持續升高。

硫巴比妥酸價（TBA value）

TBA價是油脂氧化產物與硫巴比妥酸反應後，依反應生成物的呈色或吸光度所表示的氧化指標。常以丙二醛（malondialdehyde, MDA）當量表示；使用油脂的標準比色法時，也可依方法定義表示為指定波長下的吸光度指數。TBA主要反映脂質氧化後期形成的丙二醛等 TBA 反應物。

TBA 測定原理、步驟與計算

測定原理

油脂氧化形成的丙二醛等二級氧化產物，在酸性條件下與硫巴比妥酸反應，形成粉紅色至紅色的呈色產物。以分光光度計測定其吸光度，吸光度愈高，表示樣品中可與 TBA 反應的氧化產物愈多。

不同 TBA 方法的溶劑、加熱時間、測定波長及結果單位可能不同，因此計算時必須依題目採用的標準方法。油脂常見標準比色法以 $530\ \mathrm{nm}$ 測定，並以樣品與試劑空白的吸光度差計算：

核心觀念

本題考查高靜水壓加工（high pressure processing, HPP；亦稱 high hydrostatic pressure, HHP）的加工原理、食品品質特性，以及壓力對微生物細胞與芽孢的影響。作答時可依「加工原理與特性 → 微生物受壓機制 → 各類微生物的耐壓差異 → 影響效果的因素與應用限制」鋪陳。

商業高壓加工通常將密封包裝食品置於壓力槽內，以水等液體作為傳壓介質，施加約 400–600 MPa 的壓力並維持數分鐘。壓力會由傳壓介質均勻傳遞至食品各方向，食品內部壓力接近均一，這是高壓加工的重要特徵。

解題方法：先說明加工特性

一、加工原理與製程特性

1. 等靜壓傳遞 高壓符合帕斯卡原理，壓力可均勻傳入食品，因此殺菌效果較不受食品形狀或大小影響，也不必像傳統加熱方式般依賴熱由表面傳到中心。食品孔隙、包裝內空間及食品成分仍會影響實際效果，但一般而言，食品各處受壓較為一致。

2. 加壓速度快，保壓時間短 加壓與卸壓通常在短時間內完成；主要處理時間為保壓時間。食品可在包裝後處理，降低加工後再污染的機會。包材需能承受壓力造成的可逆性體積變化，常用柔性包裝；含氣量高或剛性包裝則須考量壓縮與變形。

3. 低溫或溫和溫度下處理 HPP常被稱為非熱加工，但加壓會造成絕熱升溫，升溫幅度與壓力及食品組成有關；因此不宜解讀為「完全沒有溫度變化」。若搭配較高溫度，則可提升芽孢滅活效果。

4. 較能保留新鮮風味與營養品質 相較於長時間高溫加工，高壓對許多小分子營養成分、色澤與揮發性風味物質的影響較小，可製成具有新鮮感的冷藏食品。但蛋白質、澱粉及細胞膜等結構可能受壓改變，部分酵素也可能維持活性或被不完全鈍化，因此品質變化須依食品種類與處理條件判斷。

5. 設備與產品適用性有限制 高壓槽設備及能源成本較高，批次式設備的產能與連續式加工不同；食品須能承受包裝及結構變化。高壓對低酸性食品中的芽孢控制不足，不能單靠一般室溫 HPP 就將其視為商業滅菌。

微生物的生物效應

高壓主要藉由影響細胞膜、蛋白質及細胞內結構，使微生物失去正常生理功能。壓力對不同微生物的效果並不相同，且「殺菌」與「使其受傷但仍可恢復」須加以區分。

一、營養細胞受到抑制或滅活

1. 細胞膜受損 壓力改變細胞膜的排列與流動性，影響膜的通透性、物質運輸及膜結合酵素功能。細胞可能發生離子與細胞內容物外漏，造成代謝失衡。

2. 蛋白質與酵素功能改變 高壓可破壞蛋白質的非共價作用，使蛋白質構形改變、酵素活性下降，影響能量代謝、物質合成及細胞修復。