110 高普考高考三級 衛生行政 食品與環境衛生學 考古題詳解
第 一 題25 分
多環芳香族碳氫化合物(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)及 TCDD 普遍的存於環境及一些食物中。請說明 PAHs 及 TCDD 的特性及差異?並分別說明其主要的生成原因或來源?可能存在的環境及食物?以及對人體可能之毒性影響。
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核心觀念
本題比較兩大類持久性有機污染物:
- PAHs(多環芳香族碳氫化合物):由兩個以上苯環稠合而成,僅含碳、氫元素。
- TCDD(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin):屬於戴奧辛類化合物,分子中含有氯、氧及芳香環,並非 PAH。
兩者共同特性為脂溶性高、環境持久性強,均可吸附於懸浮微粒、土壤及沉積物,並可進入食物鏈;主要差異則在於化學結構、生成來源、毒性機制與毒性強度。
本題為食品與環境衛生學的申論題,宜依序回答:
本題不涉及特定法條,無須援引法規;以下以環境毒物與食品衛生學的標準概念作答。
一、PAHs 的特性
(一)化學定義
PAHs 是由兩個以上芳香環稠合形成的有機化合物,僅由碳與氫組成。常見物質包括:
- Naphthalene(萘)
- Fluorene(芴)
- Phenanthrene(菲)
- Anthracene(蒽)
- Benzo[a]pyrene,簡稱 BaP
- Benzo[b]fluoranthene
- Benzo[k]fluoranthene
- Indeno[1,2,3-cd]pyrene
依環數及分子量,可概分為:
- 低分子量 PAHs:通常含 2~3 個芳香環,較易揮發。
- 高分子量 PAHs:通常含 4 個以上芳香環,揮發性低,較容易吸附於粒狀物及沉積物。
(二)物理化學特性
PAHs 具有下列特性:
-
脂溶性高、水溶性低 易溶於脂肪及有機溶劑,不易溶於水。
-
具有環境持久性 高分子量 PAHs 不易被微生物分解,可在土壤、沉積物及食品中殘留。
-
容易吸附於懸浮微粒 主要存在於燃燒產生的煙塵及細懸浮微粒上,可藉由呼吸進入人體。
-
部分具有致突變性與致癌性 PAHs 本身有些活性較低,進入人體後需經肝臟代謝活化,才形成具高度反應性的中間代謝物。
-
多以混合物形式存在 環境與食物中通常不是單獨存在某一種 PAH,而是多種 PAHs 的混合物。BaP 常作為食品中致癌性 PAHs 的代表性指標。
二、PAHs 的主要生成原因與來源
(一)不完全燃燒
PAHs 的主要來源是含碳有機物在氧氣不足、燃燒溫度不適當或燃燒不完全時,經熱裂解及重新聚合形成。
主要來源包括:
- 垃圾焚化
- 燃煤、燃油及燃氣
- 汽機車排放
- 工業鍋爐及金屬冶煉
- 焦炭及鋼鐵製造
- 木材、農業廢棄物燃燒
- 森林火災及火山活動
- 香菸燃燒
(二)食品加工與烹調
食品中的 PAHs 主要與高溫加熱及煙燻接觸有關,例如:
- 燒烤
- 炭火直烤
- 煎炸
- 烘焙
- 煙燻
- 火烤及焦化
- 食品油脂滴落於火源後,產生含 PAHs 的煙霧,再附著於食物表面
烹調溫度越高、加熱時間越長、食品表面越焦黑,通常 PAHs 生成量越高。
(三)工業及環境污染
工業排放及燃燒產生的 PAHs 可經由大氣沉降進入農田、水體及食品。石油洩漏、煤焦油、柏油及受污染土壤亦是重要來源。
三、PAHs 可能存在的環境及食物
(一)環境中的分布
PAHs 可存在於:
- 都市空氣及道路交通污染物
