111 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 本題考查食品微生物學中核心致病菌——**單核細胞增多性李斯特菌（Listeria monocytogenes）**之微生物學特性、致病機制（李斯特菌症 Listeriosis）以及食源性病原菌檢測與冷鏈品質管制實務。 本題三大核心要點如下：

1. 細胞與生理特性：細胞形態與染色（革蘭氏陽性短桿菌）、鞭毛運動性與溫度的關係、兼性嗜冷性（Psychrotrophic）、耐鹽性與耐酸鹼能力、生化與溶血特性。
2. 李斯特菌症（Listeriosis）：細胞內寄生與傳播機制（內化素、LLO、ActA 蛋白）、高風險族群（YOPI 族群）、臨床症狀（侵襲性敗血症／腦膜炎／流產 vs. 非侵襲性腸胃炎）與長潛伏期特性。
3. 邊境檢驗差異原因分析：微生物不均勻分布（抽樣誤差）、兼性嗜冷菌於海運冷鏈期間之低溫增殖、臺美兩國官方檢驗方法與偵測極限（LOD）之差異、運輸過程中可能之二次污染。

法規依據：本題涉及之食品衛生標準，以命題當年（民國 111 年）衛生福利部發布施行之《食品中微生物衛生標準》為準。

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解題方法 本題為專技高考食品技師之經典申論題，答題時應採取結構化、條理化的作答策略：

1. 第 (一) 小題：從「細胞形態與染色」、「運動性與溫度相依性」、「兼性嗜冷與極限環境耐受性」及「呼吸型態與生化／溶血特性」四大面向分點論述，展現完整的微生物學基礎知識。
2. 第 (二) 小題：將李斯特菌症分為「致病機制與細胞間傳播」、「好發高風險族群（YOPI）」、「臨床症狀（侵襲型 vs. 非侵襲型）」及「潛伏期特性」四大主軸回答，說明其對不同族群之危害程度。
3. 第 (三) 小題：結合食品微生物學抽樣理論（Sampling Error）與李斯特菌生理特性（兼性嗜冷增殖），從「抽樣誤差」、「冷鏈海運期間增殖」、「檢驗方法與靈敏度極限差異」及「後續二次污染」四角度切入，給出具說服力的科學推論。

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擬答與詳細說明

(一) 李斯特菌細胞特性

單核細胞增多性李斯特菌（Listeria monocytogenes）之主要細胞與生理生化特性如下：

1. 細胞形態與染色特性：

• 屬革蘭氏陽性（Gram-positive）、無芽孢（Non-spore-forming）、無莢膜之短桿菌或球桿菌（Coccobacilli），大小約為 $0.5\text{–}1.5\ \mu\text{m} \times 0.4\text{–}0.5\ \mu\text{m}$。

2. 運動性與溫度相依性（Motility）：

• 具周鞭毛（Peritrichous flagella）。在室溫 $20\text{–}25^\circ\text{C}$ 下展現特徵性的「翻滾運動」（Tumbling motility）；但在人體體溫 $37^\circ\text{C}$ 下，其鞭毛蛋白（FlaA）合成受阻，運動性極微弱或不運動。

3. 兼性嗜冷與環境耐受性：

• 兼性嗜冷性（Psychrotrophic）：生長溫度範圍極廣（$0.5\text{–}45^\circ\text{C}$，最適生長溫度為 $30\text{–}37^\circ\text{C}$）。能在冷藏溫度（$4^\circ\text{C}$）下持續緩慢生長與繁殖，為冷藏即食食品的重要危害菌。
• 耐高鹽與廣 pH 範圍：在高達 $10\text{–}12\%$ NaCl 濃度下仍可存活，極限生長 pH 範圍為 $4.3\text{–}9.6$；水活性耐受極限（$a_w$）可低至 $0.90\text{–}0.92$。

