🥛 牛奶為什麼是白色？
水是透明的，可是牛奶不透明還是白色。為什麼？
食品化學 — 第 7 章
分散系統：食物的物理結構
為什麼牛奶是白色的？為什麼美乃滋不會油水分離？為什麼啤酒上有泡沫？為什麼布丁會抖動？這些都跟「分散系統」有關。這 6 小時，我們把它徹底搞懂。
4大類分散系統
2主要力量（表面 + 顆粒）
10+食物例子
3動手實驗
為什麼會這樣？
謎題 1
謎題 2
謎題 3
謎題 4
謎題 5
謎題 6
身邊的分散系統謎題
🥗 美乃滋不分層
油和醋本來是分開的，加蛋黃打一打就變成穩定的醬。為什麼？
🍺 啤酒泡會持續
啤酒倒出來有層白泡持續幾分鐘。為什麼水沒有？
🍮 布丁會抖動
液體（牛奶+蛋）加熱後變成可以切的固體，可是還很軟還會抖。為什麼？
🍦 冰淇淋有空氣
冰淇淋裡有微小氣泡，所以才那麼柔軟。為什麼能保持？
🧊 奶油裡有水
奶油是「水滴分散在油裡」，跟牛奶相反。為什麼能穩定？
答案：這 6 件事都是分散系統 (dispersed system)——兩種不容易混合的物質硬要混在一起。6 小時後你都能解釋。
課程地圖
6 小時旅程
第 1 小時分散系統是什麼？4 種類型介紹
第 2 小時表面與界面：表面張力、活性劑
第 3 小時乳化：美乃滋、冰淇淋、牛奶
第 4 小時泡沫：啤酒泡、蛋白霜、棉花糖
第 5 小時凝膠：果凍、豆腐、起司
第 6 小時3 個動手實驗 + 應用整合
分散系統是什麼？
「分散相」+「連續相」
- 分散相 (dispersed phase)：被打散的東西，像點點。
- 連續相 (continuous phase)：包圍著分散相的環境，像背景。
- 兩者通常不互溶——例如油不溶於水、氣體不溶於液體。
- 需要某種「東西」讓它們在一起不分開——這就是表面活性劑（第 2 小時）。
舉例：牛奶 = 油滴（分散相）+ 水（連續相）。氣球 = 氣（分散相）+ 橡膠（連續相）。霧 = 水滴（分散相）+ 空氣（連續相）。
4 種分散系統
分散相是什麼狀態，就決定了類型
| 分散相 | 連續相 | 類型 | 食物例子 |
|---|---|---|---|
| 氣 (gas) | 液 (liquid) | 泡沫 (foam) | 啤酒泡、奶泡、打發奶油、蛋白霜 |
| 氣 (gas) | 固 (solid) | 固體泡沫 | 麵包、蛋糕、棉花糖、冰淇淋 |
| 液 (liquid) | 液 (liquid) | 乳化 (emulsion) | 牛奶、美乃滋、奶油、沙拉醬 |
| 固 (solid) | 液 (liquid) | 懸浮 (suspension) | 果汁果肉、巧克力牛奶、咖啡渣 |
| 固 (solid) | 固 (solid) | 固體分散 | 巧克力、起司、火腿 |
| 液 (liquid) | 固 (solid) | 凝膠 (gel) | 果凍、布丁、豆腐、起司 |
⚠️ 注意：本課程主要討論 4 大類——泡沫、乳化、懸浮、凝膠。後面 4 小時每小時專注一個。
食物的本質
原因 1
原因 2
原因 3
為什麼食物幾乎都是分散系統？
自然界很少純物質
植物、動物的細胞都是水 + 油 + 蛋白質 + 糖等不同成分。加工後仍然是混合物。
口感需要多層次
純水沒口感，純油也沒口感。混合在一起，加上氣泡或固體，才能產生豐富的質地。
營養需要不同物質
蛋白、脂肪、糖、礦物質、水——人體都需要。分散系統可以同時提供。
所以「食品化學」要學會：① 怎麼讓分散系統穩定 ② 為什麼會壞掉 ③ 怎麼設計新的食物質地。
尺度的世界
分散相的大小決定一切
| 尺寸 | 等級 | 食物例子 | 特點 |
