食品理化特性.

Presentation on theme: "食品理化特性."— Presentation transcript:

1 食品理化特性

2 大綱 食品 水 醣　類 油　脂 蛋白質 維生素與礦物質 酵素 食品的化學性質─褐變反應 食品的物理性質─混合型態

3 1 食品 一切不含有害物質之天然物或其加工品並含一種以上營養成分。 食物：食品經過適當調味者並且添加色香味。 食品分：

4 2 水 一、水的定義 生物體含量最多的組成份(50～95%)，醃乾品除外。
提供生物化學反應進行的場所，運送細胞所需之營養物、廢物，且本身也參與化學反應。 它的含量與存在位置，影響生物細胞的活力，並且決定食品的品質。

5 2 水 二、水的功用 作為溶劑，使反應物流動，反應速率增加。 水可能是一種反應物，例如水解作用。 水可能是一種產物，水多可抑制梅納反應。
對中間物具有修飾作用，適量水可抑制油脂反應。

6 2 水 三、水的種類 自由水(free water) 結合水(bound water)

7 2 水 四、水活性 水活性(water activity)：簡寫αw ，
αw ＝P∕Po＝ERH/100 食物中可用水活性自動測定儀測試。 P：食品所顯示的水蒸氣壓。 Po：某溫度下食品最大的水蒸氣壓。 ERH：平衡時的相對溼度。

8 2 水 αw與微生物關係 菌 名 生長最低限度αw 細 菌 0.90 黴 菌 0.80 酵 母 菌 0.88 耐 鹽 性 箘 0.75以下
菌　　　名 生長最低限度αw 細 菌 0.90 黴 菌 0.80 酵 母 菌 0.88 耐 鹽 性 箘 0.75以下 耐 乾 真 菌 0.65

9 2 水 五、水活性與食品化學反應速率關係 （見圖2-1）

10 ▲圖2-1 食品中反應速率與水活性的關係

11 2 水 六、等溫吸濕曲線 （見圖2-2） A：相當於單層水分子 B：多層吸著（於單層外又有另一層）
C：於溶解完物質中的可溶物後，再凝結存在於 物質洞內的水分。

12 ▲圖2-2 吸附等溫線與去吸附等溫線

13 2 水 七、食品水分與食品保存 脫水乾燥 利用糖、鹽使食品脫水，降低αw ，以延長保存時間 降低溫度 其他

14 3 醣 類 一、醣類在食品加工上的功用 乳化性：阿拉伯膠、CMC。 成膠性：洋菜、果膠 糊化性：糊化(gelatinization)
3 醣　類 一、醣類在食品加工上的功用 乳化性：阿拉伯膠、CMC。 成膠性：洋菜、果膠 糊化性：糊化(gelatinization) 澱粉 膨潤(swelling) 保水性 褐變反應：提供香氣、顏色。

15 3 醣　類 二、多醣類的性質 澱粉 a.直鏈澱粉(amylose) b.支鏈澱粉(amylopectin) 醣類的化學通式：Cm(H2O)n

16

17

18 3 醣 類 三、醣類在加工上的變化 1.非酵素性褐變 a.梅納反應(maillard reaction) 影響褐變反應的因子：
3 醣　類 三、醣類在加工上的變化 1.非酵素性褐變 a.梅納反應(maillard reaction) 影響褐變反應的因子： Ⅰ.carbonyl： <1> 化合物如： 一般α、β-不飽和醛（2-enalα- dicarbonyl化合物易亦於褐變）。ketone的褐變速度最慢。 <2> 五碳糖反應強，褐變速度平均比六碳糖快4倍，ribose＞ arabinose＞xylose，galactose＞mannose＞glucose。 <3> ketose之fructose其褐變速度依條件而異。

19 3 醣　類 Ⅱ.amino化合物：少有單獨會產生褐變者，但與羰基化合物共存，則會促進褐變。胺基酸、胜肽、蛋白質、胺類皆可參與褐變反應。但一般胺類比胺基酸褐變速度快，就胺基酸而言，一般以鹽基胺基酸褐變速度快。 Ⅲ.pH：pH3以上，褐變速度愈快。抗壞血酸(Ascorbic acid)在pH3前後最安定，越近鹼性越不安定，pH3以下酮醣(ketose)較不安定，易起褐變。

