志聖食品技師

106第一次食品化學 試題詳解

擬答
完全命中100%,詳見106志聖阮籍老師 食品化學講義A01,P136-143。
  1. 油脂氫化意義:
    油脂氫化是添加氫至不飽和脂肪酸上之雙鍵位置,使脂肪酸的分子構型、雙鍵位置、數目及幾何立體結構改變,且可塑性增加,而適於製作人造奶油及加工酥油。氫化過程中容易有反式脂肪和位置異構物生成。將含有不飽和成分的物質與催化劑混合後通以氫氣,控制溫度、壓力、攪拌速率等條件,使氫分子加到雙鍵上而使其成飽和的單鍵。
  2. 脂的氫化目的:
    油脂的部分氫化是相當重要的步驟,其主要的目的功用如下:
    1. 將液態油脂轉化成室溫下呈固態的油脂,改善其作用與功能
    2. 增加油脂的穩定性
    3. 經氫化的油脂較不易產生聚合物,故適合做為油炸油
  3. 油脂的氫化的可能反應機制:
    氫化中最常使用的催化劑為鎳,其他尚有銅、鉻及鉑等金屬,不同催化劑各具有不同的反應特異性,且產生順、反式或位置異構物的比例亦有所不同。
    可能反應式:
    • 油+催化劑 → 油-催化劑(複合物)
    • 油-催化劑+H₂ → 氫化油與催化劑
  4. 如何利用氫化反應製造出符合人造奶油的特性
    以動、植物性油脂為主原料,加入水、鹽、香料及色素等,做成外觀與奶油相似,價廉但較奶油用途更廣泛的奶油替代品,俗稱瑪珈琳(margarine)。也就是利用氫化的植物油,來模擬奶油的產品。
    反式脂肪酸對於人體有負面效應,有增加膽固醇與心血管疾病的風險,各國均爭相研究低反式或零反式脂肪酸的製造技術:
    1. 嚴格掌控油脂部分氫化的反應條件,例如:高壓、低溫、高氫濃度及觸媒特性,使反式脂肪酸含量維持在最低限度。
    2. 改用昂貴的貴金屬:利用鉑金屬催化。
    3. 採用超臨界流體:降低反應的溫度。
    4. 採用交酯化反應:交酯化亦稱為酯交換(ester exchange)或轉酯化(transesterification),乃指三酸甘油酯上的三個醯基經人為方式,使其彼此置換或分子間醯基互換之情形,此方法常被應用於天然油脂構造與特性之修飾。

擬答
完全命中100%,詳見106志聖阮籍老師 食品化學講義A02,P35-37
  1. 花青素是植物的天然色素,由花青素的配質(flavylium)與一個或多個糖分子所形成的配糖體(或稱為糖苷),因有不同之取代基而分別為不同之配質,與其作用的單醣分子,主要有葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖及阿拉伯糖,分子中的第三種結構是來自糖分子與醯基的酯化。花青素配質(flavylium)的基本結構:
    主要化學物質及化學性質:
    1. 與食品相關的僅有六種: 矢車菊,花翠,錦葵,天竺葵,牡丹,牽牛花等。
    2. 花青素的光學特性隨著pH值而有明顯的改變。
    3. 鮮花中的花青素常與金屬離子形成複合物,而使顏色更加鮮豔。
    4. 花青素亦可與無色的類黃酮及多酚類物質(如類黃酮)以非共價鍵結形成複雜之混合物,加深花青素色澤,稱為共色現象(copigmentation)。
    5. 影響花青素呈色的因子: 結構、酸鹼pH、共呈色、離子Ion、濃度、溫度、光線 (UV)等。
  2. pH值及維生素C對花青素溶液顏色的影響:
    1. 錦葵-3-葡萄糖苷為例,當pH值偏鹼性的情形下,藍色之醌式易於形成,而在偏酸性時,紅色的陽離子型則較安定。
    2. 花青素與維生素C共存時,二者交互作用的結果是同時都被分解,花青素的分解產物為紅褐色。
擬答
完全命中100%,詳見106志聖阮籍老師 食品化學講義A01,P262-263
  1. 超氧化物歧化酶(SOD)
    超氧歧化酶為生物體中去除超氧自由基的主要酵素,可將超氧陰離子轉變形成過氧化氫與氧分子。超氧歧化酶廣泛存在於原核生物與真核生物中,依其活性中心所含之金屬種類可分為Cu/Zn SOD、Mn SOD與Fe SOD超氧歧化酶之反應機制(以Cu/Zn SOD為例):
    2O₂⁻+2H⁺ → (sod) → H₂O₂+O

