食品微生物學
一、高靜水壓加工技術已被應用在許多食品的加工。請說明何謂高靜水壓加工，並進一步說明高靜水壓加工技術過程對微生物生理的影響及其造成微生物致死的原理。（20 分）
(一)高靜水壓加工：
超高壓技術(High Pressure Processing, HPP)，亦可稱為高靜水壓技術(High Hydrostatic Pressure, HHP)，係指將食品包裝於軟性密封容器中，以液體(通常為水)作為傳遞壓力的介質，使其存在於超高壓(100MPa以上)環境下，同時搭配適當的時間與溫度(50℃以下)，進行食品的物理性處理。過程中引起食品成份中非共價鍵(氫鍵、離子鍵和疏水鍵等)的破壞或形成，並使得食品中的酵素失活、澱粉糊化、蛋白質凝膠性質改變、以及降低微生物數量，進而達到食品加工、保存及殺菌之目的。
(二)高靜水壓加工技術過程對微生物生理的影響：
1. 對微生物會造成型態的改變，如在6 atm下，E. coli之細胞內液泡會破裂，在400 atm下會變得細長。
2. 細胞膜及細胞壁會分離。
3. 會影響細胞中生化反應，因為體積小，所以濃度上升，加速反應。
4. 單位面積下所承受壓力變大，所以滲透性改變，而對物質之吸收造成影響。
(三)造成微生物致死的原理：
1. 對真核生物之傷害力較大。
2. 會造成蛋白質變性，酵素失活，在1000至3000 atm下，酵素失活，但為可逆變性，若超過3000 atm，則會造成構型之改變，為不可逆之變性。
3. 會影響DNA分子，破壞氫鍵，但因DNA之氫健較多，所以DNA對高液壓較敏感，會影響細胞之轉錄(Transcription)或轉譯(Translation)作用。
二、請說明在細菌生長時將培養基中巨分子（包括碳水化合物、蛋白質及脂質）轉換為ATP作為能量之反應程序。請分別說明這些巨分子的分解對食品腐敗的影響。
(一)請說明在細菌生長時將培養基中巨分子（包括碳水化合物、蛋白質及脂質）轉換為ATP作為能量之反應程序：
1. 碳水化合物：以可利用氧氣的微生物於有氧下代謝為例
(1)將碳水化合物分解成單醣類吸收。
(2)單醣類進入醣解作用(glycolysis)產生丙酮酸(pyruvate)。
(3)在有氧下代謝成乙醯輔酶A(acetyl-CoA)。
(4)進入檸檬酸循環(Citric acid cycle)又名克伯氏循環(Krebs cycle)或三羧酸循環(Tricarboxylic acid cycle, TCA cycle)。
(5)上述過程產生的NADH與FADH2會再進行電子傳遞鏈與氧化磷酸化產生能量ATP。
2. 蛋白質：
(1)將蛋白質分解成小胜肽或胺基酸吸收。
(2)小胜肽在細胞內再分解成胺基酸。
(3)胺基酸再經代謝形成胺基酸的碳骨架。
(4)胺基酸的碳骨架進入檸檬酸循環(Citric acid cycle)又名克伯氏循環(Krebs cycle)或三羧酸循環(Tricarboxylic acid cycle, TCA cycle)。
(5)上述過程產生的NADH與FADH2會再進行電子傳遞鏈與氧化磷酸化產生能量ATP。
3. 脂質：
(1)將脂質分解成雙酸甘油酯、單酸甘油酯、脂肪酸、甘油後吸收。
(2)雙酸甘油酯、單酸甘油酯在細胞內再分解成脂肪酸與甘油。
a. 脂肪酸再經β-氧化作用(β-oxidation)，產生的NADH與FADH2會再進行電子傳遞鏈與氧化磷酸化產生能量ATP。
b. 甘油磷酸化成甘油-3-磷酸後進入醣解作用(glycolysis)產生丙酮酸(pyruvate)。在有氧下代謝成乙醯輔酶A(acetyl-CoA)進入檸檬酸循環(Citric acid cycle)又名克伯氏循環(Krebs cycle)或三羧酸循環(Tricarboxylic acid cycle, TCA cycle)。上述過程產生的NADH與FADH2會再進行電子傳遞鏈與氧化磷酸化產生能量ATP。
(二)請分別說明這些巨分子的分解對食品腐敗的影響。
1. 碳水化合物：細菌代謝成小分子有機酸揮發與氣體，產生酸味、膨罐等。
2. 蛋白質：細菌代謝成氨氣(NH3)等，產生腐臭氣味而變臭等。
3. 脂質：細菌代謝成脂肪酸，加速脂質氧化酸敗，產生油耗味或水解型酸敗。
三、請說明乾酪（cheese）的製造流程與製程中所使用主要之微生物與其在製程中之主要角色；並請說明微生物衛生標準中所規定乾酪之微生物及其毒素或代謝物之限量標準。
(一)乾酪（cheese）的製造流程：
牛乳原料→均質→殺菌→冷卻→接種乳酸菌→添加凝乳酶→切割→加熱→
聯結凝乳塊→鹽漬→加壓成型→熟成→乾酪
(二)製程中所使用主要之微生物與其在製程中之主要角色：
1. 接種的乳酸菌：
(1)主要微生物：Lactococcus cremoris或Streptococcus thermophilus及Lactobacillus bulgaricus。
(2)主要角色：
a. 凝乳：產生的酸使pH至4.6之酪蛋白等電點(pI)而凝乳。
b. 幫助熟成：製作過程產生的有機酸(如乳酸、醋酸等)，與製作過程產生的醇類(如異型乳酸菌發酵產生乙醇等)，經由後續的酯化反應產生小分子酯類，而具有特殊香氣風味。
2. 熟成的黴菌：
(1)主要微生物：
a. 藍乾酪以Penicillium roqueforti進行熟成。
b. 卡門伯特乾酪以Penicillium camemberti熟成。
(2)主要角色：
靠熟成的黴菌產生很強之脂解酶(lipase)，而分解牛奶脂肪，以產生脂肪酸，代謝醣類產生有機酸，與製作過程產生的醇類(黴菌分解脂肪產生丙三醇等)，經由後續的酯化反應產生小分子酯類，而具有特殊香氣風味。
(三)微生物衛生標準中所規定乾酪之微生物及其毒素或代謝物之限量標準：
參照「食品中微生物衛生標準」(109.10.6)：金沙李 陰性
大腸桿菌 採樣計畫 取樣數5e2 大M100MPN/g(ml) 小m10MPN/g(ml)
小n 同一產品採樣數
小c允許檢測結果大於等於小m 並小於等於大M之樣品件數
小m可以接受為生物限量
大M最大安全限量
檢驗結果判定在n樣品中 允許有小於等於c個樣品 微生物檢驗值介於小m大M間，但不得有任何一個樣品檢驗值大於大M。如果小m=大M，任何一個樣品檢驗值均不得大於小m大M
四、請說明革蘭氏染色（Gram stain）之原理與步驟，並說明其與細菌細胞壁結構及致病性之關聯。
(一)革蘭氏染色（Gramstain）之原理與步驟：
1. 原理：在進行革蘭氏染色時，結晶紫(Crystal violet)與碘液(iodine)形成的複合物(CV-I complex)會染上肽聚醣(peptidoglycan)，由於G(+)菌細胞壁肽聚醣厚，所以G(+)菌染上多，而G(-)菌細胞壁肽聚醣薄，所以G(-)菌染上少，然後再進行95 %酒精脫色，會使得G(-)菌外膜的脂多醣體溶解，而使CV-I complex釋出，最後以番紅(Safranin)進行複染色時，只染上G(-)菌，而G(+)菌未染上。
2. 步驟：結晶紫→碘液→95%酒精→番紅→顯微鏡觀察
(1)結晶紫和碘液：染上細菌細胞壁肽聚醣，並形成結晶紫-碘液複合物。
(2)95%酒精：將G(-)菌外膜的脂多醣體溶解，而使結晶紫-碘液複合物釋出。
(3)番紅：染上細胞壁肽聚醣脫色的G(-)菌細胞壁肽聚醣。
(二)說明其與細菌細胞壁結構及致病性之關聯：
1. 細菌細胞壁結構：
(1)G(+)細菌之細胞壁含有較厚的肽聚醣(peptidoglycan)。
(2)G(-)細菌之細胞壁含有外膜(outer membrane)，而外膜上含有脂多醣(Lipopolysaccharide, LPS)，及較薄的肽聚醣(peptidoglycan)。