20 3 醣　類 Ⅳ.水分：amino-carbonyl，濃度越高，反應越快，但如在乾燥情形下，反應不進行。 水分10~15%最容易褐變反應。脂肪參與褐變反應與水份含量關係，水分超過5%，加速脂肪氧化而褐變亦開始進行。 Ⅴ.溫度：10℃溫度差可生成3~5倍的褐變速度之差，食品冷藏10℃以下，可防止相當程度褐變。 Ⅵ.amino-carbonyl反應時，加熱至80℃以上，O2存在與否，無關褐變，室溫貯藏時，O2可促進褐變反應。 Ⅶ.金屬離子Fe、Gu會催化還原酮(reductone)類的氧化，促進褐變。

21 ▲圖2-2 梅納反應的基本反應機制

22 3 醣 類 焦糖反應(caramelization)
3 醣　類 焦糖反應(caramelization) 會影響食物的色、香、味。醣類加熱→引起糖分子內或分子間之縮合→產生黑褐色物質(caramel)，一般焦糖化需少量酸或鹼催化，glucose較fructose難脫水，形成著色物質慢。

23 4 油　脂 一、脂肪在食品中的作用及利用 高級的食品能源來源。 脂溶性維生素的攜帶者。 供給食品風味(flavor)。 增加進食後的飽足感。

24 4 油 脂 在生物體中作用： a.與細胞膜通透性，細胞壁構造有關。 b.能量儲藏。 c.脂肪組織有絕熱作用。 d.內臟器官的保護膜。
4 油　脂 在生物體中作用： a.與細胞膜通透性，細胞壁構造有關。 b.能量儲藏。 c.脂肪組織有絕熱作用。 d.內臟器官的保護膜。 e.與身體造型有關。

25 4 油 脂 煎炒、油炸時，脂質從熱交換媒介物中產生香味及色 澤。 酥油(shortenings)於烘烤中，能增加食品的鬆脆與嫩度。
4 油　脂 煎炒、油炸時，脂質從熱交換媒介物中產生香味及色 澤。 酥油(shortenings)於烘烤中，能增加食品的鬆脆與嫩度。 沙拉油(salad oil)加乳化劑做成的沙拉醬(mayonnaise)再添加其他添加物後，除仍能夠保持多孔狀及乳化態半固體的口感外，並能增進風味。 能充作乳化劑(emulsitiers) 供給必需脂肪酸

26 4 油　脂 使用單甘油酯與雙甘油酯，除能使餅乾變脆外並能防止麵包硬化。 糖果、點心使用卵磷脂，抑制微生物生長。

27 4 油 脂 二、油脂之化學性質 溶解性 油脂的皂化(saponification) 油脂的乳化 酸價 碘價 脂質氧化作用
4 油　脂 二、油脂之化學性質 溶解性 油脂的皂化(saponification) 油脂的乳化 酸價 碘價 脂質氧化作用 氫化作用(hydrogenation) 聚合反應(polymerization)

28 ▲圖2-4 脂質氧化　

29 4 油　脂 三、影響自動氧化作用因子 脂肪酸不飽和程度 氧氣(O2) 光線 溫度 水分

30 4 油 脂 四、催化氧化作用 產生不良風味。 脫色效應及維生素之破壞。 麵糰(dough)性質之改變：流變性、漂白作用。
4 油　脂 四、催化氧化作用 產生不良風味。 脫色效應及維生素之破壞。 麵糰(dough)性質之改變：流變性、漂白作用。 酵素＋O2→可加速氧化。

31 4 油 脂 五、脂質水解(Lipolysis) 六、油雜味(Reversion)
4 油　脂 五、脂質水解(Lipolysis) 酯鍵結受酵素、熱力及化學作用水解。使得自由態脂肪酸含量增加，煙點下降，煎炸食品表面易變碎，褐變加速，吸油率上升。 六、油雜味(Reversion) 當過氧化物價仍低，油耗味未生出前所出現的臭味。

