志聖食品技師
105第二次食品化學 試題詳解
擬答
完全命中100%,詳見105志聖阮籍老師 食品化學講義A01,P.6-7。
  1. 單分子層結合水 (monolayer water):
    生物體內的高分子化合物如蛋白質分子,以表面的親水性基團,與單一分子水穩定結合的水,稱為單分子層結合水。也就是被-OH、-SH、-COOH、-NH2等親水性基團強力束縛的結合水。

  2. 結合水 (bound water):
    結合水是指與食品成分中的親水性官能基(例如 -OH、=NH、-NH2、-COOH、=C=O)以氫鍵與水結合結合或離子性基團(例如 –COO-、-NH3+、Na+、Cl-)以離子鍵結結合的水分。有:
    1. 多分子層結合水(multilayer water):由2-3分子水與蛋白質等高分子化合物結合的水,稱為多分子層結合水。也稱為毛細管水(capillary water),其厚薄依溫度與電解直存在與否而異,在單層水外側的水,為準結合水。
    2. 不穩定結合水(loosely bound water):多分子層結合水外側的水。

擬答
完全命中100%,詳見105志聖阮籍老師 食品化學講義A02,P.112。
合法食品添加物僅能抑制微生物生理的活動及阻害其生育者,則稱為防腐劑;具有使微生物死滅之化合物,稱為殺菌劑。 作用機制:
  1. 阻礙營養物質及細胞物質之透過。
  2. 干擾細胞酵素抑制微生物酵素作用。
  3. 干擾遺傳機制。
擬答
完全命中100%,詳見105志聖阮籍老師 食品化學講義A02,P.174-175。
剛碾磨好的麵粉需要一段時間的熟成,以改善麵粉的物理性質和烘焙性質。
小麥的顆粒在經過碾磨前,原本是完整一顆,並有著穩定的分子結構,組織排列次序也呈現安定狀態,但經過碾磨以及篩粉這些程序後,完整的顆粒改變成分裂的粉末,劇烈的變化使得分子結構暫時呈現沒有秩序的現象,所以剛磨製出來的新粉是無法拿來使用的,要經過一段時間、麵粉接觸空氣中氧氣成分,逐漸氧化適應環境後,使麵粉的分子結構變得安定,這個過程就是麵粉的熟成。熟成過的麵粉做出來的麵團才具有自然的延展性、操作容易也較不黏手,烘焙出的麵包體積足夠而且內部組織也會良好;除了上述改善麵粉的物理性質與烘焙性質的作用外,還能夠氧化麵粉中的植物色素(葉黃素),藉此自然漂白麵粉、改良麵粉的顏色。
麵粉的熟成時間通常在14天以上,而且儲藏的環境管理也相當重要,乾淨、通風、溫度與濕度因素等等,都會影響到麵粉的品質。
  1. 麵粉熟成過程中化學變化:
    1. 碳水化合物:
      麵粉除非受到微生物或害蟲侵害,總澱粉含量在熟成期中不會改變,還原醣會增加,而非還原醣及總糖含量下降,其變化主要受儲存溫度、碾白度及水分含量之影響,溫度及水分高而輾白度低時會引起較顯著的變化。
    2. 蛋白質:
      麵粉中的粗蛋白含量也是不易發生增減變化。但當微生物寄生其中時,游離胺基酸會急遽上升,因大部分菌類可分泌蛋白分解酵素,將蛋白質分離成游離胺基酸作為生長能源,以延續它們的生命。
    3. 酵素:
      隨著儲存時間增加,穀粒中酵素(如:觸酶、過氧化酶、α-澱粉酶、β-澱粉酶及蛋白水解解)的活性都會逐漸下降。
    4. 脂肪:
      脂肪在一般成分中最易發生劣變,會使麵粉酸度增加,產生不良風味,嚴重影響穀類品質。麵粉的不同水分、碾白度及儲存溫度都不會使粗脂肪含量在儲存期間產生變化,但脂肪的成分卻在儲存前後產生變化,一般是游離脂肪酸增加,而中性油脂(neutral fats)及磷脂類(phosphorlipid)則減少。
    5. 脂肪品質劣變是由於被分解為游離脂肪酸,再被氧化成過氧化物,進而分解成醛類和酮類,而產生不良風味。