2. 致病性：脂多醣體(Lipopolysaccharide, LPS)為革蘭氏陰性菌[G(-)]細胞壁外膜的結構成分，可細分兩種成分：
(1)O型多醣(O polysaccharide)：為O抗原(O antigen)所在。
(2)A型脂質(Lipid A)：為內毒素(Endotoxin)所在，當它存在於宿主的血流或胃腸道時，具有毒性，他會引起發燒和休克，如Vibrio parahaemolyticus食品中毒，因其具有內毒素，故會引起發燒。
五、請說明何謂乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB），並請於我國健康食品目前已公告之保健功效中，列舉三種乳酸菌具有的保健功效並加以敘述說明。
(一)乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）：
1. 革蘭氏陽性菌(Gram positive bacteria)。
2. 外型上為桿菌或球菌。
3. 觸酶試驗(catalase test) 為陰性。
4. 微好氧性(microaerophilic)至厭氧性(anaerobic)或耐氧厭氧(aerotolerant anaerobic)。
5. 除了Bifidobacterium外，代謝葡萄糖後可以產生50 %以上之乳酸。
6. 除了Sporolactobacillus外，不形成內生孢子(non-endosporing)。
7. 無運動性(non-motile)。[除了鞭毛乳酸桿菌(Lactobacillus capillatus)]
(二)我國健康食品目前已公告之保健功效中，列舉三種乳酸菌具有的保健功效並加以敘述說明：
1. 胃腸功能改善：
(1)促進消化吸收、(2)改善腸內細菌菌相、(3)幫助(改善)胃腸運動，促進腸道正常機能之維持、(4)有助於胃黏膜之保護作用，維持腸道正常機能、(5)有助於增加腸內益生菌、(6)有助於減少腸內有害菌(Clostridium perfringens)、(7)有助於降低胃幽門螺旋桿菌之數量。
2. 免疫調節：
提升免疫力、抗過敏等。(1)有助於促進第一型T 輔助細胞活性、(2)有助於促進自然殺手細胞活性、(3)有助於促進吞噬細胞活性、(4)有助於促進血清中IgA、IgM抗體之生成。
3. 調節血脂功能(降低血膽固醇效果)：
可能原因為酸凝乳中含有3-hydroxy-3-methylglutaric acid及乳清酸(orotic acid)等因素，抑制膽酸合成膽固醇之反應。另有研究結果表示，是因乳酸菌將體內合成之膽固醇分解所致。亦有學者認為乳酸菌只是吸收膽固醇而並未將其分解。
4. 改善乳糖不耐症：
發酵乳中的乳酸菌分泌乳糖酶(lactase)或稱β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)，將其中乳糖含量降低所致。或於大腸中取代大腸桿菌群分解乳糖所致。
5. 抗癌效果：
糞便細菌在腸道中生長，會伴隨產生葡萄糖醛酸酵素(β-glucuronidase)、亞硝酸還原酵素(nitroredactase)及重氮還原酵素(azoreductase)等，這些酵素具有間接促進癌化作用。經食用含乳酸菌(如L. acidophilus)之製品後，以上酵素活性會皆會降低，故推論乳酸菌發酵製品對腸道癌之控制有明顯效果。
食品化學
一、說明牛奶中酪蛋白（casein）的組成與結構，並由酪蛋白的結構與化學變化，說明優格（yogurt）與乾酪（cheese）有何差異。
(一)牛奶中酪蛋白（casein）的組成與結構：
1. 組成：酪蛋白(casein)約佔牛乳蛋白80 %，主要包含αs、β、κ、γ四型(γ型被認為是實驗室分離純化酪蛋白而由β型產生)，以酪蛋白膠粒(casein micelle)存在。
(1)αs酪蛋白次單元：佔酪蛋白48%，內部具有疏水端，可包覆乳脂，且具有磷酸絲胺酸殘基，是結合鈣離子靠膠體磷酸鈣聯結酪蛋白次微粒形成酪蛋白膠粒構造的重要位置。
(2)β酪蛋白次單元：佔酪蛋白30~ 35%，內部具有疏水端，可包覆乳脂，且具有磷酸絲胺酸殘基，是結合鈣離子靠膠體磷酸鈣聯結酪蛋白次微粒形成酪蛋白膠粒構造的重要位置。
(3)κ酪蛋白次單元：佔酪蛋白15%，表面具有二醣或三醣基結構，提供親水端，可溶於水，但不具有磷酸絲胺酸殘基，所以與酪蛋白次微粒連結無關。
2. 結構：如下圖，酪蛋白膠粒的構形組成是由不同酪蛋白分子彼此連結成次微粒(submicelle)構造，其內端為疏水性，外端為親水性並含有磷酸絲胺酸殘基接著鈣離子。然後許多酪蛋白次微粒構造再以膠體磷酸鈣(colloidal calcium phosphate)交叉連結而成。
(二)優格（yogurt）與乾酪（cheese）之酪蛋白的結構與化學變化差異：
1. 優格(yogurt)：牛乳經巴氏殺菌後，接種乳酸菌(如Streptococcus thermophilus與Lactobacillus bulgaricus)培養產酸，使酪蛋白膠粒的穩定性被破壞(達酪蛋白pI)而凝固再經均質，產生帶有酸味與呈現濃稠的牛奶稱之。
2. 乾酪(cheese)：牛乳經巴氏殺菌後，接種乳酸菌(如Streptococcus thermophilus與Lactobacillus bulgaricus)培養產酸與添加凝乳酶(rennin)，使酪蛋白膠粒的穩定性被破壞(達酪蛋白pI、親水性之κ-酪蛋白水解為疏水性之副-κ-酪蛋白與親水性之醣巨胜肽)而凝固，再經切割、加壓、加熱、聯結、鹽漬、成形與熟成。
二、說明食品香味的形成方式，以蔥屬植物洋蔥、大蒜等為例，舉例其特徵香味。
(一)食品香味的形成方式：
1. 新鮮食材之香味成分是如何形成的：
(1)香蕉、蘋果和梨等水果香氣形成是屬於較典型的生合成途徑(酸+醇→酯)。
(2)蔥、蒜和包心菜等香氣生成屬於酵素直接作用，為單一酵素與前驅物直接反應產生香氣物質。
(3)紅茶濃郁香氣的形成屬於酵素間接作用(酵素性褐變間接形成)，為兒茶酚酶氧化兒茶酚生成二苯醌化合物，二苯醌進一步氧化紅茶中胺基酸、β-胡蘿蔔素(產生β-紫羅蘭酮、β-大馬烯酮)及不飽和脂肪酸等，從而產生特有的香氣。
2. 烹調後之食品之香味成分是如何形成的：多數食品在加熱過程中都會產生誘人的香氣，例如花生、芝麻、咖啡、麵包等植物性食品或紅燒肉、紅燒魚等。加熱產生的香氣，主要是糖和胺基酸反應，然後再經史特烈卡降解反應(Strecker degradation)，生成各種有氣味的揮發性物質；糖類高溫加熱進行焦糖化反應形成。此外油脂、含硫化合物、(維生素B1、含硫胺基酸)等的熱分解也能生成各種特有的香氣。
3. 微生物發酵形成：如醬油深桶陳釀中乳酸菌產生乳酸與酵母菌產生乙醇，進行酯化反應，產生小分子酯類香氣成分。
4. 食品添加物之香料添加：賦予食品不同的香氣成分。
(二)以蔥屬植物洋蔥、大蒜等為例，舉例其特徵香味：
1. 洋蔥：洋蔥催淚物：在洋蔥的植物組織受到破壞時，存在於洋蔥中的風味和香味化合物前體之S-(1-丙烯基)-L-半胱胺酸亞碸[S-(1-propenyl)-L-cysteine sulfoxide)]被蒜苷酶(alliinase)迅速水解，產生丙烯基次磺酸中間體以及氨(ammonia)和丙酮酸(pyruvate)。丙烯基次磺酸中間體再重排為催淚物：硫代丙醛-S-氧化物(thiopropenyl-S-oxide)或稱為順式-丙硫醛-S-氧化物(syn-propanethial-S-oxide, SPSO)，而呈現出洋蔥風味。
