民國115年 高考三級 食品衛生檢驗 食品化學及加工學考古題
民國115年 高考三級 食品衛生檢驗 食品化學及加工學收錄考選部官方試題，共 5 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
題目與答案
黃豆（soybean）常製成各種不同豆製品，豐富人類的日常飲食。請就以
黃豆原料製作傳統豆腐（板豆腐）分別說明：
製造方法。（10 分）
凝固原理。（5 分）
凝固劑的種類、特性及對板豆腐品質的影響。（10 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、前處理與浸漬：選用粒徑一致、無霉變與蟲蛀之黃豆，洗淨後以清水浸漬，夏季約6～8小時、冬季12～16小時，使豆粒吸水至原重約2.2倍，組織軟化以利磨漿及蛋白質溶出；浸漬過久易滋生微生物並產生酸敗味，可藉換水或低溫控制。
- 二、磨漿、煮漿與濾漿：瀝乾後以豆水比約1：6～8磨漿，漿液加熱至90～100℃維持5～10分鐘，破壞脂氧合酶（lipoxygenase）與胰蛋白酶抑制劑（trypsin inhibitor），去除豆腥味並提高蛋白質消化率；再以80～100目濾網或離心機分離豆渣（okara），得固形物約11～12°Brix之豆乳。
- 三、點漿與成形：豆乳降溫至70～85℃，加入凝固劑後輕拌均勻，靜置10～20分鐘待膠體形成；隨後破腦，即輕攪使凝乳與乳清分離，再裝入鋪布之模型，加壓30～60分鐘脫除乳清，使含水量降至約80～85%，切塊、冷卻即得板豆腐。
- 四、凝固原理：豆乳蛋白質以黃豆球蛋白（glycinin, 11S）與β-伴大豆球蛋白（β-conglycinin, 7S）為主，等電點約pH 4.5，於中性下表面帶負電，靠靜電排斥維持膠體安定。加入鈣、鎂等二價陽離子可中和電荷並形成鈣橋，或以酸使pH趨近等電點，降低排斥力，使蛋白質藉疏水作用、氫鍵與二硫鍵交聯成三維網狀凝膠，網目包覆水分與油脂。
- 五、凝固劑種類與品質影響：石膏（calcium sulfate）溶解度低、鈣離子緩釋，凝固均勻、保水性佳，成品細嫩潔白、產率高，用量約豆重2～3%；鹽滷（bittern，主成分MgCl₂）溶解快、凝固力強，成品較硬脆、豆香濃但易出水，用量約0.2～0.3%；葡萄糖酸-δ-內酯（GDL）水解緩慢釋酸，凝膠細緻。凝固劑過量則網狀結構粗、脫水多、質地硬且產率低，不足則不易成形。
由超市賣場販售的瓶裝茶飲標示，我們常會看到抗壞血酸鈉（抗氧化劑）
及碳酸氫鈉（小蘇打），請說明瓶裝茶飲添加這兩種食品添加物的目的。
（10 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、抗壞血酸鈉（sodium ascorbate）之目的：其為維生素C之鈉鹽，屬抗氧化劑（antioxidant）。茶湯中兒茶素（catechins，尤以EGCG）與茶多酚極易受溶氧及光、熱作用而氧化聚合，導致茶湯褐變、混濁、沉澱並產生陳味。抗壞血酸鈉可優先與溶氧及自由基反應，並將氧化型多酚還原，保護色澤與風味，延長架售期。
- 二、碳酸氫鈉（sodium bicarbonate）之目的：其為鹼性鹽，屬酸度調節劑。茶湯含檸檬酸、草酸等有機酸，pH偏低時口感尖銳酸澀；添加小蘇打可中和部分酸，使pH趨近中性，口感圓潤。此外調整pH可遠離蛋白質等電點，減少茶乳（tea cream）之蛋白質—多酚複合物沉澱，增進澄清度與貯存安定性。
- 三、併用考量與限制：鹼性環境雖可改善口感與澄清度，卻會促進兒茶素氧化與維生素C降解，故須以抗壞血酸鈉、檸檬酸等建構緩衝與抗氧化系統，並控制添加量符合食品添加物使用範圍及限量標準。兩者兼具抗氧化、調酸、維持色澤與澄清之協同效果，但仍須配合殺菌、避光包裝與低溫貯運。
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。
豬肉絨（dried pork fiber）一般稱為肉鬆。
請寫出其主要製作流程及應注意事項。（20 分）
請說明豬肉酥（fried pork fiber）的製程與豬肉絨的差異之處。（5 分）