|---|---|---|---|
| < 1 nm | 溶液 (solution) | 糖水、鹽水 | 透明，完全混合 |
| 1-100 nm | 膠體 (colloid) | 牛奶（酪蛋白微胞）、果膠液 | 白色或半透明，光散射 |
| 0.1-100 μm | 乳化、懸浮 | 美乃滋、果汁果肉 | 不透明，會慢慢沈降 |
| > 100 μm | 粗分散 | 湯裡的菜、巧克力屑 | 看得清楚的顆粒 |
💡 重要：尺寸越小越穩定。所以食品工業常做「均質化」（把油滴打小到 0.1-1 μm），讓牛奶幾天都不分層。
第 1 小時 小測驗
認識分散系統 — 檢查
第 1 題（定義）
分散系統的「分散相」是？
第 2 題（分類）
牛奶是哪種分散系統？
第 3 題（尺度）
為什麼食品工業要做「均質化」？
表面張力
水滴為什麼是圓的？
水分子彼此會相互吸引（氫鍵）。表面的水分子上方沒有水分子吸引，所以被往內拉。結果：表面要縮到最小 → 球形。
- 表面張力：液體表面「想縮小自己」的力量。
- 水的表面張力很大（72 mN/m）——比一般液體都大。
- 所以水滴會珠化、會在荷葉上滾動、可以讓一些昆蟲走在水上。
- 食物意義：表面張力大 → 油水難混合。要混合就必須降低表面張力 → 加表面活性劑。
油水之爭
水的本性
油的本性
結果
為什麼油水分不開？
極性
水分子有正負兩端（H 帶正電、O 帶負電）。水分子彼此用氫鍵連在一起。
非極性
油（脂肪酸鏈）幾乎沒有電性。長碳鏈彼此用弱的凡得瓦力連結。
互不相溶
水跟水「親」、油跟油「親」，但水跟油彼此「不親」。所以倒在一起會自動分層。
💡 經典口訣：「相似相溶」(like dissolves like)。極性的溶極性的，非極性的溶非極性的。所以糖（極性）溶於水，油（非極性）溶於油。
關鍵角色
表面活性劑：兩端不同的「中間人」
- 表面活性劑 (surfactant)：分子的兩端有不同性質——一端親水，一端親油。
- 像一隻鯨魚：頭部親水（住在海裡），尾部親油（不怕油）。
- 能站在油水交界面，降低表面張力。
- 結果：油和水容易混在一起 → 乳化。
- 洗碗精就是這樣去油的——表面活性劑包住油滴，沖水就把油帶走。
食品中的天然乳化劑
磷脂
蛋白質
單甘油脂
皂素
固體粒子
商業添加
大自然提供了哪些「中間人」？
卵磷脂 (lecithin)
來源：蛋黃、大豆。
結構：磷酸基團（親水頭）+ 兩條脂肪酸鏈（親油尾）。
應用：美乃滋、巧克力、麵包。
酪蛋白、蛋白、乳清
蛋白質有親水區域和疏水區域，可以當乳化劑。
例子：牛奶（酪蛋白包油滴）、美乃滋（蛋黃蛋白）。
MAG (Mono-acylglycerol)
植物油加工後的副產品。商業上常見的乳化劑。
應用：人造奶油、烘焙產品。
Saponins
來源：藜麥、洋蔥、大豆。
天然界面活性劑，植物用來防蟲。
有時造成豆漿煮沸時的泡泡。
Pickering 乳化
不只液體可以當乳化劑，固體微粒也可以站在介面。例：可可粉、奇亞籽、芥末粒。
聚山梨醇酯 (Tween)
合成的表面活性劑，常用在冰淇淋、人造奶油、糖果。E432-E436 系列。
接觸角
液體在固體上的「親不親」
- 接觸角 (contact angle)：液滴和固體表面之間的角度。
- < 90°：親水。液體會散開，像水在乾淨玻璃上。
- > 90°：疏水。液體會珠化，像水在荷葉上。
- 荷葉效應：荷葉表面有奈米級結構 + 蠟質，接觸角接近 150° → 水珠滾來滾去，連灰塵都帶走。
- 食物應用：油脂在不沾鍋上不會擴散；液體進入海綿蛋糕需要小的接觸角。
