110 高普考高考三級 食品衛生檢驗 食品化學 考古題詳解
第 一 題20 分
說明食品之濕基基準水分含量（wet basis moisture content）、乾基基準水分含量（dry basis moisture content）及水活性（water activity）的定義。
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核心觀念
本題考查食品水分含量的兩種表示基準，以及水活性所描述的食品中水分狀態。濕基與乾基的差別在於計算分母：濕基以食品總質量為基準，乾基以乾物質質量為基準；水活性則以食品中水蒸氣壓與同溫下純水蒸氣壓的比值表示。
解題方法與定義
設食品中水分質量為 ，乾物質質量為 ，食品總質量為 。
濕基基準水分含量（wet basis moisture content）：水分質量占食品總質量的比例，常以百分率表示。
乾基基準水分含量（dry basis moisture content）：水分質量相對於乾物質質量的比例，常以百分率表示。
第 二 題20 分
說明何謂蛋白質變性，以及影響蛋白質變性的物理因子與化學因子。
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核心觀念
蛋白質變性（denaturation）是指蛋白質受到物理或化學因素作用後，其天然的立體構形遭到破壞或改變，使原有的生物活性、溶解性或其他理化性質發生變化。
變性主要影響蛋白質的二級、三級及四級構造；一般不會切斷由胜肽鍵連接的胺基酸序列，因此一級構造通常維持不變。變性也不等於水解：水解會切斷胜肽鍵，使蛋白質分解成較小胜肽或胺基酸。
解題方法
本題依變性因素的作用來源，分為物理因子與化學因子說明，並連結各因子如何干擾維持蛋白質構形的作用力，例如氫鍵、離子作用、疏水作用及雙硫鍵。
物理因子
- 加熱：使分子熱運動增加，破壞或削弱維持蛋白質構形的弱作用力，常造成蛋白質展開、凝集或凝固；例如蛋加熱後蛋白凝固。
- 機械作用：攪拌、打發、搓揉或高壓均質等，可使蛋白質結構展開並促進聚集；例如打發蛋白形成泡沫。
- 照射：紫外線、游離輻射等可改變胺基酸殘基，或造成蛋白質分子間交聯，導致構形及功能改變。
- 高壓：高靜水壓可改變蛋白質分子間的非共價作用與分子排列，使其構形、溶解性或凝膠性改變。
化學因子
第 三 題20 分
水果未成熟時質地較硬，而成熟時則質地變軟，請說明水果成熟過程中，造成質地變化的主因，以及運用不同甲基酯化程度之水果原料製作產品的依據。
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核心觀念
本題考查果實成熟時細胞壁與中膠層的變化，以及果膠甲基酯化程度對凝膠形成條件的影響。
果膠是細胞壁及細胞間中膠層的重要多醣，主要由半乳糖醛酸殘基組成。其羧基可被甲醇酯化；果膠中被酯化的羧基比例稱為甲基酯化程度（degree of esterification, DE）。一般以 DE 50% 作為高甲氧基果膠與低甲氧基果膠的區分：
- 高甲氧基果膠（HM pectin）：DE 大於 50%。
- 低甲氧基果膠（LM pectin）：DE 小於 50%。
解題方法：由細胞壁軟化連結果膠凝膠條件
一、成熟使果實質地變軟
未成熟果實的細胞壁與中膠層較完整，果膠多以不溶性或較難溶解的形式存在，細胞間黏結較強，細胞膨壓也有助於維持硬度。成熟過程中，果膠及其他細胞壁多醣發生分解、去聚合或溶解，細胞間黏結力下降，組織因而變軟。
果膠相關變化包括：
- **果膠甲酯酶（pectin methylesterase, PME）**移除果膠上的甲基酯基，使部分羧基轉為游離羧基。