依據中華民國國家標準（CNS15144），請說明豬肉絨及豬肉酥在粗蛋
白質、水分、粗脂肪、澱粉及乾燥度的品質要求。（5 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、原料選擇與煮製：選用新鮮豬後腿肉或腱子肉，去除筋膜、脂肪與淋巴結後切成約3～5公分塊狀；以水或醬油、糖、鹽、蔥薑、米酒等調味液煮製1～2小時，使中心溫度達70℃以上、肉質軟化且纖維易於分離，同時達到殺菌與入味之目的，煮製後撈起冷卻瀝乾。
- 二、撕絲、焙炒與包裝：將冷卻肉塊以撕絲機或攪拌機打成均勻肉絲，置於炒鍋中分批焙炒，邊炒邊加入醬油、糖、油脂等調味，使水分逐步蒸發至20%以下、纖維鬆散呈絨狀；炒製後冷卻、檢驗，採真空或充氮包裝，必要時置脫氧劑，並標示保存期限。
- 三、應注意事項：原料須新鮮並符合衛生規範，避免交叉污染；煮製時間須足使肉質軟化但不過爛，以免纖維斷裂、口感粉糊；撕絲粗細應一致；焙炒火候為關鍵，溫度過高易焦化產生苦味與丙烯醯胺風險，過低則水分殘留導致霉變；成品水分活度須控制，油脂易氧化酸敗，故應避光、低溫貯運並防止金黃色葡萄球菌等污染。
- 四、豬肉酥之差異：豬肉酥（fried pork fiber）係將調味後之肉絲或較大肉塊以160～180℃油炸，使組織膨發酥脆，再經脫油、調味、冷卻製成。與豬肉絨相較，其熱源由焙炒改為油炸，成品顆粒較粗、質地酥脆、含油量與熱量較高、色澤較深且帶油炸香氣，水分較低；製程須控制油溫與油炸時間，避免油脂劣變。
請回答下列問題：（每小題5 分，共15 分）
畫出乳糖（lactose）的化學結構式。
說明維生素C（ascorbic acid）為何有助於人體對鐵的吸收及利用。
說明需要經過高溫高壓殺菌的包裝袋之最內層為何常使用聚丙烯薄
膜（polypropylene film, PP film），而非低密度聚乙烯薄膜（low-density
polyethylene film, LDPE film）。
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、乳糖之組成與鍵結：乳糖（lactose）為還原性雙醣，分子式C₁₂H₂₂O₁₁、分子量342.3，係由一分子β-D-半乳吡喃糖（β-D-galactopyranose）與一分子D-葡萄吡喃糖（D-glucopyranose）以β-1,4-糖苷鍵連接，系統名為4-O-β-D-galactopyranosyl-D-glucopyranose。
- 二、結構繪製要點：圖形由兩個六元吡喃環併排組成，左環為半乳糖、右環為葡萄糖，各環以一個氧原子與五個碳構成，需標示C1～C6及環氧。半乳糖之C1經β-1,4鍵接至葡萄糖C4，並標出β構型；葡萄糖C1為還原端，可呈α或β異構；C6為CH₂OH基。考生應依上述位置關係繪製，並註明鍵結方向與碳編號。
- 三、維生素C促進鐵吸收：食物中非血基質鐵多為三價鐵（Fe³⁺），在腸道pH下易與植酸、單寧、鈣形成不溶性複合物。維生素C（ascorbic acid）具還原力，可將Fe³⁺還原為較易吸收之Fe²⁺，並與鐵形成可溶性螯合物，防止沉澱；Fe²⁺經十二指腸之二價金屬轉運蛋白（DMT1）吸收，故可提高鐵之生物利用率，惟須與含鐵食物同時攝取。
- 四、PP與LDPE耐熱性比較：高溫高壓殺菌（retort）通常於121℃、15～30分鐘進行。聚丙烯（polypropylene, PP）熔點約160～170℃、軟化點約150℃，結晶性高、耐熱與耐油性佳，於殺菌條件下不軟化變形，可維持封口強度與袋體完整性；低密度聚乙烯（low-density polyethylene, LDPE）熔點僅約105～115℃、軟化點約80～90℃，於121℃會軟化、熔融、變形，並可能與內容物黏連或破壞熱封。
- 五、內層選材之整體考量：內層為食品接觸層，須符合食品器具容器包裝衛生標準，兼具耐熱、耐油、耐酸、低透氣與可熱封等特性。PP（常以cast PP, CPP使用）可耐殺菌溫度且不吸水、不溶出，故適作最內層；LDPE雖熱封性與柔軟度佳、成本低，惟耐熱不足，僅宜作外層或中層。常見結構如PET／鋁箔／CPP之三層貼合袋。