◎硫代丙醛-S-氧化物特性：(半)揮發性、一點點辣味、具洋蔥味、SPSO揮發至淚腺刺激眼睛流眼淚。
2. 大蒜：在蒜頭的植物組織受到破壞時，存在於蒜頭中的風味和香味化合物前體之S-(2-丙烯基)-L-半胱胺酸亞碸[S-(2-propenyl)-L-cysteine sulfoxide)][亦稱為蒜苷(alliin)]被蒜苷酶(alliinase)迅速水解，所產生的產物為二烯丙基硫代亞磺酸鹽(diallyl thiosulfinate)[亦稱為蒜素(allicin)]，使新鮮的的蒜頭呈現特有的蒜味，而不具有催淚作用。
◎蒜素特性：半揮發性、一點辣味、具蒜頭味。
三、以蛋黃醬（或稱美乃滋,Mayonnaise）為例，說明乳化作用的機制，並指出卵黃中做為乳化的主要成分為何。
(一)以蛋黃醬（或稱美乃滋,Mayonnaise）為例，說明乳化作用的機制
將沙拉油與檸檬汁(或是醋)添加蛋黃攪拌均勻，藉由蛋黃所含磷脂質之卵磷脂(lecithin)的天然界面活性劑(乳化劑)作用，其中磷脂質之卵磷脂具有親水基與疏水基，而親水基可作用於水，疏水基可作用於油，使水與油混合一致而互相融合，就可以打成細緻、均勻的蛋黃醬了。
蛋黃醬為由液體(檸檬汁或醋)和油脂(沙拉油)所組成的二相膠體系統，可以依液體與油脂的比例分成：
1. 水包油型(Oil in water, O/W)：
液體(水)多為連續相，而油脂(油)少為分散相的二相膠體系統。
2. 油包水型(Water in oil, W/O)：
油脂(油)多為連續相，而液體(水)少為分散相的二相膠體系統。
(二)卵黃中做為乳化的主要成分為何：
磷脂質(Phospholipids)之卵磷酯(lecithin)，如下圖，此類脂質，除了含有脂肪酸、甘油之外，尚含有磷、氮等成分者。
四、敘述酵素的特性，並舉出水果或果汁中，抑制酵素性褐變的方法。
(一)酵素的特性
1. 酵素是蛋白質，所以也會受熱、酸、鹼、尿素、輻射線等因素之變性作用，而失去酵素活性。
2. 只需少量就有催化效果。
3. 於反應中，只是催化反應，本身並不消耗。
4. 只能改變反應速率，降低反應之活化能，而無法改變反應的平衡常數。
5. 大部分具有特異性(Specificity)。
6. 影響酵素作用因子：
(1)基質特異性(substrate specificity)：特定酵素只能對特定基質產生作用，否則不是作用無法進行，就是效率很低。
(2)酵素濃度：反應初期速率與酵素濃度成正比；當酵素達某一濃度時，反應速率並不會等比增加。
(3)基質濃度：在定量酵素濃度下，初期反應速率與基質濃度成正比；當基質濃度達某一程度時，反應速率並不會呈相對應增加。
(4)溫度：酵素有最適溫度(optimum temperature)，太高或太低會影響反應速率。
(5)酸鹼度：酵素有最適pH值(optimum pH)，太高或太低都會影響反應速率。
(6)水活性：一般酵素要在水活性0.3以上具有活性，通常與水活性成正比。
(7)活化劑(activator)：具有活化酵素作用的物質。
(8)抑制劑(inhibitor)：具有抑制酵素活性作用的物質。
(二)舉出水果或果汁中，抑制酵素性褐變的方法：
酵素性褐變反應需基質(酚類)、酵素及氧氣再經羥化、氧化、氧化與聚合作用，最後形成黑色素(melanin)。
1. 去除氧氣：抽真空、隔絕氧氣、調氣(MA)或控氣(CA)包裝。
2. 控制酵素活性：
(1)溫度：利用殺菁使酵素失活。溫度愈低，化學反應速率愈慢。
(2) pH值：調pH值至3以下或10以上使酵素失活。
(3)鹽類：浸泡氯化鈉可抑制酚酶活性。
(4)亞硫酸鹽或二氧化硫：為酚酶強力的抑制劑。
(5)螯合劑(chelating)：可用EDTA、檸檬酸、蘋果酸、硼酸(非法)將酚酶分子內之銅離子輔基螯合，使失活。
3. 改變或去除基質：
(1)維生素C(抗壞血酸)：將二苯醌化合物還原成二元酚。
(2)甲基化處理：以酵素將羥基(-OH)甲基化成甲氧基(-OCH3)，使不被酚酶作用。
五、說明「發酵」在烏龍茶與紅茶中扮演的作用，及殺菁在綠茶中的目的。
(一)「發酵」在烏龍茶與紅茶中扮演的作用：
1. 作用：進行酵素性褐變反應(enzymatic browning reaction)使烏龍茶與紅茶中之兒茶素氧化，產生黑色素(melanin)產物之茶黃素(theaflavin)和茶紅素(thearubigin) (兩者為酵素性褐變產物)，茶黃素色亮，茶紅素色深，兩者以適當的比例即構成烏龍茶與紅茶的顏色。依茶湯的顏色可分成：
(1)不發酵茶：茶黃素(theaflavin)和茶紅素(thearubigin)少，主要為淺黃綠色，如綠茶。
(2)半發酵茶：茶黃素(theaflavin)和茶紅素(thearubigin)中，主要為黃褐色，如烏龍茶。
(3)全發酵茶：茶黃素(theaflavin)和茶紅素(thearubigin)多，主要為紅褐色，如紅茶。
2. 機制：
(1)羥化作用(hydroxylation)：單元酚(monophenol)(如酪胺酸)經酚羥化酶(phenol hydroxylase)或稱甲酚酶(cresolase)作用成二元酚(diphenol)。
△單元酚(monophenol)包括酪胺酸(tyrosine)。
(2)氧化作用(oxidation)：二元酚經多酚氧化酶(polyphenol oxidase)或稱兒茶酚酶(catecholase)形成二苯醌類化合物(diquinone)。
(3)氧化(oxidation)與聚合(polymerization)作用：二苯醌類經氧化與聚合形成黑色素(melanin)。
還原
(二)殺菁在綠茶中的目的：
使酚酶(phenolase)包括或稱酚羥化酶(phenol hydroxylase)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase)、酪胺酸酶(tyrosinase)變性失活，而抑制茶葉中的兒茶素酵素性褐變，使綠茶的兒茶素不經酵素性褐變反應產生茶黃素(theaflavin)和茶紅素(thearubigin)，故可維持綠茶茶湯的淺綠色。
食品加工學
一、請分別說明：
(一) 洗選蛋、液蛋、蛋白粉與鹹蛋黃如何製作？(12分)
(二) 這些製品主要保藏的加工步驟與原理為何？(12分)
(一)
1. 洗選蛋製作方法：
選蛋 洗蛋 風乾 油蠟處理 照蛋 分級 包裝 儲藏
(1) 選蛋：留下完整乾淨的蛋。
(2) 洗蛋：過程使用水溫30~45℃，包含噴水→刷洗→沖洗。先以清水濕潤蛋殼並去除部分髒污，再以200 ppm氯液刷洗，最後以清水沖洗髒污及清潔劑。
(3) 風乾及油臘處理：去除多餘水分，使食用臘容易附著，防止外界因子污染。
(4) 照蛋級分級：檢查除去內容物異常蛋，並依重量分類。
(5) 包裝：將分級後的蛋進行包裝，並貼上標籤，標明產地、日期、等級、重量、保存方法等資訊。
(6) 儲存：將包裝好的蛋放入冷藏庫，並維持在4℃以下的溫度，以延長保存期限。
2. 液蛋製作方法：
選蛋→打蛋→照蛋→過濾→降溫→均質→殺菌→充填→儲存
(1) 選蛋：留下品質良好的蛋。
(2) 打蛋：將蛋投入打蛋機，利用機械力將蛋殼破開，並將蛋殼和蛋液分離。
(3) 照蛋：通過照蛋機，利用視覺辨識技術，檢查蛋白的顏色和品質，剔除血絲、蛋白變色等。
(4) 過濾：將照蛋後的蛋液進行過濾，利用加壓過濾器，將蛋液中可能殘留的蛋殼、繫帶等雜質去除。
(5) 降溫：利用板式熱交換器，使用1℃的冷水，使蛋液的溫度降低，以減少微生物的滋長。
(6) 均質：將降溫後的蛋液進行均質，利用均質機，對蛋液施加高壓，使蛋白和蛋黃充分混合，避免分層或沉澱，並改善蛋液的質地和穩定性。
