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地特三等申論題 113年 [食品衛生檢驗] 食品化學及加工學

第 一 題

📖 題組:
請回答下列問題:(每小題 5 分,共 25 分) (一)請說明食品中褐變的種類和分類? (二)何謂酵素性褐變? (三)如何防止酵素性褐變的發生? (四)製作山藥粉時,較適合的防止酵素性褐變的方法為何? (五)製造金針花乾時,加硫處理防止褐變的機制為何?
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

請說明食品中褐變的種類和分類?

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看到「褐變分類」,應立即在腦中浮現「有無酵素參與」的二分法樹狀圖。接著將非酵素性褐變進一步細分為梅納反應、焦糖化與抗壞血酸氧化,並精要點出各反應的關鍵受質與觸發條件(如溫度、氧氣)。

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【破題】 食品中的褐變(Browning)是指食品在加工或貯藏過程中,顏色逐漸轉變為褐色或暗黑色的化學變化。依據「是否有酵素參與催化」,主要可分為兩大類: 【論述】

小題 (二)

何謂酵素性褐變?

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看到「酵素性褐變」,應立即聯想反應的「三大必備條件」:多酚氧化酶 (PPO)、多酚類受質與氧氣。解題時必須精確點出化學反應機制,即酚類被酵素催化氧化成高活性的鄰醌類後,進一步非酵素聚合成黑色素的微觀過程。

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「酵素性褐變(Enzymatic browning)」指植物性食品(如蔬果)在組織受損(如切開、去皮或碰撞)時,其內部酚類物質在氧氣存在下,受到特定酵素催化氧化,最終產生褐色或黑色色素的化學反應。 其反應機制與特徵包含: (1) 必備三要素:需同時具備「酵素」(主要為多酚氧化酶 Polyphenol oxidase, PPO,含銅離子)、「受質」(多酚類化合物,如兒茶素、綠原酸或酪胺酸等)以及「氧氣」(O2)。

小題 (三)

如何防止酵素性褐變的發生?

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看到此題應立刻聯想「酵素性褐變的三大要素」:酵素(多酚氧化酶 PPO)、受質(多酚類)、氧氣,以及酵素活性的依賴條件(輔因子、溫度、pH)。答題時從「破壞酵素、隔絕氧氣、螯合輔因子、化學抑制」等四大加工機制切入,條列說明並輔以實務作法即可精準拿分。

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【破題】 防止酵素性褐變的核心原理,在於破壞或阻斷褐變反應的三大要素:多酚氧化酶(PPO)、氧氣及多酚類受質,並可藉由改變環境條件抑制酵素活性。 【論述】

小題 (四)

製作山藥粉時,較適合的防止酵素性褐變的方法為何?

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面對這類「特定食材加工」的題型,必須先思考該食材的成分特性。山藥富含多酚氧化酶且澱粉含量極高,因此防褐變的核心關鍵在於「是否會造成澱粉糊化」。答題時應將加工目的區分為「生山藥粉」與「熟山藥粉」,並結合化學機制(酸鹼值、還原作用、酵素變性)與加工條件(溫度、水活性)進行層次論述。

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【破題】 山藥富含多酚氧化酶(Polyphenol oxidase, PPO)與高量澱粉,製作山藥粉時防褐變方法的選擇,需首重於「是否會導致澱粉糊化(Gelatinization)」而改變最終粉末的理化特性。 【論述】

小題 (五)

製造金針花乾時,加硫處理防止褐變的機制為何?

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考生看到此題應聯想到金針花乾燥過程中會同時發生「酵素性褐變(多酚氧化酶)」與「非酵素性褐變(梅納反應、抗壞血酸氧化)」。答題時需切入加硫處理(二氧化硫或亞硫酸鹽)的化學特性,從還原醌類、降低pH值抑制酵素、以及與羰基加成阻斷梅納反應等化學機制層面進行結構化論述。

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【破題】 製造金針花乾時常使用二氧化硫薰蒸或亞硫酸鹽浸泡(加硫處理),其防止褐變的機制主要涵蓋抑制「酵素性褐變」及「非酵素性褐變」兩大化學層面。 【論述】

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