食品微生物學
一、某國中爆發由桿菌引起之食品中毒事件，學生於中午食用團體訂購之便當，約1～5小時後，陸續覺得噁心及嘔吐，且嘔吐次數多，併有頭暈、發燒、四肢無力等；僅少數學生有腹瀉情形。請說明造成此次中毒事件最有可能之病原菌名稱（含英文學名）與其形態特徵（含革蘭氏染色結果），並請說明最有可能被污染的便當食材及造成食品中毒的原因
2021年11月12日，聖心女中142人食物中毒，便當供應商將被罰30萬元
(一)最有可能之病原菌名稱（含英文學名）：
1. 潛伏期1~5小時，潛伏期短，為毒素型。
2. 主要症狀為噁心及嘔吐，且嘔吐次數多，發燒非主要症狀，為G(+)菌。
3. 由上判斷為毒素型之嘔吐型仙人掌桿菌(Bacillus cereus)。
(二)形態特徵（含革蘭氏染色結果）：
1. 革蘭氏染色結果為藍紫色或紫色，為G(+)菌。
2. 桿菌。
3. 具鞭毛。
4. 有芽孢。
5. 兼性厭氧性。
(三)最有可能被污染的便當食材：白飯。
(四)造成食品中毒的原因：
1. 污染：仙人掌桿菌可由空氣中的孢子污染白米，由於其具有耐熱性的孢子，故白米煮成米飯的過程，仙人掌桿菌的孢子不會死滅。
2. 生長：由於米飯放置室溫或以較低溫的保溫一段時間，使得仙人掌桿菌的孢子萌發生長，且其澱粉分解能力強，故能於冷掉的米飯快速生長。
3. 機制：仙人掌桿菌於食品中繁殖時產生的外毒素之腸毒素，經攝取該食品而外毒素之腸毒素作用於腸道引起食品中毒。
(五)預防方法：
1. 清潔：調理食品所用之器具、夾子等應確實保持清潔。
2. 迅速：食品應盡速在短時間內食畢，以預防煮熟後的仙人掌桿菌孢子萌發。
3. 加熱與冷藏：食品應煮熟後再食用，若未能馬上食用，應保溫在65℃以上。若無法迅速煮熟，應置於5℃以下冷藏，若超過兩天以上者務必冷凍。
4. 避免疏忽：調理食品時應戴衛生之手套、帽子及口罩，並注重手部之清潔及消毒，以免污染食品。
二、請依據食品的水分含量多寡將食品分成三類，且於每一分類舉例3種食品，也請進一步說明此三類食品的水活性範圍、可生長微生物種類與常見之儲存方式
高水分食品
(high moisture foods)
如水果、蔬菜和魚肉等 水活性於0.9 ~ 1.0 水活性高，細菌、酵母、黴菌一旦汙染後，又沒有適當的貯藏(如沒冷藏等)，便會迅速生長(主要為細菌成為優勢菌種)，造成腐敗 冷藏或冷凍儲存
半乾性食品
(Intermediate-moisture foods, IMF)
如肉乾、魷魚絲和蜜餞等 水活性於0.6 ~ 0.9 水活性中，此水活性一般細菌無法生長，常為酵母與黴菌生長成為優勢菌種，最常見的腐敗為黴菌造成的腐敗，外觀可呈現發黴狀態，故仍需適當的貯藏(黴菌與酵母菌可能會生長，故加入防腐劑來抑制) 常溫或冷藏儲存
低水分食品
(low moisture foods)
如稻米、乾穀物及蔗糖等水活性小於 0.6 此水活性大部分微生物無法生長，除非吸濕，使水活性提高，才有可能造成微生物的生長而產生腐敗現象 常溫儲存
三、食品若經特定黴菌污染可能含有黃麴毒素，請敘述以competitive ELISA偵測食品中黃麴毒素的原理與步驟
(一)競爭ELISA原理：偵測樣品抗原
小分子抗原等分子量較小之待測物(如黃麴毒素)常用競爭ELISA來進行檢測。原理為利用樣品抗原和帶有酵素抗原互相競爭吸附於96 well聚苯乙烯盤底部的特定抗體，之後再加入呈色的受質，若樣品抗原少，則帶有酵素抗原多，呈色明顯使得吸光值大；若樣品抗原多，則帶有酵素抗原少，呈色不明顯使得吸光值小。
(二)競爭ELISA步驟：
1. 將特定抗體吸附於96 well聚苯乙烯盤底部。
2. 再洗去未吸附的特定抗體。
3. 加入樣品抗原，使其結合於特定抗體。(不洗去)
4. 加入帶有酵素抗原，也可結合於特定抗體，由於吸附的特定抗體數量有限，因此檢體中樣品抗原量越多，帶有酵素抗原可結合於特定抗體的位點越少。(不洗去)
(兩種抗原皆競爭96 well聚苯乙烯盤底部的特定抗體，即所謂競爭法之由來)
5. 再洗去未結合的樣品抗原與帶有酵素抗原。
6. 加入可被帶有酵素抗原之酵素呈色的受質，使之反應呈色，以ELISA reader偵測吸光值，藉由吸光值計算待測抗原含量。
(當檢體中樣品抗原量越少，代表帶有酵素抗原越多，呈色明顯使得吸光值大；當檢體中樣品抗原量越多，代表帶有酵素抗原越少，呈色不明顯使得吸光值小)
四、請說明發酵蔬菜的製造、發酵原理與因發酵而產生之益處。
(一)發酵蔬菜的製造：以德式酸菜(Sauerkraut)為例
製程
甘藍菜 處理 切細 加鹽 發酵桶 覆蓋 發酵 德式酸菜
甘藍菜使用德式酸菜之特殊品種
處理去除外葉及核心
加鹽添加2.23~ 2.5 %鹽。目的：1.植物細胞汁液滲出、以利乳酸菌生長、2.抑制腐敗菌
覆蓋加蓋並壓重物，以排除空氣及造成無氧環境
發酵 第一階段︰Leuconostoc mesenteroides 第二階段：Lactobacillus brevis及Lactobacillus plantarum 第三階段：Lactobacillus plantarum
(二)發酵原理：
(1)第一階段：菌種產生有機酸以增加酸度，使耐酸的第二階段菌種生長
菌種：Leuconostoc mesenteroides (異型乳酸菌)
(2)第二階段(6~ 8 days)：適應酸性環境的乳酸桿菌大量生長
菌種：Lactobacillus brevis (異型乳酸菌)及Lactobacillus plantarum (同型乳酸菌)
(3)第三階段(16~ 18 days)：後期為最適應植物組織的植物乳酸桿菌適者生存
菌種：Lactobacillus plantarum (同型乳酸菌)
(三)因發酵而產生之益處：
1. 德式酸菜為清爽、聲音清脆及具有特殊風味之全發酵產品。
2. 乳酸菌可以乳酸菌拮抗作用來抑制雜菌生長，故可以增加保存期限。
3. 乳酸菌為益生菌(probiotics)，具有以下機能性：
(1)胃腸功能改善。
(2)免疫調節。
(3)改善乳糖不耐症。
(4)抗癌效果。
(5)降低血膽固醇效果。
五、乳酸鏈球菌素（Nisin）是一種最廣泛使用於食品保藏（food preservation）的抗生素。請敘述乳酸鏈球菌素的抗菌機制、抗菌活性是針對那些微生物、具有那些作為食品防腐劑的理想特性？
乳酸鏈球菌素(nisin)為乳酸乳酸球菌(Lactococcus lactis)產生的細菌素(Bacteriocin)，屬於一種蛋白質抗生素，在美國屬於為GRAS(generally recognized as safe)級防腐劑，在台灣被當作食品添加物之防腐劑使用，屬於一種生物防腐劑(biopreservatives)，使用範圍與限量為：本品可使用於乾酪及其加工製品；用量為0.25g/ kg以下。
(一)乳酸鏈球菌素的抗菌機制：
造成微生物細胞膜之傷害，使細胞質內之物質外流而死亡。
(二)抗菌活性是針對那些微生物：
可抑制Gram positive細菌尤其是產孢菌，和抑制其孢子萌發。
(三)具有那些作為食品防腐劑的理想特性：
1. 容易取得、價格便宜。
2. 對微生物的作用，最好能殺死微生物，且能針對常造成食品腐敗及食品安全問題的微生物。