(7) 殺菌：進行低溫殺菌法，全程於密閉管道內進行，隔絕外部污染風險，並能有效殺死沙門氏菌、大腸桿菌等病原菌。
(8) 充填：將殺菌後的蛋液進行充填，利用正壓充填機，將蛋液裝入容器中，並封膜、鎖蓋，完成包裝。
(9) 儲存：1~7℃儲藏，以延長保存期限。
3. 蛋白粉製作方法：
選蛋 打蛋 照蛋 過濾 殺菌 乾燥 包裝 儲存
(1) 選蛋：留下品質良好的蛋。
(2) 打蛋：將蛋投入打蛋機，分離蛋殼和蛋液。蛋液會掉入蛋杯，利用蛋杯的雙層結構，將蛋白和蛋黃分離。
(3) 照蛋：蛋白通過照蛋機，利用視覺辨識技術，檢查蛋白的顏色和品質，剔除血絲、蛋白變色等。
(4) 過濾：利用加壓過濾器，去除蛋白中雜質。
(5) 殺菌：進行低溫殺菌法，全程於密閉管道內進行，隔絕外部污染風險，並能有效殺死沙門氏菌、大腸桿菌等病原菌。
(6) 乾燥：利用噴霧乾燥機，將蛋白噴入高溫的空氣中，使水分迅速蒸發，形成細小的蛋白粉顆粒，並用旋風分離器收集。
(7) 包裝：將乾燥後的蛋白粉進行包裝，利用真空包裝機，將蛋白粉裝入袋子或罐子中，並抽取空氣，防止氧化和吸濕，延長保存期限。
(8) 儲存：將包裝好的蛋白粉放入乾燥、陰涼的地方，並避免陽光直射，以保持蛋白粉的品質和活性。
4. 鹹蛋黃製作方法：
選蛋→打蛋→醃漬→曬乾→烘烤→包裝→儲存
(1) 選蛋：留下品質良好的蛋。
(2) 打蛋：將蛋投入打蛋機，分離蛋殼和蛋液。蛋液會掉入蛋杯，利用蛋杯的雙層結構，將蛋白和蛋黃分離。
(3) 醃漬：蛋黃浸泡在鹽水中，使蛋黃吸收鹽分，並產生一層白色的鹽霜。鹽水或鹽漿的濃度和醃漬的時間會影響鹹蛋黃的鹹度和口感。
(4) 曬乾：將醃漬好的蛋黃取出，用清水沖洗，去除表面的鹽霜，然後放在陰涼通風的地方，曬乾水分，使蛋黃表面形成一層乾燥的膜。
(5) 烘烤：將曬乾的蛋黃放入烘箱，使蛋黃內部的水分進一步蒸發，並使蛋黃的顏色變深，呈現金黃色。
(6) 包裝：將烘烤好的鹹蛋黃進行包裝，利用真空包裝機，將鹹蛋黃裝入袋子或罐子中，並抽取空氣，防止氧化和吸濕，延長保存期限。
(7) 儲存：將包裝好的鹹蛋黃放入冷藏庫，並維持在4-7℃以下的溫度，以保持鹹蛋黃的品質和風味。
(二)
1. 洗選蛋主要保藏的加工步驟與原理：
(1) 洗蛋：減少沙門氏菌、大腸桿菌等病原菌
(2) 油臘處理：隔絕內外，防止外界因子污染。
(3) 儲藏：1~7℃儲藏，防止蛋品劣化及微生物生長。
2. 液蛋主要保藏的加工步驟與原理：
(1) 殺菌：隔絕外部污染風險，並能有效殺死沙門氏菌、大腸桿菌等病原菌。
(2) 充填：利用正壓充填機，並封膜、鎖蓋，完成包裝。
(3) 儲存：4-7℃以下冷藏，降低化學反應與微生物生長。
3. 蛋白粉主要保藏的加工步驟與原理：
(1) 殺菌：隔絕外部污染風險，並能有效殺死沙門氏菌、大腸桿菌等病原菌。
(2) 乾燥：減少蛋白中的水分量。
(3) 包裝：利用真空包裝機，防止氧化和吸濕。
(4) 儲存：一般儲存，須避免陽光直射，以保持蛋白的穩定性和功能性。
4. 鹹蛋黃主要保藏的加工步驟與原理：
(1) 曬乾：使蛋黃表面形成一層乾燥的膜，隔離內外。
(2) 烘烤：減少蛋黃中的水分量。
(3) 包裝：利用真空包裝機，防止氧化和吸濕。
(4) 儲存：4-7℃以下冷藏，降低化學反應與微生物生長。
二、真空冷凍乾燥、油炸乾燥、膨發槍、擠壓機等加工方法，會造成食品組織多孔化，請分別說明：
(一) 上述4種方法之加工原理和造成組織多孔化的原因。(20分)
(二) 以此4種方法製作的食品，分別各舉一例，並說明多孔化對此食品的優缺點。(12分)
參考解答：
(一)
1. 真空冷凍乾燥：
(1) 加工原理：食品材料急速冷凍，然後置於高真空下，利用冰結晶昇華的乾燥方法。
(2) 多孔化的原因：因冰晶是以昇華方式將水分移除，故食品組織不變下，原本存在水分跑掉的地方就形成了空洞，成組織多孔化。
2. 油炸乾燥：
(1) 加工原理：利用油脂作為傳熱媒體，加熱後始食品內部形成加壓狀態，待水分達沸點後蒸發，油脂取代水分位置。
(2) 多孔化的原因：透過加熱，食品內部成分變性而使組織性提高，水分跑掉的地方就形成了空洞，成組織多孔化。
3. 膨發槍：
(1) 加工原理：將食品置於加壓狀態進行加熱，由於加壓會使水的沸點上升，因此可使食品中的水分保持於高溫而不蒸發，然後在將食品急速開放於常壓狀態，此時食品內水分會瞬間蒸發
(2) 多孔化的原因：加壓過熱狀態至常壓時，食品膨脹使食品中的水分和澱粉會形成氣泡，使食品呈現多孔的結構。
4. 擠壓機：
(1) 加工原理：利用螺桿和模具的旋轉，將食品從機器的入口推向出口，同時對食品施加剪切力和摩擦力，使食品中的水分和澱粉在高溫高壓的環境下，產生膨化反應，當食品從機器的出口釋放時，會因為壓力的突然降低，而迅速膨脹，形成多種形狀的結構。
(2) 多孔化的原因：加壓過熱狀態至常壓時，食品膨脹使食品中的水分和澱粉會形成氣泡，使食品呈現多孔的結構。
(二)
1. 真空冷凍乾燥：
(1) 食品舉例：冷凍乾燥咖啡：咖啡液 -80℃冷凍 抽真空 包裝
(2) 多孔化對此食品的優缺點：
A. 優點：保持食品的色、香、味、質地與原營養；易保存；易復水。
B. 缺點：加工成本高；食品易吸濕。
2. 油炸乾燥：
(1) 食品舉例：油炸水果：水果→油炸→包裝
(2) 多孔化對此食品的優缺點：
A. 優點：增加食品的香氣、風味和口感，並且具有酥脆、易咀嚼特性。
B. 缺點：增加食品的油脂和熱量，且食品容易氧化。
3. 膨發槍：
(1) 食品舉例：爆米花：玉米 加熱 加壓 噴出 包裝
(2) 多孔化對此食品的優缺點：
A. 優點：增加食品的體積和輕度，並且具有鬆脆、易消化的特性。
B. 缺點：加熱會降低食品的營養成分；易吸濕，食品容易變軟。
4. 擠壓機：
(1) 食品舉例：人造肉：大豆分離蛋白 蒸煮擠壓機 纖維狀大豆蛋白 食鹽與醋酸溶液 加入黏性物質 人造肉
(2) 多孔化對此食品的優缺點：
A. 優點：增加食品的多樣性和口感，並且具有彈性、韌性的特性。
B. 缺點：破壞食品的天然結構和營養成分。
三、今有一褐藻醣膠(Fucoidan)水解液，須濃縮以提高其濃度，請分別說明：
(一) 蒸發濃縮、冷凍濃縮和薄膜濃縮的加工原理。(9分)
(二) 褐藻醣膠水解液濃縮後，發現其鹽度太高，須以電透析法(Electrodialysis)進行脫鹽，請說明此法脫鹽的原理。(5分)
參考解答：
(一)
1. 蒸發濃縮加工原理：利用蒸發濃縮器將溶液加熱，使水分達到沸點而蒸發，缺點會導致香氣流失，所以加工常用真空來降低壓力，降低水分的沸點來加速蒸發濃縮的效率，並且可以降低蒸發溫度使食品營養素流失較少。
2. 冷凍濃縮加工原理：將水溶液進行部分冷凍，使部分水分子形成結晶，再以離心法分離冰晶與濃縮水溶液。因不發生熱變性，故製品營養素保留較多；但製品部分溶質會包含於冰晶中，故回收率較低，可利用洗滌塔來解決此問題。
3. 薄膜濃縮加工原理：利用薄膜的選擇性，使水分通過薄膜流失，而溶質則積留在薄膜另一側。但由於薄膜孔徑太小，水分子通過不易，通常必須另外以加壓處理；且薄膜孔洞容易阻塞，因此黏度太高的食品較不適合以此方法濃縮，薄膜也必須經常更換。
(二)
電透析法脫鹽的原理：利用陽離子交換膜和陰離子交換膜，將海水分隔成三個部分。通電後，Na+穿過陽離子交換膜向負電極移動；Cl－則穿過陰離子交換膜向正電極移動。當兩膜之間海水中的陰、陽離子都跑掉時，留下來的就只有淡水。
四、利用乾燥機將某一食品從初始含水率80%(濕量基準)乾燥至20%(濕量基準)。在此過程中，進入乾燥機空氣的絕對濕度為0.01 kg water/kg dry air，而出口空氣的絕對濕度為0.02 kg water/kg dry air。
