113 高普考高考三級 食品衛生檢驗 食品微生物學 考古題詳解
第 一 題25 分
鮮乳的衛生標準為腸桿菌科每毫升少於 10 CFU；乾酪（cheese）的衛生標準為大腸桿菌每克小於 100 MPN。請回答以下問題：
(一) 兩種產品的衛生標準分別使用 CFU 或 MPN，使用不同單位的意義及其考量為何？（15 分）
(二) 請列出鮮乳及乾酪中不得檢出的微生物及毒素。（10 分）
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核心觀念
本題考查兩種微生物定量方法的意義，以及乳品衛生標準中病原微生物與毒素的管制項目。法規部分以命題當年（民國 113 年）法規為準；相關規範見《食品中微生物衛生標準》。
- CFU（colony-forming units，菌落形成單位）：將檢體稀釋後接種於培養基，依培養後形成的菌落數估算活菌量。結果常以 CFU/mL 或 CFU/g 表示。
- MPN（most probable number，最確數）：將檢體作連續稀釋並接種多管培養基，依各稀釋組別呈陽性的管數，以統計表估計檢體中的微生物數量。結果常以 MPN/mL 或 MPN/g 表示。
兩者都用於估計檢體中的微生物量，但方法原理、適用條件與結果表達方式不同，不能把 CFU 數值與 MPN 數值直接視為完全等同。
解題方法
先辨認題目各自管制的指標菌及單位，再說明檢驗方法如何產生該單位；最後列出法規規定不得檢出的項目。
（一）CFU 與 MPN 的意義及考量
鮮乳：腸桿菌科每毫升少於 10 CFU
CFU 是由可形成菌落的活菌數估算而得。若菌落數落在適宜計數範圍內，平板計數可直接反映檢體中能在指定培養條件下生長的菌量。鮮乳以 CFU/mL 表示，可用菌落計數方式量化腸桿菌科，作為製程與衛生狀況的指標。
乾酪：大腸桿菌每克小於 100 MPN
MPN 是依多管培養的陽性、陰性結果推估菌數，屬統計估計值，並非直接把每一個菌落逐一計數。當菌量較低、檢體不易均勻分散，或食品基質使平板計數不易判讀時，多管法可利用不同稀釋度的檢出結果估算菌量。乾酪以 MPN/g 表示，反映每克檢體中大腸桿菌的最可能數量。
使用不同單位的考量
第 二 題25 分
分析人體腸道或糞便菌相，可使用傳統微生物選擇性培養基培養法、次世代定序（next generation sequencing, NGS）法進行 16S 核醣體 RNA（16S rRNA）定序。
(一) 請說明二種方法之原理。（10 分）
(二) 請比較二種方法之優缺點。（15 分）
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核心觀念
本題比較兩種分析腸道或糞便菌相的方法：傳統選擇性培養法直接培養可在指定條件下生長的微生物；16S rRNA 基因定序法則從檢體萃取核酸，利用序列資訊推估菌群組成。前者著重可培養菌及活菌數，後者著重菌群多樣性與相對組成。
題目所稱 16S rRNA 定序，通常是以細菌染色體中**編碼 16S 核醣體 RNA 的基因（16S rRNA gene，亦稱 16S rDNA）**為標的；它含有保守區與高變異區，分別有利於廣泛增幅及分類鑑定。
（一）二種方法之原理
1. 傳統選擇性培養基培養法
將糞便等檢體以無菌方式採集、適當稀釋後，接種至一種或多種選擇性培養基，再依目標菌的生長需求，設定適當的培養溫度、時間、氧氣條件及酸鹼值。
選擇性培養基利用抑制劑、膽鹽、抗生素或特定營養成分，抑制非目標菌或促進目標菌生長；部分培養基亦具有鑑別指示成分，可依菌落外觀、顏色或其他反應初步辨識菌種。之後可將菌落純化，再透過生化試驗、血清學或分子方法確認菌種。若要定量，可依稀釋倍數和接種量計算菌落形成單位，例如 糞便。
**作答重點：**培養法是讓活菌在特定培養條件下增殖成可觀察的菌落；檢出的菌受培養基與培養環境限制。
2. NGS 之 16S rRNA 基因定序法
先自糞便檢體萃取總 DNA，以一對通用引子，針對 16S rRNA 基因的保守區進行 PCR，擴增其一段或數段高變異區。接著製備定序文庫，以次世代定序（NGS）大量讀取擴增片段；經品質過濾、序列去雜訊與分類分析後，將序列與參考資料庫比對，推估檢體中細菌的分類組成及相對豐度。
**作答重點：**保守區讓引子能涵蓋多類細菌，高變異區提供分類辨識資訊；大量定序讀數可描繪複雜菌群。此法分析的是檢體中的核酸訊號，不要求微生物先在培養基上生長。
（二）二種方法之優缺點比較
| 比較項目 | 傳統選擇性培養法 | NGS 16S rRNA 基因定序法 |
|---|---|---|
| 菌種涵蓋 | 只能檢出能在所用培養條件下生長的菌；許多腸道菌需特殊營養或嚴格厭氧條件，未必能培養出來。 | 可分析不易培養或尚未建立培養條件的細菌，較適合觀察整體菌群。 |
| 活菌資訊 | 菌落形成表示該菌在所設條件下具有繁殖能力，適合分離活菌及估計可培養菌數。 |
第 三 題25 分
請列出罐頭食品腐敗的 5 項特徵，並用以判斷其為罐頭製作時殺菌不完全或捲封不良所致？（25 分）
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核心觀念
罐頭食品腐敗的主要原因可分為兩類：
- 殺菌不完全：殺菌後仍有耐熱微生物或芽孢存活，在罐內繁殖。腐敗菌多為能形成芽孢的細菌。
- 捲封不良：罐身或罐蓋的密封不完整，冷卻或貯藏時外界微生物由漏縫進入。腐敗菌常為不形成芽孢的細菌、酵母菌或黴菌。
判斷時要把罐身外觀、食品變化及微生物檢查合併研判。罐頭外觀正常不代表食品沒有腐敗；例如「平酸敗壞」只產酸、不產足量氣體，罐身仍可保持平坦。
解題方法：檢查五項特徵
| 檢查特徵 | 常見表現 | 對原因的判斷 |
|---|---|---|
| 一、罐身外觀與密封狀態 | 罐蓋或罐底膨起、罐身變形、滲漏，或捲封處有缺陷 | 膨罐常由微生物產氣造成；若同時有捲封缺陷或滲漏，應懷疑捲封不良。膨罐本身不能單獨確定原因。 |
| 二、食品酸度與風味 | 食品酸度上升、pH 下降，出現酸味或酸敗氣味 | 若食品呈酸敗而罐身不膨脹，符合平酸敗壞，常與耐熱產酸菌存活、殺菌不完全有關。 |
| 三、食品氣味與腐敗型態 | 腐敗臭、硫化氫臭，或有異常氣體與泡沫 | 產氣性腐敗菌可能造成膨罐；硫化氫臭等型態可提示特定細菌腐敗。低酸罐頭中此類腐敗常須檢討殺菌是否不足，但仍要配合密封狀況判斷。 |
| 四、食品外觀與質地 | 混濁、變色、軟化、分解、黏液或可見黴斑 | 反映食品已變質。若有黴菌或其他不耐熱、非芽孢微生物，且捲封有缺陷，較支持殺菌後由漏縫污染； |
第 四 題25 分
請就啤酒釀造回答以下問題：
(一) 請描述啤酒製程。（5 分）
(二) 如欲改良啤酒製程中之菌株，請設定三種改良的目標及列出兩種菌株改良方法。（20 分）
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核心觀念
啤酒釀造的核心，是先將麥芽中的澱粉轉成可發酵糖，再由釀造酵母將糖發酵成酒精、二氧化碳及風味物質。菌株改良則以提升發酵效率、改善啤酒品質及增加產品特色為主要方向。
解題方法
（一）啤酒製程
依「製備麥芽與麥汁 → 酵母發酵 → 熟成與包裝」說明各步驟及作用：
- 製麥（malting）：大麥浸水使其發芽，促使種子形成澱粉酶等酵素；再以乾燥、焙燥停止發芽並形成麥芽。製麥可使穀粒具備後續糖化所需的酵素。
- 粉碎（milling）：將麥芽破碎，使胚乳澱粉暴露，利於水分與酵素作用；須保留適當穀殼以利後續過濾。
- 糖化（mashing）：將粉碎麥芽與溫水混合，在適當溫度下作用，使麥芽中的酵素將澱粉分解為可溶性糖，形成醪液。
- 過濾與洗糟（lautering／sparging）：分離醪液中的固形麥糟，取得含糖麥汁；以熱水洗糟可回收殘留於麥糟中的可溶性物質。
- 煮沸與加啤酒花（boiling）：煮沸麥汁以殺菌、使酵素失活，並使啤酒花中的苦味與香氣成分進入麥汁；煮沸後分離酒花殘渣及凝固物。
- 冷卻與充氧：將麥汁冷卻至適合酵母生長及發酵的溫度，並提供酵母增殖所需的氧氣。
- 接種與發酵（fermentation）：接種釀造酵母。酵母利用麥汁中的可發酵糖，生成乙醇、二氧化碳及各種風味代謝物，形成新釀啤酒。
- 熟成（conditioning／lagering）：使啤酒在適當條件下熟成，讓風味穩定、酵母及懸浮物沉降，並降低部分不良風味。
- 澄清、碳酸化與包裝：視產品需要進行過濾或澄清、調整二氧化碳含量，再裝瓶、罐或桶。
（二）菌株改良目標與方法
菌株改良須先設定可測量的目標，再採取方法產生菌株變異，最後篩選並測試候選菌株是否能在實際釀造條件下維持穩定表現。
三種改良目標：