3. 不會很容易和食品中其他成分發生化學反應，而失去抗菌活性。
4. 沒有不好的味道及顏色。
5. 不會對消費者造成傷害。
6. 不會輕易誘發微生物產生抗性。
7. 劑量低即有很強之效果。
◎細菌產生抗菌物質稱細菌素(Bacteriocin)之特性：
1. 細菌所產生之蛋白質類物質，可抑制和其血緣相近的菌種。
2. 對熱穩定。
3. 不具動物毒性。
4. 可殺死腐敗菌株。
5. 可於動物腸道中被酵素分解。
◎一般認定屬於安全的(generally recognized as safe, GRAS)：
某些物質雖然大量食用會造成有害作用，但由於：(1)不可能達到如此高的食用量、(2)人體可自然分解排泄該物質、(3)只要每日攝取量不超過ADI，則不會有累積效果。故該物質在食品中的存在，便稱之為一般認定屬於安全的(GRAS)，美國FDA針對此些物質有列出GRAS list，供民眾查詢。
食品化學
一、請說明食品蛋白質的功能特性及其相關作用機轉，並說明影響蛋白質功能特性的因子為何？
(一)蛋白質的功能特性：是指除了營養外的其他性質(物理、化學特性)，這些性質常會影響到食品的感官特性(特別是質地方面)，同時也對食品或食品配料在製備、加工或儲藏時的物理特性扮演著重要角色。
(二)蛋白質的功能特性之相關作用機轉與影響蛋白質功能特性的因子：
1. 蛋白質之水合性質(hydration)：
(1)相關作用機轉：蛋白質與水交互作用，可分可溶與不可溶。形成階段順序為：乾燥蛋白的極性部位先與水結合、再循序吸附多層水(multiple water)、吸附的水凝結、蛋白質膨潤、蛋白質再溶解分散形成溶液或成為膨潤的不溶粒子與物質。
(2)影響水合性質之因子：
a. 蛋白質濃度：
濃度越高，吸水量越高，水合愈好；反之，水合愈差
b. 胺基酸組成：
親水性胺基酸多，水合愈好；疏水性胺基酸多，水合愈差
c. pH值：
於等電點時，水合最差；遠離等電點，水合好
d. 溫度：
溫度越高，達變性程度，水合越差；未達變性程度，水合好
e. 離子強度：
鹽類濃度越高(鹽析)，水合越差；鹽溶，水合好
2. 蛋白質之溶解性(solubility)：
(1)相關作用機轉：蛋白質與水以離子鍵或氫鍵鍵結的表現。
(2)影響溶解性之因子：
a. 蛋白質組成：
蛋白質親水性基團愈多，溶解度愈高；反之，溶解度愈低
b. pH值：
當蛋白質溶液之pH值在等電點(isoelectric point, pI)附近時，蛋白質的淨電荷非常小，多胜肽彼此靠近，不易溶於水中，溶解度最小，甚至會互相凝集，造成蛋白質沉澱
c. 鹽濃度：
(1)鹽溶(salting in)：中性鹽的離子，濃度在0.5~1.0M之間，減低蛋白質分子間靜電吸引，可增進蛋白質的溶解度
(2)鹽析(salting out)：中性鹽濃度高於1M，因鹽離子與蛋白質互相競爭與水分子，蛋白質溶解度會下降而沉澱析出
d. 溶媒的介電常數
酒精和丙酮的介電常數較水分子小，當蛋白質在此溶媒中，其分子間的靜電排斥力變小，因此溶解度較低。或這些溶劑與蛋白質競爭水分子，減低蛋白質的水溶性
5. 溫度：
在一特定的溫度範圍(約0至40~50 ℃)，大部分的蛋白質溶解度隨溫度的上升而增加，超過40~50 ℃會使蛋白質變性，而產生凝聚作用，降低蛋白質溶解度
3. 蛋白質之凝膠性(gelation)：
(1)相關作用機轉：蛋白質必先變性伸直，使基團露出，使蛋白質與蛋白質藉由共價鍵與非共價鍵交互作用，形成立體網狀結構，而穩固水分和低分子化合物於結構中。
(2)影響凝膠性之因子：
a. 溫度
加熱導致蛋白質分子展開與官能基暴露，再形成穩定的共價鍵，使凝膠強度增加(茶碗蒸)；或當被冷卻時，熱動能的降低有助於官能基間形成穩定的非共價鍵，使凝膠強度增加(豬腳凍)
b. pH值
調pH值使蛋白質達pI或變性之凝膠需加酸或加鹼(嫩豆腐、皮蛋)
非調pH值之凝膠則需pH值遠離等電點時，較易形成凝膠(傳統豆腐)
c. 鹽類
高鹽濃度會產生鹽析作用，是由於鹽離子與蛋白質相互競爭水所致，會導致凝膠。金屬離子的添加可中和蛋白質電荷，形成離子鍵或配位共價鍵，促進凝膠(傳統豆腐)(皮蛋加銅、鉛)
d. 酵素
若能經由酵素水解蛋白質親水性基團，則可促進凝膠(酪蛋白凝膠)
e. 蛋白質種類
高比率疏水性胺基酸的蛋白質，變性時基團露出，形成較多的疏水性作用力，較易凝膠
f. 蛋白質濃度
蛋白質濃度越高，蛋白質分子間接觸機率越高，易產生凝膠作用
4. 蛋白質之界面特性(Interfacial properties)：
(1)相關作用機轉：
a. 乳化性：蛋白質具有親水端與疏水端，於液體(蛋白質溶液)和油脂所組成的二相膠體系統，其中蛋白質是維持此兩系統穩固的界面活性劑(乳化劑)。
b. 起泡性：蛋白質具有親水端與疏水端，於液體(蛋白質溶液)和氣體所組成的二相膠體系統，其中蛋白質是維持此兩系統穩固的界面活性劑(起泡劑)。
(2)影響界面特性之因子：
(1)pH值
當蛋白質到達等電點(pI)時，無靜電排斥力，分散性低，溶解度降低，乳化性與起泡性低，但形成乳化物或氣泡後再調蛋白質到接近等電點時，會增加蛋白質膜的黏度及硬度，穩定性高
(2)溫度
不變性的溫度下加熱，溶解度增加，乳化性與起泡性高，但會減低蛋白質膜的黏度及硬度，穩定性低；變性的溫度下加熱，溶解度降低，乳化性與起泡性低，若已形成乳化物與泡沫的蛋白質發生變性，則會破壞穩定性
(3)鹽類
加入鹽類使蛋白質鹽溶(salting in)，溶解度增加，乳化性與起泡性高，但會減低蛋白質膜的黏度及硬度，穩定性低；加入鹽類使蛋白質鹽析(salting out)，溶解度降低，乳化性與起泡性低，但形成乳化物或氣泡後再調蛋白質接近鹽析時，會增加蛋白質膜的黏度及硬度，穩定性高
(4)醣類
醣類加入會提高黏度，使蛋白質溶解度降低，乳化性與起泡性低，但會增加蛋白質膜的黏度及硬度，穩定性高
二、請比較並說明花青素（anthocyanin）、甜菜素（betanine）、類胡蘿蔔素（carotenoid）的基本結構，並請分別說明其在一般加工中影響安定性的主要因子。
(一)花青素（anthocyanin）：
1. 基本結構：花青素乃是由花青素的配質與一個或多個糖分子所形成的配醣體(醣苷) (glycosides)，花青素具有類黃酮典型的C6─C3─C6的碳骨架結構，而花青素配質的基本結構則是2-苯基苯哌喃酮(2-phenyl-benzo-α-pyrylium, flavylium)，其結構如下圖。
2. 影響安定性的主要因子：
(1)氧氣氧氣對花青素具有破壞作用(酵素性褐變)，可用充氮包裝防止
(2)溫度加熱或高溫儲藏，花青素將會降解為褐色產物(酵素性褐變)
(3)酵素多酚氧化酶(polyphenol oxidase)：直接或間接使花青素氧化或降解(酵素性褐變)
(4)pH值的變化
a. pH值大於7時，花青素以藍色的醌式存在(quinoidal base)
b. pH介於4~ 5之間，花青素以無色的擬鹼式存在(carbinol pseudo-base)，並可互變成無色的查耳酮式(chalcone)，並有少量藍色的醌式與少量紅色的陽離子型存在，故呈紫色
