111年第一次食品技師

食品化學


申論題

擬答
  1. 果膠的結構
    果膠(Pectin的構成單元為聚半乳糖醛酸。在適宜條件下其溶液能形成凝膠和部分發生甲氧基化,主要成分是部分甲酯化的α—1,4一D一聚半乳糖醛酸。
  2. 高甲氧基果膠與低甲氧基果膠凝膠條件比較
     高甲氧基果膠(HMP)低甲氧基果膠(LMP)
    結構
    特性
    羧基較少、甲氧基較多羧基較多、甲氧基較少
    構成
    單元
    半乳糖醛酸半乳糖醛酸
    酯化度
    (DE)
    ≧50%<50%
    甲氧基
    含量
    >7%<7%
    凝膠
    條件
    需與糖、有機酸共同作用:
    1. 糖:保持由氫鍵所形成的凝膠結構,一般需要50%以上
    2. 酸:可抑制羧基的解離,使果膠多醣分子間形成足夠的氫鍵
    3. pH值:約2.8~3.5
    只須添加鈣或鎂等二價陽離子:
    二價金屬離子會和已解離之羧基離子形成架橋作用,有助於凝膠之堅實性
    凝膠
    機制
    當果膠溶液足夠酸時,羧酸鹽基團轉化為羧酸基團,分子間不帶電荷,而排斥下降,分子間結合形成凝膠,糖與果膠競爭結合水,有利分子間交互作用。不需糖與酸,只須添加鈣離子輔助果膠中鍵結,形成所謂的離子結合凝固。
    凝膠
    性質
    不易凝膠,但膠體不易解離易凝膠,但膠體易解離
    代表性
    製品
    果醬無糖或低糖的果醬、愛玉
  3. 愛玉成膠時為何常採用地下水以增強凝膠的硬度
    因地下腿體富含礦物質成分,愛玉之凝膠條件為屬低甲氧基的機制原理,二價金屬離子會和已解離之羧基離子形成架橋作用,有助於凝膠之堅實性
擬答
  1. 醇類
    醇類化合物是指分子量較小的簡單醇類化合物如甲醇、乙醇等,到分子量較大的複雜醇類化合物,如酚類等。
    醇類化合物可細分為
    • 烷醇類
    • 芳香醇類
    • 揮發性酚類。
    1. 烷醇類
      分子量較小的飽和正烷醇類。有類似酒精的味道。
    2. 不飽和烷醇類,如順式-3-己烯醇(cis-3-hexenol)和反式2 己烯醇(trans-2-hexenol,具有「綠的」(green)或割過的草」(cutgrass)的味道,常用於產生或增加食品清新(freshness)氣味。
    3. 芳香醇類,如二輕肉桂醇和肉桂醇是由肉桂醛還原而來,具有香脂味(balsamic)或肉桂(cinnamon)的氣味,存在樱桃、红莓、草莓、芭樂、覆盆子、蘋果、肉桂等植物或果實中。
  2. 醛類
    1. 醛類化合物具有雙鍵氧(CH=O)結構易氧化,氧化後轉變為有機酸。
    2. 醛類與醛類縮合形成半縮醛。例如香草醛(vanillin)與丙二醇(propylene gycol)縮合反應,形成香蘭素丙二醇縮醛(vanillin propylene gycol acetal)
      1. 檸檬醛(citral)和香茅醛(citronellal)存在於甜橙的果皮、檸檬、香茅或檸檬油等植物香精油中,具濃烈的檸檬香味。
      2. 苯甲醛(benzaldehyde)常見於杏仁、桃、梅子等,具杏仁味
  3. 酮類
    1. 雙酮類
      雙酮類如:雙乙醯(diacety1)及其衍生物醯乙醇(acetoin)有奶油香味奶油乳酪、乾酪等之重要香氣成分,也是人造奶油margarine)的香味來源。
    2. 芳香族酮類
      香族酮類如:苯乙酮(benzophenone)為乳酪之重要香氣成分:覆盆子酮(4-hydroxypheny12-butanone)有覆盆子(raspberry)果香味,為果香添加物。
    3. 不飽和酮類
      不飽和酮類化合物如1-辛烯3-酮(1-octen-3-one),與醇類化合物是洋菇的重要香味化合物。
  4. 雜環類