32 4 油 脂 七、油耗味(Rancidity) 氧化型油耗味 水解油耗味(hydrolytic rancidity)
4 油　脂 七、油耗味(Rancidity) 氧化型油耗味 水解油耗味(hydrolytic rancidity) 酮酸型敗油耗味(ketone rancidity)

33 油雜味與油耗味之比較 油 雜 味 油 耗 味 過氧化價 低 高 不同的油脂 有不同的味道 味道相似 接受性 視人與地區而異 均無法接受
油　雜　味 油　耗　味 過氧化價 低 高 不同的油脂 有不同的味道 味道相似 接受性 視人與地區而異 均無法接受 產生的條件 於氮氣包裝或真空下仍能發生 需氧氣方能產生 抗氧化劑的作用 無效 有效

34 4 油 脂 八、轉戾香(Flavor reversion) 食用油，尤其是大豆油、菜籽油等在酸敗之前，其香味易變壞，稱之轉戾香。
4 油　脂 八、轉戾香(Flavor reversion) 食用油，尤其是大豆油、菜籽油等在酸敗之前，其香味易變壞，稱之轉戾香。 初期轉戾香，如豆一般，接著變為如乾草一般，再由油漆臭變為魚臭。 沙拉油與蛋黃醬(mayonnaise)多以大豆油為原料，易生轉戾香。 轉戾香會因光、溫度及微量金屬而生。過氧化價價為1~2之程度亦可生成（不同於自動氧化）。

35 4 油 脂 次亞麻油酸(linolenic acid)及製造硬化油時，所生成的isolinoleic acid易生成轉戾香。 主成分：
4 油　脂 次亞麻油酸(linolenic acid)及製造硬化油時，所生成的isolinoleic acid易生成轉戾香。 主成分： 青豆臭(3-cis-hexanal) 青草臭(2-trans-6-cis-nonadienal) 魚臭(4-cis-heptanal) 煮馬鈴薯時的味道(2，4-pentadienal)

36 4 油　脂 九、防止油脂氧化的方法 隔絕氧氣 溫度 光線 放射線 隔絕金屬離子 加抗氧化劑 相乘劑

37 5 蛋白質 一、蛋白質的重要性 所有細胞的主要成分。 身體內的代謝催化劑，如酵素。 調節代謝的物質，如激素。 身體的防衛武器，如抗體。
肌肉的收縮。

38 5 蛋白質 二、蛋白質的分類 1.單純蛋白質：加水分解後僅生成胺基酸者。 a. 白蛋白(albumin) b. 球蛋白(globulin)
c. 榖蛋白(glutelin) d. 醇溶蛋白(prolamin) e. 硬蛋白或硬蛋白質(albuminoid) f. 組織蛋白(histone) g. 精蛋白(protamin)

39 5 蛋白質 2. 複合蛋白質：由單純蛋白質與糖、色素、磷等非蛋白物質所組成。 a.核蛋白質(nucleoprotein)
b.醣蛋白質(carbohydrate-cotaining protein) c.磷蛋白質(phosphoprotein) d.色素蛋白質(chromoprotein) e.脂蛋白質(lecithoprotein或lipoprotein、lecithin)

40 5 蛋白質 3. 衍生蛋白質(derived protein)： 天然蛋白質受物理或化學上變化處理所得者。 a. 一級衍生蛋白質
b. 二級衍生蛋白質

41 5 蛋白質 三、蛋白質的組成 蛋白質是由22種胺基酸所組成，其他必需胺基酸有8～10種。其特性包括：
1.有旋光性（4個碳所接的原子基團均不同），只有 無旋光性

42 5 蛋白質 2.具緩衝作用，可調節H+ 3.離子結合(ion binding)：例如重金屬中毒，喝牛奶把重金屬沉澱下來。

43 5 蛋白質 四、蛋白質的性質 等電點(Isoelectric point) 蛋白質變性(protein denaturation)
變性原因： a. 物理性：加熱、凍結（還可恢復）、攪拌、照射、超音波、高壓（1000~3000大氣壓會造成蛋白質變性，若恢復常壓，則可恢復原狀，為可逆變性。 b. 化學性：稀酸、稀鹼、尿素、酒精、界面活性劑、 重金屬等化合物。