c. pH值小於3時，花青素以紅色的陽離子型存在(flavylium cation)
(5)亞硫酸鹽或二氧化硫
過量進行漂白時，花青素第2及第4個位置會與亞硫酸根形成複合物，而快速褪色(少量可保護花青素)
(6)維生素C存在
與維生素C共存時，二者交互作用的結果是同時都被分解；若有金屬離子如銅或鐵的催化，維生素C之氧化更加速了花青素的破壞，而花青素的分解產物為紅褐色，在果汁中仍可被接受
(7)金屬離子
如鮮花的顏色比花青素鮮豔得多，就是因鮮花中一部分花青素與金屬離子形成複合物。在過去罐裝食品因罐內壁塗漆料不佳，浸蝕出來的金屬離子常與花青素形成安定不可逆的複合物，多數情況產生不良的深色
(二)甜菜素（betanine）：
1. 基本結構：含有紅色之甜菜素(betanin)又稱莧紅素(Amaranthin)及黃色之甜菜黃素(betaxanthin)。此類色素之呈色與其共振結構有關，如下圖，若R或R’結構中不具共振之結構，則色素為黃色，若為共振結構，則顏色加深為紅色。
2. 影響安定性的主要因子：
(1)溫度：甜菜素耐熱性不高。
(2)氧氣或氧化劑：甜菜素不耐氧化，氧化後會使其褪色。
(3)pH值：pH值4~7呈紫色，當pH值低於4或高於7時會變為紫色，pH值10以上會變為黃色。
(4)金屬離子：Fe2+、Cu2+、Mn2+對甜菜素穩定性有一定的影響。
(三)類胡蘿蔔素（carotenoid）：
1. 基本結構：以異戊二烯(isoprene)為單元構成的類異戊二烯(isoprenoids)，如下圖，可分成胡蘿蔔素(carotene)及葉黃素類(xanthophylls)。
(1)胡蘿蔔素(carotene)：分子中無氧原子，易溶於石油醚，但難溶於酒精。
(2)葉黃素類(xanthophylls)：分子中有氧原子，難溶於石油醚，但易溶於酒精。
2. 影響安定性的主要因子：氧化及異構化使褪色
(1)高熱與光照：類胡蘿蔔素較其他天然色素安定，但卻會因高熱與光照而氧化，引起異構化(雙鍵位置的逆／順式互換)或氧化分解的現象，特別是在不飽和油脂含量高的食品中。
(2)氧氣：高濃度的氧氣會加速類胡蘿蔔素的氧化，可充氮密封預防。二氧化硫為強還原劑，所以二氧化硫對類胡蘿蔔素亦有保護作用(作為抗氧化劑)，如金針乾中，存於多量二氧化硫(以燻硫)，以保護類胡蘿蔔素。
(3)酵素：脂氧合酶(lipoxygenase, Lox)可加速類胡蘿蔔素分解及異構化。
(4)其他抗氧化物質的存在：類胡蘿蔔素在體內(in vivo)及體外(in vitro)氧化有所差異，決定於其他抗氧化物質的存在。
(5)作為抗氧化劑：類胡蘿蔔素在低氧分壓下可作為抗氧化劑，可清除單態氧(singlet oxygen)及許多自由基(free radicals)而氧化。如類胡蘿蔔素存於葉綠體中，和油互溶，避免葉綠素發生光氧化。
三、許多蔬果如蘋果及香蕉易產生酵素性褐變，請說明酵素性褐變反應的必需因子及防止酵素性褐變反應的方法
(一)酵素性褐變反應的必需因子：
1. 必需因子：基質(酚類)、酵素及氧氣。
2. 反應機制：
(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)。
(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)。
(二)防止酵素性褐變反應的方法：
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。
四、請說明茶葉有何機能性？造成茶葉品質在儲藏期間劣變的因子有那些？如何預防茶葉品質的劣變？
(一)茶葉的機能性：
1. 抗氧化、抗老化、抗突變、抗畸胎、抗癌：不論綠茶、烏龍茶或紅茶，所含的兒茶素類和其氧化物都已證實具有很強的抗氧化作用，可中和身體內各部分所產生的自由基，延緩老化、防止油脂氧化和改善過敏現象。
2. 抑制胃幽門螺旋桿菌與胃癌：研究指出兒茶素類在體外50~100 ppm下，可阻止胃幽門螺旋桿菌(Helicobacter pylori)的增殖，而胃幽門螺旋桿菌的感染與胃癌的發生率有明顯的相關性。
3. 降低血脂預防高血壓：
(1)飲茶具有降血脂的作用，特別是具有降低LDL，並提高HDL的功效。
(2)茶湯中富含的鉀離子，可促進血液中鈉離子排除，而預防高血壓。
(3)茶葉在製作過程經厭氧發酵產生的γ-胺基丁酸具有降血壓及解酒的功效。
4. 抗肥胖：
(1)茶多酚(兒茶素)可抑制細胞中的脂肪酸合成酶，當該酵素被抑制時，體內即不會生成三酸甘油酯等脂肪，而達到脂肪合成減少之目的。
(2)茶鹼(Theophylline)可抑制磷酸二酯酶(cAMP phosphodiesterase)活性，因此cAMP不會被分解，保留cAMP可抑制肝醣合成，促進肝醣分解，並促進三酸甘油酯分解。並能加強腎上腺素作用，腎上腺素可活化脂肪組織中的脂解酶(Lipase)活性，促進脂肪酸分解。
(二)造成茶葉品質在儲藏期間劣變的因子：
1. 高溫、潮濕條件下遇氧：會加速兒茶素氧化(酵素性褐變)。
2. 多酚氧化酶：兒茶素易被氧化生成褐色物質(酵素性褐變)。
3. 金屬離子：兒茶素可與金屬離子結合產生白色或有色沉澱。
(三)預防茶葉品質的劣變方法：預防酵素性褐變
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，以抑制酵素性褐變。
(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、請說明水產煉製品的加工原理？並詳述一段式加熱與多段式加熱對煉製品彈性有何影響？
(一)水產煉製品的加工原理：以魚糕為例
魚糕的主要製作流程包括原料魚採肉、漂洗、脫水、加鹽擂潰、加熱成型等，其原理如下：
1. 採肉：去頭、去尾、去內臟，主要為取得魚體肌肉部份，以取得大部分的魚體肌肉組成，以進行後續的凝膠來增加彈性。
2. 漂洗：增進肌動蛋白(actin)與肌凝蛋白(myosin)比例，以促進凝膠以進行後續的凝膠來增加彈性。
3. 脫水：改變水分含量。步驟前後可加入精濾操作。去除殘餘的骨頭、皮即不受歡迎的暗色肌肉。以去除不會凝膠的成分，以進行後續的凝膠來增加彈性。
4. 加鹽擂潰：具有乳化、均勻混合之功用，其目的是使魚肉組織散開，讓添加的食鹽將鹽溶性蛋白質中之肌凝蛋白(myosin)與肌動蛋白(actin)自肌肉纖維中充分溶出，以便形成煉製品凝膠的網狀結構，增加黏彈性。
5. 加熱成型：使蛋白質變性而破壞蛋白質的共價鍵與非共價鍵，再形成共價鍵與非共價鍵，將水分子保留於蛋白質結構之中而形成凝膠。會影響製品風味及決定彈性之決定步驟。
(二)一段式加熱與多段式加熱對煉製品彈性的影響：
1. 不同加熱溫度的目的：
(1)凝膠溫度帶：約50~60℃，可形成很多共價鍵與非共價鍵，將水分子保留於蛋白質結構之中而形成凝膠，但會依不同魚種、年齡、季節有所差異。
(2)解膠溫度帶：約60~70℃，會因魚肌肉中的蛋白酶於最適溫度下進行蛋白質水解而降低凝膠強度，但會依不同魚種、年齡、季節有所差異。
(3)加熱最後溫度：90℃，可殺死腐敗微生物以提升保存性，並使蛋白質完全變性以利消化吸收。
