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103年公務人員高考-食品衛生檢驗
類科:農加、食品檢驗 科目:食品微生物學
一、試述下列發酵食品之主要菌種及其發酵機制。
(一)食醋發酵。(7分)
(二)酒精發酵。(6分)
(三)乳酸發酵。(7分)
詳解:
(一)食醋發酵:以米醋為例
1. 主要菌種:
(1)糖化作用:Aspergillus oryzae。
(2)酒精發酵:Saccharomyces sake。
(3)醋酸發酵:Acetobacter aceti。
2. 發酵機制:
(1)糖化作用:(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6。
(2)酒精發酵:C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2。
(3)醋酸發酵:C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O。
(二)酒精發酵:以米酒為例
1. 主要菌種:
(1)糖化作用:Rhizopus javanicus Takeda。
(2)酒精發酵:Saccharomyces peka Takeda。
2. 發酵機制:
(1)糖化作用:(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6。
(2)酒精發酵:C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2。
(三)乳酸發酵:以優酪乳為例
1. 主要菌種:Streptococcus thermophilus及Lactobacillus bulgaricus。
2. 發酵機制:
(1)乳糖→半乳糖+葡萄糖。
(2)葡萄糖→乳酸。[產生的酸使pH至4.6之酪蛋白等電點(pI)而凝乳]
(3)蛋白質→胺基酸
(4) [(胺基酸→乙醛(風味)]
二、將ㄧ份絞肉(牛肉)置於冷藏(7°C)中長期儲存將逐漸產生異味,進而腐敗,請說明下列問題:
(一)何謂萃取物釋出體積(extract release volume, ERV),其儲存過程變化如何?(5分)
(二)樣品中好氧菌類、pH值、黏度的變化如何?(6分)
(三)異味的產生,是由微生物代謝蛋白質而來,請說明其過程及主要三種異味成分。(9分)
詳解:
(一)何謂萃取物釋出體積(extract release volume, ERV),其儲存過程變化如何?
1. 萃取物釋出體積(extract release volume, ERV):將牛肉均質液在固定時間內經濾紙過濾所得的過濾液。口感及微生物品質均良好的牛肉,保水力佳,其ERV數值很大,反之微生物品質不良者所測得之ERV值較小,甚至無法測得。
2. 儲存過程變化:ERV數值降低。
(二)樣品中好氧菌類、pH值、黏度的變化如何:
1. 總好氧菌類:先逐漸增加後趨於平緩。
2. pH值:先平緩後逐漸上升。
3. 黏度:逐漸上升。
(三)請說明其過程及主要三種異味成分:
腐敗肉之腐臭味主要來自胺基酸及其相關化合物[由含硫胺基酸而來的硫化氫(H2S);許多胺基酸釋出的氨(ammonia);以及色胺酸而來的吲哚(indole)],當肉中微生物開始利用胺基酸時,肉品才有異味產生。
三、請解釋下列食品微生物檢測方法之原理,並舉例說明其應用性。
(一)核酸探針(DNA probe or nucleic acid probe)。(6分)
(二)多型性DNA之任意擴增(Random Amplified Polymorphism Detection, RAPD)。(7分)