44 5 蛋白質 變性的兩個例子： a. 蛋白質＋稀酸、稀鹼 → 解離基電荷變化 → 分子內離子結合破壞 → 變性。
b. 蛋白質＋尿素 → 胜肽鍵間的氫鍵結合被切斷 → 蛋白質立體構造發生變化 → 變性。

45 5 蛋白質 變性結果： a. 蛋白質胜肰鍵更易被蛋白質水解酵素分解。 b. 溶解度下降。 c. 酵素活性減少或消失。 d. 不再結晶。
e. 黏度增加。 f. 旋光度增加。 g. 分子之不對稱性增加。 h. 氫鍵被破壞。 i. 可滴定之官能基增加，造成滴定曲線改變。 j. 增加雙硫基、硫氫基及酚基之反應活性。

46 5 蛋白質 五、加工對蛋白質的影響 過度加熱，營養降低 產生褐變反應（又叫梅納反應、糖胺反應）。
過度加熱亦會因脫氨、脫二氧化碳、脫硫等反應而減低乾重及氮、硫含量。 鹼性條件下，皮蛋加工會降低其營養價值。 蛋白質除與糖反應外，與脂肪反應，亦會使蛋白質消化率降低。

47 5 蛋白質 蛋白質之2級、3級、4級結構，皆可藉-S-S-鍵，靜電力，氫鍵或疏水鍵結而不被輻射游離。
有利影響：植物蛋白 營養價值提高，如大豆中含胰蛋白抑制劑，經適當加熱後，可抑制或完全破壞其活性。 加熱

48 6 維生素與礦物質 食物中的維生素及礦物質會因加工而損失，如： 切割 殺菁 化學藥品 儲藏變質

49 7 酵素 一、酵素的特性 是一種複合球蛋白，由一個或數個單體(subunit)聚合而成。
在溫和條件下進行作用：溫度20~50℃、pH值近於7、大氣壓力下進行反應。 反應速率快，在37℃下，一個酵素可與1萬個到1百萬個基質作用。 對基質特異性高。 過度加熱則變性，而失去催化活性。 部分酵素在凍結溫度下仍有活性。

50 7 酵素 二、食品加工上酵素的應用 提高食品品質。 增加副產品的利用。 合成食品的製造。 提高抽取食品的速度及收量。 改良風味。
穩定食品品質。

51 7 酵素 優點： 酵素是一種天然而無毒的物質。 高特異性下，不進行不必要的反應。 在溫和條件下，即可進行反應，不致影響食品品質。
催化效率高，低濃度下，即可進行反應。 調整溫度、pH值、酵素量，可控制酵素反應速率。 當反應進行至理想程度，很容易可抑制酵素活性，使反應不再進行。

52 7 酵素 三、食品加工最常用的酵素 酵 素 應 用 異構酵素 Glucose isomerase 生產含果糖糖漿。 轉移酵素
酵 素 應 用 異構酵素 Glucose isomerase 生產含果糖糖漿。 轉移酵素 O-methyl transferase 抑制由酚酶產生的褐變。

53 7 酵素 酵 素 應 用 氧化還原酵素 lipoxygenase diacetyl reductase glucose oxidase
酵 素 應 用 氧化還原酵素 lipoxygenase diacetyl reductase glucose oxidase Catalase 改良麵糰與麵包的風味並漂白之。 減少啤酒中的聯乙醯濃度。 移除食品中的氧氣或葡萄糖。 破壞用來殺菌的H2O2。移除由葡萄糖氧化酶反應產生的H2O2。

54 7 酵素 酵 素 應 用 水解酵素 α-amylase β-amylase glucoamylase 澱粉液化。
酵 素 應 用 水解酵素 α-amylase β-amylase glucoamylase 澱粉液化。 麵包醱酵產生葡萄糖。生產高麥芽糖糖漿。 由澱粉生產葡萄糖。 invertase 生產轉化糖供糖果、西點使用。 lactase 乳製品中水解乳糖。 cellulase complex 纖維素轉變為葡萄糖。 pectic enzyme complex 澄清果汁與葡萄酒。裂解水果渣，增加果汁抽出率。

