114 高普考普通考試 食品衛生檢驗 食品微生物學概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查食品微生物學的 「內因子、外因子與加工處理」：食品本身的性質、儲藏環境，以及微生物彼此的作用，都會影響微生物能否生長及其生長速率。控制時可透過調整食品特性、管理儲藏環境、抑制或殺滅微生物，降低腐敗與食源性疾病風險。

微生物生長是細胞數增加，不等同於單純存活。控制策略可分為 阻止生長、減慢生長、降低菌數；實務上常組合多種方法，以提高安全性並維持食品品質。

解題方法

依「食品本身 → 儲藏環境 → 微生物交互作用 → 控制方式」作答。每項因素都要交代它如何影響生長，再配對相應的控制措施，避免只羅列名詞。

一、食品本身的因素（內因子）

• 酸鹼值（pH）：多數細菌較適合接近中性的環境；酵母菌與黴菌通常較能耐酸。食品酸化可降低 pH，抑制多種細菌生長，但耐酸菌仍可能存活或生長。
• 水活性（$a_w$）：表示食品中可供微生物利用的水分比例，與含水量不同。降低水活性可限制生長，例如乾燥、加鹽或加糖。不同微生物耐受低水活性的能力不同，酵母菌與黴菌通常比多數細菌更能在低水活性下生長。
• 氧化還原電位（$E_h$）：反映食品環境供受電子的狀態。好氧菌偏好有氧、較高氧化還原電位的環境；厭氧菌適合低氧化還原電位環境；兼性厭氧菌可在有氧或缺氧條件下生長。
• 營養成分：碳源、氮源、維生素與礦物質等，會影響微生物能否生長及其繁殖速率。營養豐富的食品若未妥善處理，較容易支持微生物生長。
• 天然抑菌成分與食品結構：食品中的天然抑菌物質，以及外殼、皮膜等物理屏障，可能限制微生物生長或侵入；切割、研磨等加工則可能破壞屏障並增加污染機會。

二、儲藏環境的因素（外因子）

• 溫度：影響微生物酵素作用與代謝速率。低溫通常可減慢生長，但不代表殺菌；冷藏仍有耐冷微生物生長的風險。冷凍能強烈抑制生長，但解凍後仍須妥善管理。
• 相對濕度：影響食品表面水分與水活性。高濕度可能促進表面微生物生長；乾燥環境則可配合乾燥處理降低表面可利用水分。
• 周圍氣體組成：氧氣、二氧化碳及其他氣體比例會改變微生物生長條件。

核心觀念

指標微生物是用來評估食品或其製程衛生狀況、加工處理是否適當，或食品受特定病原微生物污染可能性的微生物或其檢驗指標。它通常不是直接代表食品一定含有病原菌，而是提供衛生品質與污染風險的間接資訊。

常見例子包括總生菌數、大腸桿菌群及大腸桿菌。總生菌數可反映整體微生物負荷與保存、處理狀況；大腸菌群或大腸桿菌則常用於評估糞便污染或衛生處理不良的可能性。

解題方法

作答時先指出指標微生物的「用途」，再列出理想指標應具備的特性。需區分指標微生物與病原菌：病原菌是危害本身；指標微生物則是用來推估衛生狀況或危害風險的代理指標。

指標微生物應具備的特性

1. 與所要評估的污染或衛生狀況有關：其存在或數量應能合理反映目標污染、處理失效或衛生品質。
2. 在目標情況下具有代表性：若用來指示病原菌污染，應與該病原菌有相近的污染來源或傳播途徑，且在相關環境中有合理的共同出現關係。
3. 數量通常較多且分布廣：在目標污染發生時，指標菌應較容易被檢出；

核心觀念

本題考查的是：大腸桿菌是一個菌種，菌種內不同菌株的致病性可以差異很大。多數一般大腸桿菌是腸道正常菌叢，並非致病菌；O157:H7 則屬於可產生志賀毒素的大腸桿菌（STEC），也是腸出血性大腸桿菌（EHEC）的重要代表，能造成嚴重腸道疾病及全身併發症。

O157:H7 的血清型名稱來自其表面抗原：O157 是菌體 O 抗原，H7 是鞭毛 H 抗原。血清型本身用於辨識菌株；其嚴重致病性主要與毒力因子有關，尤其是志賀毒素（Shiga toxin, Stx）。