(三)限制酶剪切後之脈衝式膠體電泳(Pulsed Field Gel Electrophoresis, PFGE)。(7分)
詳解:
(一)核酸探針(DNA probe or nucleic acid probe):
1. 原理:利用人工方法合成一小段的單股DNA(稱為DNA探針),若該DNA探針發現到特定微生物互補之序列,則將會與該標的基因結合。DNA探針均帶有放射性標記或螢光性標記,以便其存在能被確定。
2. 應用性:可用於微生物快速檢驗。以沙門氏菌為例,其作法如下:購買商業性沙門氏菌的探針。將未知細菌培養於平板培養基上,再以濾膜覆蓋收集。將濾膜上的菌體分解,以取得DNA。將DNA分解成單股。將標記的DNA探針加入未知細菌的單股DNA中,使之雜交。洗去多餘的DNA探針。若濾膜上具有放射性或螢光性,表示此未知細菌為沙門氏菌。
(二)多型性DNA之任意擴增(Random Amplified Polymorphism Detection, RAPD):
1. 原理:以一段大約10-15bp(一般用10 bp)的引子(特異性低),以隨機的方式與待分析的DNA進行PCR反應,產生很多DNA片段,在經由電泳分離這些數量與大小不一的DNA片段,經EtBr染色或Southern blot後,其結果比對標準菌株就可以區分個體間的差異。被廣泛的應用於族群分佈變異,或亞種間差異的研究。
2. 應用性:可用於微生物快速檢驗。可將已知數種菌的DNA片段以上述方法進行檢測,得到結果後,再以未知菌的DNA片段,以上述方法檢測,數種已知菌與未知菌結果比對,若結果相同表示相同菌株,結果相似表示有親緣關係,結果不同表示無關係。
(三)限制酶剪切後之脈衝式膠體電泳(Pulsed Field Gel Electrophoresis, PFGE):
1. 原理:將樣品細胞前處理(抽DNA、PCR與限制酶切割DNA等)。此系統原理主要根據不同長度的DNA分子在電場中的游動速率有所差異,故藉由電場方向之改變(每隔90秒,更換方向)可造成不同大片段DNA在電泳膠體中移動不同距離,以期達到分離之效果,並呈現特殊的電泳圖譜,和標準菌株結果比對。
2. 應用性:可用於微生物快速檢驗。可將已知數種菌的DNA片段以上述方法進行檢測,得到結果後,再以未知菌的DNA片段,以上述方法檢測,數種已知菌與未知菌結果比對,若結果相同表示相同菌株,結果相似表示有親緣關係,結果不同表示無關係。
四、市面上,食品的保存常使用化學性藥品,主要係為了抑制微生物的生長,請列舉四種公認為安全的食品保存劑,說明其應用之食品種類及其中的主要微生物(菌種)。(20分)
詳解:
(一)苯甲酸(Benzoic acid):GRAS
1. 應用之食品種類:常用於果汁、乾酪及乳酪等食品中。
2. 抑制主要微生物(菌種):對大部分的黴菌、酵母、細菌皆有效,和抑制其孢子萌發。
3. 機制:
(1)未解離分子進入細胞內解離,造成蛋白質(酵素)與DNA等變性。
(2)未解離分子進入細胞內解離,抑制ATP形成而影響養分之主動運輸。
(3)降低pH值至微生物無法生長的範圍。
(4)酸會破壞微生物細胞膜,未解離分子進入,助長胺基酸的去羧化作用。
(二)己二烯酸鹽(Sorbic acid):GRAS
1. 應用之食品種類:主要用於肉類如魚肉、果醬及飲料等。
2. 抑制主要微生物(菌種):主要針對酵母菌及黴菌,對多種細菌亦有效果,和抑制其孢子萌發。
3. 機制:
(1)未解離分子進入細胞內解離,造成蛋白質(酵素)與DNA等變性。
(2)未解離分子進入細胞內解離,抑制ATP形成而影響養分之主動運輸。
(3)降低pH值至微生物無法生長的範圍。
(4)酸會破壞微生物細胞膜,未解離分子進入,助長胺基酸的去羧化作用。
(三)乳酸鏈球菌素(nisin):GRAS
