110 臺灣菸酒招考無 無 台菸酒從業職員 化粧品製造 (化粧品微生物) 考古題詳解

核心觀念

本題比較的是兩大類微生物的細胞型態：

• 細菌屬於原核細胞（prokaryotic cell）。
• 真菌屬於真核細胞（eukaryotic cell）。

判斷重點可依序從「細胞壁、胞器、細胞核、染色體」比較。最重要的區分是：細菌沒有真正的細胞核與膜狀胞器；真菌具有真正的細胞核與多種膜狀胞器。

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解題方法

作答時可先掌握下列對照關係：

比較項目	細菌細胞	真菌細胞
細胞壁	以肽聚糖為主	以幾丁質、葡聚糖及甘露蛋白為主
胞器	無膜狀胞器，具有核糖體	具有粒線體、內質網、高基氏體、液胞等
細胞核	無真正細胞核，DNA 位於擬核區	有核膜包圍的真正細胞核
染色體	通常一條主要環狀染色體	多條主要呈線狀染色體

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（一）細胞壁主成分【10 分】

1. 細菌細胞壁

細菌細胞壁的主要成分是肽聚糖（peptidoglycan），又稱胞壁質（murein）。

肽聚糖由兩部分交聯形成：

• 糖鏈：$N$-乙醯葡萄糖胺（N-acetylglucosamine, NAG）
• $N$-乙醯胞壁酸（$N$-acetylmuramic acid, NAM）
• 短肽鏈：連接相鄰糖鏈，使細胞壁具有支撐與抗壓作用

細菌依細胞壁構造可分為：

• 革蘭氏陽性菌：肽聚糖層厚，並含有磷壁酸（teichoic acid）。
• 革蘭氏陰性菌：肽聚糖層薄，外側另有外膜，外膜含脂多醣（lipopolysaccharide, LPS）。

細胞壁可維持細胞形狀，並防止細胞因滲透壓作用而破裂。

2. 真菌細胞壁

真菌細胞壁主要由下列物質構成：

• 幾丁質（chitin）
• 葡聚糖（glucan）
• 甘露蛋白（mannoprotein）

其中幾丁質是由$N$-乙醯葡萄糖胺聚合而成，與節肢動物外骨骼中的成分相似。真菌細胞壁通常不含細菌特有的肽聚糖，這也是抗真菌藥物與抗細菌藥物作用標的不同的重要原因。

配分式作答

細菌：以肽聚糖為主要成分；革蘭氏陽性菌肽聚糖厚，革蘭氏陰性菌具有薄肽聚糖層及含脂多醣的外膜。

真菌：以幾丁質、葡聚糖及甘露蛋白為主要成分，不含肽聚糖。

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（二）胞器種類【5 分】

1. 細菌細胞

細菌為原核細胞，沒有由膜包圍的胞器，因此沒有：

• 粒線體
• 內質網
• 高基氏體
• 溶小體
• 真正的液胞

細菌具有：

• 核糖體：主要為$70S$核糖體，負責蛋白質合成。
• 細胞膜
• 擬核區
• 質體（部分細菌具有）
• 儲存性內含物或包涵體
• 部分細菌具有鞭毛、莢膜等構造

2. 真菌細胞

真菌為真核細胞，具有多種膜狀胞器，包括：

• 粒線體：進行細胞呼吸與能量生成
• 內質網：參與蛋白質及脂質的合成
• 高基氏體：負責修飾、分類與運送物質
• 液胞：進行儲存、分解及滲透壓調節
• 過氧化體
• 核糖體：主要為$80S$核糖體

配分式作答

核心觀念

本題比較四種微生物控制方法：

• 濕熱法：利用高溫蒸氣中的水分，使蛋白質凝固、變性，破壞細胞與孢子。
• 乾熱法：利用高溫乾燥空氣，使細胞成分氧化、脫水，造成微生物死亡。
• 紫外線照射法：利用紫外線破壞微生物的核酸。
• 膜過濾法：利用濾膜孔徑截留微生物，屬於「排除」而非「殺滅」。

判斷適用方法時，主要看三點：

1. 物質是否耐熱。
2. 物質是否耐水分與蒸氣。
3. 物質能否被濾膜有效截留，且不會堵塞濾膜。

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解題方法

濕熱法的關鍵是「高溫加水分」；乾熱法的關鍵是「高溫乾燥空氣」。因此：

• 怕水、遇水會水解、乳化或變質的物質，不適合濕熱法。
• 不耐高溫、容易燃燒、焦化或分解的物質，不適合乾熱法。
• 紫外線只適合處理能被光線直接照射到的表面。
• 對熱敏感的液體，則優先考慮膜過濾法。

