112 年 國立宜蘭大學食品科學系碩士班《食品科學(含食品加工及食品化學)》

本題考查凝乳酶(rennin)在食品加工中的應用。凝乳酶是一種蛋白質分解酶，主要用於乳製品的生產。

凝乳酶（Rennin），又稱凝乳素，是動物胃壁細胞分泌的一種酶，主要作用是使牛奶中的酪蛋白凝固，形成凝乳，這是製作乳酪（乾酪）的關鍵步驟。

本題考查常見的牛乳殺菌（巴氏殺菌）和滅菌方法及其條件。題目要求找出錯誤的敘述。

巴氏殺菌法（Pasteurization）的目的是殺滅致病菌，同時儘量保留牛奶的營養和風味。滅菌（Sterilization）則要求殺滅所有微生物，包括孢子。

(A) Ultra high temperature (UHT) sterilization，即超高溫滅菌，通常是指在 $135 \sim 150^\circ \text{C}$ 下加熱幾秒鐘（如 $1 \sim 2$ 秒）來達到商業無菌。題目中的 $120 \sim 135^\circ \text{C}$， $2 \sim 3$ 秒，這個條件是比較接近 UHT 的範圍，但常見的 UHT 條件是更高的溫度或更短的時間，例如 $135 \sim 140^\circ \text{C}$， $1 \sim 2$ 秒。不過，此選項描述的條件是滅菌，與名稱相符。

(B) High temperature short time (HTST) pasteurization，即高溫短時間巴氏殺菌法，標準條件是 $72^\circ \text{C}$ 加熱 $15$ 秒。題目中的 $75 \sim 78^\circ \text{C}$， $15 \sim 20$ 分鐘，這個條件的溫度很高，但時間卻很長，與 HTST 的「短時間」特徵不符。HTST 的時間通常是秒級，而不是分鐘級。

(C) Low temperature long time (LTLT) pasteurization，即低溫長時間巴氏殺菌法，標準條件是 $63^\circ \text{C}$ 加熱 $30$ 分鐘。題目中的 $62 \sim 63^\circ \text{C}$， $30$ 分，這個條件與 LTLT 的標準條件非常接近，是正確的。

本題考查植物性肉類替代品 Beyond Meat 的生產技術。Beyond Meat 是一家生產植物基肉類替代品的公司，其產品旨在模仿傳統肉類的質地、風味和外觀。

(A) 高壓加工 (High-Pressure Processing, HPP) 是一種非熱加工技術，主要用於殺菌和延長保質期，改變蛋白質結構，但不直接用於製造植物肉的結構。
(B) 靜電紡絲 (Electrospinning) 是一種製造納米纖維的技術，可用於製備生物材料支架，但不是 Beyond Meat 主要的生產技術。

本題考查蛋黃（egg yolk）在食品加工中的主要功能。蛋黃醬（Mayonnaise）是一種典型的油水乳化製品。

蛋黃的成分主要包括卵磷脂（lecithin）、膽固醇、蛋白質（如卵黃素）和脂肪等。其中，卵磷脂是一種天然的乳化劑。

(A) 起泡性 (Foaming ability)：蛋白質（如蛋清中的蛋白質）具有較好的起泡性，蛋黃的起泡性相對較弱。

本題考查 Cell Alive System (CAS) 冷凍技術在水產品中的應用。CAS 冷凍技術是一種改良的冷凍方式，旨在減少冷凍過程中對食品組織的損害，從而更好地保持食品的原有品質。

CAS 冷凍的原理是利用微弱的電磁場（或稱為「生物電磁場」）來影響冰晶的形成過程。具體來說，CAS 冷凍技術通過施加特定的電磁場，可以使水分子在冷凍過程中形成更細小、更均勻的冰晶，而不是形成較大的、破壞細胞結構的冰晶。這樣可以最大限度地減少細胞膜的損傷，保持食品的質地、風味和營養成分。

本題考查食品冷凍過程中「最大冰晶生成帶」(Freezing Zone or Critical Freezing Zone) 的溫度範圍。

當食品從液態冷卻到冰點以下時，水會開始結冰。在冷凍過程中，有一個溫度區間，在這個區間內，水結冰的速度最慢，形成的冰晶最大，對食品組織的破壞也最嚴重。這個溫度區間被稱為「最大冰晶生成帶」。

一般而言，大多數食品的冰點在 $0^\circ \text{C}$ 附近（具體取決於食品的成分，如糖、鹽的含量會降低冰點）。當食品溫度從 $0^\circ \text{C}$ 下降時，會有一部分水結冰。在 $0^\circ \text{C}$ 到大約 $-5^\circ \text{C}$ 的溫度範圍內，冰的生成速度相對較快，但形成的冰晶較大。當溫度進一步下降到 $-5^\circ \text{C}$ 以下時，剩餘的水分結冰的速度會大大加快，形成的冰晶也會變得更小。

本題考查台灣原住民香料「馬告」（Makauy）的市售產品形態。馬告，學名為山胡椒 (Litsea cubeba)，是一種具有獨特香氣的植物，其果實和葉子都可作為香料使用，在台灣原住民（特別是泰雅族）的飲食文化中佔有重要地位。

