108 食品技師高等考試 食品技師 食品微生物學（第一次） 考古題詳解

核心觀念

本題考查冷藏肉品的腐敗菌相，以及組織構造、營養組成與初始污染位置如何影響腐敗速度和型態。整片肝臟與大塊牛肉都可能由冷藏耐受菌引起腐敗，但兩者的菌體分布與腐敗進程不同。

冷藏可抑制多數中溫菌，卻不會殺死微生物；因此腐敗常由能在低溫生長的嗜冷性或耐冷性菌主導。肉品在有氧貯存時，表面常見假單胞菌屬（Pseudomonas）；包裝方式、氧氣量及貯存溫度也會改變優勢菌相。

解題方法

比較時依序判斷三件事：

1. 污染在哪裡：只在表面，或也能由組織內部開始。
2. 菌能利用什麼：組織是否富含水分、可溶性養分及易利用氮源。
3. 菌如何造成腐敗：是以表面大量生長形成黏液，或在組織內分解蛋白質與含氮物質，產生異味。

菌相與腐敗機制比較

核心觀念

本題考查大腸桿菌群作為食品衛生指標菌的意義，以及其定量檢驗原理。以命題當年（民國 108 年）的檢驗方法為準，食品中大腸桿菌群主要以多管發酵法配合最確數法（MPN）計數。

大腸桿菌群（coliforms）​是指一群革蘭氏陰性、無芽孢、好氧或兼性厭氧的桿菌，能在約 $35^\circ\text{C}$ 培養時發酵乳糖，並於 $48$ 小時內產酸、產氣。這是以共同生理特性界定的指標菌群，不是單一菌種；大腸桿菌（Escherichia coli）是其中一員。

檢出大腸桿菌群不等於檢出病原菌，也不必然代表糞便污染，因為其中有些菌可存在於土壤、植物或水中；但其數量可作為食品衛生品質與製程控制的參考。

為何食品需檢測

1. 監測衛生品質與污染狀況： 大腸桿菌群數量偏高，表示原料、加工、器具、環境或人員衛生可能有缺失。
2. 檢視製程與防止再污染： 對經加熱或其他殺菌處理的食品，檢出較多大腸桿菌群可提示殺菌不足、處理後再污染，或保存管理不佳。
3. 作為腸道病原菌污染的間接警訊： 部分大腸桿菌群來自腸道，檢出時可提示需要注意糞便污染及其他腸道病原菌風險；但它本身不是病原菌的直接替代檢驗。

檢測方法：多管發酵法與 MPN 計數

依民國 108 年食品中大腸桿菌群檢驗方法，檢體經系列稀釋後，採三階三支進行培養，再依陽性管數查最確數表，報告為 $\text{MPN/g}$ 或 $\text{MPN/mL}$。MPN 是根據不同稀釋度下陽性培養管的組合，估計原檢體中活菌數的統計方法。

1. 檢體均質與稀釋： 秤取或量取代表性檢體，以無菌稀釋液均質，再作系列十倍稀釋。
2. 推定試驗： 各選定稀釋度取 $1\ \text{mL}$，分別接種至含倒置 Durham 發酵管的月桂基硫酸鹽胰蛋白腖培養液（LST），每一稀釋度接種三支。

核心觀念

本題考查啤酒釀造中前發酵（主發酵）​與後發酵（熟成）​的目的差異，以及後發酵完成的判定指標。前發酵以酵母利用麥汁中的可發酵糖、生成酒精與二氧化碳為主；後發酵則讓啤酒繼續熟成，使風味缺陷物質降低、風味穩定，並促進澄清與二氧化碳溶入酒液。

解題方法

依序說明兩階段的酵母活動與啤酒品質變化，再指出能反映熟成程度的關鍵風味物質。作答時要把前發酵的酒精生成與後發酵的風味熟成區分清楚，並說明指標物質為何會隨熟成而下降。

前發酵（主發酵）的作用

前發酵時，啤酒酵母利用麥汁中的葡萄糖、麥芽糖等可發酵糖，進行發酵並產生乙醇與二氧化碳。以葡萄糖為例，反應可簡寫為：

此階段的主要功能包括：

1. 形成啤酒的基本酒精與氣體：生成乙醇，並產生二氧化碳。
2. 消耗麥汁中的可發酵糖：使麥汁轉變為含酒精的嫩啤酒。
3. 產生啤酒風味成分：酵母代謝也會形成酯類、高級醇、有機酸及其他風味物質。
4. 建立後續熟成所需的酵母作用條件：發酵後期及熟成期間，仍存於酒液中的酵母可繼續代謝部分風味物質。