2. 一段式加熱：直接將生的水產煉製品之半成品加熱至約90℃，維持約20分鐘，因快速通過凝膠溫度帶，故凝膠強度較弱，亦快速通過解膠溫度帶，減少魚肌肉的蛋白質水解。最後使得水產煉製品彈性較弱。
3. 多段式加熱：先將生的水產煉製品之半成品加熱至約50~60℃，維持約10分鐘，使其於凝膠溫度帶形成較多的凝膠，之後再快速加熱至約90℃，維持約20分鐘，以快速通過解膠溫度帶，減少魚肌肉的蛋白酶水解。因於凝膠溫度帶時間較久，故可使水產煉製品彈性較強。
食品加工學
一、食品冷凍是為延緩食品腐敗與劣化之方式，在食品保藏上扮演相當重要的角色。請就下述凍結溫度曲線上各階段(AB, BC, CD, DE, EF, FG, tf)所代表的意義為何？並繪製冷凍循環簡圖說明冷凍機運作達到食品冷凍的原理
1. 各階段代表的意義：
AB降溫至過冷：過冷現象為低於凍結點，但食品中水分尚未結冰。
BC冰晶開始形成：加入結晶核或加以攪拌，則水放出潛熱並開始結冰。
CD凍結最主要階段：此為最大冰晶生成帶。
DE溶質開始結晶：由於溶質濃度越高，結冰點會下降，故此時溶質才開始結冰。
EF水和溶質繼續結晶：直到共晶點(F)，此時食品全面結晶。
FG已凍結食品繼續降溫：直達所提供之低溫。
tf總凍結時間：從凍結開始到凍結完全所需要的時間。
2. 冷凍循環簡圖與運作原理
(1) 冷凝器(condenser)：將含高熱量的冷媒冷卻，使其放熱(Q3)，在通過此點的冷媒，將由高壓氣體冷凝為高壓液體。
(2) 膨脹閥：又稱調節閥，使高壓液態冷媒壓力銳減，發生膨脹；通過此點的冷媒，將有部分高壓液態冷媒，因壓力降低而變為低壓液體。
(3) 蒸發器(evaporator)：冷媒吸收來自於食物的熱量(Q1)，也就是將食物降溫，進行冷凍；通過此點的冷媒，由於吸收熱的關係，全部轉變為低壓氣體。
(4) 壓縮機(compressor)：將蒸發的低壓氣態冷媒藉由機械作功，並產生部分熱量(Q2)，使其壓縮成高壓氣態冷媒；通過此點的冷媒回復為原來的高壓氣體。
(5) 根據能量不滅定律，可得知：冷凝器所放出熱量(Q3)=蒸發器吸收熱量(Q1)+壓縮機壓縮工作熱量(Q2)。
二、生乳為日常生活重要的食品之一，請敘述生乳的製造流程，並說明對生乳入廠品質指標、離心處理、標準化處理、均質與殺菌
依定義：
(1) 生乳：係指直接由乳牛、乳羊擠出之全乳汁未加殺菌或滅菌處理者而言。
(2) 鮮乳：係指生乳經殺菌或滅菌後，供應直接飲用之全乳汁而言。
故此題應該是考鮮乳的製造流程及其提到的各操作原理及目的；另再寫出生乳的入廠品質指標。
1. 生乳的製造流程：
收乳 生乳 離心 暫貯乳 標準化(Standardization) 預熱 均質(Homogenization) 殺菌或滅菌 冷卻 無菌充填 成品 冷藏
2. 各操作重點：
(1) 入廠品質指標：CNS3055(以牛乳為例)
乳脂肪(%)
3.0以上
非脂肪乳固形物(%)
8.0以上
酸度(%)(以乳酸計)
0.18以下
比重(150C)
1.028-1.034
沉澱物(mg/L)
2.0以下
美藍還原試驗
陰性
體細胞數(cell/mL)
A級< 3×105
3×105 < B級 ≤ 5×105
5×105 < C級 ≤ 8×105
8×105 < D級 ≤ 1×106
生菌數(CFU/mL) 1×105以下
酒精反應
以生乳試驗樣本等量之酒精陰性
(2) 離心可分為：
A. 淨化(Clarification)：利用離心淨化器。利用比重差異，使生乳中的髒顆粒、白血球和體細胞移除。若細菌成團或在牛乳中的顆粒上隱藏，會降低巴氏殺菌的效率；此外，可改變非脂肪乳固形物含量。
B. 分離乳指與乳清：利於後續調整乳脂肪含量，並提高儲藏穩定性。
(3) 標準化處理：除鮮牛乳及鮮羊乳外，另一產品特性分為強化鮮乳、低乳糖鮮乳、無乳糖鮮乳。(參考CNS3056) (以牛乳為例)
非脂肪乳固形物
鮮牛乳應在8.25%(m/m)以上；
磷酶試驗陰性。
強化鮮乳
可添加生乳中(除水分外)所含之營養素，其添加物及使用量應符合我國衛生福利主管機關公布之品項、使用範圍及用量標準。
低乳糖鮮乳
乳糖含量不得高於2.0%。
無乳糖鮮乳
乳糖含量不得高於0.5%。
乳脂肪含量
高脂鮮乳：在3.8%(m/m)以上。
全脂鮮乳：在3.0%(m/m)以上，未滿3.8%(m/m)。
中脂鮮乳：在1.5%(m/m)以上未滿3.0%(m/m)。
低脂鮮乳：在0.5%(m/m)以上未滿1.5%(m/m)。
脫脂鮮乳：未滿0.5%(m/m)。
脂肪無調整：3.0%(m/m)以上。
(4) 均質：採用均質機(Homogenizer)操作，可先預熱，提高打散乳脂肪能力。
A. pump：加速牛乳，提高撞擊力或重力。
B. 2組homogenizing valves：為很小的空間，靠impact effect(撞擊)、shear stress(剪力)及pressure drop(壓力降)來完成均質。
(5) 殺菌：採用巴士德殺菌(pasteurization)，100℃以下進行殺菌，無法完全殺滅腐敗菌，但可殺滅病原菌及無芽孢細菌。
A. 低溫長時間(low temperature long time, LTLT)：62~65℃，30分鐘。可殺滅結核菌、傷寒菌、霍亂菌、病原性葡萄球菌及溶血性鏈球菌，但無法完全殺滅腐敗菌。
B. 高溫短時間(high temperature short time, HTST)：72~75℃，15秒。此法可減低食品品質劣化。
三、潔淨標示(clean label)越來越受到消費者的重視，無添加物又可確保食品安全的加工方式也被開發應用，高壓技術應用於食品加工即是其中之一，請說明何謂高壓加工技術？其操作原理為何？與加熱加工比較高壓加工技術有何優點？在食品工業上應用的可能性與範圍、應用限制為何？
1. 高壓加工技術：利用液壓或靜水壓(hydrostatic pressure)的機械力，可說是壓力位能(potential)的利用，而非如殺菌釜等之間接壓力利用法。食品試料因受到所有方向均等之壓縮，可於釋壓後，回復原有型態，且可達到殺菌效果。
2. 操作原理：
(1) 利用Pascal’s principle，於高強度鋼製厚壁圓筒容器中注滿液體，在不使液體洩漏的情況下以強壓力封入活塞，則內部的液體受到壓縮，體積減少而發生高壓(範圍：1000～10000大氣壓；1大氣壓= 0.1 MPa)。此密閉液體之壓力可在任何點都不衰減下傳至各方向，即可均勻受壓。
(2) 此法已被美國食品及藥物管理局列為一種可代替巴斯德殺菌之非加熱的殺菌技術。其作用機制包括破壞微生物細胞膜、使微生物生長所需蛋白質變性、破壞DNA 轉錄及細胞膜上磷脂質固化等，使得生長中的微生物細胞產生重大變化而達到殺菌的效果。
3. 與加熱加工比較高壓加工技術有何優點：
(1) 無化學變化(如梅納反應、維生素破壞或異常生成)
(2) 無梅納反應，故可以保持食品原始顏色及風味
4. 應用的可能性與範圍：固態或固液態混合食品之殺菌。
5. 應用限制：
(1) 對於需要加熱香氣及色澤形成之食品不可使用
(2) 產品需靠柵欄技術搭配(如低溫)才可長期保鮮
(3) 流體食品不適合。但可利用包裝(軟袋或塑膠瓶，如PP、PET或積層袋等材質的包材)方式使用於流體，但須考慮包材的耐高壓與否