  2. 麩胱甘肽過氧化酶(glutathione peroxidase)
    麩胱甘肽過氧化酶在生物體中有去毒作用,主要生物功能是將脂類過氧化物還原為相應的醇,並將游離的過氧化氫還原為水,同時催化還原態麩胱甘肽(GSH)轉變為氧化型 (GSSG)。
擬答
完全命中100%,詳見106志聖阮籍老師 食品化學講義A01,P166-173。
  1. 蛋白質的一級結構 (primary structure):
    是指胺基酸的排列次序,一條蛋白質序列由N端到C端的排列,蛋白質的各個胺基酸有N-端到C-端質線排列,2胺基酸間以胜肽鍵鍵結,分子量約為20,000~100,000道爾頓(dalton)之間。
  2. 蛋白質的二級結構 (secondary structure):
    二級結構指的是蛋白質的排列上,一定位置上胺基酸的-CO與-NH形成氫鍵,因構形不同而有α-螺旋(α-helix)、β-板狀(β-pleated sheet)、random coil逢機三種結構,各為二級結構。
    1. α-螺旋為圓筒狀:
      α-螺旋為右旋每繞一圈360°是3.6個胺基酸,每一個氫鍵纏繞一圈包含13個原子,因此又稱為3.613-螺旋。此外,螺旋結構尚有310-螺旋(或稱α10-螺旋)及4.416-螺旋(或稱π-螺旋)。親水性基團向內,忌水性基團向外,使得α-螺旋區域是蛋白質的忌水區。
    2. β-平板為彩帶板條狀:
      同一蛋白質分子區域或蛋白質分子間以同向平行(parallel)或反向平行(antiparallel)排列。以反向平行的β-板狀結構較穩定。
    3. 逢機random coil:
      在二級結構上既非α-螺旋也非β-板狀,而是逢機隨意排列方式,通常存在於α-螺旋之間或β-板狀之間或α-螺旋與β-板狀之間。
  3. 蛋白質之間可能存在的5種交互作用:
    蛋白質立體結構間可能存在的穩定力量包括:
    1. 共價鍵 (covalent bounds)
    2. 氫鍵 (hydrogen bonds)
    3. 疏水鍵 (hydrophobic interactions)
    4. 凡得瓦力 (van der Waals interactions)
    5. 離子作用力 (ionic interaction)等。
擬答
完全命中100%,詳見106志聖阮籍老師 食品化學講義A02,P191 - 193
肌肉蛋白質結合水的能力,稱為保水性。屠宰肉品肌肉肌動蛋白-肌球蛋白-ATP鍵結收縮,肌肉僵直,水分流失,失去保水性。
保水性的四種因素:
  1. pH 值:肌肉的保水性與 pH 值密切相關,肌肉的 pH 值接近等電點時(此時肌肉蛋白質的正負電荷幾乎相等,呈現電中性,易產生凝固現象),保水性最差(當肉的 pH 值接近 5.2 左右時,保水性最差),如果 pH值遠離等電點(pI > pH, (+)電;pI < pH, (-)電),由於蛋白質的正電荷或負電荷增加,結合水分子的能力增加,肌肉的保水 性也就增加。
  2. 鹽類:屠宰肉品添加食鹽、磷酸鹽,會增加與水結合的離子作用力,也會將肌肉蛋白質的 pH 值改變,增加肌肉蛋白質的正負電荷,而增加肌肉的保水能力。
  3. 熟成作用: 動物屠宰後,因死後僵直,肌肉保水能力降低,經過死後僵直後,因酵素熟成作用,保水能力會逐漸提升,但也較易腐敗,須注意保存溫度。
  4. 溫度:一般的冷凍、解凍、醃漬及加熱等處理,很容易破壞肌肉纖維的網狀結構而讓水分流出,造成肉類的保水性 (water-holding capacity)降低。因此,溫體豬肉保水力遠大於冷凍冷藏豬肉。
擬答
完全命中100%,詳見106志聖阮籍老師 食品化學講義A02,P123 -125
  1. 蔬果的呼吸控制:
    水果蔬菜經採收後,仍會進行呼吸作用與蒸散作用等細胞組織的生理變化。呼吸作用的類型:
    1. 有氧呼吸:指在氧的參與下進行呼吸作用:C₆H₁₂O₆+ 6O₂ → 6CO₂+6H₂O+674 大卡
    2. 無氧呼吸:指在缺氧下進行的呼吸作用:C₆H1₂O₆ → 2C₂H₅OH+2CO₂+28 大卡
    呼吸作用產生的能量除了供應本身的生長與代謝之外,大部分以熱能方式釋放,此即呼吸作用,控制呼吸作用以延長蔬果儲存的時間,稱為蔬果的呼吸控制(respiratory control)。呼吸控制若無適當處理,將導致水果及蔬菜的溫度升高,進而影響其儲藏壽命。
  2. 蔬果的呼吸控制二種控制方法:
    1. 低溫儲存:呼吸作用將導致水果及蔬菜的溫度升高,進而影響其儲藏壽命。
      因此,降低蔬果採收後儲存溫度,降低呼吸作用達到呼吸控制。
    2. 控氣 (CA storage)及調氣儲存 (MA storage):控氣(CA)貯藏為以人工方式控制貯藏環境之空氣組成與濃度的貯藏法。 利用蔬果本身的呼吸作用消耗氧放出、二氧化碳的方式,當密閉的冷藏庫內 氧減少至預定濃度後,再使用二氧化碳洗氣器去除過量的二氧化碳以保持一 定濃度。 調氣(MA)貯藏之方式可分為下列四種:薄膜包裝、除氧、使用乙烯去除劑、減壓等。

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