55 7 酵素 酵 素 應 用 pullulanase 與α-和β-amylase共同作用澱粉生產高濃度麥芽糖，以增加釀造液中的醱酵糖濃度。
酵 素 應 用 pullulanase 與α-和β-amylase共同作用澱粉生產高濃度麥芽糖，以增加釀造液中的醱酵糖濃度。 pentosanases 減少麵包陳化。降低濃縮咖啡的粘度。 ribonucleases 5‘－核苷酸是風味增強劑。 β-glucanases 便利大麥芽汁醱酵液的過濾。 naringinase 柑橘產品的去苦味。

56 7 酵素 酵 素 應 用 stachyase 減少豆類產品因含raffinose，stachyose等寡糖類而造成腸中氣體的產生。
酵 素 應 用 stachyase 減少豆類產品因含raffinose，stachyose等寡糖類而造成腸中氣體的產生。 pregastric esterases 生產義大利乳酪的風味、糖果與烘焙工業的風味濃縮劑。 lipases 延遲麵包陳化；增強卵蛋白的起泡性；產生乳酪風味。

57 1、2、3、4及5用來嫩化肉品。1、2、3、4、5和6能改進啤酒的澄清度。
酵 素 應 用 1.papain 2.ficin 3.bromelain 4.fungal proteases 5.bacterial proteases 6.pepsin 7.rennin(chymosin) 8.microbial rennets 9.chymotrypsin 10.trypsin 11.collagennse 12.elastase 1、2、3、4及5用來嫩化肉品。1、2、3、4、5和6能改進啤酒的澄清度。 6、7及8凝聚牛奶成乳酪。4用於麵粉的修飾。 10延遲牛奶中風味的改變。 11與12軟化或嫩化肉中的結締組織，選擇水解蛋白酶產生蛋白水解液，可供調味品。 6、9生產“plasteins”（一種由蛋白水解液再合成的蛋白質）。

58 7 酵素 四、酵素性褐變(Enymatic browning) 褐變原因： a.多酚氧化酶(polyphenol oxidase)
b.酪胺酸酶(tyrosinase)

59 ▲圖2-5 酵素性褐變之反應機制

60 7 酵素 防止方法： O2 酵素的去除 銅離子去除 substrate去除 酸化（降低pH值小於3以下）

61 7 酵素 五、固定化酵素(Immobilized enzyme) 利用固定化酵素之優點： 酵素再利用率提高，降低成本。
增加連續式(continuous type)操作： 工程設計方面的多變性，使基質由一端通入酵素固定槽，另一端流出。

62 7 酵素 可連續式多種不同反應，提高效率，即由 酵素固定後，性質改變，可能更適合食品加工的要求，如：有最適pH值、溫度轉移。

63 7 酵素 利用固定化酵素之缺點： 需利用有毒的化學藥品，促使酵素與支持的結合，若殘留於食品中，則會影響健康。
連續操作時，反應槽常留微生物其可利用食品養分 生長，污染食品。 酵素固定後，酵素的活性、穩定性、pH及溫度與Km均會改變，可能會影響品質。 固定酵素化的方法： 物理方法 化學方法

64 7 酵素 應用於食品加工或有發展潛能的固定化酵素 酵 素 加 工 glucose oxidase 去食品中之氧去蛋中之糖 catalase
酵 素 加 工 glucose oxidase 去食品中之氧去蛋中之糖 catalase 牛奶的冷殺菌 lipase 乳脂產生風味 α-amylase 澱粉液化 β-amylase 高麥芽糖糖漿 glucoamylase 由澱粉生產葡萄糖 pullulanase 澱粉去支鏈

65 7 酵素 應用於食品加工或有發展潛能的固定化酵素（續） 酵素 加工 β-galactosidase 水解乳製品中的乳糖 invertase
水解蔗糖生轉化糖 naringinase 去柑橘汁的苦味 proteases 牛奶的凝聚，改善啤酒的澄清度製造蛋白質水解液。 aminoacylase 分解左旋與右旋氨基酸 glucose Isomerase 由葡萄糖製果糖

66 8 食品的化學性質─褐變反應 在大部分的情況下，生命現象在食物原料或產品中，都已經停止運作，而執行生命現象功能的重要反應—酵素催化反應也失去調節的機制；在此同時，許多未受酵素催化導引而遵循有機化學規則的反應，則隨著食品儲藏與加工的過程，逐漸成為主導食品品質變化的重要機制。

67 一般而言，食品中的有機化學反應，如油脂自氧化反應(lipid autoxidation)、梅納反應(Maillard reaction)等，與酵素催化反應雖然都是以營養素及水為主要的反應物，但酵素催化的反應機制與條件單純、反應產物特異，而有機化學的反應機制則隨著反應物的構形(conformation)及反應條件而有極多樣化且複雜的反應機制及反應產物，也因此而造就多樣化的加工食品。

68 食品中有機化學反應與酵素催化反應，使食品化學研究成為食品科學中不可或缺的學術領域。本節之目的即在藉由探討普遍發生於食品中的化學反應—褐變反應(browning reactions)，協助讀者了解食品化學在食品科技領域的功能。食品的褐變反應為一種通稱名詞，舉凡因加工或其他處理使食品產生紅褐色外觀的反應，皆稱為褐變反應；

69 雖然通稱褐變，其實產生的褐色素化學結構隨著不同的褐變其反應並不相同。事實上，褐變反應所產生的褐色物質並非單一成分，而是由多種發色分子(chromophores)依不同比例組成而以褐色表現的混合物。食品的褐變反應可以區分為非酵素性褐變反應(non-enzymic browning reaction)及酵素性褐變反應(enzymic browning reaction)二類。

70 壹、非酵素性褐變反應 貳、酵素性褐變反應

71 壹、非酵素性褐變反應 非酵素性褐變泛指食品中所有不經過酵素催化產生的褐變反應，最常見的包括梅納反應及焦糖化反應(caramelization)，分述如下。

72 一、梅納反應 二、焦糖化反應

73 一、梅納反應 常見發生梅納反應的食品，包括烘焙食品、醬油等。梅納反應的結果不僅影響食品的顏色，反應過程還會產生揮發性氣體，使食品具有烘烤的香氣；而由於反應消耗胺基酸，尤其是某些必須胺基酸，如離胺酸(lysine)，故也有可能影響食品的營養價。

74 此外，多位學者的研究還發現梅納反應的產物(Maillard reaction products；MRPs)具有特殊的生理或化學功能，如致突變性(mutagens)(Kasai et al.,1982)、抗突變性(anti-mutagens)(Yen et al., 1993)、促氧化性(pro-oxidant)(Liu, et al., 2006)及抗氧化性(anti-oxidant)(Osada & Shibamoto, 2006)，這些因梅納反應產生的生理活性常是相反的，也因此梅納反應的食品功能性迄今仍有更多留待研究的領域。

75 反應機制 影響因子

76 反應機制 梅納反應是發生於含有還原糖(reducing sugars)及胺基酸的食物系統中的常見反應，這種現象在1912年由法國學者Maillard提出因而得名，其後於1953年Hodge整理出這個反應的可能反應路徑。大體而言，梅納反應從胺基酸與還原糖的羰─胺縮合反應(carbonyl-amine condensation)起始，經過不同的反應路徑，如呋喃(furfural)、還原酮(reductone)、乙二醛(glyxoal)，以及史特烈卡降解(Strecker's degradation)等路徑，加上其間複雜的交互反應，最後形成具有顏色的聚合物(polymers)，統稱為類黑精(melanoidins)。

77 影響因子 在食品系統中，影響梅納反應的因子包括 (1)溫度； (2)酸鹼度； (3)還原糖的種類； (4)胺基酸的種類；
(5)食品微環境的相對溼度(micro-environmental humidity)，亦即食品的水活性； (6)反應抑制劑，如亞硫酸鹽(sulfonate)等。

78 二、焦糖化反應 焦糖化反應是以糖類為反應物的非酵素性化學反應，這種反應是糖類經過一系列的反覆聚合與脫水，形成levulosan、isosacchrosan、caramelan、caramelen、caramelin 等中間產物，最後聚合成高分子的褐色混合物，稱為焦糖色素(caramel)(DeMan, 1999)。焦糖化反應必須在高於160℃的溫度條件下才可能發生，因此並不像梅納反應一樣普遍存在食品中。