- 工業區空氣
- 燃燒產生的煙霧及懸浮微粒
- 土壤及都市塵埃
- 河川、湖泊及海洋沉積物
- 煤焦油、石油及柏油污染區
- 污水處理廠污泥
- 煙草煙霧
高分子量 PAHs 多吸附於土壤、沉積物及粒狀物;低分子量 PAHs 則較容易進入氣相。
(二)食品中的分布
常見食品來源包括:
- 炭烤肉品、烤肉串
- 燻肉、燻魚及燻香腸
- 烤魚、烤雞及焦化食品
- 油炸食品
- 烘焙食品
- 受大氣沉降污染的穀類、蔬菜及水果
- 食用油,尤其是精製或儲存不當的油品
- 咖啡及其他經高溫處理的食品
- 受污染水域中的魚貝類
食品中的 PAHs 也可能來自包材、加工設備、燃料污染或食品乾燥過程。
四、PAHs 對人體的毒性影響
(一)致突變性及致癌性
以 BaP 為代表的部分 PAHs,進入人體後經肝臟細胞色素 P450 酵素系統代謝,形成具高度反應性的環氧化物,特別是二醇環氧化物,與 DNA 結合形成 DNA adduct,導致基因突變。
簡化表示如下:
可能相關的癌症包括:
- 肺癌
- 皮膚癌
- 膀胱癌
- 胃腸道癌症
- 肝癌
長期暴露於含 PAHs 的空氣污染物及香菸煙霧,會增加呼吸道及肺部癌症風險。
(二)呼吸及局部毒性
吸入含 PAHs 的懸浮微粒,可能造成:
- 呼吸道刺激
- 慢性呼吸道疾病
- 肺功能受損
- 加重氣喘及慢性肺病
部分 PAHs 亦可能造成皮膚刺激及光敏感反應。
(三)生殖與發育影響
長期暴露可能影響:
- 生殖能力
- 胚胎發育
- 胎兒生長
- 新生兒出生體重
- 兒童神經行為發展
PAHs 的毒性會受暴露劑量、暴露時間、個體代謝能力及混合污染物共同影響。
五、TCDD 的特性
(一)化學定義
TCDD 是 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin 的縮寫,中文為 2,3,7,8-四氯雙苯并對二噁英,通常稱為戴奧辛中毒性最強、研究最充分的代表物。
TCDD 的結構具有:
- 兩個氯化芳香環
- 兩個氧橋
- 四個氯原子
- 平面性高
- 脂溶性高
- 化學與生物分解速度慢
(二)持久性與生物累積
TCDD 是典型的持久性有機污染物,具有:
- 環境持久性:不易被化學、光線及微生物分解。
- 脂溶性:容易累積於動物脂肪及人體脂肪組織。
- 生物濃縮及生物放大作用:可沿食物鏈逐級增加濃度。
- 半衰期長:進入人體後可長期留存。
- 高毒性:即使濃度極低,也可能產生生物效應。
(三)AhR 受體作用
TCDD 的主要毒性機制是與細胞內的 芳香烴受體(aryl hydrocarbon receptor, AhR) 結合。
簡化機制如下:
第 二 題25 分
依「廢棄物清理法」的規定,廢棄物主要可區分為那些類別?針對一般垃圾處理,包括中間處理及最終處理的部分,請分別舉例詳細敘述其內容。
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核心觀念
本題依命題當年(民國110年)《廢棄物清理法》規定作答,重點有二:
- 廢棄物的法定分類。
- 一般垃圾經處理時,中間處理與最終處理的差異及實例。
《廢棄物清理法》所稱廢棄物,主要分為:
- 一般廢棄物:由居民日常生活所產生的垃圾、糞尿、動物屍體或其他非事業活動產生的廢棄物。
- 事業廢棄物:事業活動所產生的廢棄物,例如工廠製程廢棄物、醫療機構廢棄物、營建廢棄物及農業廢棄物等。
其中,事業廢棄物依其危害性,還可區分為:
- 一般事業廢棄物:不具中央主管機關公告之有害特性者。
- 有害事業廢棄物:具有毒性、腐蝕性、易燃性、反應性、感染性或其他危害人體健康及環境特性者。