(一) 請依據以上敘述寫出水分進出系統之質量平衡。
(二) 試計算此食品的初始及最終乾基含水率為何。
(三) 試計算要乾燥此食品1 kg(乾重)所需要之空氣用量。
(四) 請提出2個具體方案，修改本題的條件，使乾燥所需之空氣用量減少，並說明其預期減少之程度。
(一)
1. 濕基80% = 乾基4 kg water/kg dry material
2. 濕基20% = 乾基0.25 kg water/kg dry material
3. 假設空氣用量相對於乾重為X kg dry air /kg dry material
(1) air in = 0.01X kg water/kg dry material
(2) air out = 0.02 X kg water/kg dry material
4. 故，質量平衡為：水進= 水出=> 4 + 0.01X = 0.25 + 0.02X
=> X = 375 (kg dry air /kg dry material)
(二)
1. 初始乾基含水率：4 kg water/kg dry material
2. 最終乾基含水率：0.25 kg water/kg dry material
(三) 乾燥此食品1 kg(乾重)所需要之空氣用量：375 kg dry air
(四)
1. 方案一：利用提高空氣溫度來降低入口空氣的絕對濕度，例如從0.01降低到0.005。這樣可以增加每單位空氣的水分載量，減少所需的空氣量。根據水分進出系統之質量平衡，此時的空氣用量為：4 + 0.005X = 0.25 + 0.02X => X = 250 (kg dry air /kg dry material)，可減少33%的空氣用量。
2. 方案二：利用乾燥機制先行降低乾燥物的水分含量，例如將初始含水率80%(濕量基準)先進行乾燥至50%(濕量基準)，此時乾基為1 kg water/kg dry material，帶入水分進出系統之質量平衡，此時的空氣用量為：1 + 0.01X = 0.25 + 0.02X => X = 75 (kg dry air /kg dry material)，可減少80%的空氣用量。
食品衛生安全與法規
一、在我國「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」之規範內，請指出下列物質所歸屬之食品添加物的類別、主要使用之食品範圍及使用限制。
（每小題4 分，共20 分）
(一)Xylitol
(二)Hydrogen peroxide
(三)Propionic acid
(四)Sodium nitrite
(五)Lactic acid
(一)Xylitol：木糖醇
1. 食品添加物的類別：(七)品質改良用、釀造用及食品製造用劑；(十一之一)甜味劑。
2. 主要使用之食品範圍：本品可於各類食品中視實際需要適量使用。
3. 使用限制：限於食品製造或加工必須時使用、嬰兒食品不得使用。
(二)Hydrogen peroxide：過氧化氫(雙氧水)
1. 食品添加物的類別：(二)殺菌劑。
2. 主要使用之食品範圍：本品可使用於魚肉煉製品、除麵粉及其製品以外之其他食品。
3. 使用限制：無。
(三)Propionic acid：丙酸
1. 食品添加物的類別：(一)防腐劑。
2. 主要使用之食品範圍：本品可使用於麵包及糕餅。
3. 使用限制：無。
(四)Sodium nitrite：亞硝酸鈉
2. 主要使用之食品範圍：本品可使用於肉製品及魚肉製品；本品可使用於鮭魚卵製品及鱈魚卵製品。
3. 使用限制：生鮮肉類、生鮮魚肉類及生鮮魚卵不得使用。
(五)Lactic acid：乳酸
1. 食品添加物的類別：(十一)調味劑。
2. 主要使用之食品範圍：本品可於各類食品中視實際需要適量使用。
3. 使用限制：限於食品製造或加工必須時使用。
二、TCDD 及PCB 為廣泛存於環境或一些食物中的POPs。
(一)請說明並定義POPs。（4 分）
(二)說明TCDD 與PCB 的特性、差異、生成方式或主要用途、主要暴露來源、曾爆發之污染事件以及對人體可能之毒性影響。
(一)請說明並定義POPs：
依美國環保署定義，指有機的汙染物，其對人類和動物造成毒性，在環境中不易分解，有生物累積性的傾向，並且是半揮發性的，常常由與土壤的鍵結漸漸揮發至大氣中。如DDT(滴滴涕)、PCBs(多氯聯苯)、dioxins(戴奧辛)等。
(二)說明TCDD 與PCB 的特性、差異、生成方式或主要用途、主要暴露來源、曾爆發之污染事件以及對人體可能之毒性影響：
1. TCDD：戴奧辛(Dioxin)之一種
(1)特性：耐熱、脂溶性、不易分解、易生物濃縮、微揮發。
(2)差異：如2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin, 2,3,7,8-TCDD，由兩個氧原子聯結一對苯環類化合物，於2、3、7、8含有氯原子。
(3)生成方式或主要用途：含氯的化合物加熱或燃燒產生，沒有用途。
(4)主要暴露來源：超過90%戴奧辛由日常飲食中攝取而來，其他為呼吸進入。
(5)曾爆發之污染事件： 2017年戴奧辛雞蛋事件、2018年戴奧辛大閘蟹事件等。
(6)對人體可能之毒性影響：致突變、致畸胎、致癌、環境賀爾蒙等。
2. PCB：多氯聯苯(Polychlorinated Biphenyls)
(1)特性：耐熱、脂溶性、不易分解、易生物濃縮、微揮發、絕緣性、熱容量大。
(2)差異：兩個苯環相連成聯苯，並接上很多氯原子，如10個氯原子。
(3)生成方式或主要用途：工業合成，可當熱媒體、絕緣體、高溫潤滑油等。
(4)主要暴露來源：食入含油脂多的食物進入人體最多，其次為呼吸進入。
(5)曾爆發之污染事件：1979年米糠油多氯聯苯汙染事件。
(6)對人體可能之毒性影響：致突變、致畸胎、致癌、環境賀爾蒙、色素沉積、長滿面皰、痤瘡樣皮疹、痤瘡樣皮疹佈滿全身等。
三、於傳統市場購買的散裝雞蛋，若未能妥善的處理，可能會有細菌性食品中毒的風險？請回答以下項目：
(一)主要致病菌為何？此細菌的特性及來源？主要中毒症狀？
(二)選購洗選蛋為預防此類型細菌性食品中毒的方法之一，請說明雞蛋的洗選過程。
(三)依據我國於110 年公告的食品中微生物衛生標準內之液蛋類，請說明針對液蛋之原料蛋來源以及微生物衛生標準之規範。
(一)主要致病菌、特性及來源、主要中毒症狀：
1. 主要致病菌：沙門氏桿菌屬(Salmonella spp.)，如腸炎沙門氏桿菌(Salmonella enteritidis)。
2. 特性：G(-)、桿菌、有鞭毛、無芽孢、兼性厭氧。
3. 來源：家禽和家畜腸內共同菌，尤其是雞腸內特別多，由於雞生蛋與大便同開口，都經過泄殖腔，故雞蛋的蛋殼會污染糞便而污染沙門氏桿菌。
4. 主要中毒症狀：嘔吐、腹痛、腹瀉、發燒。
(二)雞蛋的洗選過程：
選別：以外觀檢查方式，將髒汙、破損、畸形的蛋挑出，留下完好清潔的蛋送至洗選
洗淨：洗淨包含了3個步驟，分別是噴水、刷洗、沖洗。水溫必須高於蛋的溫度5～10度C，但不得超過50度C，溫水能夠將髒污清洗得更乾淨；噴水與刷洗所使用的水可以加入洗潔劑（次氯酸鈉200ppm或四級銨化合物200ppm）來減少蛋殼表面微生物量。在這個過程中蛋要連續的清洗，不能停在槽體內泡澡，廢水也得直接排出，不能重複利用。
噴水：用水噴灑在蛋殼上，將蛋殼濕潤，同時能將部分髒污沖去
刷洗：步驟則把蛋殼上面的髒污刷掉。
沖洗：將殘餘的髒污沖洗乾淨，這個步驟不能添加洗潔劑。
風乾：把洗好的蛋吹乾，準備包裝。
