111年第二次食品技師

食品化學


申論題

擬答
  1. 蛋白質之乳化特性
    1. 乳化是指將油和水混合在一起形成乳狀液的性能,在製成乳化物之前,若在其中一相加入乳化劑,可以改善乳化物的安定性。大豆蛋白質便能起到這種作用。 大豆蛋白質的乳化作用,不但促進油-水型乳狀液的形成,而且一旦形成,它可以起到穩定乳狀液的作用。由於大豆蛋白質是表面活性劑,即能降低水和油的表面張力(乳化性),又能降低水和空氣的表面張力(泡沫性),易於形成乳狀液。乳化的油滴,被聚集在油滴表面的蛋白質所穩定,形成一種保護層,這個保護層,就可以防止油滴聚集和乳化狀態的破壞,促使乳化性能穩定。一般大豆分離蛋白乳化能力比濃縮蛋白大六倍。
    2. 影響蛋白質乳化性質的因素:
      1. pH值:當蛋白質到達其等電點 (pI) 時,溶解度下降,降低形成乳化的能力,蛋白質也無法穩定油滴表面電荷。有些蛋白質在pI 時乳化性最好,而有些蛋白質在pI 乳化性最差。
      2. 熱:加熱可以降低吸附在界面之蛋白質膜黏度與硬度,降低乳化力。
      3. 離子強度:加入鹽類,使蛋白質溶入,增加蛋白質乳化容積。0.5-1.0mol/L 的氯化鈉有利於肉餡中蛋白質的乳化。
      4. 低分子量界面活化劑:會破壞乳化物安定性。
      5. 蛋白質之胺基酸組成。蛋白質的溶解性越好,其乳化性也越好,但蛋白質的乳化性主要與蛋白質的親水-親油平衡性有關。
  2. 蛋白質之起泡性
    1. 起泡性為指大豆蛋白質在加工中體積的增加率,促使質地酥鬆。利用大豆蛋白質的發泡性,可以賦予食品以疏鬆結構和良好的口感。典型食品泡沫包括乳油、冰淇淋、蛋糕及啤酒泡沫等等。
    2. 起泡性的影響因素:
      1. 酸鹼度:添加鹼性物質,增加泡沫體積。
      2. 離子強度:0.1-0.4M時隨著離子強度而增加起泡性與泡沫安定性。
      3. 添加糖質種類:添加糖質如蔗糖、乳糖、麥芽糖、馬鈴薯澱粉等,增加泡沫安定性。
  3. 界面特性
    1. 蛋白質為雙性離子,可移動到氣、液界面與油、水界面。
      1. 植物性蛋白質的疏水性 親水性比值高,如大豆蛋白的疏水性-親水性比值高達40%,適合作界面活化劑。
      2. 卵白蛋白的疏水性 親水性比值小於 30%,不適合作界面活化劑,但卻是好的乳化劑與起泡劑。
    2. 界面特性的影響因素:
      1. 疏水性基團較多且分散者,能穩定界面膜。
      2. 安定界面膜的鍵結 疏水鍵、氫鍵、靜電作用力、與部分的雙硫鍵。
擬答
  1. 花青素
    1. 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:花青素
    2. 影響安定性的因子
      1. 花青素的光學特性隨著pH值而有明顯的改變。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)。
      4. 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. 甜菜素
    1. 甜菜素為紅色糖苷配基之色素。與甜菜配基形成糖苷的醣分子,僅葡萄醣和葡萄醣醛酸,如丙二酸、阿魏酸、對-香豆酸、芥子酸、咖啡酸和3-羥基-3-甲基戊二酸等,接在甜菜苷的糖基上,成為酸化物,類似於花色苷。甜菜苷分子中的C2與C15位為不對稱碳原子,亦含差向異構體。
    2. 影響安定性的因子
      菜素之顏色隨酸鹼值變化,是一種為對光、熱、醇類不穩定的水溶性色素。空氣與光線對於betanin都具有裂解的作用,二者共存時,其作用更加劇烈。為了增強甜菜苷的熱穩性能,必須儘量減少溶液中的氧氣。添加檸檬酸、金屬鰲合劑或抗氧化劑,可以增強甜菜素的穩定性。
  3. 類胡蘿蔔素
    1. 類異戊二烯與食品相關的是類胡蘿蔔素(carotenoids)。類異戊二烯是一群聚有八個結構為中心的脂溶性化合物,終端基團結構不同。