解題方法

作答可依「菌株定位 → 毒力機轉 → 臨床差異 → 公共衛生危害」四個層次比較。這樣能清楚說明 O157:H7 為何不同於一般大腸桿菌，以及為何少量污染也可能引發群聚事件。

一、致病機轉與臨床表現

O157:H7 常帶有志賀毒素基因，主要毒素包括 Stx1、Stx2。毒素會抑制宿主細胞的蛋白質合成，損傷腸道黏膜與血管內皮，因此可能引起劇烈腹絞痛、水樣腹瀉進而轉為血便；患者通常發燒不明顯。

嚴重時，志賀毒素進入血液循環並損害腎臟微血管，可引發溶血性尿毒症候群（HUS），其典型表現為微血管病變性溶血性貧血、血小板減少及急性腎損傷。幼童、老人及免疫功能較弱者，發生嚴重併發症的風險較高。

多數一般大腸桿菌則是腸道共生菌，通常不會造成疾病；若為致病型大腸桿菌，則依其致病型與毒力因子而造成不同疾病，例如產腸毒素型大腸桿菌常引起水樣腹瀉。不能因為都是大腸桿菌，就把一般菌株與 O157:H7 視為具有相同致病性。

二、公共衛生危害

核心觀念

臭豆腐的製作涉及多種微生物共同發酵。微生物分泌的蛋白酶先將豆腐中的大豆蛋白水解成較短的胜肽，再由胜肽酶分解為游離胺基酸。這些產物一方面直接形成鮮味與苦味等滋味，另一方面也會成為後續微生物代謝的原料，產生臭豆腐特有的氣味物質。

因此，本題的關鍵是說明「蛋白質分解如何連結風味與質地」，並指出分解程度會影響成品品質。

解題方法

可依「蛋白質分解 → 風味形成 → 質地改變」三個層次作答：

1. 蛋白質分解：微生物的蛋白酶、胜肽酶將大豆蛋白分解為胜肽與胺基酸。
2. 風味形成：部分胺基酸直接提供滋味；部分經微生物代謝，形成具氣味的揮發性物質。
3. 質地改變：蛋白質網絡被水解後結構鬆散，豆腐變得較柔軟、細緻；分解過度則可能質地過軟或破碎。

風味的貢獻

• 胺基酸與胜肽的直接滋味：麩胺酸、天門冬胺酸等游離胺基酸可帶來鮮味；不同胜肽也會影響滋味。蛋白質分解適度時，滋味較豐富。
• 胺基酸的後續代謝：微生物可進一步代謝胺基酸，形成醛類、有機酸、胺類與含硫化合物等揮發性物質，構成臭豆腐的特徵氣味。例如，含硫胺基酸代謝可產生具氣味的含硫物質；胺基酸脫胺則可產生氨，增添刺激性氣味。

核心觀念

本題考查食品微生物學中四個常用名詞，以及它們對食品腐敗、食源性疾病、保存與發酵的影響。作答時先說明名詞的定義，再連結到食品安全或加工上的重要性。

解題方法與名詞說明

（一）危險溫度帶（temperature danger zone）

**定義：**危險溫度帶是指食品處於容易讓病原菌或腐敗菌增殖的溫度範圍。食品衛生實務常以約 $5\text{–}60^\circ\mathrm{C}$ 作為判斷範圍；不同機關或教材採用的界線略有差異，重點是冷藏不足或保溫不足時，微生物容易繁殖。

**對食品的重要性：**熟食、易腐食品若長時間留在此溫度範圍，菌數可能上升，增加食物中毒或腐敗風險。因此應迅速冷卻、低溫冷藏，或充分加熱並維持熱藏。時間與溫度須一併管理；加熱雖可殺死許多營養細胞，仍不能假設能破壞所有細菌芽孢或已形成的耐熱毒素。

（二）對數生長期（logarithmic／exponential phase）

**定義：**細菌適應新環境後，以近似固定世代時間進行分裂，菌數按倍數增加的生長階段。若每次分裂為二分裂，經過 $n$ 個世代後：

其中 $N_0$ 為起始菌數，$N$ 為經過 $n$ 個世代後的菌數。此時菌體代謝旺盛，生理狀態較一致。

**對食品的重要性：**食品中的病原菌在適宜條件下進入對數生長期，菌數會快速上升，可能使食品達到足以致病或造成腐敗的菌量。此期的營養細胞通常對熱、消毒劑等處理較敏感，因此殺菌效果也會受到微生物生長狀態影響。

（三）內孢子（endospore）