馬告的香氣主要來自其果實中的揮發油，成分以檸檬醛為主，帶有檸檬和胡椒的複合香氣。

關於市售產品的樣態：
(A) 新鮮顆粒：新鮮的馬告果實雖然可以作為香料使用，但其保質期短，不利於大規模的商業流通和長期儲存。
(B) 乾燥顆粒：將馬告果實乾燥處理，可以大大延長其保質期，並濃縮其香氣。

本題考查台灣宜蘭地區以紅麴製造的特色酒品。紅麴（Red yeast rice）是由Monascus菌發酵米所製成的傳統食品，具有特殊的色澤、風味和保健功效。

(A) 紹興酒：紹興酒是中國著名的黃酒，主要產於浙江紹興，以糯米為原料，經酒藥（包含多種微生物）發酵釀製而成，其色澤為琥珀色或紅褐色，但主要不是以紅麴為單一發酵菌種。
(B) 黃酒：黃酒是中國的傳統酒類，種類繁多，其色澤多為黃色、琥珀色或紅褐色，發酵菌種和原料也多樣，不一定都以紅麴為主要原料。
(C) 紅麴酒：紅麴酒是以紅麴作為主要發酵菌種，直接發酵米或糯米所製成的酒。這種酒具有鮮豔的紅色，是紅麴本身的色素所致，並帶有獨特的風味。宜蘭地區確實有生產以此為特色的紅麴酒。

核心觀念

本題考查「微波複合電磁加熱」系統的加熱原理，以及食品容器對微波與感應加熱的適用性。

微波加熱主要利用食品中極性分子及離子運動產生介電損耗，使食品內部快速升溫，其吸收功率可概念性表示為：

$$P_{\text{microwave}} \propto f\varepsilon_0\varepsilon''E^2$$

其中 $f$ 為微波頻率，$\varepsilon''$ 為食品的介電損耗因子。

感應加熱則利用交變磁場在導電材料中產生渦電流，使材料因焦耳熱升溫：

$$P_{\text{induction}}=I^2R$$

微波複合電磁加熱系統同時利用微波對食品的體積加熱，以及感應加熱設備對食品容器或承載部件的輔助加熱，以提高升溫速率與溫度均勻性。

解題方法

判斷容器時，須同時考慮兩項條件：

1. 容器須能讓微波進入食品，避免反射、放電或電弧。
2. 容器須能承受殺菌過程中的高溫及水蒸氣壓力，且符合食品包裝安全要求。

實際的微波複合電磁加熱食品，常使用耐熱塑膠容器，例如結晶性聚對苯二甲酸乙二酯（CPET）容器，再以耐熱塑膠膜封口。感應加熱所需的金屬發熱部件通常設置於設備中，不代表食品容器本身必須使用金屬。

因此，本題應選擇耐熱塑膠容器。

選項分析

(A) 金屬

本題考查影響殺菌釜（如高壓滅菌釜）中熱穿透速率的因子。熱穿透速率是指熱量從殺菌釜的加熱介質（如蒸汽）傳遞到食品中心所需的時間。這個速率直接影響殺菌效果和處理時間。

(A) 液體食品大於固體食品：熱量在液體中的傳遞主要依靠對流，而固體食品則主要依靠傳導。對流的效率通常遠高於傳導。因此，熱量在液體食品中的穿透速率通常比固體食品快。這個敘述是正確的。

(B) 不銹鋼罐大於玻璃罐：這裡應該是指「罐體厚度」或「罐體材質的導熱性」。不銹鋼的導熱性通常比玻璃好，但罐體的厚度也是一個重要因素。如果這裡是指「不銹鋼罐」整體而言，其導熱性較好，有助於熱量傳遞。

本題考查膜分離技術在海水淡化中的應用，特別是涉及離子交換膜的技術。

(A) 逆滲透 (Reverse Osmosis, RO)：RO 是目前海水淡化最主流的技術之一。它利用壓力差，迫使水分子通過半透膜，而將鹽分等溶解物截留。RO 膜主要是聚合物製成的，屬於「篩分」原理，而非離子交換膜。
(B) 電滲析 (Electrodialysis, ED)：ED 是一種利用離子交換膜和電場來分離離子的技術。在 ED 裝置中，交替排列陽離子交換膜和陰離子交換膜，並施加直流電場。海水中的離子（如 $\text{Na}^+$ 和 $\text{Cl}^-$）會在電場作用下定向移動，並分別通過相鄰的離子交換膜，從而將離子從水中移除，達到淡化目的。因此，ED 技術是使用離子交換膜來實現海水淡化。

本題考查食品包裝中常用的乾燥劑及其應用。乾燥劑的作用是吸收包裝內的濕氣，保持食品的乾燥和酥脆。

(A) 矽膠 (Silica gel)：矽膠是一種常用的乾燥劑，具有吸濕性強、無毒、可重複使用（加熱再生）等優點。常被用於食品、藥品、電子產品等的包裝中，以保持乾燥。
(B) 生石灰 (Quicklime, $\text{CaO}$)：生石灰遇水會發生劇烈的化學反應，放出大量熱並生成熟石灰 ($\text{Ca(OH)}_2$)。其吸濕能力很強，但反應時放熱，且會生成粉末，不適合用於直接接觸食品的包裝。
(C) 鐵粉 (Iron powder)：鐵粉本身不具備強大的吸濕性，但經過化學處理（如活性炭、氯化鈉等催化劑），可以製成「脫氧劑」（如鐵粉脫氧劑），其主要作用是吸收氧氣，防止食品氧化，而不是直接吸收水分。