油蠟處理：蛋在清洗的過程也會讓表面的天然保護膜受損，如果要讓蛋的密閉性與保存性提升，可以對表面噴可食用石蠟處理。
照蛋：用強光照蛋，以看到蛋的裡面是否有血絲或者細微破裂等異常，蛋內如果有血絲，可能是母雞在生產的過程中遭受到驚嚇等，這個步驟可以把內部有問題的蛋捨棄。
包裝：
儲藏：應注意溫度管控，且避免蛋殼表面結露。依據目前存放溫度多為「冷藏 7℃以下」或「涼藏 25℃以下」。
三)針對液蛋之原料蛋來源以及微生物衛生標準之規範：
依據「食品中微生物衛生標準」(109.10.6)之7. 液蛋類11：
1. 液蛋之原料蛋來源：11供為液蛋之原料蛋來源，應符合食品安全衛生管理法之規定，且符合以下條件之一：
(1)其蛋殼應完整無裂痕。
(2)蛋殼受損但蛋殼膜仍完整，無外在污垢黏附，且內容物無洩漏。
2. 微生物衛生標準之規範：
7. 液蛋類食品品項微生物及其毒素、代謝產物限量
7.1殺菌液蛋(冷藏或冷凍)
沙門氏菌陰性
7.2未殺菌液蛋(冷藏或冷凍)
總生菌數106 CFU/g
四、於毒性及安全性評估中，我們可由實驗獲得LD50及ADI 二種數據。
(一)請分別定義LD50及ADI，並說明此二數據在食品安全的意義。
(二)一般可以由何種毒性試驗得到此二數據，請分別詳細說明之。
(一)請分別定義LD50及ADI，並說明此二數據在食品安全的意義：
1. 定義：
(1)LD50：半數致死劑量(50 % Lethal Dose)
以某物質餵食一群試驗動物(如24小時)，則造成該群試驗動物死亡率達50 %的劑量，稱為該物質對該群試驗動物的LD50。
(2)ADI：每日容許攝取量(Acceptable Daily Intake)
存在飲食中的某種物質，供人體長期攝食，不致引起任何急性或慢性有害作用的濃度或使用量，稱為人體對該物質的每日容許攝取量。
2. 意義：
(1)LD50：越小越毒，越大毒性越弱，可由急毒性分級表得知相對毒性：
毒性級數毒性敘述用詞
大白鼠每次口服的LD50 (mg/kg)
1猛毒< 1(mg/kg)
2劇毒1~50(mg/kg)
3毒50~500(mg/kg)
4弱毒500~5000(mg/kg)
5實際上無毒5000~15000(mg/kg)
6無毒> 15000(mg/kg)
(2)ADI：越小則能食用的量越小，越大則能食用的量越大。
(二)一般可以由何種毒性試驗得到此二數據，請分別詳細說明之：
1. LD50：由急毒性試驗(Acute Toxicity)得到
此試驗是取一群兩種實驗動物，以一次大量之某化學物質以口服、吸入或皮下注射方式投與受試驗動物，所得結果以統計學加以分析，能使受試驗動物於24小時內死亡數量達一半之劑量即所謂半數致死劑量(LD50)。
2. ADI：由慢性毒性試驗(Chronic Toxicity)得到
以口服或皮下注射方式投與一群試驗動物，試驗期間是直到試驗動物死亡為止(通常試驗時間為半年或一年或以上)，將試驗動物予以解剖，觀察在各不同劑量下是否對動物臟器產生毒害，有些劑量可能並無任何反應(影響)，藉此，便可得到無作用量(No Observed Effect Level, NOEL)、最大無作用量(Maximum no effect level, MNEL)，由NOEL(常用MNEL)除以安全係數(如100)便可得到每日容許攝取量(ADI)。安全係數假設因素如下：
(1)試驗動物與人類物種之差異(通常設定為10)。
(2)同物種(人類)個體之間的差異(通常也設定為10)。
故安全係數通常設為10 × 10 = 100
五、何謂EDCs（Endocrine Disrupting Chemicals）？請詳細說明其定義、特性、來源及對人體可能之影響？並解釋其與食品包裝暨其安全性之間的關係。
(一)EDCs（Endocrine Disrupting Chemicals）：環境荷爾蒙
是泛指被稱為「環境來的內分泌干擾物質」的一些人工合成化學物質。如戴奧辛使男性荷爾蒙減少、生殖力降低；雙酚A(Bisphenol A)具雌性激素效力；聚氯乙烯(PVC)高熱使塑化劑(DEHA、DEHP)釋出，使男性精蟲數目跟品質會受影響。非法起雲劑之塑化劑(DEHP)使男性陰莖短小而不孕。
(二)其定義、特性、來源及對人體可能之影響：
1. 定義：係指由外因性的生物體內分泌干擾化學物質(Endocrine disrupter substance, EDS)，即由外在環境進入體內之物質，具有模仿、加強、干擾和抗拒生物體內荷爾蒙的正常活動，或可能影響生物體內荷爾蒙的運送、調節、結合、訊號產生、細胞的代謝反應。
2. 特性：
(1)模仿天然激素之功用，矇騙身體，而使其產生反應過度或不足，或使其在不恰當的時間產生反應等。
(2)搶奪天然激素之受器，防止「激素-受器複合體」之生成，以抑制天然激素之功能。
(3)直接刺激或減低內分泌系統之功能，造成激素之分泌過度或不足。
3. 來源：
(1)多氯聯苯(Polychlorinated Biphenyls)：工業合成，可當熱媒體、絕緣體、高溫潤滑油等。
(2)戴奧辛(Dioxin)：含氯的化合物加熱或燃燒產生，沒有用途。
(3)雙酚A(Bisphenol A)：工業合成，用來生產聚碳酸酯塑膠產品(簡稱PC)。
(4)鄰苯二甲酸二乙基己基酯(DEHP)塑化劑：工業合成，用來於塑膠在加工成形時添加，來調整其柔軟性，以製造出具光澤之不同形狀的塑膠製品。
4. 對人體可能之影響：
(1)男性：精子數目減少、活性減弱、不正常、男性不孕症、陰莖短小而不孕。
(2)女性：性早熟、致癌。
(三)並解釋其與食品包裝暨其安全性之間的關係：
1. 雙酚A(Bisphenol A)：用來生產聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)塑膠產品，使用PC塑膠包裝材質的容器(如運動水壺、以前的奶瓶)會溶出雙酚A，為一種環境荷爾蒙。
2. 塑化劑如DEHP：用來生產塑膠包裝材質[如聚氯乙烯(polyvinyl chloried, PVC)]，使用塑膠包裝材質會溶出DEHP等，為一種環境荷爾蒙。
食品分析與檢驗
一、請試述下列名詞之意涵：（每小題5 分，共20 分）
(一)容量分析（Volumetric analysis）
(二)基質效應（Matrix effect）
(三)濕式灰化法（Wet ashing）
(四)逆相層析法（Reversed-phase chromatography）
(一)容量分析（Volumetric analysis）：
利用已知濃度的試劑(稱為標準溶液，standard solution，需準確標定其當量濃度)，配合滴定操作(如：酸鹼中和滴定、氧化還原滴定、錯合滴定、沉澱滴定)，一般待測物置於三角錐瓶中，添加適當指示劑(indicator)，標準溶液裝於滴定管內，緩慢滴入待測物溶液中，直至二者反應完全[達滴定終點(end point of titration)]，由滴定消耗之標準溶液體積計算求出待測物之含量。如卡爾費雪法水分、甲醛態氮、油脂酸價之分析。
(二)基質效應（Matrix effect）：
1. 意涵：化學分析中，基質(Matrix)指的是樣品中分析物以外的成分。基質常常對分析物的分析過程有顯著的干擾，並影響分析結果的準確性，這些影響和干擾被稱為基質效應（matrix effect）。
2. 舉例：例如分析甘蔗汁的蔗糖量，甘蔗汁的其他雜質(基質)(干擾物)會對蔗糖含量分析有影響。
(三)濕式灰化法（Wet ashing）：
通常配合強酸、強鹼或強氧化劑，利用較低溫度(350 ℃以下) (如下表)進行灰化，水分和其他有機物質會蒸發或氧化成二氧化碳、氮氣等氣體逸失，而殘存的無機鹽類及燃燒不完全的碳，總稱之為粗灰分。對於某些元素(熔點、揮發點低者)較完整保留。主要用於礦物質分析和有毒元素分析的樣品預處理。