因此,答題時可先寫「一般廢棄物與事業廢棄物二大類」,再補充事業廢棄物可依危害性分為一般事業廢棄物及有害事業廢棄物。
解題方法
本題宜採「先分類、後分階段」的方式作答:
- 先依《廢棄物清理法》說明廢棄物的主要類別。
- 接著界定中間處理與最終處理。
- 最後以一般垃圾為例,分別列舉具體處理方法及其作用。
答題時應特別注意:
- 中間處理是改變廢棄物的性質、體積或組成,使其減量、穩定化、無害化或資源化。
- 最終處理是將處理後仍須去除的廢棄物,以掩埋等方式與生活環境隔離,使其不再任意進入環境。
垃圾的典型流程為:
一、廢棄物的主要類別
(一)一般廢棄物
一般廢棄物主要來自非事業活動,例如:
- 家庭日常生活垃圾。
- 市場、商店、辦公場所產生的生活垃圾。
- 公共場所清掃所得的垃圾。
- 居民產生的廚餘、紙類、塑膠、金屬及玻璃等。
一般廢棄物的性質通常較為複雜,可能同時包含可燃物、不可燃物、可回收物及有機性廢棄物,因此必須先進行分類與適當處理。
(二)事業廢棄物
事業廢棄物是事業在生產、製造、營業、醫療、營建或其他活動中所產生的廢棄物,例如:
- 工廠產生的製程廢料、污泥及廢溶劑。
- 醫療機構產生的感染性廢棄物及針具。
- 營建工程產生的營建混合物及廢土。
- 養殖、畜牧業產生的動物糞尿及相關廢棄物。
依其危害性,事業廢棄物可再分為:
- 一般事業廢棄物:不具公告有害特性,經適當處理後可依規定清除、處理或再利用。
- 有害事業廢棄物:具有毒性、感染性、腐蝕性、易燃性、反應性或其他危害特性,必須採取較嚴格的分類、貯存、清除及處理方式。
二、一般垃圾的中間處理
中間處理是指利用物理、化學或生物方法,改變廢棄物的物理、化學或生物特性,以達到下列目的:
- 減少廢棄物體積或重量。
- 降低有害性及環境危害。
- 使廢棄物穩定化。
- 分離可回收物質。
- 回收能源或資源。
- 使廢棄物適合後續最終處理。
一般垃圾常見的中間處理如下:
(一)分類與資源回收
將垃圾分成紙類、塑膠、金屬、玻璃、廚餘、可燃物及不可燃物等,再分別處理。
其功能包括:
- 提高資源回收率。
- 減少進入焚化爐或掩埋場的垃圾量。
- 降低不同垃圾混合後所產生的污染。
- 避免有害物質混入一般垃圾。
例如,廢鐵罐、鋁罐、紙箱及寶特瓶經分類後,可送往再利用或再製程。
(二)破碎與壓縮
利用破碎機將大型或形狀不規則的垃圾破碎,再以壓縮設備降低體積。
其主要目的為:
- 使垃圾粒徑均勻。
- 增加運輸及處理效率。
- 降低垃圾占用空間。
- 便於後續焚化、堆肥或掩埋。
壓縮主要是減少體積;破碎則是改善垃圾均勻性與後續處理特性,二者都屬常見的物理性中間處理。
(三)焚化處理
焚化是以高溫燃燒使垃圾中的可燃成分氧化分解,產生燃燒氣體、底渣及飛灰。其功能包括:
- 大幅減少垃圾體積。
- 破壞有機物及病原體。
- 降低垃圾中有機成分的腐敗問題。
- 回收熱能發電或供熱。
焚化並非使垃圾完全消失,仍會產生底渣與飛灰。焚化煙氣也可能含有粒狀污染物、酸性氣體、重金屬及戴奧辛等,因此必須配置集塵、脫酸及其他空氣污染防制設備。
(四)堆肥化
堆肥化是利用微生物在適當的溫度、濕度及通氣條件下,分解廚餘、園藝廢棄物等有機物,使其轉化為較穩定的腐熟物。
主要內容包括:
- 將廚餘及其他有機垃圾分選出來。
- 去除塑膠、金屬、玻璃等非有機雜質。
- 經粉碎、混合、曝氣及發酵。
- 產生腐熟堆肥或土壤改良材料。
第 三 題25 分
於民國 110 年 7 月 1 日施行之新版「食品中微生物衛生標準」涵蓋的微生物管理範圍為何?此規範主要將食品區分為那七大類?新的標準與原先的標準在微生物種類的規範或評估上有何差異?