  2. 麵粉熟成過程中物理變化:
    1. 顏色:
      麵粉熟成時其組成分易受儲存環境影響,容易發生組成分變化,甚至進行化學反應,如梅納反應、焦糖化反應或油脂氧化,造成顏色之改變。
    2. 風味:
      不同水分、溫度及碾白率對儲存穀粒風味都會產生影響,麵粉不良風味之主要成分是乙醛化、丙醛、酮類等。
    3. 烹煮特性:
      穀類經儲存後,容易因油脂氧化或其他氧化物之形成,造成烹煮後的外觀、彈性、黏著性、口感及風味之變化。風味之劣變主要來自脂肪酸敗,所以也是與麵粉的水分、碾白度及儲存溫度及時間有關,而不同品種間的差異並不大。

擬答
完全命中100%,詳見105志聖阮籍老師 食品化學講義A02,P.113-114。
  1. 保色劑本身不具顏色
    但可與食品中的色素結合,固定其色澤或產生色素物質。保色劑主要是以硝酸鹽 (如硝酸鈉、硝酸鉀)及亞硝酸鹽(如亞硝酸鈉、亞硝酸鉀)為主。此外異抗壞血酸鈉與明礬等都具有保色劑固定色澤功能。
    保色劑是能與肉及肉製品中呈色物質作用,使之在食品加工、保藏等過程中不致分解、破壞,呈現良好色澤的物質。這主要是由於亞硝酸鹽所產生的一氧化氮與肉類中的肌紅蛋白和血紅蛋白結合,生成一種具有鮮豔紅色的亞硝基肌紅蛋白和亞硝基血紅蛋白所致。硝酸鹽則需在食品加工中被細菌還原生亞硝酸鹽後再起作用。
    保色劑的功能如下:
    • 固定肉色
    • 抑制細菌的生長
    • 產生醃漬肉的風味
    • 抗氧化作用

  2. 異抗壞血酸鈉
    D-異抗壞血酸鈉(d-sodium erythorbate)又名赤藻糖酸鈉,是一種新型生物型食品抗氧、防腐保鮮助色劑。能防止腌製品中致癌物質-亞硝胺的形成,根除食品飲料的變色、異味和混濁等不良現象。
    添加硝酸鹽、亞硝酸鹽或硝酸鹽與亞硝酸鹽之混合鹽後,生成的一氧化氮與肌紅蛋白形成亞硝基肌紅蛋白,使加熱肉品之肌紅蛋白發生熱變性仍能夠保持美麗的紅色。亞硝酸形成一氧化氮為氧化還原作用,因此添加發色輔助劑(即還原劑),如異抗壞血酸鈉,促進反應更完全:2HNO₂ + D-異抗壞血酸鈉→NO+NO₂+H2O,一氧化氮進一步與肌紅蛋白作用,產生安定且色澤鮮紅的亞硝基肌紅蛋白:Mb-Fe⁺²+NO→ MbNO2
    因此發色劑如抗壞血酸鈉(Na ascorbate)或異抗壞血酸鈉(Na erythorbate)的添加可改善醃漬肉色。

