114 高普考高考三級 食品衛生檢驗 食品微生物學 考古題詳解

核心觀念

本題考查兩類常見食品微生物的比較：芽孢形成能力與加熱後存活風險，以及李斯特菌在冷藏即食食品中仍可生長的風險。作答時應依序比較形態與生理特性、耐受環境、食品中的危害與保存控制。

「芽孢桿菌屬」（Bacillus spp.）包含多種菌種，不能將所有特性都視為完全相同；食品衛生上常以仙人掌桿菌（B. cereus）說明致病風險。「李斯特菌屬」（Listeria spp.）中，食品安全上最重要的是單核球增多性李斯特菌（L. monocytogenes）。

解題方法

以「菌體特性 → 耐受條件 → 食品風險 → 保存控制」為答題架構，並明確比較兩者：

• 芽孢桿菌的核心風險是芽孢耐熱、加工後殘存，之後萌發並增殖或產毒。
• 李斯特菌的核心風險是不形成芽孢，但耐受冷藏與多種食品環境，能在冷藏即食食品中緩慢增殖。

如此可直接連結微生物特性與食品保存方式，避免只列菌名或單獨背誦特性。

芽孢桿菌屬（Bacillus spp.）

生理特性與耐受環境

芽孢桿菌是革蘭氏陽性桿菌，通常為好氧或兼性厭氧菌，能在環境不利時形成內生孢子。芽孢比營養細胞更耐熱、乾燥及其他不利條件；一般烹煮或巴氏殺菌可降低營養細胞數量，卻未必能完全破壞芽孢。加熱後倖存的芽孢，若食品有足夠水分與養分，且溫度適合，便可能萌發、增殖。

仙人掌桿菌可在多種食品中出現，常與米飯、穀類、香料、乳品及其他受污染原料有關。不同菌株及菌種對溫度、酸度、水活性、鹽分的耐受性不一；部分仙人掌桿菌菌株具嗜冷性，可在冷藏溫度下生長。因此，冷藏能延緩多數菌株生長，卻不能當作芽孢桿菌的絕對控制措施。

食品中的潛在風險

仙人掌桿菌可造成兩類食物中毒：

• 嘔吐型：食品中形成耐熱的仙人掌毒素（cereulide），常與米飯等澱粉類食品保存不當有關。再次加熱不一定能消除已形成的耐熱毒素。
• 腹瀉型：攝入一定量菌體或芽孢後，腸道內產生腸毒素，引起腹瀉等症狀。

此外，其他芽孢桿菌也可能造成食品腐敗，例如產生異味、黏液或質地變化。保存與加工管理的重點是控制芽孢萌發後的生長：熟食應迅速冷卻、及時冷藏，避免長時間置於適合細菌生長的溫度；重新加熱可降低營養細胞，但不能保證破壞所有芽孢或已形成的耐熱毒素。

李斯特菌屬（Listeria spp.）

生理特性與耐受環境

核心觀念

本題考查高壓加工技術（High Pressure Processing, HPP；亦稱高靜水壓加工）的作用原理、微生物控制效果，以及食品適用性。作答時應說明 HPP 如何施壓、如何抑菌，以及哪些食品條件適合採用。

HPP 將食品置於密閉耐壓容器中，以水等液體作為壓力傳遞介質，施加高靜水壓；食品各處幾乎同時承受均勻壓力。商業加工常見壓力約為 $400\text{–}600\ \mathrm{MPa}$，處理數分鐘，實際條件依食品性質與目標微生物調整。壓力可穿透包裝，因此常能對已密封包裝的食品進行處理。

解題方法

作答可依序說明「如何施壓 → 如何抑菌 → 哪些食品適合」：

1. **施壓方式：**食品連同耐壓包裝放入壓力槽，以液體傳遞靜水壓。壓力均勻作用於食品，不需像加熱那樣由表面逐步傳至中心，因此食品形狀、大小對受壓均勻性的影響較小。
2. **抑菌機制：**高壓會破壞微生物細胞膜的結構與通透性，干擾蛋白質構形、酵素活性及核糖體等細胞功能，造成細胞受損或死亡。高壓對蛋白質等非共價結構影響較大，而對小分子共價鍵通常影響較小，因此常能保留較多新鮮風味、色澤與營養。
3. **效果界線：**一般 HPP 對營養細胞、部分酵母與黴菌較有效，可降低病原菌與腐敗菌數量、延長冷藏食品保存期限；細菌芽孢耐壓性高，單靠一般 HPP 通常不足以達到商業滅菌。若要控制芽孢，須配合較高溫度及適當時間等條件。

核心觀念

本題在比較食品微生物檢測的兩大路徑：以培養觀察微生物生長的傳統平板培養法，以及以核酸序列為標的的分子生物技術（如聚合酶連鎖反應，PCR）。比較時要掌握三個面向：檢測標的、結果代表的意義，以及速度、靈敏度與限制。

傳統平板培養法測得的是在指定培養條件下能生長並形成菌落的活菌，常以菌落形成單位（CFU）表示；PCR 則偵測樣品中是否存在特定核酸序列，能快速提供目標微生物的分子訊號，但單獨陽性不必然代表檢出的是活菌。