1. 應用之食品種類:本品可使用於乾酪及其加工製品;用量為0.25g/ kg以下。
2. 抑制主要微生物(菌種):可抑制Gram positive細菌尤其是產孢菌,和抑制其孢子萌發。
3. 機制:造成微生物細胞膜之傷害,使細胞質內之物質外流。
(四)納塔黴素(natamycin):GRAS
1. 應用之食品種類:本品可使用於乾酪及經醃漬、乾燥而未加熱處理之加工禽畜肉製品;用量在20 mg/kg以下。
2. 抑制主要微生物(菌種):有效抑制酵母與黴菌,對細菌無效果。
3. 機制:其結合於細胞膜上的固醇類,使選擇通透性改變。(大部分細菌細胞膜不具有固醇類)
五、請回答下列問題:
(一)主要引起食物中毒之沙門菌(Salmonella)血清型三種。(6分)
(二)八種已知的金黃色葡萄球菌腸毒素(enterotoxin)。(8分)
(三)肉毒桿菌(Clostridium botulinum)之毒素及類型。(6分)
詳解:
(一)主要引起食物中毒之沙門菌(Salmonella)血清型三種:
1. Salmonella typhi。
2. Salmonella papatyphi。
3. Salmonella enteritidis。
(二)八種已知的金黃色葡萄球菌腸毒素(enterotoxin):
葡萄球菌腸毒素(Staphylococcal enterotoxin, SE)可分為SEA、SEB、SEC(包括SEC1、SEC2、SEC3)、SED、SEE、SEG、SEH、SEI。金黃素葡萄球菌腸毒素中毒以A型最常見。
(三)肉毒桿菌(Clostridium botulinum)之毒素及類型:
1. 肉毒桿菌之毒素為神經毒素(neurotoxin)。
2. 為代謝所產生的蛋白質(不是細胞的結構成分),分泌至環境中,不耐熱。
3. 肉毒桿菌神經毒素可以分成A至G七型,其中A、B、E較常引發食物中毒,F、G的中毒事件則較少,C、D則不引起人類中毒。
103年公務人員高考-食品衛生檢驗
類科:農加、食品檢驗 科目:食品化學
一、討論麵粉成分中,蛋白質、脂肪、聚五碳醣、澱粉及酵素,對麵糰特性及烘焙品質之影響。(20分)
詳解:
(一)蛋白質:
1. 麵糰特性:麵粉中的麵筋蛋白質越多,彼此間可形成越多的雙硫鍵,使麵糰具有黏彈性(viscoelasticity),並可將酵母菌發酵產生的二氧化碳包覆麵糰內,增加體積。
2. 烘焙品質:烘焙後的成品,因結構中雙硫鍵多,較有嚼勁,且成品體積可以增大。促進梅納反應,產生顏色與香氣。
(二)脂肪:
1. 麵糰特性:極性脂肪會與麵筋蛋白質形成複合物或稱為麵筋膠體,脂肪類似細胞膜,呈現脂肪雙層分子之液晶結構,水及蛋白質分布於脂肪之四周,蛋白質極性表面及疏水性內部,會與脂肪之液晶結構形成複合物,此種交互作用可穩定氣體,對於麵糰氣體保留非常重要,所以具有氣泡穩定能力。
2. 烘焙品質:脂肪的添加可以增加烘焙後的產品之彈性、光澤、風味、保存性、保濕性,並可防止老化。適當的製程還可以增加酥脆性。
(三)聚五碳醣:
1. 麵糰特性:麵糰混合時,聚五碳醣分子可以吸水,且可與蛋白質進行氧化交聯作用(crosslinking),生成不溶性的網狀膠體,可以提高麵糰的保水性與保氣性。
2. 烘焙品質:聚五碳醣可以增加烘焙產品的體積、柔軟性、咀嚼性、彈性、保水性,增加抗老化能力。
(四)澱粉:
1. 麵糰特性:麵粉主要的成分為澱粉,澱粉越多的麵粉,其吸水與保水之能力會提高,但是其蛋白質含量就會減少,使麵糰的黏彈性減少。
2. 烘焙品質:澱粉越多的麵粉,烘焙後的成品保水性較好,因為蛋白質較少,而少了嚼勁。相對的,澱粉越多,就越容易老化。
(五)酵素:
1. 麵糰特性:麵粉中的酵素種類繁多,以澱粉酶為例,可以分解澱粉,產生簡單的醣類,提供酵母菌利用,有助於發酵時體積增大。
