食品加工學

第一章　食品加工的意義、過去與未來

第一節　食品加工與食品加工學
食物是指可供食用的物質，主要來自動、植物與微生物等，為人類生存與發展的重要物質。早期人類飲食方式主要為生食，但長期演化過程中，人們學會了各種加熱食物的方法。於是除了蔬菜、水果等食物會直接食用外，其他大部分食物都會經過烹煮後食用。到了現代，更會將各種食物經過前處理後，進行加熱、脫水、低溫處理、調味、配製等加工，獲得加工產品。
所謂食品，依據食品安全衛生管理法之定義，係「指供人飲食或咀嚼之物品及其原料」。因此食品包括可直接食用的製品，以及食品原料、配料、食品添加物等一切可食用的物質。
食品加工係以農產品、畜產品及水產品為主要原料，用物理的、化學的、微生物的方法處理，調整組成及改變其形態以提高其保藏性、被運輸能力、可食性、便利性、感官接受度或機能性。研究食品加工有關的理論及方法的學問，稱為食品加工學。
食品加工學需要以各種基本科學為基礎，包括生物學（植物學、動物學、微生物學、生理學等）、物理學、化學（有機化學、分析化學、生物化學、食品化學、營養化學等）、營養學、數學。相關的應用科學，如：化工、機械等，也需要涉獵。因此，完整的食品加工學應以食物學原理、化學為基礎，輔以食品機械、單元操作、食品工程學、食品發酵學，甚而尚需涉略食品生物化學等學科。近年來，生物技術、奈米技術與保健食品受到極大重視，因此學習食品加工學時亦應了解如何將此類技術應用於產品之加工，以有別於傳統加工，延續食品加工產品生命週期，建立藍海商機。


第二節 食品的機能性
食品有許多的功用，最初人們食用食物的目的是解除飢餓。當吃的飽後，便又希望吃的好，而開始重視色、香、味等食品的附加價值；而一旦吃的過好後， 造成營養過剩，於是又再希望由食品中得到保持身體健康的物質。因而，由此觀念發展出食品的機能特性如下。

一、一次機能特性—營養機能
指維持生命之營養機能。舉凡傳統營養學中所提的，食物所能提供之醣類、脂肪、蛋白質、維生素、礦物質等營養素者，皆屬此一次機能特性的範圍。此機能特性也是食品加工過程中，首要考慮的目標，畢竟，吃的最終目的是在攝取足夠的營養素以維持生命。

二、二次機能特性—嗜好機能
指賦予食物色、香、味、觸覺的感官機能。主要包括食品外觀、質地、風味等項目。食品感官功能不僅出於對消費者享受的需求，也有助於促進食品的消化吸收。因誘人的食物可引起食用者的食慾，促進人體消化液的分泌。因此食品的二次機能特性最能直接影響攝食意願。常見提高二次機能特性方式如，加工產品常添加各種色素，可促進食慾；添加香料，以提供香味；而一些常用之調味料如食鹽、糖、味精；各種發酵醬料，主要提供味道；食用如洋芋片、休閒點心等乾燥食品時，入口酥脆的口感，提供觸覺。這些提高食感機能之功能，皆屬二次機能特性範圍。

三、三次機能特性—生理機能
指調節生理機能之特性。當營養素攝食過多或不均衡，就容易產生一些因肥胖或飲食不良所造成的疾病，如肥胖、痛風、心血管疾病、糖尿病等。由於中國很早就有藥食同源的概念，也發現了一些藥食同源的食物，因此在吃的飽、吃的好後，就進而希望吃的健康。而此健康不僅是營養素上的均衡，也希望由食物中獲得一些改善人體生理機能特性之物質。在食物中的微量物質可能具有改善人體生理機能特性之功效，包括多醣類、微量元素、脂溶性物質、蛋白質、植化物（phytochemical）等。多醣類如膳食纖維，具有降低血脂、舒解便秘，避免憩室炎發生等功效；微量元素如硒，可增進免疫力；脂溶性物質如大蒜中的蒜素，可降低血膽固醇；蛋白質如母乳初乳中的免疫蛋白，具有增加嬰兒免疫力之功用。植化物則為普遍存在蔬果中之化學物質，如原花青素、多酚類等。
這類具有生理機能性的食品普遍稱為保健食品或機能性食品（functional food）。由於具有生理功能性的食物樣式眾多，而目前加工食品品質良莠不齊， 政府為有效管理這類食品，因此制定了健康食品法。所謂「健康食品」係指保健食品中通過食品安全性與生理功能性驗證者，由於此產品功效與安全性係經過科學檢驗，因此品質較有保障。目前公告之保健功效共13項： 1.胃腸功能改善； 2.調節血脂；3.護肝；4.骨質保健；5.免疫調節；6.輔助調整過敏體質；7.不易形成體脂肪；8.調節血糖；9.輔助調節血壓；10.抗疲勞；11.延緩衰老；12.促進鐵可利用率；13.牙齒保健。