解題方法

先區分兩種方法「測到什麼」：培養法觀察活菌繁殖形成的菌落；PCR 偵測目標核酸。再比較所需時間、靈敏度與結果解讀限制，最後依檢測目的、時效需求、樣品基質及法規或檢驗標準要求，判斷是否採用快速檢測法。

核心觀念

本題考納豆菌（傳統上稱 Bacillus natto，分類上屬枯草桿菌群）利用蒸煮大豆進行好氧發酵時，如何分解大豆成分並產生代謝物，進而形成納豆特有的風味、黏性與保存特性。作答可依「原料成分 → 微生物酵素作用 → 代謝產物 → 食品品質」的順序說明。

納豆發酵主要包括蛋白質水解、胺基酸代謝、脂質與碳水化合物代謝，以及多醣與胜肽形成。納豆菌的胞外酵素能分解大豆的大分子，使其成為較小分子；同時，微生物代謝產物及菌體生長共同造成納豆的感官與保存性變化。

解題方法

由題目指定的三項品質「風味、質地、保存性」逐項作答，並將每項品質連結到相應的發酵作用：

1. 先說明納豆菌在熟大豆表面的生長及胞外酵素分泌。
2. 再說明大豆蛋白質等成分被分解後，產物如何影響氣味與滋味。
3. 接著解釋黏絲與豆粒質地的來源。
4. 最後說明發酵造成的抑菌效果與其界限。

納豆菌為好氧菌，製程中適當供氧與控制溫度、時間，有利菌體生長及胞外酵素作用。蒸煮使大豆組織軟化、蛋白質變性，也有助於後續分解。

發酵作用及品質貢獻

一、風味：蛋白質水解與胺基酸代謝

納豆菌分泌蛋白酶，將大豆蛋白質水解為胜肽及胺基酸。部分胺基酸進一步代謝，形成氨、胺類及其他揮發性物質；其中氨帶來納豆特有的刺激性氣味。蛋白質分解與胺基酸增加也使滋味較為濃厚，游離麩胺酸等成分可帶來鮮味。

納豆菌亦會利用大豆中的碳水化合物與脂質，產生有機酸及其他代謝物，參與香氣與滋味形成。納豆的風味不是單一化合物造成，而是多種分解產物及代謝物共同形成。

核心觀念與解題方法

本題為四個名詞的定義與食品重要性，作答時每小題採相同架構：先寫清楚名詞所指的物質、微生物或產品，再說明其在食品加工、保存或食品安全上的作用。合生元與克弗爾著重微生物及其作用；溶菌素著重抗菌機制與食品保存用途；黴菌毒素著重產生來源、食品污染及健康危害。

（一）合生元（synbiotics）

**定義：**合生元是由活微生物與可被宿主微生物選擇性利用的基質所組成，且整體能為宿主帶來健康效益的組合。常見作法是將益生菌與益生質搭配，例如益生菌配合菊糖或果寡糖。

合生元可分為兩類：

• **互補型合生元：**益生菌與益生質各自具有健康效益，組合後共同發揮作用。
• **協同型合生元：**益生質特別選擇為能被配方中的益生菌利用，以支持該菌存活或生長。

**食品重要性：**合生元可用於機能性食品與發酵乳品，藉由提供有益微生物及其可利用基質，支持腸道菌相與宿主健康。食品配方設計時，應確認菌株、益生質及預期效益相互匹配，並注意加工、儲存期間的菌數與產品品質。

**解題技巧：**不可只寫「益生菌加益生質」；完整定義還要交代其組合須帶來宿主健康效益，並可補充互補型與協同型的差別。

（二）克弗爾（kefir）

**定義：**克弗爾是利用克弗爾粒（kefir grains）發酵乳汁製成的發酵乳飲品，常見原料為牛乳，也可使用其他乳品。克弗爾粒是由乳酸菌、酵母菌及部分醋酸菌共同形成的微生物群落，嵌在多醣基質中；其中的多醣常稱為 kefiran。

乳酸菌將乳糖發酵成乳酸，使產品酸化；酵母菌則可能產生二氧化碳、少量乙醇及風味物質。菌種組成與發酵條件會影響克弗爾的風味、酸度及質地。

**食品重要性：**發酵能形成克弗爾特有的酸味、香氣與口感，也有助於抑制部分不耐酸的腐敗菌。克弗爾含活菌，具有作為發酵食品或益生菌食品的應用價值；但產品中的菌種與菌數會受克弗爾粒來源及製程影響，不能僅憑「克弗爾」名稱推定所有產品的微生物組成完全相同。

**解題技巧：**克弗爾與只以乳酸菌發酵的乳品不同，辨識重點是「乳酸菌與酵母菌共生」，以及以克弗爾粒作為傳統發酵菌源。

（三）溶菌素（lysozyme）

**定義：**溶菌素是一種具抗菌作用的酵素，常見來源包括蛋清。它會水解細菌細胞壁肽聚醣中 **N-乙醯胞壁酸（NAM）與 N-乙醯葡萄糖胺（NAG）之間的 β-1