介面的「皮膚」
什麼是
厚度
強度
介面薄膜：分散系統的關鍵保護層
介面薄膜
表面活性劑分子在油水（或氣水）介面上排列形成的一層。像「皮膚」一樣保護分散的小顆粒。
奈米級
單分子層厚度 ~ 1-3 nm。看不到，但決定整個分散系統的命運。
機械韌性
強的膜：油滴擠壓也不破裂 → 系統穩定。
弱的膜：油滴一碰就合併 → 分層。
💡 為什麼蛋黃適合做美乃滋？因為蛋黃裡的卵磷脂和蛋白質形成強而有韌性的介面薄膜——油滴擠在一起也不會合併。
工業選乳化劑的指標
HLB 值：親水親油平衡
| HLB 範圍 | 性質 | 用途 | 例子 |
|---|---|---|---|
| 1-3 | 強疏水 | 消泡劑 | 油酸 |
| 3-6 | 偏油溶 | W/O 乳化（奶油） | 單甘油酯 |
| 7-9 | 濕潤劑 | 幫助液體擴散 | Span 80 |
| 8-18 | 偏水溶 | O/W 乳化（牛奶、美乃滋） | Tween 80, 卵磷脂 |
| 13-15 | 清潔劑 | 洗碗精、洗衣精 | SDS |
| 15-18 | 溶解劑 | 讓油溶於水 | Tween 20 |
記憶：HLB 低（偏油） → 想做奶油類產品（水滴在油裡）。HLB 高（偏水） → 想做牛奶類產品（油滴在水裡）。
第 2 小時 小測驗
表面與界面 — 檢查
第 1 題（表面張力）
為什麼水珠在荷葉上是圓形？
第 2 題（表面活性劑）
表面活性劑的特徵是？
第 3 題（HLB）
要做美乃滋（油滴在水中），該選哪種 HLB？
乳化是什麼
定義
必要條件
意義
讓油和水「不打不相識」
乳化 (Emulsion)
一種液體以小液滴的形式分散在另一種不互溶液體中。
液滴大小：通常 0.1-100 μm。
三件東西
① 兩種不互溶的液體（通常油 + 水）
② 乳化劑（介面活性劑）
③ 機械力（攪拌、均質）
食品工業的支柱
牛奶、奶油、美乃滋、沙拉醬、冰淇淋、人造奶油、巧克力——全部都是乳化系統。
兩種乳化方向
O/W vs W/O
- O/W (oil in water)：油滴分散在水中。連續相是水，所以摸起來像「水基」。
- W/O (water in oil)：水滴分散在油中。連續相是油，所以摸起來像「油基」。
- 怎麼判斷？滴一滴在水裡——能溶散 = O/W；浮在水上 = W/O。
💡 牛奶（O/W）和奶油（W/O）的差別不只是油量，也是結構顛倒。所以口感完全不同。
案例 1：牛奶
結構
為什麼白
均質化
牛奶是大自然的乳化奇蹟
3 個層次
① 水（連續相）
② 油滴（3-5 μm，分散相）
③ 酪蛋白微胞（~100 nm 蛋白質聚合體）
因為油滴和酪蛋白微胞會散射可見光。光全方向散射 → 看起來白色。
純水沒有粒子可散射 → 透明。
Homogenization
商業牛奶過高壓均質機，把油滴從 3-5 μm 打小到 ~ 1 μm。
結果：放幾天都不分層。沒均質化的鮮奶（瓶裝牧場奶）會分層。
💡 為什麼脫脂奶比較沒那麼白？因為脂肪少 → 散射光少 → 偏藍。全脂奶比較白。
案例 2：美乃滋
美乃滋的科學
美乃滋是食物界最不可思議的乳化：高達 70-80% 是油，但摸起來像水基的醬。
- 水相：蛋黃 + 醋 / 檸檬汁 + 鹽 + 芥末
- 油相：植物油（葵花油、橄欖油）
- 乳化劑：蛋黃的卵磷脂 + 蛋白
- 技巧：油慢慢、慢慢加，邊加邊攪。一次加太多 → 介面薄膜來不及形成 → 油滴合併 → 油水分離（俗稱「破乳」）。
救破掉的美乃滋
如果美乃滋破乳了——油水分離——怎麼辦？