- **多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase, PG）及果膠裂解酶（pectin lyase）**等作用於果膠主鏈，使其分子量下降、結構鬆散並增加溶解性。
- 半纖維素、纖維素等細胞壁成分也可能隨成熟而改變；水分分布及細胞膨壓降低，亦會加強軟化現象。
因此，成熟果實變軟的主因是細胞壁與中膠層果膠的結構鬆解、溶解或分解，降低細胞間黏結力；不能只歸因於單一酵素。
第 四 題20 分
梅納反應（Maillard reaction）與焦糖化反應（Caramelization）為食品中常見之非酵素性褐變反應，說明並比較兩者之反應基質、作用溫度、作用機制及對食品品質之影響。
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核心觀念
本題考查食品中兩種非酵素性褐變的辨別：梅納反應需要還原糖與胺基化合物參與；焦糖化則是糖受熱分解與聚合，不需要胺基化合物。作答時依序比較反應基質、作用溫度、作用機制、食品品質影響，即可完整作答。
解題方法
先抓住兩者的基質差異，再連結溫度與反應途徑，最後說明對色澤、風味及營養品質的影響。題目是比較題，宜逐項對照，並避免把兩種反應都簡化成「加熱後變褐」。
| 比較項目 | 梅納反應（Maillard reaction） | 焦糖化反應（Caramelization） |
|---|---|---|
| 反應基質 | 還原糖的羰基與胺基化合物反應；胺基化合物包括胺基酸、胜肽及蛋白質。 | 糖類受熱分解、脫水及聚合；不需要胺基酸或蛋白質參與。 |
| 作用溫度 | 可在常溫或中低溫下緩慢進行；加熱、較低水分活性及適當酸鹼條件通常會加速反應。 | 通常需要較高溫度，糖的種類、濃度、含水量及加熱時間都會影響起始與進行程度。 |
| 作用機制 | 還原糖羰基與胺基縮合，形成席夫鹼及阿馬多里（Amadori）或海因斯（Heyns）產物；後續經脫水、裂解、重排及聚合，形成褐色色素（類黑精，melanoidins）與多種香氣物質。 | 糖受熱後發生脫水、異構化、裂解及聚合等反應，形成焦糖香氣物質及焦糖色素；反應不經糖與胺基化合物的初始縮合。 |
第 五 題20 分
說明米飯烹煮及貯存過程中，澱粉之變化與影響其變化之因子。
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核心觀念
本題考查米飯由生米烹煮至冷卻、貯存的澱粉物理變化，重點是糊化與回凝（老化），並說明影響這些變化的因素。
米的澱粉主要由直鏈澱粉與支鏈澱粉組成。生澱粉顆粒具有一定的結晶結構，吸水加熱後會糊化；糊化澱粉冷卻、貯存時，分子鏈重新排列並形成有序結構，稱為回凝。回凝會使米飯硬度增加、黏性與柔軟度降低。
解題方法：依烹煮與貯存順序說明
一、烹煮時的糊化
生米吸水並加熱後，水分進入澱粉顆粒，顆粒膨潤，原有結晶結構逐漸破壞；澱粉分子間的氫鍵鬆解，部分直鏈澱粉溶出至周圍水相。米粒因此變軟，澱粉也較容易受到消化酵素作用。
糊化程度受加熱溫度與時間、水分供應、米粒組成及加工條件影響。水分不足或加熱不充分，會使糊化不完全；充分吸水並加熱，通常能促進澱粉顆粒膨潤與糊化。
二、冷卻與貯存時的回凝
米飯冷卻後，糊化澱粉分子逐漸重新靠近、排列，形成分子間作用力與部分結晶結構，水分也可能被排出或重新分布。米飯會逐漸變硬、失去柔軟度，黏性下降。
回凝包含不同速度的分子重排：
- 直鏈澱粉分子較容易在冷卻初期彼此靠近並排列，主要影響短期回凝，使米飯較快變硬。
- 支鏈澱粉分子結構較分枝，重新排列較慢，較常與較長時間貯存後的回凝有關。
回凝不是澱粉水解，也不是糊化的完全逆轉，而是糊化澱粉分子重新排列、形成有序結構的過程。