114 高普考高考三級 食品衛生檢驗 食品化學及加工學 考古題詳解

核心觀念

本題考食品加工與包裝的四個基本名詞：過熱蒸汽乾燥的傳熱、傳質特性；罐頭殺菌時冷點的位置與判定；貼體包裝的成形方式；以及三片罐的構造與接合方式。作答時應掌握各名詞的定義、主要製程特徵及其食品加工上的意義。

解題方法

依序從「乾燥介質與作用原理」、「罐內升溫最慢的位置」、「包裝膜如何貼合產品」、「罐身與罐底、罐蓋如何組成」切入。名詞解釋不必只寫字面翻譯，還要交代其關鍵特徵，才能說明食品科學上的意義。

(一) Superheated steam drying（過熱蒸汽乾燥）

**定義與原理：**以高於該壓力下飽和溫度的水蒸氣作為乾燥介質，使食品中的水分受熱蒸發。蒸汽把熱傳給食品表面後，水分汽化並進入周圍蒸汽中，再隨氣流移除。

當蒸汽在產品表面凝結時，會釋出凝結潛熱，利於初期加熱；食品表面升溫後，蒸汽轉為過熱狀態，主要以對流方式供熱並帶走水蒸氣。此法常在密閉循環系統中操作，回收排出蒸汽的熱能與水分，可提高熱效率並減少乾燥氣體與外界空氣接觸。

**加工意義：**乾燥速率受蒸汽溫度、流速、產品厚度及食品內部水分移動速率影響。由於使用蒸汽而非大量熱空氣，能降低氧化環境的影響；但產品仍須承受乾燥所需的熱處理，溫度與時間應配合食品特性控制。

(二) Cold point in cans（罐頭冷點）

**定義：**罐頭內容物在加熱殺菌過程中，升溫最慢、達到目標殺菌條件最遲的部位，稱為冷點。設計殺菌程序時，須確保冷點獲得足夠的殺菌效果，以達到預定的微生物安全與保存要求。

**位置判定：**冷點位置依產品的熱傳方式、容器形狀與加熱方式而異。以常見的靜止式加熱為例：

• **以自然對流為主的液態食品：**冷點通常位於幾何中心下方，因熱液體受熱後上升，中心附近的液體交換較慢。
• **以傳導為主的黏稠或固態食品：**冷點通常接近幾何中心，熱量須由罐壁逐步向內傳導。

實際冷點應以產品與製程條件確認，不能只依罐頭的幾何中心一概而論。冷點的時間－溫度歷程是計算殺菌致死量的重要依據；常以熱致死率積分評估，例如 $F_0$ 用來表達相對於基準溫度的累積殺菌效果。

（一）BET 單分子層吸附水含量的意涵

核心觀念

食品中的水與食品成分結合的程度不同，因此總含水量不等於微生物或化學反應可利用的水量。描述食品含水狀態時，常用固定溫度下的水分吸附等溫線；BET 模型可用來估算食品表面形成單分子水層時的含水量，稱為 BET 單分子層吸附水含量，常以 $X_m$ 或 $M_m$ 表示。

這個含水量代表食品中的吸附位點大致被一層水分子覆蓋時，食品所含的水分。水分子主要與蛋白質、澱粉、多醣等成分上的親水性基團結合，通常較不容易移動或作為溶劑，因此單層水常被視為食品中相對穩定、較不易參與反應的水分。

解題方法與意義

BET 單層水含量由水分吸附等溫線的低水活性區數據，依 BET 模型估算。其典型線性形式為：

其中 $a_w$ 為水活性，$X$ 為平衡含水量，$X_m$ 為單分子層含水量，$C$ 為與吸附能相關的 BET 常數。將左側對 $a_w$ 作圖並線性迴歸，可由截距及斜率求得 $X_m$。

食品在接近單層水含量時，水分與食品成分結合較強，通常有較佳的化學穩定性；水分低於此範圍時，部分成分的氧化或其他劣變反應仍可能發生。含水量高於單層水含量後，新增水分較易移動，食品中酵素、化學反應及微生物活動的機會增加。此為一般趨勢，實際穩定性仍會受食品組成、溫度及氧氣等因素影響。

解題技巧

應將單層水含量理解為「吸附水分子形成約一層覆蓋時的估計含水量」，而非食品中的全部水分，也不可直接等同水活性。它是食品吸濕特性與保存穩定性的參考指標。

（二）水活性與微生物繁殖的相關性

核心觀念

水活性 $a_w$ 衡量食品中水的可利用程度，定義為食品在平衡狀態下的水蒸氣壓與同溫純水蒸氣壓之比：

核心觀念

食品蛋白質的營養價值，主要看蛋白質能否提供足量且比例適當的必需胺基酸，以及消化吸收後有多少能被人體或實驗動物利用。傳統評估常用四種方法：蛋白質效率比（PER）、生物價（BV）、淨蛋白質利用率（NPU）及化學價（Chemical score）。

解題方法

作答時可依「生長表現、氮平衡、胺基酸組成」三個面向分類，逐一交代測量方式、公式及限制。

一、蛋白質效率比（Protein Efficiency Ratio, PER）

以幼年大鼠餵食受測蛋白質，記錄一段期間的體重增加量，再除以攝取的蛋白質量：

PER 直接反映蛋白質支持生長的能力，數值愈高，表示在該試驗條件下促進生長的效果愈好。其缺點是結果受動物種類、年齡、試驗期間及飼料配方影響，且以生長為主，不能完整代表成人維持組織所需的蛋白質品質。