第三節 食品加工的意義
一、食品加工的目的
新鮮的食物在貯藏的過程中，會受到四周環境因素的影響，發生變質而無法食用。造成這種現象的原因很多，包括物理性（光線、時間、溫度）、化學性（氧化反應）、生物性（微生物、蟲咬）、酵素性（發酵、酵素反應）。早期人們為保存食物，因此將其進行加工。隨著科技進步，食品加工目的有些已跳脫原有保存目的，而有不同以往的目的。今分述如下。
1. 提高保存性（storage）與衛生安全性（sanitation and safety）
此為食品加工最基本目的，也是最初會對食品進行加工之主要目的。食品加工可殺滅或降低造成食品腐敗或變質之微生物與酵素，可防止腐敗及變質，延長保存期限並避免食物中毒。常用技術有製罐、低溫保存、乾燥、醃漬、煙燻、包裝等。
2. 提高被運輸能力（transportation）
食品加工可減少食品的體積或重量，便於運輸與儲藏，例如濃縮、乾燥等。
3. 提高便利性（convenience）
有些食品經加工後，可直接食用，如乾燥食品；有些經調配及組合，作成罐頭或可微波、冷藏／冷凍、易開包裝等產品，以便利烹調或供直接食用。可節省食用前的調理。如速食麵、即溶咖啡。
4. 提高可食性（edibility）
食品加工過程中，可將不能生食者加工以便食用，並去除不適食用之部分、改變不宜食用的成分、提高消化性。如速食飯、冷凍蔬菜。
5. 提高營養價值（nutrition）
食品經加工後，可破壞營養抑制因子，且改變食物構造，故可提高消化吸收率，同時加工過程可能額外添加營養素，因而達到強化營養之功效。如蒸穀米。
6. 提高食品的嗜好性（preference）與感官接受度（acceptable）
藉調配、成形、熱處理、包裝等方式，可改變食品外貌與性狀，改善色、香、味與質地，以提高食用者食慾，藉以提高其感官之接受度。如油炸食品可增加食品顏色與香味，乾燥可增加食品酥脆感。
7. 提高生理機能性（functional）
主要指生理機能性，包括營養或機能成分之提煉、添加、發酵、熱處理、化學處理等。如黃豆經發酵製成納豆後，可產生納豆激酶而提高其生理機能性。
8. 調節市場供需（marketing）
加工食品可在原料盛產時，大量加工，而後在原料缺乏時，釋出以調節市場的供需。如冷凍蔬菜可在颱風或水災後，大量釋出以做為新鮮蔬菜的替代品。又如冬天鮮乳盛產時，將其加工成乳粉，待夏天原料不足時，再加工成還原乳。
9. 提高食品的附加價值（additional value）與商業價值（commercial value）
食品經過加工後，可提高其商品價值與附加價值，一般初級加工產品獲利較低，而加工層次愈高者，其附加價值則愈高。
加工食品或多或少都含有上述數個目的，但特定食品的目的性可能各不相同，如冷凍食品主要在保藏，濃縮果汁主要提高運輸能力，而農副產品加工主要提高食品的附加價值。

第一章　食品加工的意義、過去與未來

第一節　食品加工與食品加工學
食物是指可供食用的物質，主要來自動、植物與微生物等，為人類生存與發展的重要物質。早期人類飲食方式主要為生食，但長期演化過程中，人們學會了各種加熱食物的方法。於是除了蔬菜、水果等食物會直接食用外，其他大部分食物都會經過烹煮後食用。到了現代，更會將各種食物經過前處理後，進行加熱、脫水、低溫處理、調味、配製等加工，獲得加工產品。
所謂食品，依據食品安全衛生管理法之定義，係「指供人飲食或咀嚼之物品及其原料」。因此食品包括可直接食用的製品...