(4) 須考慮目標微生物對於高壓的耐受性
(5) 食品水分太低時，食品容易破碎，且效果較差
(6) 能源耗費高
四、罐頭食品的製造在食品工業扮演相當重要的角色。請問何謂低酸性罐頭食品？請以低酸性罐頭食品製造(包裝容器為馬口鐵罐)為例，說明其一般製造程序。特別針對影響罐頭製品品質與安全性最大的三步驟(脫氣、密封、殺菌)詳加說明。就安全起見，低酸性罐頭食品加熱處理對肉毒桿菌孢子殺菌強度之設定必須達到12D，請問其意義為何？
1. 低酸性罐頭食品：指罐頭內容物食品之pH > 4.6。在食品工廠中殺菌目標微生物會依據pH值及食品成分來挑選適當的目標微生物。低酸性罐頭目標微生物為肉毒桿菌(Clostridium botulinum)，需要F = 12D殺菌才能確保肉毒桿菌無法生存並產生毒素，常用殺菌法為100℃以上之商業滅菌。如鮪魚罐頭。
2. 一般製造程序：原料處理 調理 充填 裝罐 注液 脫氣 密封 殺菌 冷卻 成品
3. 安全性最大三步驟：
(1) 脫氣：
A. 目的：
a. 防止好氣性細菌及黴菌的生長。
b. 防止罐頭高溫殺菌時因內容物膨脹致捲封損壞。
c. 減少內容物品質的劣變(氧化作用)。
d. 減少罐內壁與氧作用造成腐蝕。
B. 方法：
a. 加熱脫氣法：裝罐前先將內容物加熱，趁熱裝罐並立即密封。裝罐後以脫氣箱將產品加熱，隨之密封。
b. 真空脫氣法：在真空封蓋機內於捲封前瞬間抽氣後迅速密封的方法，對熱敏感的水果罐頭可用真空封蓋。含多量空氣的蔬果產品，不宜使用本法，多用於水果、蔬菜、魚、肉類之小型罐。
c. 蒸氣脫氣法：以蒸氣嘖射罐瓶上部空隙的位置，以取代空氣而產生真空的方法。
(2) 密封：
A. 目的：隔絕內外，防止外部氧氣與微生物進入，並防止內容物之風味流失。
B. 方法：目前大部分食品罐頭均使用二重捲封(double seaming)：主要部位為托罐盤、軋頭及捲輪。
(3) 殺菌：
A. 目的：殺死微生物、酵素失活、組織軟化、趕走空氣
B. 罐頭殺菌重要因子：
a. 指標性微生物之菌體特性：壓力、溫度與時間
b. 罐頭內容物成分：水活性、酸鹼度、滲透壓、食品添加物與抑菌物質
c. 熱傳導度與熱分布狀態
d. 真空度：即罐內上部空隙，因空氣為熱的不良導體
e. 黏度：黏度越高對流越不利，熱分佈越不均勻
f. 固形物含量：減少對流，相對分佈不均
g. 殺菌釜轉速：影響冷點分佈
h. 罐頭排列方式：與受熱面積有關
4. 12D意義：
(1) 若於食品中於110℃下，測得C. botulinum之D值為2分鐘，為了安全起見，則應提高加熱時間為24分鐘。
(2) D值為在一定溫度下，將微生物數目降低1個對數值，所以在12D的處理下，若初始菌數為106，則經過12D處理後，菌數會變成10-6，代表在100萬個罐頭中只有1個罐頭有可能有肉毒桿菌的存在，又於食品中，常常微生物的數目可能只有103，所以經12D處理後，幾乎不可能還有C. botulinum之存在。
食品衛生安全與法規
一、以食品安全危害的概念，請說明食品中可能存在引起人類疾病或傷害的三大類因子，並說明各因子之特性、傳播途徑與防範措施。
以畜禽等動物性食品原料為例：
(一)生物性危害因子：
1. 特性：病原菌(如雞肉可能存在沙門氏桿菌)、腐敗菌或寄生蟲之的污染、孳長或存活。
2. 傳播途徑：在屠宰時污染、製備過程中污染、而禽類動物之雞腸道有大量沙門氏桿菌，若屠宰時不甚弄破腸道，而會使肉品污染到沙門氏桿菌。
3. 防範措施：生物性危害因子之防制上，必須做到破壞、排除或降低危害、防止再污染、抑制生長與毒素的產生，而禽畜類等動物性食品之生物性風險因子大都倚賴後續加熱步驟去除。
(二)物理性危害因子：
1. 特性：如玻璃、塑膠、木頭、石頭、金屬。
2. 傳播途徑：在製備過程混入或器械損壞而混入等。
3. 防範措施：可利用製備過程中人員的檢測排除異物或利用金屬檢出器偵測金屬異物。
(三)化學性危害因子：
1. 特性：藥物殘留的潛在危害，如殘留農藥(殺蟲、除草劑)、動物用藥(抗生素、磺胺劑、賀爾蒙)、消毒藥劑、環境污染物(重金屬，多氯聯苯)、天然毒素、不允許或過量之食品及色素添加物等。
2. 傳播途徑：於飼養時使用動物用藥而殘留於動物性食品原料、動物經由食物鏈累積於體內等。
3. 防範措施：一旦存在於食材則無法去除，因此慎選肉品來源，如CAS 肉品廠或符合HACCP 之肉類加工廠的肉品，則此危害相對已由來源管控，亦可由供應商評鑑，選擇有監控藥物使用或藥物殘留檢驗者，則可將肉品的藥物殘留判為潛在危害。
二、病原性大腸桿菌在歐美國家是常見造成食品中毒的細菌之一；請說明病原性大腸桿菌的定義，並說明腸出血性大腸桿菌與腸毒素型大腸桿菌之特性、傳染與媒介食品、感染症狀及預防措施。
(一)病原性大腸桿菌(Pathogenic Escherichia coli)的定義：
大腸桿菌為兼性厭氧性細菌，大部分大腸桿菌是無害且存在健康人的腸道中，可提供人體所需的維生素B12和K，亦能抑制其他病菌之生長。該菌在自然界分佈廣泛，一般棲息在人和溫血動物腸道中，故同時可做為食品衛生指標。
大腸桿菌通常不致病，但有些菌株則會使人致病，可引起食品中毒，這些菌株統稱為病原性大腸桿菌，主要分為四種亞群(subgroups)：腸病原性大腸桿菌(EPEC)、腸侵入性大腸桿菌(EIEC)、腸毒素型大腸桿菌(ETEC)、腸出血性大腸桿菌(EHEC)。
(二)腸出血性大腸桿菌之特性、傳染與媒介食品、感染症狀及預防措施：
1. 特性：G(-)菌、桿狀菌、有鞭毛、無芽孢、兼性厭氧性。
2. 傳染與媒介食品：存在不健康動物的腸道中，尤其是不健康的牛腸道中
(1)可經由不健康牛的糞便汙染食物、水源，再以此糞便作為肥料、受污染的水灌溉製程的生菜沙拉，人類再食用此生菜沙拉造成感染。
(2)可經由混入不健康牛腸道的牛絞肉、牛肉而污染，人類再食用此受污染而未全熟的牛絞肉、牛肉造成感染。
3. 感染症狀：可產生類志賀毒素(Shiga-like toxin, Stx)，造成嘔吐、腹痛、腹瀉、發燒、血便、出血性結腸炎、溶血性尿毒症候群。
4. 預防措施：
(1)清潔：調理食品所用之器具、夾子；手；水等應確實保持清潔。
(2)迅速：食品調理後，盡速食用。
(3)加熱與冷藏：75 ℃加熱1分鐘以上即可被殺死，故調理時應充分加熱。若不能馬上加熱煮熟，則置於冰箱中保存。
(4)避免疏忽：調理食品時應戴衛生之手套、帽子及口罩，並注重清潔。
(二)腸毒素型大腸桿菌之特性、傳染與媒介食品、感染症狀及預防措施：
1. 特性：G(-)菌、桿狀菌、有鞭毛、無芽孢、兼性厭氧性。
2. 傳染與媒介食品：存在不健康動物的腸道中，可經由不健康動物的糞便汙染食物、水源，再以此糞便作為肥料、受污染的水灌溉製程的生菜沙拉，人類再食用此生菜沙拉造成感染。
3. 感染症狀：嘔吐、腹痛、嚴重腹瀉、發燒、旅行者腹瀉主因。
4. 預防措施：
(1)清潔：調理食品所用之器具；手；水應確實保持清潔。
(2)迅速：食品調理後，盡速食用。
(3)加熱與冷藏：調理時應充分加熱。若不能馬上加熱煮熟，則置於冰箱中保存。
(4)避免疏忽：調理食品時應戴衛生之手套、帽子及口罩，並注重清潔。