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核心觀念
本題考查民國 110 年 7 月 1 日施行之《食品中微生物衛生標準》的三項重點:
- 規範的微生物管理範圍。
- 食品重新分類的七大類。
- 新制相較於舊制,在微生物種類、指標菌及採樣評估方式上的改變。
依《食品安全衛生管理法》第 17 條訂定《食品中微生物衛生標準》。以命題當年(民國 110 年)法規為準,本標準第 2 條規定,其訂定範圍包括:
- 食品中之微生物;
- 微生物所產生的毒素;
- 微生物的代謝物。
但不包括真菌及真菌毒素。
因此,本標準並非一般性規範所有食品污染物,而是針對食品中微生物及其相關毒性物質訂定限量或不得檢出的標準。
七大類食品
新版標準將食品中的微生物衛生規範整合為下列七大類:
- 乳及乳製品類
- 嬰兒食品類
- 生鮮即食食品及生熟食混和即食食品類
- 包裝/盛裝飲用水及飲料類
- 冷凍食品及冰類
- 其他即食食品類
- 液蛋類
此分類是依食品的加工方式、食用方式、保存條件及微生物危害風險進行區分。例如:
- 乳品及嬰兒食品具有較高健康敏感族群風險;
- 生鮮即食食品未經充分加熱即可食用;
- 冷凍食品及冰類具有特殊保存條件;
- 液蛋則具有沙門氏菌等蛋品相關危害。
新舊制度的整體差異
一、由多項分散標準整合為單一標準
舊制係分別由多項食品衛生標準規範,例如:
- 乳品類衛生標準;
- 罐頭食品類微生物衛生標準;
- 冰類微生物衛生標準;
- 嬰兒食品類微生物衛生標準;
- 冷凍食品類微生物衛生標準;
- 包裝飲用水及盛裝飲用水微生物衛生標準;
- 飲料類微生物衛生標準;
- 生食用食品類衛生標準;
- 生熟食混合即食食品類衛生標準;
- 液蛋衛生標準;
- 《一般食品衛生標準》第 5 條的微生物限量規定。
新版將上述微生物規範加以整合,並配合新標準施行,廢止或調整原有重複規範;《一般食品衛生標準》第 5 條有關微生物限量的內容也予以刪除。
其主要目的在於使食品分類、管理項目及判定方式一致,避免不同食品適用不同標準所造成的管理落差。
二、由傳統衛生指標菌,增加具風險代表性的病原菌
舊制較重視傳統衛生指標菌,例如:
- 總生菌數;
- 大腸桿菌群;
- 大腸桿菌。
這些微生物可用來反映食品的加工、保存及一般衛生狀況,但不一定直接代表特定病原菌的存在,也不一定能充分呈現食品造成疾病的風險。
新版除保留部分傳統指標外,進一步納入或強化具食品安全風險的病原菌及其毒性物質,例如:
- 沙門氏菌;
- 單核球增多性李斯特菌;
- 大腸桿菌 O157:H7;
- 腸炎弧菌;
- 金黃色葡萄球菌及其腸毒素;
- 阪崎腸桿菌屬(Cronobacter spp.);
- 腸桿菌科(Enterobacteriaceae);
- 糞便性鏈球菌;
- 綠膿桿菌等。
不同食品類別的管制項目並不完全相同,而是依食品特性及危害風險指定檢驗項目。
三、部分食品以腸桿菌科取代傳統指標菌
新版的重要變革,是將乳品、嬰兒食品、飲料、冷凍食品及冰類等部分食品的衛生指標,由傳統的總生菌數、大腸桿菌群,擴大或改以腸桿菌科作為評估項目。
腸桿菌科的範圍較大,包含大腸桿菌及其他腸內菌。其優點是:
- 可反映食品及製程遭受腸內菌污染的情形;
- 比單純檢測大腸桿菌群具有更廣的監測範圍;
- 對熱處理後再污染、加工環境衛生及製程控制較具代表性;
- 與國際食品衛生管理及食品工廠 GMP 評估趨勢較為接軌。
但必須注意,腸桿菌科不是所有病原菌的同義詞。檢出腸桿菌科代表衛生或製程控制可能有問題,並不表示必然存在沙門氏菌或其他特定病原菌。
第 四 題25 分
細菌性食物中毒是臺灣地區常見的食物中毒案例。
(一) 其中肉毒桿菌(Clostridium botulinum)中毒是屬於細菌性食物中毒之那一類?這一類細菌性食物中毒主要特徵為何?同時並說明肉毒桿菌的特性、中毒徵狀、主要感染食物來源以及預防方法。(12分) (二) 除了食因型之外,其他還有那一些原因可能造成肉毒桿菌的中毒?(6分) (三) 食品添加物的使用可預防肉毒桿菌食物中毒的發生,那一種具保色功能的食品添加劑常被用於抑制肉毒桿菌?對於這種添加劑目前的使用範圍及容許殘留劑量為何?然而此類添加物具有其他安全上的考量,請說明之。(7分)