本題考查「舒肥」(Sous vide) 食品的定義。

「舒肥」是法語 "sous vide" 的音譯，意為「在真空下」，是一種烹飪技術。其核心操作是將食材放入真空密封的塑膠袋中，然後在精確控制溫度的水浴中長時間烹煮。

(A) 真空調理食品 (Vacuum-cooked food)：這是「舒肥」最直接的翻譯和定義。將食材真空包裝後進行精確溫度的烹調，就是真空調理。

低溫加工（如冷藏、冷凍）之所以能夠作為食品保藏技術，主要基於以下幾個原理：

1. 降低微生物生長速率 (Reduced microbial growth rate):
   大多數腐敗微生物和病原微生物在低溫環境下，其生長和繁殖的速率會顯著降低，甚至停止。這是因為低溫會影響微生物細胞膜的流動性、酶的活性以及新陳代謝的速率。例如，在冷藏溫度（$0 \sim 7^\circ \text{C}$）下，許多嗜溫性微生物的生長受到抑制；而在冷凍溫度（$<-18^\circ \text{C}$）下，絕大多數微生物的生長會被完全阻止，儘管它們可能不會被殺死。

2. 減緩或抑制酵素活性 (Reduced or inhibited enzymatic activity):
   食品中的許多天然酵素（如脂肪氧化酶、蛋白質分解酶、多醣分解酶等）是導致食品品質劣變（如褐變、脂肪酸敗、質地變化等）的重要原因。

「糖廍」是台灣傳統製糖工廠的稱謂，尤其指以人力或牛力作為動力，進行甘蔗壓榨取汁和熬糖的場所。它在台灣的農業經濟發展史上扮演了重要角色，是早期糖業文化的重要載體。

何謂糖廍？
糖廍（Tang-pu）是指一個小型或中型的傳統製糖作坊。其名稱「廍」在台語中意指製糖的場所。傳統糖廍通常是露天或半露天的結構，主要由榨汁區、熬糖區、沉澱區和糖結晶區組成。其動力來源主要是牛隻繞著中心軸拉動，帶動榨汁機（俗稱「牛車」或「榨蔗機」）進行壓榨。

其加工內容與產品為何？

加工內容：

1. 甘蔗收穫與準備： 收穫成熟的甘蔗，並將其切段、剝葉。
2. 甘蔗壓榨取汁： 將甘蔗段放入糖廍的榨蔗機中，由牛隻或人力拉動石輪或木輪，將甘蔗壓榨出蔗汁。這是糖廍最主要的動力消耗環節。
3. 蔗汁淨化與沉澱： 壓榨出的蔗汁含有雜質（如甘蔗渣、泥土、蛋白質等）。需要經過過濾和加熱沉澱的過程，去除部分雜質。早期可能使用石灰等鹼性物質來幫助沉澱。
4. 蔗汁熬煮濃縮： 將淨化後的蔗汁放入大鍋（俗稱「大灶」或「熬糖鍋」）中，用柴火進行多次熬煮。熬煮過程中，水分不斷蒸發，蔗汁逐漸濃縮，糖分含量提高，並發生焦糖化反應，產生特殊的風味和色澤。

Freeze-drying，即冷凍乾燥（也稱為真空乾燥或昇華乾燥），是一種通過將含水物質在低溫下預先凍結，然後在真空條件下使冰直接昇華為水蒸氣而除去水分的乾燥方法。這種方法能夠最大限度地保持被乾燥物質的結構、顏色、風味、營養成分和生物活性，因此被廣泛應用於食品、藥品、生物製品等領域。

Freeze-drying 的原理主要包括以下幾個步驟：

1. 預凍 (Freezing):
   將含水物質（如食品、藥品溶液）冷卻到其冰點以下，使其充分凍結。預凍的目的是將物質中的水分轉化為固態的冰晶。凍結的速率和方式對最終產品的品質有重要影響。快速凍結可以形成細小均勻的冰晶，有助於減少對物質結構的破壞。

2. 一次乾燥 (Primary Drying - Sublimation):
   將凍結的物質置於真空室中，並施加一定的熱量（通常通過加熱盤或輻射）。在低壓（真空）條件下，冰的蒸氣壓遠低於其熔點，因此冰可以直接從固態轉變為氣態（水蒸氣），這個過程稱為昇華（Sublimation）。真空條件大大降低了水的沸點，使得冰可以在較低的溫度下（通常在 $0^\circ \text{C}$ 以下）發生昇華。升華過程中，冰晶逐漸變小，水分被移除。此階段是去除大部分水分的關鍵。

魚丸的擂潰（或稱攪打、摔打）製程是為了使魚肉蛋白質變性、溶解並形成網狀結構，從而賦予魚丸彈性和耐煮性。添加食鹽、修飾澱粉和聚合磷酸鹽等物質，都能促進這一過程並改善產品質地。

1. 食鹽 (Salt)