三、請說明多環芳香烴化合物及丙烯醯胺等食品加工過程中產生之有害物質的特性、形成方式、食用安全性及降低攝入風險的方法。
(一)多環芳香烴化合物：
1. 特性：為不包含雜環或取代基，並含有兩個或以上的芳香環所構成的化合物，如苯駢芘(benzo[a]pyrene)，為脂溶性
2. 形成方式：高溫加熱的食品，有氧下，碳氫有機物高溫燃燒不完全，而分解再聚合而成，如炭烤牛肉、牛排、燻魚及各類燻製食品或烘乾食品都會有多環芳香族化合物(PAHs)的存在。
3. 食用安全性：產生苯駢芘(benzo[a]pyrene)之多環芳香烴，食入後，會被肝細胞微粒體的氧化酶代謝成環氧化物，使具致突變性與致癌性，為確定致癌物(IARC 1)。
4. 降低攝入風險的方法：
(1)避免使用高溫加熱的烹調方式，如油炸、燒烤、烘焙，並減少食用量。
(2)多用水煮的方式進行烹調。
(3)不吃或少吃經高溫加熱烹調方式的食品。
(4)平常多補充抗氧化物質。
(二)丙烯醯胺：
1. 特性：丙烯醯胺為三碳的一種不飽和醯胺，為水溶性：
2. 形成方式：高澱粉(醣類)含量之原料(如馬鈴薯製品、麵包、蛋糕、煎餅、黑糖、油條等)經油炸、燒烤、烘焙(高溫加工)，其中天門冬醯胺酸(asparagine)與還原糖經梅納反應(Maillard reaction)為主要途徑。
3. 食用安全性：
(1)丙烯醯胺(acrylamide)經動物(老鼠)肝臟酵素代謝之主要代謝產物為環氧丙醯胺(glycidamide)，研究發現長期暴露於丙烯醯胺環境的老鼠，其體內環氧丙醯胺含量顯著增加，且環氧丙醯胺比丙烯醯胺更易與DNA作用產生突變性，是引發癌症之誘發物質。但人類研究有限。
(2)國際癌症研究中心(IARC)已將丙烯醯胺歸類為極有可能致癌物(probably carcinogenic to humans) (IARC 2A)。
4. 降低攝入風險的方法：
(1)碳水化合物：高碳水化合物的食品較易產生；減少高碳水化合物高溫加熱。
(2)高溫加工：經油炸、燒烤、烘焙製成之食物中含有高量的丙烯醯胺(acrylamide)；減少高溫加熱，可使用水煮。
(3)水分：高水分含量經高溫加工容易產生；高溫加工時盡量減少水分含量。
(4)酸鹼值：鹼性下高溫加工易梅納反應而產生；酸性下高溫加工不容易產生。
(5)時間：高溫加工時間越長，越容易產生；減少高溫加工時間，以減少產生。
四、請說明二氧化碳及一氧化二氮等氣體做為食品添加物之用途、使用食品範圍、限量、限制及規格標準之規定
一)二氧化碳：
1. 用途：品質改良用、釀造用及食品製造用劑。
2. 使用食品範圍、限量：本品可於各類食品中視實際需要適量使用。
3. 限制：限於食品製造或加工必須時使用。
5. 規格標準：
(1)別名：INS No. 290。
(2)定義：
a. 化學名稱：Carbon dioxide、b. C.A.S.編號：124-38-9、c. 化學式：CO2、
d. 分子量：44.01、e. 含量：99.5%以上(v/v)。
(3)外觀：本品為無色、無臭氣體，在0℃，760 mm Hg下，密度約為1.98 g/L。在59大氣壓力下為液態，其中一部分快速蒸發為白色固體(即乾冰)。固態二氧化碳暴露於空氣時，直接昇華為氣態。
(4)特性：下列規格項目適用於氣態二氧化碳，包括自液態及固態二氧化碳產生之氣態二氧化碳。
(二)一氧化二氮：
1. 用途：品質改良用、釀造用及食品製造用劑。
2. 使用食品範圍、限量：本品可於各類食品中視實際需要適量使用。
3. 限制：限於食品製造或加工必須時使用。
5. 規格標準：
(1)別名：Dinitrogen oxide ; Dinitrogen monoxide; INS No. 942。
(2)定義：一氧化二氮為無色、不可燃之氣體，俗稱笑氣(laughing gas)，本品可由加熱分解硝酸銨(Ammonium nitrate) 而得。經加熱分解之高溫具腐蝕性之混合氣體，可經冷卻及過濾移除較高級之氮氧化物，及/或三階段鹼洗、酸洗及鹼洗。一氧化二氮如含有不純物，可以硫酸亞鐵(Ferrous sulfate) 螯合、鐵金屬還原，或以鹼為高級氧化物(higher oxide) 吸附等方式去除。
a. 化學名稱：Nitrous oxide、b. C.A.S.編號：10024-97-2、c. 化學式：N2O、
d. 分子量：44.01、e. 含量：99%以上(v/v)。
(3)外觀：無色無味氣體。
(4)特性：無。
五、請說明我國「食品中微生物衛生標準」中，對於乾酪、奶油及乳脂等食品之大腸桿菌檢驗，其採樣計畫與結果判定之限量標準，並說明該標準是取代或是合併過去的那些衛生標準。
(一)對於乾酪、奶油及乳脂等食品之大腸桿菌檢驗，其採樣計畫與結果判定之限量標準：
參照「食品中微生物衛生標準」(109.10.6)：
二)該標準是取代或是合併過去的那些衛生標準：
衛福部發布訂定食品中微生物衛生標準，自110年7月1日起實施：
衛生福利部(衛福部)歷經多次草案修訂與預告後，於10月6日發布訂定「食品中微生物衛生標準」，整併「一般食品衛生標準」第5條有關微生物之規定，並取代現行「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」及「液蛋衛生標準」等10種標準，以上標準也將配合本次新標準的實施日(110年07月01日)同步修正或廢止。
食品分析與檢驗
一、稀釋的次氯酸水可用於清洗食器但不適合以加熱進行有效殺菌的生鮮即食蔬果，使用時須經充分的清水漂洗以避免殘留，最終食品中殘留的總有效氯含量需低於1 ppm，方符合規範。請說明如何測定食品中的總有效氯含量
總有效餘氯包括：自由有效餘氯與結合有效餘氯。
(一)原理：水樣加入磷酸緩衝液溶和N,N-二乙基-對-苯二胺(N,N-diethy1-p-phenylenediamine；DPD)呈色劑後，水中之自由有效餘氯可將DPD氧化，使溶液轉變為紅色，立即以分光光度計在波長515 nm（或其他特定波長）處量測其吸光度。若於前述反應溶液中再加入多量碘化鉀，則水中之結合有效餘氯可將碘化鉀氧化而釋出碘，碘再氧化DPD，使溶液之顏色加深，可再以分光光度計在波長515 nm處量測其吸光度。
(二)操作步驟：
1. 檢量線製備：[以高錳酸鉀(穩定)取代次氯酸鈉(不穩定)當標準品去氧化DPD呈色，再計算高錳酸鉀相當於氯的量(Chlorine equivalent)，891 mg/L高錳酸鉀相當於1000 mg/L氯濃度]
(1)高錳酸鉀標準溶液之配製：取10.0 mL高錳酸鉀儲備溶液(891 mg/L)，以試劑水(不含氯的純水)稀釋至100 mL。取0.1~8 mL前述稀釋液，再以蒸餾水稀釋至200 mL；配製含一個空白和至少五種濃度的高錳酸鉀標準溶液。
(2)於250 mL三角燒瓶中，依次加入5 mL磷酸鹽緩衝溶液、5 mL DPD呈色劑及高錳酸鉀標準溶液100 mL，使其均勻混合並呈色，以分光光度計在波長515 nm（或其他波長）處測定其吸光度。
(3)將測定液倒回三角燒瓶中，立即以硫酸亞鐵銨(ferrous ammonium sulfate, FAS)溶液滴定至紅色消失，由以下公式計算相當於氯之濃度(mg/L)。以吸光度對應相當於氯之濃度(mg/L)，製備檢量線：(以FAS測定KMnO4)