2. 烘焙品質:澱粉酶分解澱粉產生的醣類,可以增進梅納褐變反應,增加烘焙產品的顏色及香氣,並可抑制老化。
109年公務人員普考-食品衛生檢驗
類科:食品衛生檢驗 科目:食品安全與衛生法規概要
一、過去曾經發生民眾食用市售之提拉米蘇蛋糕,陸續出現嘔吐、腹痛、腹瀉等食品中毒症狀,患者經就醫採樣後檢出沙門氏菌,請分析造成食品中毒的可能原因及其防治之道。(25分)
詳解:
沙門氏菌(Salmonella spp.)為G(-)桿菌、無芽孢、兼性厭氧性、有鞭毛,通常可分為傷寒型及胃腸炎型兩種,常見為胃腸炎型主要由腸炎沙門氏菌(Salmonella enteritidis)所引起。可用triple sugar iron agar (TSI agar)培養。
(一)食品中毒的可能原因:
1. 直接汙染:沙門氏桿菌存在溫血動物腸內,雞腸特別多,故雞糞便含有大量的沙門氏桿菌,而雞生蛋與大便同開口,都會經過洩殖腔,故雞蛋的蛋殼一定會污染糞便而直接汙染到沙門氏菌。
2. 間接汙染:經嚙齒類動物(如老鼠)、蒼蠅等昆蟲,沾染了雞糞便,再間接汙染雞蛋蛋殼。
3. 打蛋時,蛋液沾到蛋殼使得蛋液汙染到沙門氏菌。
4. 提拉米蘇蛋糕製作過程,蛋黃加砂糖隔水加熱用打蛋器攪拌至濃稠狀時,此加熱溫度太低,不至於使沙門氏菌死滅,而後續製程也無烘焙之高溫加熱,故會使汙染的沙門氏菌於提拉米蘇蛋糕中。
5. 提拉米蘇蛋糕放冷藏長時間時,沙門氏菌慢慢生長達到菌數約106 CFU/g,民眾買來吃時無再加熱處理,直接食用,沙門氏菌攝入後,先於腸道增殖,再作用於腸道而發病。
6. 最後出現嘔吐、腹痛、腹瀉等食品中毒症狀。
(二)防治之道:
1. 清潔:人手需洗淨,生產設備或瓶罐需洗淨、殺菌。
2. 迅速:選用新鮮的雞蛋或新鮮的蛋黃液,食品製程需迅速,不可停機待料,而造成汙染的可能。
3. 加熱與冷藏:沙門氏桿菌在60 ℃加熱20分鐘時即死滅,因此食品製程需充分加熱殺菌後包裝;食品的半成品,需保存於冰箱(4℃以下),以防止汙染後的沙門氏桿菌繁殖。
4. 避免疏忽:使用選洗蛋(蛋殼有以氯殺菌)或低溫殺菌之蛋黃液、工作人員戴手套、口罩、穿工作衣帽生長、工廠環境需維持整潔乾淨,以防止嚙齒類動物(如老鼠)、蒼蠅居住生長。
二、鑒於近年來消費者對於食品添加物認知之改變,請說明食品業者應如何使用及管理食品添加物。(25分)
詳解:
(一)「正面表列」(Positive list of food additives)制。依「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」,目前歐洲國家均採用相同制度,而美國為許可制。正面表列意義及此標準中所列出的品目才可以使用,其他一律禁止使用;使用時並應依照所規定的範圍與限量來使用。
1. 類別:只有17大類食品添加物可以使用,非列於17大類的食品添加物不能使用。
2. 中文或英文品名:同一個類別中有列的食品添加物才能使用,沒有列的不能使用。
3. 使用食品範圍及限量:一種食品添加物中,有列的食品範圍才能使用,沒有列的食品範圍不能使用,且需符合其使用限量。
4. 使用限制:一種食品添加物中,需符合其使用限制,若空白則無使用限制。
5. 規格:一種食品添加物中,需符合其規格。
(二)「查驗登記」制。「食品安全衛生管理法」(108.6.12)第二十一條:經中央主管機關公告之食品、食品添加物、食品器具、食品容器或包裝及食品用洗潔劑,其製造、加工、調配、改裝、輸入或輸出,非經中央主管機關查驗登記並發給許可文件,不得為之;其登記事項有變更者,應事先向中央主管機關申請審查核准。舉例說,假設欲進口某項食品添加物,其中成分含有「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」所規定之食品添加物(天然食品添加物因自古即被食用,已視為安全的,因此並未列入用量標準中,如鹽、砂糖等),則於進口之前,須先將相關資料、樣品呈送FDA以便「查驗」,核可後給予一個許可證字號及證書,此時方得以進口。