    1. 雜環類化合物的數量及種類繁多,為環狀結構化合物,主要的雜環類風味化合物其環上取代原子包括:氧、硫及氮。
    2. 食品風味的貢献相當重要,主要是因為其有各式特殊氣味、氣味濃烈、高含或低等特性,提供食品烘烤味、堅果味、焦味、焦糖味、肉味和其他味道。
擬答
  1. 油脂氧化作用為油脂氧化生成自由基(free radical),與空氣中的氧結合後生成過氧化物(peroxide),反應為反覆進行。
  2. 反應機制:
    1. 起始期(initiation stage):為反應決定步驟,從不飽和脂肪酸中移去一個氫原子,產生自由基(free radical):(抗氧化劑於此期加入效果最好)
      RH → R.+H.
    2. 連鎖反應期(propagation stage):生成的自由基與氧氣反應。並從其他不飽和脂肪酸中奪取氫原子,產生大量的過氧化物及自由基:
      R.+O2 → ROO.
      ROO.+ RH → ROOH + R.
    3. 終止期(termination stage):各種自由基互相作用,形成各種聚合物:
      R.+ R,.→ RR,
      RO.+ R,O.→ ROOR,
      ROO.+ R,OO.→ ROOR, + O2
  3. 如何抑制
    1. 脂肪酸不飽和程度:雙鍵愈多愈易氧化,可經氫化(Hydrogenization)作用來降低油脂的不飽和度(增加穩定性) 。
    2. 氧氣:充氮或真空包裝,使用密閉容器及使用高深的容器減少表面積(即減少與空氣接觸的機會)。
    3. 光線:從紫外光到紅外光均有影響,其中紫外光影響較大,紅外光影響較小。因此容器應不透光或暗色以吸光。
    4. 溫度:溫度愈高反應速率愈快。盡量避免高溫的條件影響。
    5. 水分:水活性在0.3~0.4之間,油脂的儲存安定性最佳
    6. 助氧化劑(Prooxident):如銅、鐵、錳、鈷等金屬離子之存在會加速反應進行,因此充分的去除或是避免與金屬離子的接觸,可以抑制此反應作用
    7. 抗氧化劑(Antioxidants)的使用:如BHA、BHT、TBHQ、PG及Vit E等
    8. 酵素:避免與酵素接觸
擬答
固定化酵素(immobilized enzyme)
利用特殊技術 將酵素結合或固定在特殊物質上 ,使得酵素在一定的空間範圍內進行催化作用,並能反復和連續使用該酵素。此種被固定化的酵素稱為固定化酵素。
  1. 固體吸附法(Affinity-tag binding):酶被吸附在惰性物質的外部。總的來說,這種方法是此處列舉三種方法中最慢的一種。吸附反應並不是化學反應,因此固定化的酶的活性位點有可能會被基質擋住,進而大大降低酶活性。
  2. 包埋法(Entrapment):酶被包埋在不溶的柱子或者微球內,如海藻酸鈣柱子。然而,這種不溶性阻礙了底物進入或者是產物移出。
  3. 交聯法:酶通過化學反應被共價結合在一種基質上。這種方法是目前最為有效的方法。由於化學反應保證了結合位點並不覆蓋酶的活性位點,因此酶的活性只受到固定化的程度的影響。
擬答
  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:
  2. pH、金屬離子和其他類黃酮以及多酚物質對其顏色的影響
    1. 花青素的光學特性隨著pH值而有明顯的改變。
      pH值及維生素C對花青素溶液顏色的影響:
      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. 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。
    3. 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)。

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