FAS的meq = KMnO4 meq KMnO4當量轉換為氯
2. 生鮮即食蔬果測定：
(1)取檢體約3 g，精確稱定，置於50 mL離心管中，加入去離子水30 mL，輕搖30秒，上清液經濾膜過濾後，供作檢液。
(2)分別取0.5 mL磷酸鹽緩衝溶液及0.5 mL DPD呈色劑於50 mL三角燒瓶中，加入10 mL檢液，再加入碘化鉀結晶約0.1 g，靜置2分鐘之後，以分光光度計在波長515 nm處測其吸光度。
3. 計算公式：
經分光光度計測得之吸光度藉由檢量線可求得樣品中相當於氯之濃度。
二、膠體金（immune colloidal gold）免疫層析技術常用於食品中動物用藥或農藥殘留之快速篩檢，請說明膠體金標記的呈色原理，並說明一般快篩試劑的組成及使用方式
(一)膠體金標記的呈色原理：
利用抗體-抗原專一性為原理，以偵測特定抗原的存在，若特定抗原存在，則可以利用外觀[如顏色線(、螢光或放射性)]來判斷。
將兩種抗體(可親和特異性抗原的抗體與可親和結合抗體的抗體)先固定於硝化纖維素膜(Nitrocellulose Membrane)的個別兩區帶[測試線(Test Line)與控制線(Control Line)]，當該乾燥的硝化纖維素膜一端加入含有特異性抗原的液態樣品分析物(Analyte)後，由於毛細作用，樣品將沿著該膜向前移動，當移動至結合板(Conjugate Pad)時，特異性抗原會被結合板上帶有膠體金(Gold)、有色乳膠(Latex)或螢光(Fluorophore)等標記的結合抗體親和，繼續移動至固定有可親和特異性抗原的抗體區域時，樣品中的特異性抗原再與該抗體發生特異性親和而形成雙抗體三明治親和，並形成肉眼可辨識的顏色線，最後沒有親和特異性抗原的結合抗體繼續往前移動直到被可親和結合抗體的抗體固定住，並形成肉眼可辨識的顏色線。從兩顏色線(T和C線)，可分析特異性抗原是否存在的免疫診斷。
(二)組成：
1. 主要材質：硝化纖維素膜，可提供液狀樣品毛細流動。一般有塑膠材質外殼包覆，沒有亦可。
2. 樣品板：供含特異性抗原的液狀樣品滴入。
3. 結合板：有膠體金標記的結合抗體，可親和特異性抗原。
4. 測試線(T線)區域：有可親和特異性抗原的抗體。
5. 控制線(C線)區域：有可親和膠體金標記的結合抗體之抗體。
(二)使用方式
1. 購買市售商業化的食品中動物用藥或農藥殘留之快速篩檢。
2. 將固態食品以無菌水均質或直接取一定量的液態樣品加入試劑的樣品板。
3. 等待片刻，若出現兩條顏色線(T線與C線)則代表食品中含食品中動物用藥或農藥殘留。
三、請比較說明傳統聚合酶連鎖反應（polymerase chain reaction, PCR）、反轉錄聚合酶連鎖反應（reverse transcription PCR, RT-PCR）及定量聚合酶連鎖反應（quantitative PCR, qPCR）三者之差異
(一)傳統聚合酶連鎖反應（polymerase chain reaction, PCR）：
1. 原理：利用耐熱性聚合酶(Taq)，使能在體外擴增(大量複製)DNA模板的技術。主要的原理需經過三步驟：
(1)變性(denaturation)：一雙股DNA變性成兩單股DNA。
(2)黏合(annealing)：DNA引子找互補之DNA序列黏合。
(3)延展(extention)：以引子為首以聚合酶(Taq)進行複製。
2. 目的：體外複製標的的DNA。
(二)反轉錄聚合酶連鎖反應（reverse transcription PCR, RT-PCR）：
1. 原理：以mRNA反轉錄成雙股的cDNA為例，以mRNA為模板及oligo-dT為引子(primer)經反轉錄酶(reverse transcriptase)反應所得的DNA，稱之為互補DNA (cDNA)。主要的原理需經過三步驟：
(1)複製單股DNA：以單股mRNA為模板，oligo-dT為引子(primer)利用反轉錄酶複製一段互補的單股DNA。
(2)水解單股RNA：將單股mRNA以氫氧化鈉(NaOH)鹼水解掉。
(3)複製另一股單股DNA：再利用DNA聚合酶I (DNA polymerase I)以已複製好的一段互補的單股DNA為模版，複製另一股單股DNA，成雙股DNA。
2. 目的：將單股RNA，如mRNA、病毒單股RNA等反轉錄成雙股DNA。
(三)定量聚合酶連鎖反應（quantitative PCR, qPCR）：
1. 原理：以DNA結合染劑法(SYBR Green I method)為例，SYBR Green I會很特異性地和DNA雙股螺旋的小溝(minor groove)結合，在水溶液中，單獨的SYBR Green I只會發出少量的螢光(Real time PCR機器可在計算螢光量時將此背景值扣除掉)，但和DNA結合後會發出很強的螢光，因此在PCR過程中，可在每一循環的延展步驟結束時(只有此時DNA才是雙股的)，測量螢光之強弱，即可知每次PCR循環產生了多少PCR產物。主要的原理需經過三步驟：
(1)變性(denaturation)：一雙股DNA變性成兩單股DNA。
(2)黏合(annealing)：DNA引子找互補之DNA序列黏合，SYBR Green I會和雙股DNA結合產生螢光。
(3)延展(extention)與螢光偵測：以引子為首以聚合酶(Taq)進行複製，SYBR Green I會和更多雙股DNA結合產生螢光，並偵測螢光強度。
2. 目的：定量樣品DNA，常用於基因改造食品(GMF)基改DNA含量之檢測，3 %以上須標示，「基因改造」或含「基因改造」字樣。
四、酵素聯結免疫吸附分析法（enzyme linked immunosorbent assay, ELISA）常用於食品中蛋白質抗原的快速篩檢，請列出間接三明治ELISA 法（indirect sandwich ELISA）之檢測步驟，並以此說明檢測原理，並說明間接三明治ELISA 法相較於直接固定抗原的直接ELISA 法（direct ELISA）其優勢何在？
題目出錯，以三明治ELISA(sandwich ELISA)作答
(一)間接三明治ELISA 法（indirect sandwich ELISA）之檢測步驟：
1. 將偵測特定抗原捕捉抗體固定於96孔微量滴定盤(microtitre plate)上。
2. 洗去未固定的特定抗原捕捉抗體。
3. 加入欲測試之樣品。如果樣品中含有特定抗原，將會被捕捉抗體捕捉。
4. 洗去未被捕捉的其他物質。
5. 加入可以與特定抗原結合的偵測抗體，且此偵測抗體帶有酵素。
6. 洗去未結合的偵測抗體。
7. 加入可以與偵測抗體酵素反應的呈色受質，使分解受質而產生顏色，顏色的強度與待測抗原的含量成正比。
8. 以ELISA reader偵測吸光度。
(二)檢測原理：
抗體與抗原的專一性反應已成為許多用來偵測(定性)及定量複雜檢體中特定抗原之多種技術的基礎。其中有一個最具代表性技術是ELISA。
(三)間接三明治ELISA 法相較於直接固定抗原的直接ELISA 法（direct ELISA）其優勢：