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（一）不適用濕熱法殺滅微生物的物質【5 分】

1. 判斷原則

濕熱法需要蒸氣或熱水直接接觸物質。凡是具有下列特性的物質，均不適合採用濕熱法：

• 不耐水分或濕氣者。
• 遇水會水解、變質者。
• 油脂類、非水性液體與粉末類，蒸氣不易均勻穿透者。
• 會因高溫高壓蒸氣而改變物理性質者。

2. 典型例子

例如：

• 油脂、石蠟、凡士林等非水性物質。
• 粉末、乾燥粉體。
• 遇水易水解的藥品或化學品。
• 不耐高溫高濕的材料。

油脂與粉末雖可加熱，但蒸氣不易均勻穿透，內部容易形成殺菌不足的區域；因此通常採用乾熱法，或依物質性質採用其他適當方法。

3. 作答重點

濕熱法並非只要「能加熱」就適用，還必須能承受水分與蒸氣的作用。答案應同時寫出「不耐濕」與「蒸氣穿透不良」兩項理由。

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（二）不適合乾熱法殺滅微生物的物質【5 分】

1. 判斷原則

乾熱法通常需要較高溫度及較長時間，常見條件包括：

$$160^\circ\text{C}\sim 180^\circ\text{C}$$

凡是無法承受高溫的物質，不適合使用乾熱法。

2. 典型例子

例如：

• 水溶液及其他含水製劑。
• 蛋白質、酵素、血清、疫苗等熱敏感物質。
• 橡膠、部分塑膠、纖維及其他容易變形或焦化的材料。
• 抗生素、維生素等容易受熱分解的物質。
• 容易燃燒、氧化或產生熱分解的物質。

乾熱法對玻璃器具、金屬器械、油脂、粉末等較適合；但對含水物質與熱敏感物質，容易造成乾涸、焦化、氧化或有效成分失活。

3. 作答重點

乾熱法的缺點是高溫且熱穿透速度較慢，因此不能僅以「物質能否殺菌」判斷，還要考慮物質是否會因長時間高溫而變質。

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（三）紫外線照射法的原理及缺點【10 分】

1. 殺菌原理

具有殺菌作用的紫外線主要位於短波紫外線範圍，常以約 $254\text{ nm}$ 的波長最具代表性。紫外線被微生物的 DNA 吸收後，會使相鄰的嘧啶鹼基，尤其是胸腺嘧啶，形成嘧啶二聚體，常見為胸腺嘧啶二聚體。

其結果包括：

1. DNA 複製受阻。
2. RNA 轉錄受阻。
3. 細胞無法正常分裂與繁殖。
4. 遺傳物質受到不可逆損傷時，微生物死亡。

因此，紫外線的主要作用標的為微生物的核酸，而非依靠高溫使蛋白質變性。

2. 紫外線照射法的缺點

（1）穿透力很弱

紫外線無法有效穿透玻璃、紙張、塑膠、液體深層及不透明物質，因此主要只能處理空氣、設備表面及暴露表面。

（2）有陰影效應

被其他物體遮蔽的區域無法接受足夠照射，縫隙、凹槽、容器內部與重疊處容易成為殺菌死角。

（3）受距離、時間及強度影響

核心觀念

本題依**民國 110 年命題當年之《化粧品微生物限量標準》**作答，考查三項內容：

1. 不同使用部位化粧品的生菌數限量。
2. 化粧品不得檢出之致病性或伺機性微生物。
3. 這些微生物經革蘭氏染色後的染色反應與形態。

生菌數通常以每克或每毫升樣品所形成的菌落數表示，單位為 $\mathrm{CFU/g}$ 或 $\mathrm{CFU/mL}$。

解題方法

先依產品接觸部位區分生菌數標準，再記憶不得檢出的三種指標微生物，最後依革蘭氏染色結果判斷其革蘭氏陽性、陰性及菌體形態。

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（一）嬰兒用、眼部周圍用及接觸黏膜部位化粧品

此類產品使用對象或接觸部位較敏感，微生物限量較嚴格：

$$\boxed{\text{生菌數不得超過 }100\ \mathrm{CFU/g\ 或\ CFU/mL}}$$

（二）其他類化粧品

不屬於前述高敏感部位使用的其他化粧品，其生菌數限量為：

$$\boxed{\text{生菌數不得超過 }1000\ \mathrm{CFU/g\ 或\ CFU/mL}}$$

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（三）產品中不得檢出的三種微生物

依《化粧品微生物限量標準》，產品中不得檢出：

1. 綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosa）
2. 金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）
3. 白色念珠菌（Candida albicans）