    2. 影響安定性的因子
      些色素在動物體内會與蛋白質結合而形成特殊顏色,如蝦子紅色的還原蝦紅素,在蝦殼中與蛋白質結合成藍綠色,加熱之後,即被釋出並氧化為蝦紅素,蝦殼即變回紅色。類胡蘿蔔素因光照、氧化而引起異構化或氧化分解的現象,脂氧合酶(lipoxygenase)被認為是加速類胡羅蔔素分解及異構化的原因一。色素的氧化程度,在體内(invivo)與體外(in viro)具有明顯的差異。類胡蘿蔔素在氧分壓較低的情形下可作為抗化劑,是因為其具有清除單基態氧,經自由基、超氧自由基及氧化自由基之功能,類胡蘿素也有可能在不同的系統中反而變成助氧化劑。
擬答
  1. 酵素性褐變反應的必需因子,須同時有酵素與基質及氧氣
    1. 酵素:酚酶(phenolase)、多酚氧化酶(polyphenoloxidase)酪胺酸酶(tyrosinase)
    2. 酚類化合物(基質):多元酚類化合物,作為反應物,氧化後聚合呈深色。
    3. 氧氣:酵素性褐變須要有氧氣之存在下,才會脆化反應發生,主要將多元酚類化合物進行氧化作用。由於多酚類化合物受到多酚氧化酵素之作用,生成褐色色素(melanine,此為蔬果削皮後或切片褐變的原因。
  2. 防止酵素性褐變反應的方法
    1. 抑制酵素活性:
      ①加熱處理
      ②降低pH值
      ③添加酵素抑制劑
    2. 去除反應基質
    3. 抑制反應進行
    4. 隔絕氧氣
    5. 浸泡食鹽水
    6. 添加金屬螯合劑
擬答
  1. 兒茶素,黃烷醇類
    為茶葉中最主要的多元酚類成分,約占多元酚類的75~80%,主要的成分包括:兒茶素C、表兒茶素EC、表兒茶素沒食子酸酯ECG、表沒食子兒茶素EGC、表沒食子兒茶素沒食子酸酯EGCG及沒食子兒茶素沒食子酸酯GCG。其中EGCG含量最多,佔總兒茶素的50-60%。
  2. 茶葉品質在製造儲藏期間的變化:化學組成分的變化
    1. 兒茶素類之氧化
      兒茶素類的氧化速率會因茶葉受到吸濕作用或光照的影響而加速。
    2. 茶葉外觀失去光澤、茶湯水色褐變、失去活性、缺乏刺激性與醇厚感,變得平淡無味。
    3. 促使其他茶葉香氣成分(如:脂肪族化合物)再氧化,導致異味生成,尤其是典型之油耗味及陳味。
    4. 兒茶素氧化後結合茶葉中其他成分(如:胺基酸類等),進行非酵素性褐變反應,使茶湯變混濁。
    5. 茶黃質類與茶紅質類氧化裂解聚合
      兒茶素→茶黃質→茶紅質→氧化聚合。
      茶黃質與茶紅質乃兒茶素類之氧化聚合物,茶黃質與紅茶茶湯明亮度、滋味活性、收斂感、醇厚感具有密切關係,因紅茶品質愈好,茶黃質含量愈高,故茶黃質可做為紅茶品質與價格之客觀指標。
      在紅茶儲藏過程中,茶黃質可能再繼續氧化形成更大分子之不溶性茶紅質化合物,或在後續儲藏中,茶黃質與咖啡因、胺基酸、茶紅質等結合,其結果將導致紅茶水色變暗褐、茶湯失去明亮度與滋味。
擬答
  1. 水產煉製品的加工原理
    水產煉製品主要是以魚肉為原料,碎切後添加食鹽,經擂潰程序而促使鹽溶性蛋白質溶出,提增結著性與保水力,形成肉糊後再予以成型,進一步加熱而製成有彈性之食品。
  2. 加熱溫度的影響
    1. 一段式加熱:
      魚漿加熱時,黏著性逐漸喪失,進而轉變成附有彈力的凝膠,凝膠作用在此階段緩慢地進行,在低溫下進行緩慢,而在高溫下加速進行,加熱溫度對於凝膠結構與強度影響很大。
    2. 多段式加熱:
      魚將先於低溫下進行加熱作用,促使發生凝膠作用,接續進行較高溫的加熱,即多階段的加熱處理,與一開始直接進行高溫加熱者比較,多階段加熱處理的凝膠可以得到彈力比較好的煉製品。這是因為多階段的加熱作用,強化了網狀構造的原因。

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