• 原理： 食鹽（NaCl）在魚肉漿中主要通過以下幾種方式作用：

  • 促進蛋白質的溶解： 食鹽能夠降低魚肉肌原纖維蛋白（主要是肌球蛋白和肌動蛋白）的溶解度，使其在水中更容易溶解和釋放。這是因為食鹽離子（$\text{Na}^+$ 和 $\text{Cl}^-$）可以與蛋白質表面的離子基團結合，破壞蛋白質的離子鍵，並通過「鹽析」作用促進蛋白質的溶解。
  • 提高蛋白質的持水性： 溶解的蛋白質能夠與水結合，形成水合作用，從而提高魚肉漿的持水性。
  • 促進蛋白質變性與緊密結合： 在攪打過程中，食鹽的存在有助於蛋白質發生適度的變性，並促使溶解的蛋白質分子之間形成更緊密的交聯結構，形成彈性的蛋白質凝膠網絡。
  • 抑菌作用： 在一定濃度下，食鹽對微生物有抑制作用，有助於延長魚漿的保質期。

• 效果： 顯著增加魚丸的彈性、脆度（Q彈感）和持水性，減少烹煮過程中的水分流失，提高耐煮性。

2. 磷酸二澱粉 (Distarch phosphate, 一種修飾澱粉)

• 原理： 磷酸二澱粉是一種經過化學修飾的澱粉，通常在澱粉分子上引入磷酸酯基團。這種修飾賦予了澱粉以下特性：
  • 提高糊化溫度： 磷酸二澱粉的糊化溫度通常較普通澱粉高，使其在較高的加工溫度下仍能保持穩定。
  • 增強持水性： 磷酸二澱粉分子結構中的磷酸基團帶負電，能夠與水分子形成氫鍵，顯著提高其持水能力。
  • 改善凝膠強度和彈性： 在魚肉漿中，磷酸二澱粉可以吸收水分，形成一種輔助的凝膠網絡，與魚肉蛋白網絡相互作用，增強整體的彈性和結構。

食品中的多醣是由單糖單元通過糖苷鍵連接而成的長鏈狀聚合物。它們在食品中扮演著多種角色，如結構成分、儲能物質、增稠劑、穩定劑等。以下列舉幾種常見的食品多醣及其組成的單糖：

1. 澱粉 (Starch)

   • 類型： 植物的儲能多醣。
   • 組成單糖： 主要由葡萄糖 (Glucose) 單元聚合而成。
   • 結構： 澱粉是葡萄糖的聚合物，主要由兩種結構組成：
     • 直鏈澱粉 (Amylose): 由葡萄糖單元通過 $\alpha-1,4$ 糖苷鍵連接而成，形成螺旋狀結構。
     • 支鏈澱粉 (Amylopectin): 由葡萄糖單元通過 $\alpha-1,4$ 糖苷鍵連接，但在 $\alpha-1,6$ 糖苷鍵處有分支，形成樹枝狀結構。
   • 來源： 穀物（如米、小麥、玉米、馬鈴薯、木薯等）。

2. 纖維素 (Cellulose)

   • 類型： 植物細胞壁的主要結構成分。
   • 組成單糖： 由葡萄糖 (Glucose) 單元聚合而成。
   • 結構： 纖維素是由葡萄糖單元通過 $\beta-1,4$ 糖苷鍵連接而成，形成直鏈狀結構。這種結構使其非常穩定且難以消化（對於人類而言，因為缺乏相應的酶）。
   • 來源： 植物（如棉花、木材、蔬菜的細胞壁）。在食品中，主要作為膳食纖維的來源。

3. 肝醣 (Glycogen)

   • 類型： 動物的儲能多醣。
   • 組成單糖： 主要由葡萄糖 (Glucose) 單元聚合而成。
   • 結構： 結構類似於支鏈澱粉，但分支更為密集，由葡萄糖單元通過 $\alpha-1,4$ 和 $\alpha-1,6$ 糖苷鍵連接而成。
   • 來源： 動物肝臟和肌肉。

4. 果膠 (Pectin)

   • 類型： 植物細胞壁的結構成分，特別是細胞間質。
   • 組成單糖： 主要由半乳糖醛酸 (Galacturonic acid) 單元聚合而成，但也含有少量 L-鼠李糖 (L-rhamnose)、D-半乳糖 (D-galactose) 和 D-阿拉伯糖 (D-arabinose) 等單糖。
   • 結構： 果膠的核心結構是 $\alpha-1,4$ 連接的半乳糖醛酸殘基鏈，其中部分羧基可能被甲基化（形成果膠酸甲酯）。果膠的膠凝性質與其甲基化程度和陽離子（如鈣離子）的存在有關。
   • 來源： 水果（如蘋果、柑橘類水果的果皮和果肉）。

5. 半纖維素 (Hemicellulose)

   • 類型： 植物細胞壁的結構成分。
   • 組成單糖： 結構複雜，由多種不同的單糖聚合而成，常見的單糖包括：
     • D-葡萄糖 (D-glucose)
     • D-木糖 (D-xylose)
     • D-甘露糖 (D-mannose)
     • D-半乳糖 (D-galactose)
     • L-阿拉伯糖 (L-arabinose)
     • 以及一些糖醛酸（如 D-葡萄糖醛酸）。
   • 結構： 結構不規則，通常與纖維素和木質素結合，形成複合結構。
   • 來源： 植物細胞壁。

6. 幾丁質 (Chitin)