判定重點是「不得檢出」，並非只要求菌數低於某一數值。

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（四）革蘭氏染色後的顏色與形態

1. 綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosa）

• 染色結果：革蘭氏陰性，呈紅色或粉紅色。
• 形態：桿菌，多為短桿狀。
• 原因：細胞壁肽聚糖層較薄，酒精脫色後保留的結晶紫—碘複合物較少，再吸收複染劑而呈紅色或粉紅色。

（一）細菌的生殖方式

核心觀念

細菌多以無性生殖中的「二分裂法」（binary fission）繁殖。其基本過程為：

1. 細菌的染色體 DNA 複製。
2. 細胞逐漸伸長，兩份 DNA 分別移向細胞兩端。
3. 細胞膜及細胞壁向內形成分隔。
4. 一個母細胞分裂成兩個遺傳特性大致相同的子細胞。

選項分析

• （A）有絲分裂法：錯誤。 有絲分裂是具有細胞核的真核細胞進行染色體分離的方式。細菌沒有典型的細胞核，因此不稱為有絲分裂。

• （B）二分裂法：正確。 細菌通常由一個細胞分裂成兩個子細胞，屬於無性生殖，稱為二分裂法。

• （C）減數分裂法：錯誤。 減數分裂發生於真核生物形成配子時，會使染色體數目減半，並產生遺傳變異；細菌的繁殖不採此方式。

• （D）斷裂法：錯誤。 斷裂法是部分絲狀生物或多細胞生物，藉由身體斷裂後各段再生的繁殖方式，不是一般細菌的主要生殖方式。

解題技巧

看到「細菌」「無性生殖」「一分為二」三個關鍵字，即可直接判定為二分裂法。 「有絲分裂」與「減數分裂」主要用於真核細胞；「斷裂」則是由身體片段再生成新個體，與細菌典型的細胞分裂不同。

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（二）細菌生長曲線的四個階段

核心觀念

細菌生長曲線通常以：

• 橫座標：培養時間
• 縱座標：細菌數目的對數值

作圖，依序可分為：

1. 遲滯期（lag phase）
2. 對數期或指數生長期（log phase／exponential phase）
3. 穩定期（stationary phase）
4. 衰亡期或死亡期（death phase／decline phase）

其中，細菌數目以對數表示，是因為細菌在適宜條件下以倍數方式增加，使用對數座標較能清楚呈現其生長變化。

1. 遲滯期

細菌剛接種至新的培養基時，細胞數量通常沒有明顯增加，因此曲線呈現近似水平。

此時細菌正在進行下列活動：

• 適應新的營養成分、酸鹼值、溫度及滲透壓。
• 修復接種、保存或轉移過程中受到的細胞損傷。
• 合成生長所需的酵素、核糖體、細胞膜及其他細胞成分。
• 進行 DNA、RNA 與蛋白質的合成，準備後續分裂。

因此，遲滯期並非細菌完全沒有代謝，而是「代謝活躍但細胞分裂尚未大量發生」。遲滯期長短會受到菌種、接種菌齡、接種量、培養基成分及環境差異影響。

2. 對數期或指數生長期

細菌完成環境適應後，開始以固定且最快的速率分裂，細胞數以倍數增加，曲線呈現陡升。

在此階段：

• 營養物質充足。
• 有害代謝產物尚未累積至抑制程度。
• 溫度、酸鹼值、氧氣及水分等條件適宜。
• 細胞代謝旺盛，分裂週期相對穩定。
• 細菌族群呈現近似同步的指數增加。

細菌數量可表示為：

$$N=N_0 2^n$$

其中：

• $N_0$ 為初始細菌數
• $N$ 為經過培養後的細菌數
• $n$ 為分裂世代數

若培養時間為 $t$，平均世代時間 $g$ 為：

$$g=\frac{t}{n}$$

對數期是測定細菌生長速率、世代時間及抗生素作用的重要階段。

3. 穩定期

培養一段時間後，細菌數量大致維持不變，曲線趨於水平。

主要原因包括：

• 培養基中的營養物質逐漸耗盡。
• 氧氣或其他必要生長因子不足。
• 有機酸、醇類及其他代謝廢物逐漸累積。
• 培養液酸鹼值改變。
• 細胞密度過高，造成空間及營養競爭。
• 細胞分裂速率降低。

此時仍有部分細胞持續分裂，但同時也有部分細胞死亡，因此「新生細胞數」與「死亡細胞數」大致相等，總細胞數看似維持穩定。穩定期的細菌有時會啟動壓力反應、改變代謝途徑，部分菌種也可能形成孢子或其他耐受型態。