① 拿乾淨的碗，放新的蛋黃。
② 把破掉的美乃滋慢慢倒入新蛋黃，邊倒邊攪。
③ 新蛋黃提供新的乳化劑，重新建立薄膜。
救回來了！這是法國廚師的傳統技巧。
案例 3：冰淇淋
4 種相
製作關鍵
融化的問題
最複雜的分散系統
同時存在
① 空氣（30-50% 體積，分散相）
② 脂肪球（O/W 乳化）
③ 冰晶（凍結的水，分散相）
④ 糖蛋白溶液（連續相，未凍結的「血清」）
邊攪拌邊冷凍
持續攪拌：① 打入空氣 ② 部分脂肪聚結變成穩定結構 ③ 冰晶保持小（< 50 μm，不然吃起來會粗）。
滴水現象
融化的時候，冰晶先變水。如果脂肪結構不夠強，整個系統垮掉 → 「滴一灘水」。
好的冰淇淋融得慢，融了還保持原形。
💡 為什麼義式冰淇淋（gelato）跟美式不同？
義式：含氣量低（20%）、脂肪低、密度高 → 質地紮實。
美式：含氣量高（50%）、脂肪高、密度低 → 蓬鬆。
義式：含氣量低（20%）、脂肪低、密度高 → 質地紮實。
美式：含氣量高（50%）、脂肪高、密度低 → 蓬鬆。
乳化失敗的方式
① 沈降
② 聚集
③ 聚結
④ 奧斯瓦熟成
4 種失敗模式
Creaming / Sedimentation
密度差導致油滴上浮（油輕）或下沈（重粒子）。常見：靜置的鮮奶分層。可逆——攪一攪就好。
Flocculation
油滴「靠在一起」但還沒合併。介面薄膜還在。攪一攪可分散。
Coalescence
薄膜破裂，兩個油滴合併成一個大的。不可逆。最後可能完全油水分離。
Ostwald Ripening
小油滴的物質溶到水裡，再被大油滴吸收 → 小的消失、大的變更大。慢慢的不可逆變化。
怎麼讓乳化更穩定
策略 1
策略 2
策略 3
策略 4
4 種保護策略
油滴打小
均質化讓油滴變小（< 1 μm）。小油滴上浮慢（Stokes 定律），系統穩定。
加更多乳化劑
蛋黃 + 卵磷脂 + 蛋白質——介面薄膜更厚、更強。商業常用組合乳化劑。
加增稠劑
黃原膠、果膠、修飾澱粉——增加連續相黏度，限制油滴移動。沙拉醬常用。
低溫
溫度低 → 分子運動慢 → 沈降變慢、薄膜更穩。但太冷會結冰破壞結構。
所以商業美乃滋可以放冰箱幾個月不壞——多種策略一起用。
第 3 小時 小測驗
乳化 — 檢查
第 1 題（類型）
奶油是哪種乳化？
第 2 題（美乃滋）
美乃滋油加太快時破乳，主要原因是？
第 3 題（穩定性）
下列哪個方法不能提升乳化穩定性？
泡沫是什麼
定義
分類
意義
把空氣關進液體裡
泡沫 (Foam)
氣體分散相在液體（或固體）連續相中。
氣泡大小：~ 10 μm-1 mm，相比乳化的油滴大得多。
液體泡沫 vs 固體泡沫
液體：啤酒泡、奶泡、蛋白霜（短期）
固體：麵包、棉花糖、冰淇淋、海綿蛋糕（凝固後保持）
口感的革命
泡沫讓食物變蓬鬆、輕盈、滑順。
沒有氣泡的麵包是麵糰塊，沒有氣泡的冰淇淋是冰塊。
泡沫怎麼形成？
方法 1
方法 2
方法 3
3 種方法把空氣帶進液體
機械力
打蛋器、攪拌器、果汁機——強制把空氣攪進去。
例：蛋白霜、打發奶油、奶泡（蒸氣 + 機械）。
過飽和釋出
液體中先壓進 CO₂，壓力釋放時泡泡冒出來。
例：啤酒、香檳、可樂、氣泡水。
生物發酵
微生物代謝產生 CO₂，從液體裡冒出來。
例：麵包（酵母）、發酵泡菜、納豆。
不管哪種方式，都需要表面活性劑包圍氣泡——不然氣泡會立刻破掉。
案例 1：蛋白霜
蛋白霜的科學
- 蛋白中有 ~10% 蛋白質，其中 卵白蛋白（ovalbumin） 是主角。
- 機械打蛋 → 蛋白質被「攤開」（部分變性）。
- 攤開的蛋白質擠進空氣-水界面 → 包圍氣泡。