1. 具有較高的特異性(專一性)，因為使用了兩種抗體與抗原結合來檢測。
2. 具有較高靈敏度，少量抗原即可偵測。
3. 適用於複雜的食品樣品，因為抗原不需要事先純化。
五、請說明感應耦合電漿光發射光譜儀（inductively coupled plasma-optical emission spectrometry, ICP-OES）之測定原理及組成元件，並說明可能干擾分析之因素
(一)測定原理：
將灰化後之待測定樣品溶於去離子水或硝酸等中，利用高頻電磁感應通入氬氣產生的高溫氬氣電漿(6,000~10,000 ℃)，使導入之樣品受熱後，經由一系列去溶劑、分解、原子化等反應，將位於電漿中之待分析元素形成激發態的原子後，此激發態的原子再鈍化回基態時，會發射特定波長的發射光，發射光具有某個元素的波長特性，最後通過單色光器或濾光鏡再以光增倍管檢測器測定發射光的強度，比對標準曲線以得知某元素的濃度。
(三)可能干擾分析之因素：
1. 檢測過程汙染來源的干擾，如：
(1)實驗試劑保存於會溶出金屬的容器中，如金屬瓶，而溶出金屬元素。
(2)灰化的坩鍋使用前無徹底以鹽酸洗淨並灰化，而於實驗時溶出金屬元素。
(3)空白試驗、標準溶液、樣品試驗無溶於相同的溶劑中及無使用相同的試劑，而於歸零與校正時無法扣除汙染物。
(4)選擇分析的試劑時，沒有選擇無金屬成分的試劑，而造成金屬元素污染。
(6)儀器沒有於分析前先行通入清洗溶劑，而造成前批殘留的金屬元素污染。
2. 霧化器之霧化效果差的干擾。
3. 高頻電磁感應線圈無法產生足夠高溫的氬氣電漿，使金屬形成激發態的原子效率低之干擾。
4. 高壓氬氣鋼瓶壓力不夠，不足以產生足夠的高溫氬氣電漿，使金屬形成激發態的原子效率低之干擾。
5. 光增倍管接收穿透光不穩定的干擾。
6. 標準曲線製作之決定係數(R2)低的干擾。
食品工廠管理
一、新產品開發是維持企業永續發展的不二法門，在設計新產品的功能時，需遵循一定的原則，請說明新產品功能設計的原則
(一)新產品功能設計的原則：考量消費者、業者
1. 官能特性：
如色、香、味、舌感、觸感、咬感等能滿足五官生理的特性。
2. 心理特性：
符合消費者心理需求，如新潮、尖端、名牌、身份及高貴感等。
3. 機能特性：
具保健功效、品質好、不易變質等。
4. 生產特性：
生產容易、品質好維持等。
5. 健康特性：
營養豐富、天然、安全等。
6. 經濟特性：
售價便宜、生產成本低、維護費低等。
(二)新產品包裝之功能設計的原則：考量消費者、業者
1. 公司所追求的產品形象。
2. 包裝的成本、製造的時間、可行性、再利用性。
3. 包裝的尺寸、材料、型狀、顏色、重量、保護性、拆封容易度。
4. 主要消費者的性別、年齡、薪資水準。
5. 包裝的圖樣、質感與標示。
二、請以餐飲業為例，說明食品餐飲採購作業流程。
(一)食品餐飲採購作業流程：
1. 進行市場調查，選擇好供應商，商洽談判，簽訂供貨合約或訂單。
2. 盤點原料庫存，根據餐廳營業預估，制訂採購計劃，報餐廳經理審批，並確認集體採購和自主採購的品項。
3. 按採購計劃向財務人員申請集體採購品項及數量，報集體採購中心下單統一採購。
4. 按採購計劃向財務人員申請自主採購品項及數量，向供貨商採購。
5. 安排人員按訂單接貨，並驗收貨物。
6. 驗收合格，依照餐廳庫房定位圖入庫貨物，正確儲存。
7. 財務部憑收貨憑證付款結帳。
8. 倉庫部根據領料單，安排廚房日常領貨。
(二)餐飲採購作業流程，可以更簡單地劃分為採購、驗收、倉管、發放：
1. 採購：評選良好且適合的供應商進行採購，並簽訂供貨合約或訂單。
2. 驗收：進貨管理：
(1)預定交貨驗收時間。
(2)預定交貨之品質。
(3)依合約書內所指定之地點交貨。
(4)依合約書上所訂的數量來點收。
(5)凡不符合規定之貨品，一律拒收。
(6)採購人員於貨品收到驗收後，應給予供應商驗收證明書。
3. 倉管：庫房管理重點：
(1)需注意放置領用順序、分類而集中之。
(2)定位管理(將庫房中之區域及儲存櫃架予以標記編號，並登記於位置卡上)。
(3)設存料標與存量卡。
(4)適時盤點庫存。
(5)隨時防火防盜。
(6)不得將貨品直接放置地面，應以棧板隔開，或放置於貨架上。
(7)應防止太陽直曬，並有隔絕齧齒類動物進入之裝置，並保持乾
4. 發放：出貨管理重點：
(1)正確性：數量與品質應正確無誤。
(2)安全性：確保領料(出貨)人員及搬運車輛之安全。
(3)經濟性：人員及作業應經濟有效。
(4)準確性：時間應符合使用者的需要。
(5)先進先出：先入倉庫之貨品，應先進行出貨。
三、請以圖示說明品質管制七大手法（QC 七大手法）
(一)特性要因圖(魚骨圖)定義：(條理分明)
對於結果(特性)與原因(要因)間或所期望之效果(特性)與對策間的關係，以箭頭連結，詳細分析原因或對策的一種圖形稱為特性要因圖
(二)柏拉圖(ABC圖)：(把握重點)
根據所搜集之數據，按不良原因、不良狀況、不良發生位置等不同區分標準，以尋求佔最大比例之原因、狀況或位置的一種圖形，以判定問題的癥結，並可針對問題加以改善，稱為柏拉圖
(三)檢核表(查核表)：(簡易有效)
檢核表是一種為便於收集數據，使用簡單記號。填記，並與以統計整理，以獲得情報的手法，是一種很有用處的品質管制手法
(四)層別法：(比較分析)
無固定圖形(可用查核表、管制圖等)，為區別原料、機械、人員、加工條件、時間、環境、產品等，分別收集數據找出各層別間之差異比較分析，針對差異加以改善的方法為層別法
(五)散佈圖：(簡易關係)
為研究兩個變量間之相關性，而搜集成對兩組數據，在方格紙上以點來表示出兩個特性值之間相關情形的圖形
(六)管制圖：(趨勢明朗)
是一種以實際產品品質特性與根據過去經驗所判明的製程能力的管制界限比較，而以時間順序用圖形表示者
(七)直方圖(柱狀圖)：(了解品質)
將所搜集的數據、特性值或結果值如長度、重量、時間、硬度、水份等計量值，在一定的範圍橫軸上加以區分成幾個相等的區間，依其分布的次數，用柱形表示的圖形
四、依據衛生福利部「食品安全管制系統準則」，請說明：
(一)管制小組的成員應如何組成？
(二)管制小組的成員，對於相關的訓練證明及持續訓練課程，應符合那些要求？
(一)管制小組的成員組成：
參照「食品安全管制系統準則」(107.5.1)第三條第二項：
管制小組成員，由食品業者之負責人或其指定人員，及專門職業人員、品質管制人員、生產部(線)幹部、衛生管理人員或其他幹部人員組成，至少三人，其中負責人或其指定人員為必要之成員。
(二)管制小組的成員，對於相關的訓練證明及持續訓練課程的要求：
參照「食品安全管制系統準則」(107.5.1)第四條：
管制小組成員，應曾接受中央主管機關認可之食品安全管制系統訓練機關(構)(以下簡稱訓練機關(構))辦理之相關課程至少三十小時，並領有合格證明書；從業期間，應持續接受訓練機關(構)或其他機關(構)辦理與本系統有關之課程，每三年累計至少十二小時。前項其他機關(構)辦理之課程，應經中央主管機關認可。
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