   • 類型： 節肢動物（如蝦、蟹）的外骨骼和真菌的細胞壁成分。
   • 組成單糖： 由 N-乙醯葡糖胺 (N-acetylglucosamine) 單元聚合而成。
   • 結構： 結構類似於纖維素，是由 N-乙醯葡糖胺通過 $\beta-1,4$ 糖苷鍵連接形成的直鏈多醣。
   • 來源： 蝦蟹殼、昆蟲外骨骼、真菌。

7. 藻類多醣 (Algal polysaccharides)

   • 類型： 廣泛存在於海藻中的多醣。
   • 常見種類與組成單糖：
     • 瓊脂 (Agar): 主要由 D-半乳糖 (D-galactose) 和 L-半乳糖 (L-galactose) 通過 $\alpha-1,3$ 和 $\beta-1,4$ 糖苷鍵連接而成，其中一些單元可能帶有硫酸酯基團。
     • 鹿角菜膠 (Carrageenan): 由 D-半乳糖和 L-半乳糖單元聚合而成，但結構和連接方式多樣，並含有硫酸酯基團。常見有 Kappa, Iota, Lambda 等類型。

澱粉糊化 (Gelatinization) 和回凝 (Retrogradation) 是澱粉在水分和熱作用下的兩種重要物理化學變化。

澱粉糊化的條件與原理：

澱粉分子在水中通常以澱粉粒 (starch granule) 的形式存在，其內部結構高度有序，直鏈澱粉和支鏈澱粉緊密結合。在未糊化的澱粉粒中，水分難以滲透，澱粉分子難以移動。

澱粉糊化是指澱粉粒在水和熱的作用下，結構發生改變，澱粉分子從有序狀態轉變為無序狀態，澱粉粒吸水膨脹、破裂，釋放出直鏈澱粉和支鏈澱粉分子，並與水形成均勻的膠體溶液的過程。

糊化的主要條件：

1. 水分： 澱粉必須處於足夠的水分環境中。水分是澱粉粒吸水膨脹和澱粉分子分散的介質。水分含量越低，糊化所需的溫度越高，甚至可能無法完全糊化。
2. 熱量： 澱粉需要達到一定的溫度才能啟動糊化過程。這個溫度稱為糊化溫度 (gelatinization temperature)。糊化溫度因澱粉種類、水分含量、pH 值、鹽類存在等因素而異。
   • 糊化溫度範圍： 一般來說，大多數澱粉的糊化溫度在 $50 \sim 80^\circ \text{C}$ 之間。例如，玉米澱粉約 $62 \sim 72^\circ \text{C}$，馬鈴薯澱粉約 $58 \sim 65^\circ \text{C}$，糯米澱粉約 $55 \sim 65^\circ \text{C}$。
   • 糊化過程： 隨著溫度的升高，澱粉粒開始吸水膨脹，澱粉分子之間的氫鍵斷裂，直鏈澱粉和支鏈澱粉分子從澱粉粒中釋出，形成黏稠的膠體溶液。
3. pH 值： 酸性條件會降低澱粉的糊化溫度，並可能加速澱粉的降解。鹼性條件也可能影響糊化過程。
4. 剪切力 (攪拌)： 適度的攪拌有助於澱粉粒均勻分散並加速吸水，促進糊化。過強的剪切力（如在糊化後期）可能導致澱粉分子鏈斷裂，影響膠體的黏度。
5. 其他物質： 糖可以提高糊化溫度，因為糖分子會與水競爭，延緩澱粉粒吸水。鹽類和脂肪的影響較複雜，取決於濃度和種類。

糊化後的澱粉對回凝 (Retrogradation) 速率的影響：

回凝是指糊化後的澱粉膠體在冷卻和儲存過程中，澱粉分子（特別是直鏈澱粉）重新排列、結合，形成有序結構，導致膠體體系從均一黏稠狀態變為不均一、硬化、失水（出水）的現象。回凝是導致澱粉製品（如麵包、米飯）變硬、變乾的原因。

糊化後的澱粉，其回凝速率受以下因素影響：

本題比較棕櫚油 (Palm oil) 和大豆沙拉油 (Soybean salad oil) 在碘價和熱氧化穩定性方面的差異。

1. 油的碘價 (Iodine value, IV)

• 定義： 碘價是指每 100 克油脂所能吸收的碘（或相當於碘的鹵素）的克數。它反映了油脂中不飽和脂肪酸的含量。不飽和脂肪酸分子中含有雙鍵，可以與鹵素發生加成反應。

• 棕櫚油 (Palm oil): 棕櫚油是一種飽和脂肪酸含量較高的植物油，其飽和脂肪酸（如棕櫚酸、硬脂酸）含量約佔 $40\% \sim 50\%$，單元不飽和脂肪酸（如油酸）含量約佔 $40\%$ 左右，多元不飽和脂肪酸含量較低。因此，其碘價相對較低。

• 大豆沙拉油 (Soybean salad oil): 大豆油是一種不飽和脂肪酸含量較高的植物油，其多元不飽和脂肪酸（如亞油酸、亞麻酸）含量約佔 $50\% \sim 60\%$，單元不飽和脂肪酸（油酸）含量約佔 $20\% \sim 30\%$。由於其不飽和脂肪酸含量高，雙鍵多，因此碘價相對較高。