- 泡沫穩定度依「peak」階段：軟峰（soft peak）、硬峰（stiff peak）、過打（broken）。
為什麼蛋白霜會失敗？
- ① 蛋白裡有一點油（蛋黃） → 油脂占據介面 → 蛋白質擠不進去 → 無法形成泡沫。
- ② 碗有油漬 → 同樣道理。所以做蛋白霜必須用無油的乾淨碗。
- ③ 太早加糖 → 蛋白質來不及攤開。
為什麼加糖？
糖會：
① 吸附在介面，讓薄膜更黏稠
② 讓泡沫更穩定（不容易消）
③ 增加韌性（不容易過打）
所以義式蛋白霜（加糖漿）比法式（加糖）更穩。
同樣道理：加檸檬汁或塔塔粉（降 pH）也能讓蛋白霜更穩——蛋白質在 pI 附近更容易堆疊。
案例 2：啤酒泡 vs 奶泡
啤酒泡
奶泡
兩種液體泡沫的對比
麥芽蛋白主導
來源：發酵產生的 CO₂ + 麥芽中的蛋白質。
輔助：啤酒花的蛇麻酮（iso-α-acids）讓泡更穩。
殺手：杯邊有油脂（口紅、洗碗精殘留） → 立刻消泡。
因此：啤酒杯必須超乾淨。
乳清蛋白主導
來源：蒸氣噴入冰牛奶 → 泡沫 + 加溫。
關鍵：乳清蛋白變性、酪蛋白也參與。
溫度：太燙（>75°C） → 蛋白質過度變性 → 泡沫粗糙。
因此：拿鐵的奶泡控制在 60-65°C。
案例 3：固體泡沫
棉花糖
麵包
海綿蛋糕
冰淇淋
馬卡龍
舒芙蕾
從液體泡沫到「凝固」的泡沫
Cotton Candy
糖加熱融化，從旋轉機高速噴出，糖絲在空氣中冷卻凝固 → 大量氣泡夾在糖絲之間。
Bread
麵團發酵 → 酵母產 CO₂ → 麵筋網路抓住氣體。烤製固化後變成固體泡沫（內部蜂窩狀）。
Sponge Cake
打發蛋液 + 麵粉 + 烘焙。烘焙時蛋白質凝固 + 澱粉糊化，固定氣泡。
Ice Cream
30-50% 是空氣！邊攪拌邊冷凍，固化後氣泡定住。沒空氣的話 = 冰塊。
Macaron
蛋白霜 + 杏仁粉 + 糖。烘焙時泡沫固化，內部產生空殼結構。
Soufflé
蛋白霜混入醬料，烘焙時氣泡膨脹、蛋白凝固 → 蓬鬆。離開烤箱後會塌（氣泡收縮）。
為什麼泡沫會塌？
① 排液
② 奧斯瓦熟成
③ 聚結
3 種「殺泡」機制
Drainage
重力把氣泡之間的液體往下拉走。氣泡之間的薄膜越來越薄 → 容易破。
所以啤酒倒出來，幾分鐘後底下變液體、上面變乾燥泡。
小氣泡裡的氣壓高（Laplace），氣體擴散到大氣泡 → 小的縮小消失，大的變更大。
所以蛋白霜放久後，氣泡變得不均勻。
Coalescence
薄膜破裂，兩個氣泡合併。最後完全消泡。
油脂污染 = 薄膜立刻破 = 泡瞬間消失。
麵包氣泡的秘密
為什麼麵包能蓬鬆？
① 揉麵麵粉 + 水 + 鹽 + 酵母 → 反覆揉。麵筋（蛋白質網絡）形成，可以拉伸。
② 發酵酵母代謝麵粉裡的糖 → 釋出 CO₂ 和酒精。CO₂ 被麵筋抓住，麵團膨脹 2-3 倍。
③ 烘焙麵團入烤箱：氣泡因熱膨脹（最後一波膨脹）、酵母在 ~60°C 死掉、蛋白質凝固、澱粉糊化。氣泡定型。
④ 冷卻麵包出爐後氣體冷卻收縮，但結構已經凝固。形成蜂窩狀的固體泡沫。
💡 試試：用沒揉好的麵糰烤麵包 → 沒有麵筋網絡 → CO₂ 跑掉 → 麵包又扁又硬。
第 4 小時 小測驗
泡沫 — 檢查
第 1 題（蛋白霜）
為什麼一點點蛋黃會讓蛋白霜打不起來？
第 2 題（啤酒）
啤酒杯邊有油（口紅）會怎樣？
第 3 題（麵包）
為什麼揉得好的麵包才會蓬鬆？
凝膠是什麼
定義
性質
分類
能抓住水的「網子」
凝膠 (Gel)
三維分子網路 + 大量被困住的液體（通常是水）。
網路只占凝膠重量的 1-5%，其餘是水——但已經像固體了。