4. 呼吸型態與生化反應：

• 屬兼性厭氧菌（Facultative anaerobe）。
• 過氧化氫酶（Catalase）陽性、氧化酶（Oxidase）陰性。
• 呈 $\beta$-溶血性（$\beta$-hemolysis），在血瓊脂培養基上產生狹窄溶血環；CAMP 試驗（與金黃色葡萄球菌 Staphylococcus aureus 交叉劃線）呈陽性增強溶血反應。
• 屬兼性細胞內寄生菌（Facultative intracellular pathogen）。

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(二) 李斯特菌症（Listeriosis）

李斯特菌症為感染單核細胞增多性李斯特菌所引起之重要食源性人畜共通傳染病，其說明如下：

1. 致病機制與細胞間傳播：

• 菌體經口進入人體後，利用表面內化素（Internalins, InlA 與 InlB）誘導腸道上皮細胞及吞噬細胞吞噬。
• 入侵細胞後，分泌李斯特菌溶素 O（Listeriolysin O, LLO）與磷脂酶（PI-PLC/PC-PLC）破壞吞噬溶體膜（Phagolysosome），逃逸至細胞質中。
• 藉由 ActA 蛋白誘導宿主肌動蛋白聚合（Actin polymerization），形成「肌動蛋白尾巴」（Actin rocket tail），推動菌體進入鄰近細胞，實現細胞間直接傳播（Cell-to-cell spread），有效避開宿主體液免疫（抗體）之中和作用。

2. 感染途徑與風險食品：

• 屬食源性感染，經攝食受污染之未加熱即食食品（RTE）、生乳與未殺菌乳製品、冷盤軟質起司、真空包裝煙燻水產品、生鮮生菜沙拉及未經烹煮之金針菇與蔬菜等感染。

3. 臨床症狀與好發族群：

• 高風險族群（YOPI 族群：Young, Old, Pregnant, Immunocompromised）：

核心觀念

本題考查大型真菌培養的兩種基本模式：

1. 固態發酵（solid-state fermentation, SSF）：真菌在含水但不具大量自由流動水分的固體基質表面或孔隙中生長。
2. 液態發酵（submerged fermentation, SmF）：真菌在液體培養基中，以菌絲體、菌絲球或分散菌絲型態生長。

解題時應從三個面向作答：

• 培養環境：固體基質或液體培養基。
• 操作與生長條件：含水量、通氣、攪拌、污染控制。
• 最終產物：子實體、菌絲體及其代謝產物。

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解題方法

本題可依「定義 → 優缺點比較 → 產物差異」的順序作答。

判斷重點如下：

• 有穩定固體基質，水分主要附著於基質中，屬於固態發酵。
• 真菌懸浮或分散於液體培養基中，屬於液態發酵。
• 固態發酵較接近蕈菇自然生長環境，適合形成子實體。
• 液態發酵較適合大量生產菌絲體、胞外多醣、酵素及其他二次代謝產物。

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（一）固態發酵與液態發酵之定義

1. 固態發酵

固態發酵是指大型真菌在固體或半固體培養基質上生長，培養基具有一定含水量，但通常沒有大量可自由流動的液相。真菌菌絲可深入基質孔隙或分布於基質表面，利用其中的碳源、氮源及礦物質生長。

常用基質包括：

• 木屑、棉籽殼、稻草、玉米芯
• 麥麩、米糠等農業副產品
• 經滅菌或巴氏殺菌處理的培養料

典型流程為：

$$\text{培養基質處理} \rightarrow \text{接種菌種} \rightarrow \text{菌絲生長} \rightarrow \text{催蕾及出菇} \rightarrow \text{採收子實體}$$

固態發酵的環境通常具有較大的氣體相，因此氧氣供應、溫度、濕度及二氧化碳濃度對菌絲生長與子實體形成非常重要。

2. 液態發酵

液態發酵是指大型真菌接種於液體培養基中，在液相內進行培養。培養基中的營養物質以溶解或懸浮形式存在，真菌以分散菌絲、菌絲球或其他菌絲團聚型態生長。

典型設備包括：

• 搖瓶培養系統
• 攪拌式發酵槽
• 氣升式發酵槽

液態發酵通常利用攪拌及通氣控制：

• 溶氧濃度
• 培養溫度
• pH 值
• 攪拌速度
• 培養時間
• 泡沫形成

典型流程為：

$$\text{液體培養基配製} \rightarrow \text{滅菌} \rightarrow \text{接種} \rightarrow \text{通氣及攪拌培養} \rightarrow \text{收穫菌絲體或代謝產物}$$