擬答
完全命中100%,詳見105志聖阮籍老師 食品化學講義A01,P.265-266。
㈠ 脂肪酶(lipase):
  1. 人體中脂肪酶主要為胰臟所分泌,其功用為分解食物中之脂肪,使三酸甘油酯水解產生游離脂肪酸、單甘油酯、雙甘油酯與甘油。
  2. 脂肪酶對三酸甘油酯作用之位置主要分為二類,一類為斷裂1、3位置的酯鍵,另一類則可斷裂1、2、3位置的酯鍵。
  3. 脂肪酶反應於親水與疏水的界面中,主要原因為酵素是水溶性,而基質是油溶性之故。
  4. 脂肪酶的特異性包含對三酸甘油酯之分子量、酯鍵位置、脂肪酸種類與立體結構等的不同具有專一性。
  5. 交酯化反應(interesterification)是指控制適當條件使脂肪酶能進行三酸甘油酯中三個醯基或分子間醯基的轉換,以改良油脂的特性使。適合食品工業上之應用。脂肪酶參與交酯化反應。
  6. 食品工業上常用的例子為利用脂肪酶來作用棕櫚油或葵花油與硬脂酸的混合物,可製備成可可脂之類似產物,因為可可脂為高價格的油脂,使用於製造巧克力,因此藉由交酯化反應,大大提高了產品之應用價值。
  7. 食品上使用的脂肪酶主要來自微生物,應用範圍包含乳品業、酵素保健食品、動物飼料添加劑與油脂加工等。
  8. 脂肪酶的反應若控制不當,則易引起食品酸敗,並產生肥皂味及酸敗味,前者為長鏈脂肪酸反應所產生,後者則為不飽和脂肪酸氧化而形成。
  9. 脂肪酶亦可應用於工業上,其與蛋白酶混合可作為清潔劑中的酵素添加劑,用以去除衣服纖維中的脂肪污垢,或使用於皮革上油脂之去除
  10. 脂肪酶可應用於:a. 酵素性水解油脂 b. 進行逆向的脂質合成 c. 以交酯化反應的方式進行脂質的修飾與改良。

㈡ 脂肪加氧酶(lipoxygenase)
  1. 脂肪加氧酶廣泛存在於動、植物中,其作用的反應為使順,順-1,4-戊二烯(cis, cis-1,4-pentadiene)的多元不飽和脂肪酸或油脂氧化形成氫過氧化物(hydroperoxide)。常見的多元不飽和脂肪酸有亞麻油酸、次亞麻油酸與花生四烯酸。
  2. 脂肪加氧酶在烘焙工業上可應用於麵糰中類胡蘿蔔素之脫色漂白、以及產生良好的攪拌特性,並可促使麵包體積增大的效用,但是若使用量過多時,則會造成芳香成分的損失及不良風味的產生。
  3. 脂肪加氧酶的作用方式將氧分子轉移到基質使其形成過氧化物的基質轉變成順-反式共軛的雙鍵系統。

㈢ 對含油脂食品品質影響的異同點:
如上述,二者都可以水解脂肪,但產物不同。
擬答
完全命中100%,詳見105志聖阮籍老師 食品化學講義A01,P.266、P.259、P.9-10 & 34。
  1. interesterification:
    交酯化反應(interesterification)是指控制適當條件使脂肪酶能進行三酸甘油酯中三個醯基(acyl group)或分子間醯基的轉換,以改良油脂的特性使。其適合食品工業上之應用。脂肪酶參與交酯化反應。

  2. polygalacturonase:
    為聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG),可以分解果膠中主要結構半乳糖醛酸(galacturonic acid)的α-1,4糖苷鍵結。此酵素如被抑制,則可防止或降低果膠分解,1992年美國FDA核准上市的第一個基因改造番茄(Flavrsavr tomato),其應用原理為利用反義基因(anti-sense DNA)技術,將聚半乳糖醛酸酶反義PG cDNA送入番茄中,使其產生反義PG RNA,結果抑制了PG mRNA的作用,並使聚半乳糖醛酸酶的活性下降了70~90%,達到了延長番茄保存時間之目的。聚半乳糖醛酸酶可分為從非還原端開始水解的外切酶(exo PG)與從內部水解的內切酶(endo PG)。

  3. IMF(intermediate moisture food) :
    中度水活性食品,又稱為中濕性食品(IMF)或半濕性食品,指水分含量約20-40%,水活性Aw = 0.65-0.85的半濕半乾食品。水分含量仍高,但自由水與水活性都下降,如鹽漬鹹魚與糖漬蜜餞、果凍、果醬、蜂蜜、義大力香腸、乾燥水果等。
    • 優點:組織風味接近天然,含適量水分,可長期室溫儲藏,提高產品價值。
    • 缺點:容易遭到酵母菌與黴菌感染。

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