再版序
本書第一版於2013年付梓，第三版於2018年更新，算來也有四年。
四年內，食品加工技術進步有限，但這四年最大的變化，就是新冠病毒的肆虐，造成社會的衝擊與食品業生態的改變。但因這些改變屬於軟體的變化，因此不會在本書中呈現。
然而，市場上還是有許多新的加工產品與技術的出現，如使用冷凍乾燥技術生產的草莓產品、更多冷凍技術的開發（如CAS）、冰溫技術普遍使用於家用冰箱等等，這些改變筆者儘量能於本版中加入。但某些尚未在食品工業使用的技術，如脈衝光技術、射頻技術等，雖在學術界已開始頻繁討論，但業界使用有限，期望未來應用成熟後，能再加入。
也因為各章都有新內容的加入，為避免篇幅增加太多，忍痛將與食品加工較無關聯之第十六章〈食品加工衛生安全與管理〉除部分內容挪移外，餘則予以刪除。讀者若對該章內容有興趣，可於筆者由五南出版社出版之《實用食品工廠管理》與《食品衛生與安全》兩本書中，一窺其內容。
校稿期間仍發現少部分文字有誤之處，也在此版中加以修正。
最後，本書於校稿期間已盡最大努力校對，但仍可能有錯誤之處，尚請讀者與授課老師不吝指正。

初版序
當我20年前開始任教時，市面上中文的食品加工教科書不多，由於專科生的英文程度無法勝任閱讀原文書，因此開始籌劃出一本食品加工的教科書。當時也找了多位作者擔任其中各章的撰稿者，但由於當時大家都初出茅廬，事業上都在剛衝刺階段，所以蔡敏郎老師是唯一一位交稿者，而我自己也在手寫稿完成一章半後因各種事忙而中斷出書的念頭。
直到五南圖書的王正華主編主動來訪，提出想出一本食品加工教科書的構想，才又重拾出書的動力。於是再度邀請蕭思玉與蔡敏郎兩位老師分別撰寫當年請他們撰稿之穀類與水產加工的部分。而今他們也都是教授級的人物，時間上也較能配合了。
但目前的時空背景與當年已不相同，當年中文食品加工教科書不多，而今書店中各相關書籍已於非常顯目的成排放置，顯示市場已進入各方爭霸的戰國時代。加上食品技師證照目前正夯，更加速各出版社出書的動力。因此，要出線就要走與別人不一樣的路線。
本書首先走傳統文字敘述方式撰稿，此有別於目前筆記形式編排方式。由於目前學生閱讀能力愈來愈差，由一段文章中找出重點的能力很差，因此許多教科書以筆記的條列方式撰寫，有利於教學。此雖有利於學生學習，但對於要深入了解加工原理者，則過於簡單。因此要以本書當教科書則需要訓練學生讀書的本事。
其次，本書資料加入許多新加工技術。如超音波萃取與高壓加工，以往僅限於實驗室研究，但目前都以工業化應用了。而衛生觀念上的hurdle技術、風險評估等，也呈現在本書中。並且參考近年食品技師的考題，加入一些新元素，如包裝中的智慧型包裝等。
由於食品加工範圍廣泛，包括基礎加工與各論部分，都可分別成書，因此要將其集結成一冊，勢必要割捨許多次重要部分。即便完稿後，作者也必須由初稿的888頁（真吉祥的數字）再精簡成目前的頁數。所幸，目前網路資訊發達，不足之處，讀者可自行上網尋找資料，相信可獲得更充裕之資訊。同時，目前中國教科書多且完整，本書許多資料即擷取其中之內容。因此，閱讀本書之餘，如需深入了解，除原文之選擇外，中國書籍也是另一選擇。
本書於撰寫與校稿期間均花費了一番工夫，但仍可能有錯誤之處，尚請讀者與授課老師賜予指正，以茲修正。

再版序
本書第一版於2013年付梓，第三版於2018年更新，算來也有四年。
四年內，食品加工技術進步有限，但這四年最大的變化，就是新冠病毒的肆虐，造成社會的衝擊與食品業生態的改變。但因這些改變屬於軟體的變化，因此不會在本書中呈現。
然而，市場上還是有許多新的加工產品與技術的出現，如使用冷凍乾燥技術生產的草莓產品、更多冷凍技術的開發（如CAS）、冰溫技術普遍使用於家用冰箱等等，這些改變筆者儘量能於本版中加入。但某些尚未在食品工業使用的技術，如脈衝光技術、射頻技術等，雖在學術界已開始頻繁討論，但業界使用有限，期...