液態發酵的主要目的通常是快速取得大量菌絲體，以及生產多醣、酵素、有機酸或其他具有應用價值的代謝產物。

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（二）固態發酵與液態發酵之優缺點比較

1. 固態發酵

優點

（1）較符合蕈菇自然生長環境

野生蕈菇通常在木材、落葉、枯枝或其他固體有機物上生長，因此固態基質有利於菌絲定殖、原基形成及子實體發育。

（2）適合生產完整子實體

固態發酵可提供蕈菇形成菌蕾、菌傘、菌柄及成熟子實體所需的物理支撐與空間結構。

（3）培養基成本較低

可使用木屑、農業廢棄物及穀物副產品，原料取得容易，成本相對低廉。

（4）廢水量較少

固態系統沒有大量液體培養基，因此發酵後產生的廢液通常較少，後續處理負擔相對較低。

（5）部分污染問題較容易局部控制

污染通常集中於特定培養袋、培養瓶或培養區域，發現後可單獨移除受污染單位。

缺點

（1）溫度及濕度不易均勻控制

固態基質的孔隙、含水量及堆積厚度不完全一致，微生物代謝產熱後，容易產生局部高溫。

（2）通氣及氣體交換不易控制

基質過度緊密會造成氧氣不足，基質過度乾燥則會抑制菌絲生長；二氧化碳累積也可能影響子實體形態。

（3）放大生產較困難

由小型培養袋或培養瓶擴大至大型培養室時，容易出現溫度梯度、濕度梯度及通風不均等問題。

（4）採樣與製程監測不易

固體基質不容易均勻取樣，菌絲生長量、營養消耗量及污染程度較難以即時量化。

（5）收穫及後處理較費人工

子實體的成熟度可能不一致，採收、分級及清理通常需要較多人工。

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2. 液態發酵

優點

（1）培養條件容易控制

液體系統可透過攪拌、通氣、冷卻及自動監測，較精確地控制溫度、pH、溶氧及營養物濃度。

（2）容易均勻混合

營養物質、菌絲體及代謝產物可在液體中較均勻分布，培養環境的差異較小。

核心觀念

本題分為兩部分：

1. 依民國 110 年 7 月 1 日施行、命題當年適用的《食品中微生物衛生標準》，判定團膳公司製備之餐盒食品應檢測的微生物及其限量。
2. 了解固態食品微生物檢驗前的均質原理，以及實驗室專用均質設備與果汁機的差異。

以下均以命題當年（民國 111 年）法規為準。食品微生物檢驗的結果，必須連同檢驗單位、採樣量、稀釋倍數、培養方法及判定標準一併解讀，不能只看菌落數字。

（一）餐盒食品應檢測的微生物及衛生標準

1. 生菌數（標準平板菌落計數）

生菌數又稱一般生菌數或總生菌數，用來反映食品整體的微生物污染程度、原料品質及製程衛生狀況。

餐盒食品標準為：

$$\text{生菌數} \leq 1.0 \times 10^{5}\ \text{CFU/g}$$

CFU/g 表示每公克食品所含的菌落形成單位。生菌數並非專指病原菌，而是作為食品衛生品質的綜合指標。

2. 大腸桿菌群

大腸桿菌群是食品衛生指標菌，可反映食品受到環境、人員、器具或水源污染的情形。

餐盒食品標準為：

$$\text{大腸桿菌群} \leq 10\ \text{MPN/g}$$

MPN/g 是最可能數法（Most Probable Number, MPN）所得的估計菌數。大腸桿菌群數值偏高，通常表示加熱後污染、冷卻保存不當或分裝環境衛生不良。

