113 高普考高考三級 食品衛生檢驗 食品化學及加工學 考古題詳解

核心觀念

本題考查罐頭食品熱殺菌的耐熱性指標與殺菌效果表示法。$D$ 值、$Z$ 值描述微生物受熱死亡的特性；$L_{SV}$ 值與 $F_0$ 值則用來量化殺菌過程所提供的致死效果。

解題方法與名詞定義

可依序掌握「固定溫度下的死亡速率」、「溫度對死亡速率的影響」及「整段加熱過程的累積致死量」。

• $D$ 值（decimal reduction time，十進位減少時間）：在指定溫度下，使微生物數量降低 $90\%$，亦即降低 $1$ 個對數週期所需的加熱時間。若微生物以對數線性方式死亡，則 $\log_{10}\frac{N_0}{N}=\frac{t}{D}$ 其中 $N_0$ 為加熱前菌數、$N$ 為加熱 $t$ 時間後的菌數。$D$ 值越小，代表該微生物在該溫度下越容易被殺滅。

• $Z$ 值（temperature coefficient）：使微生物的 $D$ 值改變 $10$ 倍所需的溫度變化量，通常以攝氏度表示。溫度每升高一個 $Z$ 值，$D$ 值降為原來的十分之一；溫度降低一個 $Z$ 值，$D$ 值則增加為原來的十倍。其關係可寫為 $\log_{10}D_{T_2}-\log_{10}D_{T_1}=-\frac{T_2-T_1}{Z}$ $Z$ 值越小，表示 $D$ 值對溫度變化越敏感。

• $L_{SV}$ 值（lethal value，致死值）：在某一瞬間、某一實際溫度下，相對於參考溫度的瞬時致死率。一般以 $T_{\mathrm{ref}}=121.1^\circ\mathrm{C}$ 為參考溫度，並以微生物的 $Z$ 值計算：

核心觀念

NOAEL（no observed adverse effect level，無可見不良作用劑量）是毒理試驗中，在特定試驗條件下，未觀察到具統計或生物學意義之不良效應的最高試驗劑量。這裡的「不良效應」指會損害生物體功能、器官或組織，或降低其適應能力的變化；單純出現變化，不一定就構成不良效應。

NOAEL 是風險評估的起點之一。以慢性暴露評估為例，通常會以 NOAEL 除以不確定係數，推導可接受每日攝取量（ADI）：

一般會考量動物與人類間差異、個體差異等因素；常見總不確定係數為 100，但實際值須依資料完整性及評估情況決定。ADI 再與食品殘留及飲食暴露資料一併評估，作為訂定農藥或動物用藥 MRL 的健康風險依據。MRL 並非直接由 NOAEL 換算而得，尚須考量合法使用條件、殘留試驗及整體飲食暴露。

解題方法：如何訂定 NOAEL

NOAEL 是從劑量反應試驗結果判定，核心在於比較各劑量組與適當對照組，找出「最高且未見不良效應」的劑量。

1. 設計毒理試驗：選擇適當的動物種別、試驗期間、給藥途徑及觀察項目，設置對照組及數個不同劑量組。毒性試驗可觀察存活、體重、攝食量、臨床症狀、血液與尿液指標、器官重量及組織病理等。
2. 判定不良效應：分析處理組相較於對照組的變化，判斷是否與受試物有關，並評估其統計顯著性、幅度、劑量關係及毒理學意義。不能只因數值有差異，就直接認定為不良效應。

核心觀念

本題考查植物性與動物性蛋白質形成凝膠的途徑，以及凝膠網絡如何決定產品的硬度、彈性、保水性與細緻度。豆腐以大豆蛋白為主，通常藉加熱變性後再由鹽類或酸使蛋白質凝集；乾酪則以乳中酪蛋白微膠粒為主，透過凝乳酶或酸化使微膠粒失穩、聚集成凝乳。

解題方法

作答時依序比較兩種食品的蛋白質原料、凝集誘因、網絡形成方式，以及加壓或水分含量對質地的影響。

一、豆腐的蛋白質凝膠機制與質地

1. **蛋白質變性：**大豆磨漿後加熱，使大豆球蛋白（主要包括 glycinin 與 β-conglycinin）展開，原先埋藏的疏水基團及反應位置暴露，蛋白質彼此較容易作用。加熱也能使部分抗營養因子失活。
2. **誘發凝集：**冷卻至適當溫度後，加入凝固劑使蛋白質形成三維網絡，將水分與脂肪等成分包埋其中。常見途徑如下：

