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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。 |