二、生物價（Biological Value, BV）

生物價表示已吸收的氮中，有多少比例被保留利用。以氮平衡試驗測定攝取氮、糞氮與尿氮，並校正內生性氮損失：

其中：

實際試驗須校正未攝取蛋白質時的內生性糞氮與尿氮。BV 著重蛋白質吸收後被身體保留的比例；若蛋白質消化率低，未吸收部分不會直接反映在 BV 分母中。

三、淨蛋白質利用率（Net Protein Utilization, NPU）

NPU 表示攝取的氮中，有多少比例被保留利用：

核心觀念

本題考查食品乾燥的兩種方式：利用太陽能與環境空氣除水的日光乾燥法，以及在低溫、低壓下使冰直接昇華的冷凍乾燥法。比較時應掌握水分移除的原理，以及對乾燥品質、設備、成本與操作條件的影響。

解題方法

分別依「熱量與質量傳遞方式」說明原理，再從乾燥品質、能源與設備需求、操作條件及產品適用性整理優缺點。日光乾燥主要靠太陽供熱、空氣帶走水蒸氣；冷凍乾燥則先凍結食品，再於真空下使冰昇華，兩者的除水機制不同。

（一）日光乾燥法（solar drying）

**原理：**將食品攤置於日光下，利用太陽輻射提供熱量，使食品中的水分蒸發；周圍空氣則帶走水蒸氣，使乾燥持續進行。食品常直接曝露於戶外，也可使用具透明覆蓋物的太陽能乾燥設備，以收集熱能並改善通風。乾燥速率受日照強度、溫度、相對濕度、風速、食品厚度及攤置方式影響。

優點：

1. 利用太陽能，能源成本低，設備與操作方式相對簡單。
2. 適合日照充足、氣候乾燥地區的小規模或傳統加工。
3. 可降低食品水分活性，延緩微生物生長及部分酵素作用，利於保存與運輸。

缺點：

1. 受天候、季節與日夜影響，乾燥時間及成品品質不易穩定，雨天或高濕度環境尤其不利。
2. 乾燥速度通常較慢，長時間曝露可能造成氧化、褐變、色香味劣化及營養素損失。
3. 食品若直接曝露於戶外，易受灰塵、昆蟲、鳥獸及微生物污染；乾燥不均也可能導致局部變質。
4. 不適合要求高品質、嚴格衛生控制，或對熱與氧敏感的產品。

（一）榨菜製造

核心觀念

榨菜是以莖瘤芥（青菜頭）為原料製成的鹽漬發酵蔬菜。製程重點是脫水、分段鹽漬、壓榨排水：鹽分降低水活性並抑制腐敗菌，鹽漬發酵形成酸味與風味；壓榨則排出組織中的水分，使成品爽脆、耐貯藏。

製造流程

青菜頭選別 → 修整、穿串 → 風乾脫水 → 第一次鹽醃 → 起池、囤壓 → 第二次鹽醃 → 再起池、囤壓 → 修整、淘洗 → 第三次鹽醃或拌鹽調味 → 壓榨排水 → 拌料 → 裝壇或包裝 → 密封、熟成

各地及工廠製程在鹽醃次數、是否風乾、調味配方與包裝方式上會有差異，作答時應掌握分段鹽漬及壓榨的原理與順序。

各步驟說明

1. 選別與修整：選用成熟、肥大、組織緻密且無腐敗、病斑或機械傷害的青菜頭；剝除老葉、粗皮及不良部分，清除泥沙與雜質。原料品質影響成品脆度、色澤及發酵均勻性。
2. 穿串、風乾脫水：將菜頭穿串或排列於架上通風晾曬，使部分水分蒸發、組織略為萎凋。此步驟可減少後續滲出的汁液，讓菜體較能承受鹽醃與壓榨。
3. 第一次鹽醃：均勻撒鹽或分層加鹽，使鹽分滲入菜體、促使水分外滲。鹽量與時間須控制適當；鹽不足容易腐敗，鹽過多則會造成過鹹並延緩乳酸菌作用。
4. 起池、囤壓：將初醃菜取出堆置並加壓，使鹽液及菜體水分排出，讓菜體收縮緊實。適度壓榨可提高脆度及後續鹽漬均勻度；壓榨不足則容易留下過多水分。
5. 第二次鹽醃與再壓榨：再次補鹽並進行鹽漬，之後再起池囤壓。分段鹽醃與壓榨使鹽分逐步進入組織、降低水分，避免一次大量加鹽造成外層過鹹而內部入鹽不足。
6. 修整、淘洗：剔除粗筋、老皮及受損部分，按規格整理；以清潔水洗除表面泥沙及多餘鹽分。淘洗過度會流失風味並增加含水量，須兼顧清潔與鹹度。
7. 第三次鹽醃或拌鹽調味、壓榨排水：依製法補鹽並加入辣椒、花椒、香辛料等調味料，再加壓排除多餘鹽水。壓榨後菜體鹹度、含水量與調味應均勻。
8. 裝壇、密封與熟成：將榨菜緊實裝入潔淨容器，排出空氣並密封，經適當熟成使鹽味、酸味及香辛料風味融合。商業產品可再依規格進行殺菌、冷卻及包裝。

（二）蔭油製造

核心觀念

蔭油是臺灣傳統黑豆醬油，主要以黑豆製麴，利用麴菌所產生的蛋白酶、澱粉酶等酵素分解原料，再以鹽漬發酵及日曬熟成形成色澤、香氣與滋味。傳統乾式蔭油多將豆麴直接拌鹽入缸熟成；