• 結論： 大豆沙拉油的碘價會較高。

  • 棕櫚油的碘價通常在 $50 \sim 55 \text{ g I}_2/100\text{g}$ 左右。
  • 大豆油的碘價通常在 $120 \sim 140 \text{ g I}_2/100\text{g}$ 左右。

(a) 棕櫚油：低；(b) 大豆沙拉油：高。

2. 在 $180^\circ \text{C}$ 加熱 2 小時後的 $A_{234nm}$ 值

蛋白質的成膠 (Gelation) 是指蛋白質分子在特定條件下，通過分子間的相互作用（如氫鍵、疏水作用、離子鍵、二硫鍵等）形成三維網絡結構，並將水分子包埋其中，從而形成半固態的凝膠。常見的蛋白質成膠機制有以下幾種：

1. 加熱變性與聚集 (Heat Denaturation and Aggregation)

• 機制： 這是最常見的蛋白質成膠機制。當蛋白質溶液受熱時，蛋白質分子的三級和二級結構被破壞（變性），暴露了內部原本被掩藏的疏水性基團和反應性基團（如 -SH 基團）。隨著溫度的進一步升高或加熱時間的延長，暴露的蛋白質分子之間開始通過疏水作用、氫鍵、離子鍵等相互接近並聚集，形成不溶性的蛋白質網絡。如果體系中含有足夠的水分，這些蛋白質網絡就能夠包埋水分子，形成熱凝膠 (heat-induced gel)。
• 關鍵因素： 溫度、加熱時間、pH 值、離子強度、蛋白質濃度。
• 食品範例：
  • 雞蛋清製作蛋白霜/蛋白凍： 雞蛋清中的蛋白質（主要是卵白蛋白）受熱變性，分子鏈展開並相互結合，形成固態的白色凝膠。
  • 豆腐的形成： 雖然豆腐的凝固主要是通過凝固劑（如硫酸鈣、氯化鈣）使豆漿中的蛋白質（主要是大豆球蛋白）沉澱，但其最終的結構形成也涉及蛋白質之間的相互作用，可以視為一種變性聚集的凝膠。
  • 魚丸/肉丸的彈性： 魚肉或肉類在加工（如摔打、加熱）過程中，蛋白質變性聚集形成彈性網絡，賦予其彈性和耐煮性。

2. 酶促交聯 (Enzyme-mediated Cross-linking)

• 機制： 某些酶能夠催化蛋白質分子之間形成共價鍵（如蛋白質之間的肽鍵或異肽鍵），從而形成穩定的蛋白質網絡。這種機制通常在較溫和的條件下進行（如較低的溫度），且對蛋白質的天然結構破壞較小。
• 關鍵因素： 特定酶的活性、底物（蛋白質）的濃度、pH 值、離子強度、反應時間。
• 食品範例：
  • 傳統奶酪的製作： 凝乳酶 (rennin) 能夠催化牛奶中的 $\kappa$-酪蛋白斷裂，使其失去穩定性，進而引發酪蛋白膠束之間的聚集和交聯，形成奶酪凝乳。
  • 微生物轉谷氨酰胺酶 (Microbial transglutaminase, mTG) 處理的蛋白質製品： mTG 酶可以催化蛋白質分子間的異肽鍵（賴氨酸的 $\epsilon$-氨基與谷氨酰胺的 $\gamma$-醯胺基反應），形成強大的交聯網絡。這被用於改善肉製品、海產品、乳製品的彈性、持水性和結構。例如，用於製作彈性更好的魚糜製品或改善肉製品的質地。

3. 鹽析與聚集 (Salting-out and Aggregation)

• 機制： 在高鹽濃度條件下，由於鹽離子與水分子競爭結合蛋白質表面的離子基團，或者通過「鹽析」效應，蛋白質的溶解度降低，分子之間的疏水作用增強，促使蛋白質分子聚集並形成凝膠。這種機制通常與 pH 值和溫度也有一定的關聯。
• 關鍵因素： 鹽的種類和濃度、pH 值、蛋白質種類、溫度。
• 食品範例：
  • 魚漿的製作： 如前所述，食鹽是製作魚漿和魚丸的重要添加劑。在攪打過程中，食鹽能促進魚肉蛋白質（特別是肌球蛋白和肌動蛋白）的溶解和聚集，形成具有彈性的蛋白質凝膠網絡，這也是魚漿製品具有彈性的重要原因。
  • 某些肉製品的加工： 在加工過程中加入適量的鹽，也有助於蛋白質的溶解和交聯，改善肉製品的質地。

食品中的水活性 ($a_w$) 是指食品中自由水分子的活度，即水在食品中參與化學反應和影響微生物生長的能力。它不是指食品的總含水量。水活性範圍在 0 到 1 之間。低水活性（通常 $a_w < 0.6$）可以抑制大多數微生物的生長，但某些化學反應和酵素反應仍可能發生。

1. 水活性對油脂氧化的影響

• 原理： 油脂氧化（特別是自動氧化）是一個自由基鏈式反應，通常分為起始、鏈增長、鏈終止三個階段。水在油脂氧化中的作用是複雜的，並非單純的促進或抑制，而是呈現出一個「U」形或「J」形曲線的關係。