半固體半液體
形狀像固體（不流動），但內部 95% 以上是水。可以切、可以抖、可以彈。
網路材料
多醣凝膠：果膠、洋菜、卡拉膠、明膠。
蛋白質凝膠：蛋、豆腐、起司、優格、火腿。
混合凝膠：兩者一起，如優酪乳 + 果膠。
案例 1：多醣凝膠
果凍家族的成員
| 名稱 | 來源 | 凝固機制 | 口感 |
|---|---|---|---|
| 明膠 (gelatin) | 動物膠原蛋白 | 冷卻時 α-helix 重組 | 口溫融化（軟、滑、抖） |
| 洋菜 (agar) | 紅藻 | 冷卻時雙螺旋 | 硬、有彈性、不化口 |
| 卡拉膠 (carrageenan) | 紅藻 | 冷卻 + 鉀/鈣離子 | 軟到硬都可調 |
| 果膠 (pectin) | 水果（蘋果皮、柑橘） | 糖 + 酸 + 加熱 | 果醬、軟糖 |
| 葛蘭膠 (gellan) | 細菌 | 離子 + 冷卻 | 非常透明、強 |
| 修飾澱粉 | 玉米、樹薯 | 糊化 + 冷卻老化 | 布丁、湯 |
💡 為什麼明膠果凍會「化口」、洋菜果凍不會？因為明膠的網路在 ~35°C 就融化，進到嘴裡就溶。洋菜要 ~80°C 才融化，所以嚼起來像橡膠。
案例 2：蛋白質凝膠
熱凝
酸凝
酶凝
鹽凝
冷凝
混合
從液體變成可以切的形狀
蛋、卡士達
蛋白質加熱變性 → 攤開的鏈彼此勾連 → 形成網路 → 抓住水。
溫度：蛋白 ~60-65°C，蛋黃 ~65-70°C。
優格、巴尼爾
酸（乳酸或檸檬汁）讓 pH 降到酪蛋白等電點（~4.6） → 失去電荷 → 蛋白質彼此聚集 → 形成網路。
起司
凝乳酶（chymosin）剪斷酪蛋白特定位置 → 失去穩定 → 鈣離子橋接 → 凝固成塊。
第 6 章酶課程的延伸。
豆腐
豆漿 + 硫酸鈣或氯化鎂 → 鈣鎂離子橋接大豆蛋白 → 凝固。
離子種類決定豆腐軟硬：CaSO₄ = 硬豆腐，MgCl₂ (鹽鹵) = 嫩豆腐。
魚漿 (surimi)
魚肉打碎 + 鹽 → 冷藏 → 蛋白質互相勾連形成低溫凝膠。然後加熱定型。
應用：蟹肉棒、魚丸、甜不辣。
火腿、香腸
絞肉蛋白 + 鹽 + 加熱 → 形成肉的「黏結」結構。沒有鹽就無法黏結。
深入案例：起司
從牛奶到起司的凝膠旅程
① 牛奶含酪蛋白微胞（懸浮）+ 乳清蛋白 + 乳糖 + 鈣磷
② 加凝乳酶剪斷酪蛋白 K-酪蛋白 → 微胞失穩 → 互相聚集 → 凝固成凝膠塊
③ 切塊 + 排乳清切凝膠 → 乳清流出，剩下凝膠塊 = 起司前身。切越小 → 越乾
④ 加鹽 + 壓型鹽控制水分和細菌、給味道。壓型決定形狀
⑤ 熟成微生物 + 殘留酶慢慢改變蛋白和脂肪 → 產生風味、軟化結構。幾週到幾年
💡 不同起司的祕密：① 凝乳酶用量 ② 切塊大小 ③ 加溫程度 ④ 鹽量 ⑤ 熟成時間和微生物。同樣的牛奶可以做出 Mozzarella、Cheddar、Brie、Parmesan——全靠凝膠處理方式不同。
案例 3：混合凝膠
布丁
義式奶酪
慕斯
優格
火鍋丸子
義式提拉米蘇
實際食物多半是「複合系統」
Custard / Pudding
牛奶 + 蛋 + 糖 + 加熱。
蛋白質凝膠（蛋）+ 一些澱粉（如果加玉米粉）。
口感：軟、滑、易切。
Panna Cotta
奶油 + 牛奶 + 糖 + 明膠。
多醣凝膠（明膠）抓住乳脂肪 + 水。
口感：滑、入口即化。
Mousse
巧克力或水果泥 + 蛋白霜（泡沫）+ 鮮奶油。
泡沫 + 弱凝膠的組合，蓬鬆又輕盈。
Yogurt
酸凝牛奶 → 蛋白質凝膠。
商業優格常加果膠或修飾澱粉穩定，避免乳清分離。