(四)逆相層析法（Reversed-phase chromatography）：
為分配層析HPLC之一種，其固定相為非極性吸附劑，如ODS(C18)，其移動相為極性，待分析各成分之極性不同，極性較小的成分與固定相的親和力較高，故滯留時間長，較慢被沖提下來；極性較大的成分與固定相的親和力較低，故滯留時間短，較快被沖提下來，以彼此分離。因其移動相為極性，亦可藉著增加移動相的極性(降低非極性)，可使要分析的成分，滯留時間增加，以增加解析度，但可能造成縱向擴散而降低解析度。
二、某品管員採用凱氏定氮法（Kjeldahl method）測定粗蛋白質含量，樣品重量為1.0035 g，經分解和蒸餾後，產生氨氣（NH3）以硫酸收集，收集液再以0.1 N NaOH（力價=1.025）進行反滴定，得滴定值為19.50 mL，另空白試驗滴定值為27.50 mL。（已知N 之原子量為14.0067 g/mole，且樣品之粗蛋白質含氮量為17.5%）
(一)試計算樣品之粗蛋白質含量(%)。（有效數字至小數點以下2 位）（10 分）
(二)凱式定氮實驗得到的總氮數值，會依樣品不同乘上特定的蛋白質換算係數，例如米及製品乘以5.95，請說明此數值訂定的依據。
(一)試計算樣品之粗蛋白質含量(%)。（有效數字至小數點以下2 位）：
粗蛋白(%) = (b – a) × 10負3次方 × N ×14.0067 × F/Ws × 100%
b：空白滴定耗去0.1 N NaOH溶液mL數(27.50 mL)
a：樣品吸收酸耗去0.1 N NaOH溶液mL數(19.50 mL)
N：NaOH溶液真正當量濃度[0.1 N×力價F(1.025)]
F：含氮係數(10017.5=5.71)
Ws：樣品重(g)(1.0035 g)
粗蛋白(%) = (27.50 – 19.50)(mL) × 10負3次方 × 0.1 (N) × 1.025 × 14.0067 × 5.71/1.0035 (g) ×100 % = 6.54 %
答：樣品之粗蛋白質含量(%)為6.54 %。
(二)凱式定氮實驗得到的總氮數值，會依樣品不同乘上特定的蛋白質換算係數，例如米及製品乘以5.95，請說明此數值訂定的依據：
1. 米及製品的含氮量為16.81%。
2. 蛋白質含量(g) × 16.81% = 含氮量(g)：
含氮量(g) ÷ 16.81% = 蛋白質含量(g)
含氮量(g) × 10016.81 = 蛋白質含量(g)，10016.81 = 5.95
含氮量(g) × 5.95 = 蛋白質含量(g)
3. 換句話說，由樣品含氮量乘以5.95即為蛋白質之大約含量。
三、取5.0 g食用級之油樣品，分別依下面流程操作，測其酸價和過氧化價（有效數字至小數點以下2位）（已知KOH = 56.1 g/mol）。
(一)加50 mL乙醚－酒精混合溶劑溶解，以0.05 N KOH（力價= 0.9915）溶液滴定，滴定終點值為12.05 mL，空白滴定值為0.05 mL，請計算油的酸價。
(二)與過量的碘化鉀反應，游離的碘用0.01 N 標準硫代硫酸鈉來滴定，經空白校正後滴定值為3.60 mL，請計算油的過氧化價。
(一)加50 mL乙醚－酒精混合溶劑溶解，以0.05 N KOH（力價= 0.9915）溶液滴定，滴定終點值為12.05 mL，空白滴定值為0.05 mL，請計算油的酸價：
AV：acid value 酸價(mg KOH/ g fat)
A：樣品之KOH溶液消耗量(mL)
B：空白試驗之KOH溶液消耗量(mL)
N：KOH溶液之當量濃度
F：KOH溶液的力價
56.1：KOH的分子量(g/ eq)
Ws：油脂樣品重(g)
AV = (12.05−0.05) (mL)×0.05 (N)× 0.9915 × 56.1 (g/mol)/5.0 (g) = 6.67 (mg KOH/ g fat)
答：6.67 (mg KOH/ g fat)。
(二)與過量的碘化鉀反應，游離的碘用0.01 N 標準硫代硫酸鈉來滴定，經空白校正後滴定值為3.60 mL，請計算油的過氧化價：
a：樣品滴定消耗硫代硫酸鈉溶液的體積(mL)
b：空白試驗滴定消耗硫代硫酸鈉溶液的體積(mL)
N：硫代硫酸鈉溶液的當量濃度
F：硫代硫酸鈉溶液的濃度力價
Ws：樣品重(g)
POV (meq/1000g) = (3.60) (mL) × 0.01 (N) × 1 × 1000/5.0 (g) = 7.20 (meq/1000g)
答：7.20 (meq/1000g)
四、A和B化合物在25公分層析管柱上之滯留時間（Retention time）分別為18.9和22.4分鐘，而溶劑（移動相）則以1.4分鐘通過管柱，A和B底部波峰寬度分別為0.9和1.1分鐘，試計算：
(一)化合物A理論板數（Theoretical plate number, N）。
(二)化合物B的滯留因子（Retention factor, k）。
(三)化合物A和B的選擇因子（Selectivity factor, α）。
(四)化合物A和B的解析度（Resolution, Rs）。
(一)化合物A理論板數（Theoretical plate number, N）：
NA = 16(18.9/0.9)平方 = 7056 (個)
答：化合物A理論板數為7056 (個)。
(二)化合物B的滯留因子（Retention factor, k）：
k = tR(B)′/t0 = tR(B) − t0/t0
k = 22.4 – 1.41.4 = 15
答：化合物B的滯留因子為15。
(三)化合物A和B的選擇因子（Selectivity factor, α）：
α =tR(B)’/tR(A)’ = tR(B) - to/tR(A) - to
α = 22.4 – 1.4 /18.9 – 1.4 = 1.2
答：化合物A和B的選擇因子為1.2。
(四)化合物A和B的解析度（Resolution, Rs）：
Rs = 2(22.4 −18.9)/(0.9 +1.1) = 3.5
答：化合物A和B的解析度為3.5。
Rs= 2Δt/(Wb+Wa)
Δt = tR(B) – tR(A)
Wb波峰B的底部波峰寬度
Wa 波峰A的底部波峰寬度
五、食品樣品常利用萃取、衍生化及減壓濃縮等方式來進行前處理，請詳述下面各小題：
(一)相同萃取體積的溶劑，為何多次萃取較單次萃取為佳？
(二)層析法中樣品衍生化（derivatization）之目的。
(三)減壓濃縮之原理。
(一)相同萃取體積的溶劑，為何多次萃取較單次萃取為佳： W殘留=W(V水D×V溶劑＋V水)n
n為萃取的次數；W殘留為在水層中，經過多次萃取後溶質的殘留重量；
W為開始萃取時水層中溶質的最初重量；D為分配係數。
假設30 ml水溶液中含有0.1 g之溶質，其萃取之分配係數為2，現以：
1. 90 ml有機溶劑進行1次萃取，W殘留= 0.1(30/2(90)+30)1 = 0.014 (g)。
2. 每次以30 ml有機溶劑萃取3次，W殘留= 0.1(30/2(30)+30)3 = 0.0037 (g)。
3. 故3次萃取W殘留較少，%萃取率較高。
(二)層析法中樣品衍生化（derivatization）之目的：以HPLC為例
1. 樣品成分極性太強、分離較差(如酚和酸以逆相層析)，衍生化後，可使樣品成分極性下降、分離較好。
2. 樣品成分極性太弱、分離較差(如苯和甲苯以正相層析)，衍生化後，可使樣品成分極性上升、分離較好。