第一章　食品加工的意義、過去與未來
第一節　食品加工與食品加工學
第二節　食品的機能性
第三節　食品加工的意義
第四節　食品加工的分類
第五節　臺灣食品工業的發展
第二章　原料處理、變化與加工單元操作
第一節　原料組成
第二節　食品品質劣變及其因素
第三節　原料前處理
第四節　食品單元操作
第三章　低溫儲存
第一節　前言
第二節　低溫加工的種類
第三節　食品的冷藏
第四節　冷凍儲存
第五節　冷凍的方式
第六節　解凍
第七節　其他溫度範圍之低溫保藏法
第八節　低溫鏈與低溫保藏食品工業
第四章　熱加工──製罐
第一節　熱加工原理
第二節　微生物之耐熱性
第三節　罐頭的歷史
第四節　罐頭加工概述與原料前處理
第五節　罐頭容器介紹
第六節　罐頭脫氣工程
第七節　罐頭密封工程
第八節　罐頭的殺菌工程
第九節　罐頭冷卻工程
第十節　罐頭之檢查工程
第十一節　罐頭食品之腐敗
第十二節　無菌加工技術
第五章　食品乾燥與濃縮
第一節　乾燥
第二節半乾性食品
第三節　濃縮
第六章　非熱加工
第一節　非熱加工簡介
第二節　高壓加工技術
第三節　輻射照射
第四節　紫外線
第五節　脈衝電場加工
第六節　臭氧利用
第七節　超音波
第八節　欄柵技術
第九節　輕度加工
第七章　其他傳統加工保藏方式
第一節　發酵加工
第二節煙燻保存
第三節醃漬加工
第四節使用化學添加物保藏食品
第八章　新興加工方式
第一節　超臨界流體萃取
第二節膜分離
第三節微波加工
第四節擠壓技術
第九章　穀類、豆類、薯類和澱粉加工
第一節穀類加工
第二節豆類和油籽加工
第三節薯類加工
第四節澱粉加工
第十章　畜產品加工
第一節肉品與禽畜產品加工
第二節乳品加工
第三節蛋品加工
第十一章　園產品加工
第一節蔬果種類及其結構
第二節　蔬果的營養
第三節　植物的生理變化與採後處理
第四節　蔬果加工之目的與方法
第五節　蔬果的鹽製
第六節　蜜餞加工
第七節　果膠與果醬製品
第八節　果蔬汁加工
第九節　乾燥、脫水加工
第十節　蔬果罐藏
第十二章　水產品加工
第一節　概論
第二節水產物的種類
第三節水產加工品各論
第十三章　油脂加工
第一節　脂質化學結構
第二節　油脂物理特性
第三節　油脂的化學反應
第四節　油脂來源簡介
第五節　油脂的加工
第十四章　嗜好性食品與休閒食品
第一節嗜好性食品與休閒食品
第二節茶葉
第三節咖啡
第四節飲料
第五節　糖果的製作
第六節　可可及巧克力
第十五章　食品包裝
第一節　包裝的目的
第二節　食品包裝材料種類
第三節　塑膠包裝材料
第四節　紙類包裝
第五節　積層包裝
第六節　可分解材料
第七節　活性包裝
第八節　智慧型包裝
第九節　可食性薄膜
第十節　防偽、防竊包裝
第十一節　食品包裝容器之安全性

第一章　食品加工的意義、過去與未來
第一節　食品加工與食品加工學
第二節　食品的機能性
第三節　食品加工的意義
第四節　食品加工的分類
第五節　臺灣食品工業的發展
第二章　原料處理、變化與加工單元操作
第一節　原料組成
第二節　食品品質劣變及其因素
第三節　原料前處理
第四節　食品單元操作
第三章　低溫儲存
第一節　前言
第二節　低溫加工的種類
第三節　食品的冷藏
第四節　冷凍儲存
第五節　冷凍的方式
第六節　解凍
第七節　其他溫度範圍之低溫保藏法
第八節　低溫鏈與低溫保藏食品工業
第四章　熱...