  • 低水活性 ($a_w < 0.3$): 在極低的水活性下，水分含量極低，幾乎沒有自由水參與反應。這時，油脂的氧化速率非常緩慢。
  • 中等水活性 ($0.3 < a_w < 0.6$): 隨著水活性的增加，少量自由水的存在可以作為質子供體或受體，促進自由基的形成和穩定，並作為催化劑參與反應，從而加速油脂的氧化。此外，水中溶解的某些金屬離子（如 $\text{Fe}^{2+/3+}$, $\text{Cu}^{2+/+}$）在低水活性時更容易與油脂接觸並催化氧化。
  • 較高水活性 ($a_w > 0.6$): 當水活性進一步升高時，水會形成較厚的液膜，將油脂和催化劑（如金屬離子）隔離，或者稀釋了催化劑的濃度，從而抑制油脂的氧化。同時，較高的水含量也可能不利於自由基的傳播。

• 圖示：
  通常繪製一個圖，橫軸為水活性 ($a_w$)，縱軸為油脂氧化速率。

  • 曲線從 $a_w = 0$ 開始，氧化速率很低。
  • 隨著 $a_w$ 增加，氧化速率上升，達到一個峰值（通常在 $a_w \approx 0.3 \sim 0.6$ 之間）。
  • 隨著 $a_w$ 進一步增加，氧化速率又下降。
  • 在較高水活性區 ($a_w > 0.7 \sim 0.8$)，氧化速率再次變得非常低。

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graph TD
    A[水活性 (aw)] -- 氧化速率 --> B((油脂氧化速率))
    subgraph "水活性對油脂氧化的影響"
        direction TB
        C1(低 aw: 氧化速率低) --> C2(中等 aw: 氧化速率升高)
        C2 --> C3(較高 aw: 氧化速率降低)
        C3 --> C4(高 aw: 氧化速率極低)
    end
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    style C2 fill:#A9CCE3,stroke:#2874A6,stroke-width:2px
    style C3 fill:#7FB3D5,stroke:#2874A6,stroke-width:2px
    style C4 fill:#5DADE2,stroke:#2874A6,stroke-width:2px

    %% 模擬曲線的示意圖 (實際為連續曲線)
    %% 繪製一個大致的 U 型曲線，最小值在兩端，峰值在中間
    %%mermaid
    %%graph LR
    %%    XAxis[aw] --> YAxis[Oxidation Rate]
    %%    subgraph Curve
    %%        P1(0) --> P2(0.3) --> P3(0.6) --> P4(1)
    %%        P1 -- low --> P2 -- high --> P3 -- low --> P4
    %%    end

（註：上述 Mermaid 圖僅為示意，實際圖形為一條連續曲線，從低處上升至峰值後再下降至較低水平。）

2. 水活性對非酵素性褐變反應的影響

• 原理： 非酵素性褐變反應主要包括兩種：
  • 美拉德反應 (Maillard reaction): 由還原糖（如葡萄糖、果糖）與蛋白質或胺基

本題考查凝乳酶 (rennin) 在食品加工中的應用。凝乳酶是一種蛋白質分解酶，主要用於乳製品的生產。

• (A) 豆腐：豆腐的製備主要依賴於豆漿中蛋白質（大豆球蛋白）的凝固，通常使用硫酸鈣、氯化鈣或葡萄糖酸內酯等無機或有機凝固劑，而非凝乳酶。
• (B) 乾酪 (Cheese)：乾酪的製造是將牛奶中的酪蛋白通過凝乳酶的作用使其凝固（形成凝乳），然後進行後續的加工處理。凝乳酶是製作乾酪的核心酶。

本題考查牛乳殺菌（巴氏殺菌）和滅菌方法的標準條件。

• (A) Ultra high temperature sterilization (UHT): 超高溫滅菌，標準條件通常為 $135 \sim 150^\circ \text{C}$， $1 \sim 2$ 秒。題目提供的 $120 \sim 135^\circ \text{C}$， $2 \sim 3$ 秒，雖然溫度範圍略低且時間略長，但仍屬於 UHT 的範疇，旨在達到商業無菌。此敘述可視為正確。

• (B) High temperature short time pasteurization (HTST): 高溫短時間巴氏殺菌，標準條件為 $72^\circ \text{C}$， $15$ 秒。題目提供的 $75 \sim 78^\circ \text{C}$， $15 \sim 20$ 分鐘。此條件的溫度較高，但時間卻是分鐘級（$15 \sim 20$ 分），這與 HTST 的「短時間」（秒級）特徵完全不符。

Beyond Meat 是一家生產植物基肉類替代品的公司。其產品的關鍵在於模擬傳統肉類的纖維結構和口感。

• (A) 高壓加工 (HPP): 主要用於殺菌和延長保質期，改變蛋白質結構，但不是製造植物肉纖維結構的關鍵技術。
• (B) 靜電紡絲 (Electrospinning): 用於製造納米纖維，不適用於製造具有肉類質感的植物肉。
• (C) 擠壓加工 (Extrusion): 這是製造植物肉類替代品最核心的技術之一。

蛋黃醬 (Mayonnaise) 是一種典型的水包油 (O/W) 型乳化製品。其主要成分是植物油、蛋黃、醋或檸檬汁等。

• (A) 起泡性 (Foaming ability): 蛋白質（如蛋清中的蛋白質）具有較好的起泡性，蛋黃的起泡性相對較弱。
• (B) 乳化性 (Emulsifying ability): 蛋黃是蛋黃醬中最重要的乳化劑。

Cell Alive System (CAS) 冷凍技術是一種改良的冷凍技術，其核心原理是利用微弱的電磁場來影響冰晶的形成過程，從而減少冷凍過程中對食品組織的損傷。

• (A) 添加抗凍劑: 雖然抗凍劑（如糖醇）可用於降低冰點和改善冷凍品質，但 CAS 技術本身並非依賴於添加抗凍劑。

「最大冰晶生成帶」(Freezing Zone or Critical Freezing Zone) 是指食品在冷凍過程中，水結冰速度最慢、形成的冰晶最大、對食品組織破壞最嚴重的溫度範圍。

• 食品的冰點通常在 $0^\circ \text{C}$ 附近。
• 當溫度從 $0^\circ \text{C}$ 下降時，水分開始結冰。
• 在 $0^\circ \text{C}$ 到約 $-5^\circ \text{C}$ 的溫度範圍內，冰晶的生成和生長速度相對較慢，但形成的冰晶尺寸較大，容易刺破細胞膜，造成組織損傷。
• 當溫度進一步下降到 $-5^\circ \text{C}$ 以下時，剩餘水分的結冰速度會顯著加快，形成的冰晶尺寸也趨於較小。

馬告 (Makauy)，即山胡椒 (Litsea cubeba)，是台灣原住民常用的香料。其果實富含檸檬醛，具有獨特的檸檬和胡椒香氣。

• (A) 新鮮顆粒: 新鮮馬告果實雖然有風味，但保質期短，不適合大規模商業流通。
• (B) 乾燥顆粒: 將馬告果實乾燥處理，可以延長保質期，濃縮香氣，並方便儲存和使用。

宜蘭地區以紅麴（或紅糟）為原料釀製的紅色酒品，最為人熟知的是「紅露酒」。

• (A) 紹興酒: 中國浙江紹興的著名黃酒，主要原料為糯米，發酵菌種非單純紅麴。
• (B) 黃酒: 中國傳統酒類，種類繁多，色澤多為黃色或琥珀色，不一定以紅麴為主要原料。

核心觀念

本題考查「微波複合電磁加熱」系統的加熱原理，以及食品容器對微波與感應加熱的適用性。

微波加熱主要利用食品中極性分子及離子運動產生介電損耗，使食品內部快速升溫，其吸收功率可概念性表示為：

$$P_{\text{microwave}} \propto f\varepsilon_0\varepsilon''E^2$$

其中 $f$ 為微波頻率，$\varepsilon''$ 為食品的介電損耗因子。

感應加熱則利用交變磁場在導電材料中產生渦電流，使材料因焦耳熱升溫：

$$P_{\text{induction}}=I^2R$$

微波複合電磁加熱系統同時利用微波對食品的體積加熱，以及感應加熱設備對食品容器或承載部件的輔助加熱，以提高升溫速率與溫度均勻性。

解題方法

判斷容器時，須同時考慮兩項條件：

1. 容器須能讓微波進入食品，避免反射、放電或電弧。
2. 容器須能承受殺菌過程中的高溫及水蒸氣壓力，且符合食品包裝安全要求。

實際的微波複合電磁加熱食品，常使用耐熱塑膠容器，例如結晶性聚對苯二甲酸乙二酯（CPET）容器，再以耐熱塑膠膜封口。感應加熱所需的金屬發熱部件通常設置於設備中，不代表食品容器本身必須使用金屬。

因此，本題應選擇耐熱塑膠容器。

選項分析

(A) 金屬

熱穿透速率是指熱量從殺菌釜加熱介質傳遞到食品中心的速度。影響因素包括：

• (A) 食品類型： 液體食品主要依靠對流傳熱，速率快；固體食品主要依靠傳導傳熱，速率慢。因此，液體食品的熱穿透速率大於固體食品。此敘述正確。
• (B) 罐體材質與厚度： 不銹鋼的導熱性優於玻璃，有助於熱量快速傳遞。因此，不銹鋼罐的熱穿透速率通常大於玻璃罐（假設其他條件相同）。此敘述正確。

海水淡化是利用膜分離技術移除海水中的鹽分。其中，使用離子交換膜的技術是電滲析。

• (A) 逆滲透 (RO): 利用壓力差驅動水分子通過半透膜，鹽分被截留。RO 膜主要是篩分原理，非離子交換膜。
• (B) 電滲析 (ED): 利用電場驅動離子通過交替排列的陽離子交換膜和陰離子交換膜，將離子從水中分離出來，達到淡化目的。

乾燥劑用於吸收包裝內的濕氣，保持食品的乾燥酥脆。

• (A) 矽膠: 食品級乾燥劑，吸濕性強，無毒，常用。
• (B) 生石灰: 吸濕性強，但遇水放熱且產生粉塵，不適合直接用於食品包裝。
• (C) 鐵粉: 主要用於脫氧劑，吸收氧氣，而非吸濕。

「舒肥」(Sous vide) 是法語「在真空下」的意思，是一種烹飪技術。

• (A) 真空調理食品: 將食材真空密封後，在精確控制溫度的水浴中長時間烹調，這正是舒肥的定義。