Fish Ball / 肉丸
魚 / 肉漿 + 鹽 + 澱粉。
蛋白質網路 + 澱粉膠化 = Q 彈口感。
Tiramisu
馬斯卡彭乳酪 + 蛋黃 + 鮮奶油 + 蛋白霜。
4 種分散結構同時存在！
凝膠的物理性質
網路密度
連結強度
水含量
溫度
離子
口感詞彙
為什麼有的彈、有的碎？
越密越強
多醣濃度高 → 網路密 → 凝膠硬而強。
例：果凍 1% 明膠 = 軟，3% 明膠 = 硬如橡膠。
共價 vs 非共價
共價鍵（如蛋白質的 S–S） → 永久強韌。
非共價（氫鍵、離子） → 較弱、可逆。
太多 = 軟
水多 → 網路被撐開 → 軟而易碎。
水少 → 網路緊 → 硬而韌。
凝膠在溫度下變化
明膠：> 35°C 融化。
洋菜：> 80°C 融化。
蛋白質凝膠：不易融，但會軟化。
鈣鎂等
有些凝膠（卡拉膠、海藻酸）需要鈣 / 鉀才能形成。所以加鈣可以調控強度。
食感科學
Q 彈、滑順、爽脆、入口即化、果凍狀、肉感——這些都是物理結構的語言。
口感的科學
第一咬
咀嚼中
吞嚥前
「在口中的崩塌過程」
表面阻力
牙齒接觸食物的第一刻 → 表面硬度、彈性、滑度。
新鮮蘋果脆、軟糖軟、果凍 Q。
結構崩塌
食物破裂 → 釋放液體 / 油脂 → 香氣分子飄到鼻腔。
多汁感、奶油感、滑順感都來自這階段。
融化或乳化
食物與唾液混合 → 形成可吞嚥的團（食團）。
巧克力的「化口」就是脂肪在 32°C 融化。
💡 食物研發人員會用質構儀（Texture Analyzer）測量硬度、彈性、咬感、回復性，並對照感官評分。讓「Q 彈」變成可以量化的數字。
第 5 小時 小測驗
凝膠 — 檢查
第 1 題（凝膠定義）
凝膠的本質是？
第 2 題（明膠 vs 洋菜）
為什麼明膠果凍會「化口」而洋菜不會？
第 3 題（起司）
不同起司質地不同的關鍵是？
動手實驗 1
材料
步驟
觀察
自製美乃滋
準備
1 顆蛋黃（新鮮）
1 茶匙芥末（含天然乳化劑）
1 茶匙檸檬汁或白醋
1 撮鹽
200 ml 中性油（葵花油、芥花油）
打蛋器、深碗
5 分鐘做好
① 蛋黃 + 芥末 + 檸檬汁 + 鹽攪拌均勻
② 油一滴一滴加入，邊加邊攪
③ 等到一半的油都加進去且醬變稠後，可以加快速度
④ 持續攪到醬非常濃稠
記錄
① 油加太快會怎樣？（會「破乳」）
② 為什麼蛋黃 + 芥末很重要？（兩種乳化劑同時用）
③ 完成的美乃滋裡，油占 80%，但摸起來像水基的醬——為什麼？
💭 如果破乳了：另取乾淨碗 + 1 顆新蛋黃，把破掉的美乃滋慢慢倒入新蛋黃並攪拌——救援成功！
動手實驗 2
材料
4 組對照
觀察
蛋白霜對照實驗
準備
3 顆蛋（分蛋白蛋黃）
糖、鹽、檸檬汁、塔塔粉
4 個乾淨的碗、電動打蛋器
故意「弄油」一個碗（抹一點油）
處理
① 正常蛋白（對照組）
② 蛋白 + 滴一點蛋黃
③ 蛋白 + 用油過的碗
④ 蛋白 + 1 茶匙檸檬汁
每組打 3 分鐘到「硬峰」
比較
① 哪一組打不起來？為什麼？（蛋黃和油都會殺泡）
② 哪一組最穩？為什麼？（檸檬汁降 pH，蛋白質更易堆疊）
③ 把蛋白霜倒過來，碗也跟著倒——硬峰才會不流動
💭 30 分鐘後再觀察：哪一組消泡最快？對應「排液、奧斯瓦熟成、聚結」哪種機制？
動手實驗 3
A. 自製果凍
B. 自製豆腐
果凍 vs 豆腐：兩種凝膠
多醣凝膠
材料：100 ml 果汁、5 g 吉利丁粉（或 1.5 g 洋菜粉）、糖少許
步驟：① 加熱果汁、② 加入吉利丁粉攪溶、③ 倒入模型、④ 冷藏 2 小時
對照：分兩杯，一杯用吉利丁、一杯用洋菜——比較口感與融化溫度