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核心觀念
本題核心在於辨識肉毒桿菌中毒的類型,並掌握其病原特性、毒素作用機轉、臨床表現、食品來源、非食因型態,以及亞硝酸鹽的食品添加用途與安全性。
以命題當年(民國110年)法規為準;食品添加物相關規範後續如有修正,仍不影響本題依民國110年法規作答。
解題方法
本題依「分類 → 病原與毒素 → 臨床與流行病學 → 預防 → 非食因型態 → 添加物法規與危害」的順序作答,即可完整涵蓋配分重點。
(一)肉毒桿菌中毒之分類、特徵與防治
1. 所屬類型
肉毒桿菌中毒屬於細菌性食物中毒中的「毒素型食物中毒」,更精確地說,是攝食食品中已形成的肉毒桿菌外毒素所造成的中毒。
毒素型食物中毒的特徵是:
- 食品中先形成毒素,人體攝食後發病。
- 不一定需要攝入大量活菌。
- 潛伏期通常較短。
- 主要症狀取決於毒素作用器官。
- 通常不以腸道發炎、發燒、腹瀉為主要表現。
- 病程與毒素攝入量、毒素型別及個體狀況有關。
肉毒桿菌中毒的主要致病因子是肉毒桿菌神經毒素,而不是細菌侵入腸道造成組織感染。
2. 肉毒桿菌的特性
肉毒桿菌具有下列重要特性:
- 學名為 Clostridium botulinum。
- 為革蘭氏陽性桿菌。
- 屬於專性厭氧菌,在缺氧環境中較容易生長及產毒。
- 可形成芽孢,芽孢具有高度耐熱性,可長期存在於土壤、沉積物及食品環境中。
- 可產生肉毒桿菌神經毒素,主要型別包括 A、B、C、D、E、F、G 型。
- 人類食物中毒以 A、B、E 型較重要。
- 肉毒桿菌毒素本身為熱不穩定性毒素,充分加熱可使其失活;但芽孢的耐熱性較高,不能以一般短時間加熱完全消除。
- 毒素主要作用於神經肌肉接合處,抑制乙醯膽鹼釋放。
肉毒桿菌毒素進入人體後,會阻斷周邊膽鹼性神經末梢釋放乙醯膽鹼,使肌肉無法正常收縮,因而造成對稱性、下行性的弛緩性麻痺。
3. 中毒徵狀
肉毒桿菌中毒通常具有神經系統症狀,常見表現如下:
早期症狀
- 噁心、嘔吐
- 腹痛
- 腹瀉或便秘
- 口乾
主要神經症狀
- 視力模糊、複視
- 眼瞼下垂
- 瞳孔對光反應異常
- 吞嚥困難
- 言語含糊
- 咀嚼困難
- 面部肌肉無力
- 頸部及四肢肌肉無力
嚴重症狀
- 呼吸肌麻痺
- 呼吸衰竭
- 嚴重時死亡
其典型特徵為「由頭部向下肢發展的對稱性弛緩性麻痺」。患者通常意識清楚,且一般不以高燒為主要表現,這是與侵襲型細菌感染的重要區別。
4. 主要感染食物來源
肉毒桿菌容易在低酸性、缺氧及保存不當的食品中繁殖產毒,主要來源包括:
- 家庭自製罐頭食品
- 低酸性蔬菜罐頭
- 肉類罐頭
- 魚類及水產製品
- 臘肉、火腿、香腸等醃製肉品
- 真空包裝食品
- 發酵食品
- 保存不當的自製食品
- 受污染且未經適當加熱處理的食品
嬰兒肉毒桿菌中毒的重要相關食物為蜂蜜。蜂蜜可能含有肉毒桿菌芽孢,嬰兒腸道菌相及防禦能力尚未成熟,芽孢可能在腸道內發芽、繁殖並產生毒素。
5. 預防方法
食品製程與保存
- 低酸性罐頭食品應採用適當的商業殺菌程序。
- 家庭製罐應使用壓力鍋等加壓加熱方式,以破壞耐熱芽孢。
- 食品應避免在缺氧、常溫及長時間保存條件下放置。
- 真空包裝食品應全程冷藏,並遵守有效日期。
- 罐頭若有膨罐、滲漏、異味或內容物外觀異常,不得開啟食用。
- 肉製品的醃製、乾燥、燻製及冷藏程序應符合食品衛生要求。
- 生熟食分開,防止芽孢污染熟食。
加熱處理
肉毒桿菌毒素對熱較敏感,食用前將食品充分加熱,可降低毒素危害;但一般加熱未必能破壞芽孢,因此食品製程仍須採用適當的殺菌條件。
特殊族群防護
- 未滿一歲嬰兒不得食用蜂蜜。
- 注射藥物者應避免不安全注射行為。
- 傷口應妥善清潔及處理,避免厭氧環境形成。
(二)非食因型肉毒桿菌中毒
除攝食含有預先形成毒素食品的「食因型」外,還有下列型態: