民國115年 高考三級 食品衛生檢驗 食品化學及加工學
第3題
以玉米澱粉為原料，請說明：（每小題10 分，共20 分） 如何應用澱粉液化酶（α- amylase）、葡萄糖澱粉酶（glucoamylase）及 葡萄糖異構酶（…
題目
以玉米澱粉為原料，請說明：（每小題10 分，共20 分） 如何應用澱粉液化酶（α- amylase）、葡萄糖澱粉酶（glucoamylase）及 葡萄糖異構酶（glucose isomerase）製作果糖含量分別為42%、55%及 90%的三種異構化糖漿。 這三種酵素在此製程的作用機制為何？
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、液化（liquefaction）：將玉米澱粉調成30～35%懸浮液，調整pH至5.8～6.5並添加鈣離子，加入耐熱α-澱粉酶（α-amylase，如Bacillus licheniformis來源），經噴射蒸煮（jet cooking）於95～105℃作用數分鐘，使澱粉糊化並隨機切斷α-1,4糖苷鍵，黏度迅速下降，得DE值約8～15之液化液。
- 二、糖化（saccharification）：液化液降溫至55～60℃、pH 4.0～4.5，加入葡萄糖澱粉酶（glucoamylase，Aspergillus niger來源）作用24～72小時，自非還原端逐一水解α-1,4鍵並可切斷α-1,6分支，使DE值提升至94～98，得葡萄糖含量95%以上之糖化液；再經活性碳脫色、離子交換去除鈣與雜質、真空濃縮。
- 三、異構化與三種糖漿：糖化液調整pH 7.5～8.5、添加Mg²⁺，通過固定化葡萄糖異構酶（glucose isomerase）反應柱，於55～60℃使葡萄糖部分轉為果糖，平衡轉化率約42%，精製濃縮即得F42高果糖糖漿。將F42與經模擬移動床（SMB）分離所得之F90依約73：27混合可得F55；F90係異構化液經SMB色層分離，利用果糖與葡萄糖在鈣型樹脂上親和力差異取得，葡萄糖餾分迴流再異構化。
- 四、α-澱粉酶與葡萄糖澱粉酶之機制：α-澱粉酶屬內切型（endo-acting），隨機水解澱粉分子內部之α-1,4糖苷鍵，產生糊精與寡糖，快速降低黏度，利於後續操作，但不作用α-1,6鍵；葡萄糖澱粉酶屬外切型（exo-acting），自非還原端依次切下葡萄糖，並經異頭碳構型反轉生成β-D-葡萄糖，亦可水解α-1,6分支點，惟速度較慢。
- 五、葡萄糖異構酶之機制與限制：其為木糖異構酶（xylose isomerase），催化醛糖與酮糖間之可逆異構化，經順式烯二醇（cis-enediol）中間體進行氫負離子轉移，需Mg²⁺或Co²⁺為輔因子；反應平衡常數接近1，故理論轉化率約50%，工業上受溫度、pH、鈣離子抑制及副反應影響，實際約42%。欲提高果糖比例須靠分離而非單靠反應。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。