後發酵（熟成）的作用

主發酵後，啤酒會在較低溫度下繼續熟成，常稱為後發酵或熟成。此階段的重點不是大量生成酒精，而是改善嫩啤酒的風味與物理狀態，主要功能包括：

核心觀念

本題考查二氧化碳（CO₂）在食品保存中的抑菌作用，以及食品酸鹼值、貯存溫度和氣壓如何改變其抑菌效果。一般氣調包裝中，CO₂主要使微生物生長受抑（抑菌）；在高壓 CO₂ 處理下，則可能進一步造成微生物失活。兩種情境都與 CO₂ 溶入食品、進入微生物細胞及改變細胞內環境有關。

解題方法

依序說明三項即可完整作答：先交代 CO₂ 如何抑制微生物，再分別說明食品 pH、溫度、氣壓與 CO₂ 溶解量及抑菌作用的關係。作答時應指出，CO₂ 的作用不只來自降低 pH，也包括對細胞膜、酵素及代謝的直接影響。

二氧化碳的抑菌機制

1. 溶入食品並形成酸性環境：CO₂ 溶於食品中的水相，部分與水形成碳酸，使食品及微生物周圍環境酸化。CO₂ 也能穿過細胞膜進入細胞，在細胞內造成酸化，干擾細胞的 pH 平衡。
2. 干擾細胞膜功能：溶解的 CO₂ 可改變細胞膜的通透性及功能，影響養分吸收、離子平衡與物質運輸。
3. 抑制酵素與代謝：細胞內酸化及 CO₂ 的直接作用會影響酵素活性與部分生化反應，降低微生物的能量代謝和生長速率。
4. 改變蛋白質功能：細胞內外環境改變可影響蛋白質構形及功能，進一步妨礙細胞正常生理活動。

因此，CO₂ 的保存效果是酸化與多種細胞作用共同造成；單以碳酸降低食品 pH 解釋並不完整。

食品酸鹼值的影響

食品 pH 越低（酸性越強），CO₂ 的抑菌作用通常越明顯。酸性食品本身已不利於許多微生物生長，且可與 CO₂ 的酸化及細胞內作用形成疊加效果；高壓 CO₂ 處理的殺菌效果也常在酸性條件下增強。

核心觀念

本題考查食品微生物學中的微生物間拮抗作用、乳品腐敗型態、非加熱殺菌，以及罐藏食品腐敗。作答時宜抓住每個名詞的「作用機制、典型現象、代表微生物或方法」。

解題方法

依名詞逐一說明定義，再補上判別特徵。尤其要區分：

• Sweet curdling：乳品凝乳，但沒有明顯酸化。
• Flat sour spoilage：罐頭食品產酸、風味變酸，但幾乎不產氣，罐身仍維持平坦。
• Cold sterilization：食品以輻射等非加熱方式處理，並非冷藏或冷凍。

名詞解釋

（一）Lactic antagonism（乳酸菌拮抗作用）

乳酸菌在食品中生長時，抑制或殺死其他微生物的現象，屬於微生物間的拮抗作用。其機制包括產生乳酸等有機酸、降低 pH，也包括產生過氧化氫、雙乙醯、細菌素等抑菌物質，以及競爭營養與生長空間。

此作用可用於發酵食品的微生物控制，例如乳酸菌藉由酸化環境及抑菌物質，抑制部分病原菌與腐敗菌。作答時不宜將其簡化成「只有乳酸降低 pH」；乳酸菌的抑制作用也可能來自其他代謝產物及資源競爭。

（二）Sweet curdling（甜性凝乳）

牛乳中的酪蛋白凝聚、形成凝乳，但沒有因乳酸大量生成而明顯酸化的乳品缺陷。與乳酸菌產酸造成的酸凝乳不同，甜性凝乳主要與微生物產生的蛋白質分解酵素或類凝乳酵素作用有關，使酪蛋白膠束失去穩定而凝聚。

常見相關菌包括 Bacillus cereus 等芽孢形成菌。判斷重點是「凝乳而酸度不高」；名稱中的 sweet 指缺乏明顯酸味，不表示牛乳真的含糖量較高或具有甜味。

（三）Cold sterilization（冷殺菌）