79 焦糖色素具有極佳的水溶性，且反應完全的焦糖色素並不具有氣味，因此常被使用於飲料如可樂、糕點（如餅乾及月餅）等，做為食品著色劑。

80 貳、酵素性褐變反應 酵素性褐變反應又稱氧化性褐變反應(oxidative browning reaction)，發生於植物的受傷組織。在生物學上，酵素性褐變反應是植物的自我保護機制，但因為會影響植物性食品的感官品質，而為植物食品加工必須考慮的指標之一。常見的酵素性褐變反應對食品品質的影響，視食品種類而定，如發生於茶葉的褐變反應，對茶葉品質具有正向的意義；

81 而發生於金針的褐變反應，則因不利產品的外觀，為加工業者忌諱，而常使用抑制劑如亞硫酸等漂白劑加以抑制之。

82 反應機制 抑制方法

83 反應機制 酵素性褐變反應必須有二種反應物及一種催化劑，前者為多元酚化合物(polyphenol compounds)及氧氣，後者為多元酚氧化　(polyphenol oxidase；PPO)。當植物組織受傷後，在傷口處會釋出多元酚化合物，在多元酚氧化酶催化下，與氧氣作用形成聚合醌類化合物(polyquinones)而產生顏色。

84 抑制方法 傳統上，抑制此種褐變的對策除了使用亞硫酸鹽之外，亦可藉由鹽水以隔絕氧氣，或者用酸或熱以去除多元酚氧化酶的活性。近年來，食品科學家發現多元酚除了顏色，還具有抗氧化的功能性，多元酚類化合物在保健研究方面也因此而日益受到重視。

85 食品的物理性質─混合型態 食品是複雜的混合物，除了純水及沙拉油等之外，所有的食品皆由二種以上的成分組成；這些成分有些可以互溶(miscible)，如酒精與水，有些則彼此無法互溶，如水與沙拉油。

86 無論彼此是否可以互溶，在食品中的各個成分必須以各種方式相互分散而成某種程度的均質狀態(homogenous)，才能為人們接受而食用。

87 壹、食品的分散系統 貳、食品型態的轉變

88 壹、食品的分散系統 食品此種均質混合的物理狀態稱為分散系統(dispersions)。在食品的分散系統中，會有一種成分主導該系統的物理狀態，而成為該系統的主要相(major phase)，又稱大量相(bulk phase)或連續相(continuous phase)；其餘懸浮於此連續相中的成分，皆稱為小量相(minor phase)、不連續相(discontinuous phase)或分散相(dispersed phase)。

89 食品分散系統可以依照分散相的個別懸浮粒子的大小或形式而區分為溶液(solutions)及膠粒系統(colloidal systems)二類。

90 一、溶液系統 二、膠粒系統

91 一、溶液系統 溶液是指分散系統中，不連續相的粒子是以個別的分子或離子型態懸浮於連續相中的混合物。由於是以個別分子存在，所以分散相的粒子範圍在1~100 nm之間；而且除非分散相的粒子本身具有顏色或濃度甚高，否則溶液本身的外觀如顏色、流動性及透光性等，都與連續相近似，而不易與純連續相區分。

92 然而，溶液的熔點(melting point)、沸點(boiling point)及水活性(water activity；Aw)則會因為分散相的存在而改變，且改變的幅度會隨其濃度而呈線性相關的變化。典型的溶液系統如葡萄汁等，其懸浮粒子如花青素、果糖、有機酸及水溶性維生素等，皆能溶解或解離於連續相的水中。

93 二、膠粒系統 膠粒系統是指分散系統中，不連續相的粒子可能因為與連續相的極性(polarity)，或者是分子量的差異過於鉅大而無法互溶，必須以一定數量的分子集合成分子團(molecule clusters)的形式懸浮於連續相中；膠粒系統的懸浮粒子直徑遠大於溶液的分散相，大約在10~100μm之間，這樣的顆粒幾乎可以目視，因此懸浮濃度不需很高，即可影響系統的外觀如顏色、透光度、流動性等。