3. 樣品成分不具偵測器能檢測的特性，衍生化後，可使樣品成分具偵測器能檢測的特性，以可選擇特異性的偵測器來偵測。如樣品成分不具螢光特性(如蛋白質與胺基酸)，衍生化後，可使樣品成分具螢光特性，使可適用螢光偵測器並提高靈敏度。
(三)減壓濃縮之原理：
利用真空幫浦減低系統壓力(即真空環境)，降低欲蒸餾的溶劑沸點，同時旋轉瓶身來增加蒸發反應面積，再搭配水浴槽加溫以加快蒸發速率，而溶劑氣化後經由冷凝器收集於收集瓶，可將原來溶液中的溶劑量降低，以達到濃縮的目的，如將酒精萃取液的成分濃縮。亦可收集濃縮原來溶液中的溶劑成分，如酒類的濃縮。
六、食品中礦物質，例如鈉及鈣的測定，可使用火焰式原子吸收光譜法（Flame atomic absorption spectrometry），而重金屬，例如鉛及鎘的測定，可使用石墨爐式原子吸收光譜法（Graphite furnace atomic absorption spectrometry），請分別詳述這兩種測定方法之原理及優缺點
(一)火焰式原子吸收光譜法(Flame atomic absorption spectrometry)(火焰原子化器)
1. 原理
將灰化後之待測定樣品溶於去離子水或硝酸等中，吸入火焰式原子吸收光譜儀，經霧化器霧化後，由攜帶氣體送入火焰中，於適當之火焰條件下進行原子化，並以來自中空陰極燈管或無電極放電燈管等光源之特定波長(如鉛：283.3 nm)之光穿過火焰，進入單色光器(Monochromator)再由偵測器(Detector)測量特定光之強度變化量，進而比較吸收前後之強度，求出吸光度(Absorbance
2. 優點
(1)所需維持的費用比石墨爐式原子吸收光譜法低
(2)樣品容許量高且操作較簡單
(3)使用樣品量較大，故較不會受到容器的汙染而造成誤差
(4)準確度、精密度較高
3. 缺點
(1)樣品使用量比石墨爐式原子吸收光譜法多
(2)靈敏度較低
(二)石墨爐式原子吸收光譜法(Graphite furnace atomic absorption spectrometry)(電熱原子化器)
1. 原理
將灰化後之待測定樣品溶於去離子水或硝酸等中，置入石墨爐式原子吸收光譜儀，經大電流使石墨管加熱至2000～3000oC之溫度以乾燥、灰化和原子化，並以來自中空陰極燈管或無電極放電燈管等光源之特定波長(如鉛：283.3 nm)之光穿過石墨管，進入單色光器(Monochromator)再由偵測器(Detector)測量特定光之強度變化量，進而比較吸收前後之強度，求出吸光度(Absorbance)
2. 優點
(1)樣品使用量比火焰式原子吸收光譜法少
(2)具有極高的靈敏度
3. 缺點
(1)增加電熱石墨爐的費用
(2)樣品容許量低且操作複雜
(3)因樣品使用量少，故容易受到容器的汙染而造成誤差
(4)準確度、精密度較低
食品工廠管理
一、若一項技術或產品研發需要尋求專家評估其可行性時，常使用德爾菲法（Delphi Method）進行。請詳述該方法的執行程序。
又稱專家預測法，亦是群體決策法的一種，是由專家提供其專業知能、意見及經驗，凝聚議題的共識之方法。其做法是讓專家們以多次的書面或電子郵件等填寫問卷方式來表達其看法，每一次問卷的結果都傳給其他的專家，不具名，但是有數據，專家之間不見面，這個過程可以讓每個專家看一下其他專家的意見，然後調整自己的想法，最後達成共識。
(二)執行程序：
1. 組成專家小組：
根據議題所需的知識範圍，確定專家人數，通常不超過20人。
2. 提出問題和要求：
向所有專家提出預測議題，附上相關背景材料，並詢問是否需要其他材料。
3. 專家意見收集：
專家根據收到的材料提出預測意見，並解釋他們如何利用這些材料進行預測。
4. 意見彙總和對比：
將各專家的意見整理彙總成圖表，分發給每位專家，讓他們比較自己和其他人的意見，修改自己的判斷。
5. 進行多輪反饋以達到共識：
收集各專家的修改意見，再次分發給每位專家，直到每位專家不再改變意見為止，以達到共識。
6. 綜合處理：
對專家意見進行綜合處理，以提供專業有價值的預測。
二、製程品管管制圖的數據出現那些情況，得以判斷製程發生異常？
(一)依分區判定：
管制圖上所使用之管制界限(UCL與LCL)，為3個標準差管制界限，故將管制圖以中心線(CL)為界之區域，各分為甲、乙、丙三等分時。甲區亦可稱為第三標準差區(μ±3σ)，乙區可稱第二標準差區(μ±2σ)，丙區可稱為第一標準差區(μ±1σ)。
1. X1連續25點內有單獨1點出現在甲區以外者，判定製程發生異常。
2. X2連續3點之中有2點落在甲區或甲區以外者，判定製程發生異常。
3. X3連續5點之中有4點落在乙區或乙區以外者，判定製程發生異常。
4. X4連續有8點落在丙區或丙區以外同一側者，判定製程發生異常。
(二)依升降連串判定：
所謂「連串」即為連續的各點，向同一方向移動之意。
1. X1連續5點上升(或下降)：注意以後動態。
2. X2連續6點上升(或下降)：應開始調查原因。
3. X3連續七點上升(或下降)：判定製程發生異常，必有不正常原因，應即採取措意，使其能在管制狀態之下。
三、工廠產品的抽樣檢驗可能造成「生產者的風險」及「消費者的風險」，請分別詳述此二風險。（25 分）
(一)生產者的風險或稱生產者冒險率(producer's risk, PR)：
是指生產者的品質極大部分是良品，已達到允收水準(acceptable, AQL)，原應判為合格之產品，但因抽樣剛好抽到不良品，而誤判該批產品是不良品的機率。此種錯誤使生產者蒙受損失，故稱為生產者的風險。以α來表示，一般抽樣表的抽樣計劃α = 5%，在管制圖稱此種冒險率為第一種錯誤。
(二)消費者的風險或稱消費者冒險率(consumer's risk, CR)：
是指生產者的品質極大部分是不良品，已達拒收水準(lot tolerance percent defective, LTPD)，原應判為不合格之產品，但因抽樣剛好抽到良品，而誤判該批產品是良品之機率。此種錯誤使消費者蒙受損失，故稱為消費者的風險，以β來表示，一般抽樣表的抽樣計劃β = 10%。在管制圖稱此種冒險率為第二種錯誤。
四、請說明食品工廠製造與銷售產品成本結構的相關名詞：
(一)固定成本(二)變動成本(三)製造成本(四)營業成本
(一)固定成本：
1. 定義：在特定的範圍內，成本之發生不因產銷量的增減而變動者。
2. 舉例：如機械、廠房折舊、房屋稅、土地稅、員工勞健保費、廠長等管理人員(責任制)的薪水。
(二)變動成本：
1. 定義：在特定範圍內，成本的發生隨著產銷量的增減而成正比例之變動者。
2. 舉例：如原料與物料等。
(三)製造成本：
1. 定義：生產單位因製造產品所發生的成本。包括直接材料、直接人工、製造費用。
2. 舉例：
(1)直接材料：製程產品所需之原物料成本，如包裝材料內容物等所購入之費用，此種成本是隨生產量增加而增加，故屬於變動成本。
(2)直接人工：在生產過程中，從事生產所耗用之人工成本，在成本性質上亦屬於變動成本(半變動成本)。
(3)製造費用：除以上兩項外，在生產過程中所發生之費用、保險費、設備折舊費用等，此類成本在生產多樣產品的工廠中，常依產品生產量的比重來分攤，屬於固定成本。
(四)營業成本：
1. 定義：或稱非製造成本，係基於業務營運需要所產生，即銷售產品或管理過程中所發生之成本，習慣上合稱會銷、管費。
2. 舉例：
(1)(間接)銷、管費：銷售產品有關的行銷費用，如運費、銷售員薪資或佣金、廣告費、交際費、差旅費等。
(2)(直接)銷售費：與管理有關的銷售費，如上架費、管理人員薪資、文具、用品、水電費等。