3. 大腸桿菌

大腸桿菌較大腸桿菌群具有更高的糞便污染指示意義，主要用於評估食品是否受到人畜糞便來源污染。

餐盒食品標準為：

$$\text{大腸桿菌} \leq 10\ \text{MPN/g}$$

大腸桿菌群與大腸桿菌是不同檢驗項目，不能以大腸桿菌群的檢驗結果直接代替大腸桿菌檢驗。

4. 金黃色葡萄球菌

金黃色葡萄球菌可在人員皮膚、鼻腔及傷口中發現，餐盒食品常見的污染來源包括作業人員手部、咳嗽飛沫、傷口及不當接觸。

餐盒食品標準為：

$$\text{金黃色葡萄球菌} \leq 100\ \text{CFU/g}$$

金黃色葡萄球菌的危害不僅在於細菌本身，更在於其可能產生耐熱性腸毒素。因此，食品即使經過後續加熱，也不代表已完全消除先前形成的毒素風險。

5. 沙門氏菌

沙門氏菌為重要腸道病原菌，可能造成急性腸胃炎、發燒、腹瀉及腹痛。餐盒食品中的污染來源包括生肉、禽蛋、交叉污染及加熱不足。

餐盒食品標準為：

$$\text{沙門氏菌：不得檢出於 25 g 食品中}$$

也可表示為：

$$\text{Salmonella in 25 g} = \text{陰性}$$

「陰性」必須與規定檢驗重量一起表達，不能只寫「未檢出」而不註明檢驗基準。

6. 蠟樣芽孢桿菌

蠟樣芽孢桿菌的芽孢耐熱性強，常見於米飯、麵食、澱粉類食品及環境粉塵中。餐盒食品若熟食冷卻時間過長、保溫溫度不足或保存溫度不適當，可能使其大量繁殖並產生毒素。

餐盒食品標準為：

$$\text{蠟樣芽孢桿菌} \leq 1.0 \times 10^{3}\ \text{CFU/g}$$

此項目對以米飯、麵食及其他澱粉類食品為主的餐盒特別重要。

整理表

檢測項目	餐盒食品衛生標準
生菌數	$\leq 1.0 \times 10^{5}$ CFU/g
大腸桿菌群	$\leq 10$ MPN/g
大腸桿菌	$\leq 10$ MPN/g
金黃色葡萄球菌	$\leq 100$ CFU/g
沙門氏菌	25 g 中不得檢出
蠟樣芽孢桿菌	$\leq 1.0 \times 10^{3}$ CFU/g

解題方法

判斷餐盒食品檢驗項目時，可依下列三種衛生風險切入：

1. 一般衛生品質指標：生菌數。
2. 污染指標菌：大腸桿菌群及大腸桿菌。
3. 重要食源性病原菌或毒素相關菌：金黃色葡萄球菌、沙門氏菌及蠟樣芽孢桿菌。

餐盒食品通常經過烹調、冷卻、分裝及運送，污染可能發生在任何一個環節。因此，答案不能只列沙門氏菌等病原菌，也必須列出生菌數及大腸菌群等衛生指標。

解題技巧與常見陷阱

核心觀念

本題比較三種熱殺菌方法的三個判斷面向：

1. 殺菌條件：溫度、時間及殺菌強度。
2. 目標微生物：是否要求消滅所有微生物，或僅控制病原菌與具生長能力的腐敗菌。
3. 殺菌後儲存條件：食品能否於室溫保存，或必須冷藏。

食品熱殺菌的效果可用微生物死亡曲線表示。常用概念包括：

• $D$ 值：在特定溫度下，使菌數降低 $90\%$，即降低 1 log cycle 所需的時間。
• $z$ 值：使 $D$ 值改變 10 倍所需的溫度變化。
• $F$ 值：以指定基準溫度計算的累積殺菌效力。
• $F_0$ 值：以 $121.1^\circ\mathrm{C}$、$z=10^\circ\mathrm{C}$ 為基準的殺菌效力，常用於低酸性罐藏食品製程設計。