94 但是，相對於溶液系統的熔點與沸點的變化，以水為連續相的膠粒系統的熔點及沸點，與純水則無顯著差別。食品膠粒系統依照連續相與不連續相的物理狀態而可區分為乳液(emulsions)、漿質(sol)或糊質(paste)、凝膠(gel)、泡沫(foam)及霧(spray)等系統。

95 乳液 漿質或糊質 凝膠 泡沫 噴霧

96 乳液 在乳液分散系統中，連續相與不連續相皆為液體，一般以L/L表示此二相的關係，其中分母為連續相，分子為不連續相；常見的乳液又有油中水滴(W/O)及水中油滴(O/W)（圖1-5）二種型態。前者如奶油(butter)、人造奶油(margarine)；後者則更廣泛存在於食品系統中，如鮮奶油(cream)、沙拉醬(salad dressing)等。

97 由於極性差異大，以及液體的表面張力因素，乳液的二相很容易分離而終結懸浮狀態，而維持乳液的穩定狀態、抑制乳液分離的機制，主要是在這類分散系統中，連續相與不連續相的介面間存在著乳化安定劑(emulsifier)。乳化安定劑的功能在降低液體的表面張力而達安定乳劑的目的。常見的天然乳化安定劑包括：磷脂類如卵磷脂(lecithin)；固醇類(sterols)如膽固醇；蛋白質如酪蛋白(casein)等。

98

99

100

101 漿質或糊質 漿質及糊質都是以液體為連續相、固體為不連續相的分散系統，此二種分散系的差別在於流動性。一般而言，漿質系統具有流動性，而糊質則反之。典型的漿質系統如芶芡湯汁，而糊質食品則如番茄糊(ketchup)。

102 凝膠 凝膠是以固體分子為連續相、液體（通常為水）為分散相的分散系統。固體分子如蛋白質、澱粉及果膠質等，藉由分子間氫鍵、雙硫鍵及多價金屬離子等架橋作用(cross-linkage)而形成網狀連續結構，而使液體區隔成不連續相。在此情況下，系統的物相呈現不流動且有固定形狀的凝固型態，稱為凝膠，典型的凝膠系統如布丁、豬蹄凍等，以蛋白質為連續相；洋菜凍則以多醣類為連續相。

103 泡沫 在泡沫系統中，連續相為液體，而不連續相為氣體。泡沫中的懸浮氣體也會如乳液中的分散相般，相互癒合而導致泡沫系統解體。延緩或抑制泡沫解體的對策，一般都使用表面活性劑(surfactants)以穩定氣液相的介面。食品泡沫常用的介面活性劑，包括蛋白質(proteins)、磷脂類及固醇類等。

104 噴霧 噴霧系統的連續相為氣體，不連續相則為液體；在食品科技領域中，噴霧並非靜態系統，而是加工程序中的一種過渡狀態。典型的例子為噴霧乾燥(spray drying)。在噴霧乾燥的操作中，濃縮液體經過霧化處理，使液滴分散於熱氣體中，將液滴中的水分乾燥，以製造低緻密度(bulk density)的乾燥食品。由於噴霧乾燥產品緻密度低、表面積大，故容易復水。某些即溶咖啡粉即是利用噴霧乾燥法加工而成。

105 貳、食品型態的轉變 大多數的食品皆具有多種型態的分散系統。以牛奶為例，牛奶組成分中，約含87%水分、蛋白質及油脂各約3.5%、乳糖約4.5%，其中乳糖與水的互溶使牛奶成為溶液型分散系統；油脂分散於水相中而為O/W乳液分散系統，膽固醇、卵磷脂及酪蛋白扮演乳化劑之功能；蛋白質懸浮於水中則為漿質分散系統。

106 在食品加工或調理過程中，操作者可利用化學或物理原理，以改變分散系統的狀態，使之成為食用者期望的分散狀態。例如：在經過乳酸菌發酵後，漿質系統轉變而為糊質系統；而在調製某些發泡食品，如卡布奇諾咖啡(cappuccino)，操作者則會將空氣打入牛奶而形成氣泡型分散系統，其中以蛋白質做為表面活性劑，以穩定水與空氣的介面。

107 又如烹調人員可藉由加熱變性方式，使蛋白液由漿質狀態轉變成凝膠狀態。