(三)「三分策略」之食品添加物源頭管理:衛生福利部、財政部及經濟部共同合作,實施食品添加物源頭管理,「三分策略」,將化學品及食品添加物全面分離,避免流用及交叉污染。包括:
1. 「進口分流」:食品添加物之報單加註「食品用」或「食品添加物」及「批號」
2. 「製造分廠」:遵行「食品安全衛生管理法」(108.6.12)第十條第三項。
3. 「販賣分業」:鼓勵業者變更營業項目「食品添加物批發業」、「食品添加物零售業」及執行強制登錄(非登不可)、追溯追蹤(非追不可)。
(四)非登不可之「食品業者登錄辦法」:食品添加物販售業者應完成登錄,未登錄者,不得營業,且經命限期改正不改正者,或登錄不實者,處新臺幣3萬元至3百萬元罰鍰,情節重大者得命其歇業或停業。
(五)非追不可之「食品追溯追蹤管理資訊系統」:建立產品原材料、半成品與成品供應來源及流向之追溯或追蹤系統。
三、請說明訂定健康指導值每日可接受攝取量(Acceptable Daily Intake, ADI)時,應考慮那些因子及其解釋上的限制。(25分)
詳解:
每日可接受攝取量(Acceptable Daily Intake, ADI)為存在飲食中的某種物質,供人體長期攝食,不致引起任何急性或慢性有害作用的濃度或使用量,稱為人體對該物質的每日可接受攝取量。
(一)應考慮那些因子:
1. 以慢性毒性試驗(Chronic Toxicity):以不同劑量之化學物質,以口服或皮下注射方式投與一群試驗動物,時間較長,試驗期間是直到試驗動物死亡為止(通常試驗時間為半年或一年或以上),將試驗動物予以解剖,觀察在各不同劑量下是否對動物臟器產生毒害,因為量很低,甚至可由0開始作一系列低濃度,因此,有些可能並無任何反應(影響),藉此,便可得到無作用量(No Observed Effect Level, NOEL)、最大無作用量(Maximum no effect level, MNEL)及最低作用劑量(Lowest observed effect level, LOEL),這個試驗是評估食品添加物最重要也最具意義的試驗。
2. 安全係數(safety factor, SF):
(1)試驗動物與人類物種之差異(通常設定為10)。
(2)同物種(人類)個體之間的差異(通常也設定為10)。
(3)故安全係數通常設為10 × 10 = 100。
3. 計算:NOEL (mg/kg bw/d) ÷ 安全係數(100~ 500) = ADI (mg/kg bw/d)。
(二)解釋上的限制:
1. 每日可接受攝取量(Acceptable Daily Intake, ADI)為使用於可存在食品中的物質,如合法之食品添加物、合法之農藥、合法之動物用藥等。
2. 每日容忍攝取量(Tolerable Daily Intake, TDI)的計算方法與ADI相同,但為使用於不該存在食品中的物質,如非法之食品添加物、非法之農藥、非法之動物用藥、食品汙染物、細菌毒素、黴菌毒素、蕈類毒素、天然毒素、化學性毒素、加工過程產生的毒素等。
3. 當三聚氰胺之毒奶粉事件發生時,由於新聞媒體人不瞭解ADI與TDI的差別,而報導出三聚氰胺的ADI,讓消費者誤會為三聚氰胺為一種可接受的物質,科學上應把三聚氰胺當作不該存在食品中的物質,應以TDI來說明。
4. 合法食品添加物、合法農藥、合法動物用藥都是毒性極低的物質,符合法規限量或殘留量存在食品中,只要每日攝取不超過ADI,則攝取一輩子也不太可能發生危害,所以不用過度恐慌,如瘦肉精之萊克多巴胺。 |