本題不涉及特定食品的法定殺菌時間，應以三種方法的「殺菌目的與保存效果」作比較。涉及食品衛生管理時，法規解釋以命題當年（民國 111 年）法規為準；現行法規及相關食品衛生標準已可能修正，但本題仍依命題當年之定義作答。

解題方法

答題時可依序比較：

殺菌強度 → 主要消除的微生物 → 食品是否能在室溫保存

殺菌強度越高，能控制的微生物範圍越廣；但保存條件仍須配合包裝是否無菌、食品酸度、水活性及是否受到再污染等因素判斷。

一、滅菌（sterilization）

1. 殺菌條件

滅菌是指利用足夠強度的熱處理，使食品或物品中所有具有生存能力的微生物均被消除或達到實務上不具生存意義的程度。

其處理條件通常高於巴斯德殺菌，且須能有效破壞耐熱性高的細菌芽孢。典型例子為高壓蒸氣滅菌：

• $121^\circ\mathrm{C}$ 左右處理約 15 分鐘；
• 實際時間須依食品成分、容器大小、熱傳導方式及目標微生物耐熱性決定。

食品工業上的高溫滅菌，可能採用蒸煮釜、連續式高溫短時間處理、超高溫處理及無菌充填等方式。重點不在固定溫度與時間，而在於達到足以控制芽孢的累積殺菌效力。

2. 目標微生物

滅菌的目標是：

• 所有營養細胞；
• 酵母及黴菌；
• 病原性細菌；
• 具高度耐熱性的細菌芽孢。

其中細菌芽孢比營養細胞耐熱，因此是熱滅菌的主要障礙。若只殺死營養細胞而仍有芽孢存活，不能稱為真正意義上的完全滅菌。

3. 殺菌後食品儲存條件

若食品、容器及充填環境均達到無菌要求，且殺菌後沒有再污染，食品可在室溫下長期保存。

但需注意：

• 「食品經滅菌」不代表包裝開封後仍可無菌保存；
• 開封後會接觸空氣及環境微生物，通常仍應冷藏並儘速食用；
• 若食品殺菌後發生再污染，室溫保存仍可能腐敗或造成食安風險。

二、商業滅菌（commercial sterilization）

1. 殺菌條件

商業滅菌是食品工業中的實務概念，指食品經適當熱處理後，在正常、非冷藏的流通與儲存條件下，不會有能夠生長繁殖的微生物存在。

其殺菌條件不必達到理論上的絕對無菌，而是依食品種類、酸度、包裝方式及預期保存期限設計。常見方法包括：

• 罐藏食品之蒸煮釜殺菌；
• 高溫短時間殺菌；
• 超高溫（UHT）處理；
• 無菌充填系統。

對低酸性罐藏食品，通常以耐熱性高且具有重大食安意義的肉毒桿菌（Clostridium botulinum）芽孢作為重要製程設計對象。常見的「12D」概念，是使肉毒桿菌芽孢數量降低 12 個對數單位：

$$\text{存活菌數}=\text{初始菌數}\times 10^{-12}$$

若以 $121.1^\circ\mathrm{C}$ 為基準，$F_0$ 常用來表示殺菌效力；但實際製程不可僅背誦單一 $F_0$ 數值，必須依食品及製程驗證結果決定。

2. 目標微生物

商業滅菌的目標是控制：

• 重要病原菌，尤其是低酸性密封食品中的肉毒桿菌芽孢；
• 能在食品正常儲存條件下生長的腐敗菌；
• 具耐熱性的芽孢形成菌；
• 酵母及黴菌等腐敗微生物。

商業滅菌並不要求食品中完全不存在任何微生物。只要殘存微生物在預定的儲存溫度、酸度、水活性及包裝條件下不能生長，即可達到商業無菌或商業滅菌要求。

因此，商業滅菌與滅菌的主要差異是：

• 滅菌：追求所有微生物均被消除。
• 商業滅菌：追求食品在正常商業保存條件下安全且不會因微生物生長而腐敗。

3. 殺菌後食品儲存條件