• **鹽類凝固劑：**如硫酸鈣、氯化鎂。二價陽離子可屏蔽蛋白質表面電荷、降低分子間排斥，並促進蛋白質分子間的連結與聚集。
• **酸凝固劑：**如葡萄糖酸內酯（GDL，水解後逐漸產生葡萄糖酸）。酸化使蛋白質接近等電點，淨電荷與靜電排斥降低，因而凝集。

3. **形成凝膠並定型：**凝集的蛋白質顆粒連成連續網絡，包住水分。凝固劑種類、添加量、漿液溫度、凝固速度及後續壓榨程度都會改變網絡結構與含水量。

豆腐通常呈細緻、含水且具彈性的凝膠。凝固均勻、網絡細密時，質地較滑嫩並有較好的保水性；凝固過快或局部不均，會形成較粗糙、易碎且析水的組織。壓榨較重會排出更多乳清，使豆腐較緊實、硬度增加；壓榨較輕則保留較多水分，質地較軟嫩。

核心觀念

基因毒性試驗是利用細菌或哺乳類細胞等生物系統，檢測受試物質是否造成 DNA 損傷、基因突變或染色體結構、數目的異常。基因毒性是危害辨識的一環；陽性結果表示受試物具有造成遺傳物質損傷的潛勢，不等同於直接證明人體食用後必然致癌。

評估新食品原料時，常以不同終點的試驗組成測試組合：細菌回復突變試驗主要偵測基因點突變；哺乳類細胞微核試驗主要偵測染色體斷裂或染色體分離異常。體外試驗通常設有代謝活化與未代謝活化條件，以涵蓋受試物本身及其代謝產物的作用。

試驗一：細菌回復突變試驗（Ames test）

**原理：**使用本身無法合成特定胺基酸的突變菌株，例如組胺酸需求型 Salmonella typhimurium，或色胺酸需求型 Escherichia coli。若受試物造成反向突變，使細菌恢復合成該胺基酸的能力，回復菌便能在缺乏該胺基酸的培養基上形成菌落。

試驗與評估方法：

1. 以多個濃度的受試物處理菌株，並設溶劑陰性對照及適當陽性對照。
2. 分別在有、無大鼠肝臟微粒體代謝活化系統（S9）的條件下測試。S9 用來模擬肝臟代謝，使須經代謝活化才具致突變性的物質也能被檢出。
3. 培養後計算各培養皿的回復菌落數，與陰性對照比較；同時觀察細菌毒性或生長抑制，避免因菌數減少而誤判。

若回復菌落數隨劑量增加而上升，且在適當試驗條件下相較陰性對照有具生物意義的增加，支持具有致突變性。Ames 試驗適合偵測基因點突變，包括鹼基置換及移碼突變；它不能單獨排除染色體層級的基因毒性。

試驗二：哺乳類細胞微核試驗

**原理：**細胞分裂時，若染色體或染色體片段因受損而未能納入子細胞的主細胞核，便可能形成微核。

核心觀念： 食品冷凍時，水分會逐漸形成冰晶。冰結臨界區是食品溫度從初始冰點下降至大部分可凍結水已結冰的溫度範圍，常約為 $-1^\circ\text{C}$ 至 $-5^\circ\text{C}$；實際範圍依食品組成而異。此區間內，冰晶大量生成，食品中的水分與溶質分布也隨之改變。

解題方法： 掌握「通過臨界區的速度」及其對冰晶的影響即可作答。快速通過時，冰晶通常較細小、分布較均勻，較能維持組織品質；緩慢通過時，冰晶較容易長大，可能破壞細胞結構，解凍後增加汁液流失並使質地變差。

解題技巧： 看到 critical zone of freezing，應聯想到「冰晶大量形成的溫度區間」，並進一步連結冷凍速度與冰晶大小；不要把它解作食品的單一冰點。

（2）climacteric rise（呼吸高峰上升）