進階：加新鮮鳳梨 → 吉利丁果凍不會凝（鳳梨蛋白酶切吉利丁）
蛋白質凝膠
材料：500 ml 豆漿（無糖、無鹽）、葡萄糖酸內酯 1.5 g（藥局買，又稱 GDL）
步驟：① 豆漿加熱到 80°C、② 拌入 GDL、③ 倒入容器、④ 靜置 30 分鐘
對照：分兩份，一份用 GDL、一份用 1% 鹽滷（氯化鎂）——比較質地
觀察：豆漿 → 豆腐花 → 豆腐的過程
💭 完成後對比：① 果凍 vs 豆腐口感不同——為什麼？② 鳳梨 + 吉利丁 = 失敗，鳳梨 + 豆漿 = 不影響——為什麼？
食品工業應用總覽
乳品業
烘焙業
冰品業
調味業
素食肉類
分子料理
分散系統的工業意義
均質化
把鮮奶的油滴打小到 1 μm。讓商品幾天都不分層。也讓口感更滑。
麵團發酵控制
溫度、濕度、酵母量都影響氣泡形成。商業麵包用「中種法」、「冷藏發酵」精準控制。
冰晶與空氣
冰淇淋機要在 -5°C 邊冷凍邊攪拌。空氣率（overrun）30-100%，決定軟硬與成本。
沙拉醬乳化
添加黃原膠、修飾澱粉、卵磷脂——讓油醋醬不分層、可塗、好倒。
仿肉結構
大豆蛋白擠壓 + 凝膠 + 脂肪滴 = 肉感。設計「咬下去爆汁」的口感是工業挑戰。
跨界應用
反向球化（海藻酸 + 鈣）、噴霧乾燥、超低溫液氮，創造新的分散結構。
食物設計
4 個維度
新趨勢
挑戰
食品科學家在做什麼？
同時考量
① 味道：甜鹹酸苦鮮 + 香氣
② 營養：蛋白質、脂肪、糖、纖維、維生素
③ 結構：分散系統（本課重點）
④ 保存：抗微生物、抗氧化、包裝
植物基替代品
用植物蛋白模仿肉、乳、蛋的分散結構。Beyond Burger、Oatly、植物奶油都是好例子。
健康與口感的平衡
少油、少糖 → 但分散結構容易變差。例：低脂牛奶比較淡白。如何在減脂同時保持口感是工業的研究熱點。
總整理
4 種分散系統的對照
| 類型 | 分散相 | 關鍵穩定劑 | 失敗方式 | 例子 |
|---|---|---|---|---|
| 乳化 (Emulsion) | 油 (液) 在水中 | 表面活性劑 + 介面薄膜 | 沈降、聚結、奧斯瓦 | 牛奶、美乃滋、奶油 |
| 泡沫 (Foam) | 氣在液 / 固中 | 蛋白質 / 表面活性劑 | 排液、聚結 | 啤酒泡、蛋白霜、麵包 |
| 懸浮 (Suspension) | 固在液中 | 增稠劑、攪拌 | 沈降 | 果汁果肉、可可飲 |
| 凝膠 (Gel) | 液在三維網路中 | 多醣 / 蛋白質網路 | 脫水、融化、龜裂 | 果凍、豆腐、起司、布丁 |
💡 真實食物常常是多種混合。例：冰淇淋同時有乳化（O/W）、泡沫（空氣 30%）、凝膠（部分結凍）、懸浮（冰晶）四個系統！
綜合測驗
6 小時總複習
第 1 題（種類）
下列哪個不是分散系統？
第 2 題（乳化）
美乃滋為什麼能讓 80% 油看起來像水基？
第 3 題（綜合）
「冰淇淋」是哪幾種分散系統的組合？
結語
記住 1
記住 2
記住 3
食物不再只是化學成分
下次吃冰淇淋、做美乃滋、煮起司鍋時，你會看到食物背後的「物理結構」。一塊食物 = 一個精心設計的分散系統。
4 種分散系統
乳化、泡沫、懸浮、凝膠——這是食物物理結構的基本詞彙。
表面活性劑是關鍵
沒有它，油水不混合、空氣留不住、顆粒會沈澱。食品中的天然乳化劑（卵磷脂、蛋白）讓一切變可能。
多系統並存
真實食物（冰淇淋、麵包、起司、提拉米蘇）都是多種分散結構同時存在。食品科學家的工作就是設計這些結構。
期末作業：選一個食物（任何都可以）寫 250 字「分散系統分析」——它的分散相、連續相、關鍵穩定劑、可能失敗方式。