108 年 國立臺灣師範大學營養科學碩士學位學程《食物學相關科目》

此題主要考驗學生對人類味覺生理學的理解，包括味覺的產生機制、味覺受體以及常見的五大基本味覺（酸、甜、苦、鹹、鮮）與其他味覺（辣、澀）的化學物質基礎。

味覺的生理學基礎：
人體對味道的感知始於口腔中的味蕾（taste buds）。味蕾是位於舌頭、軟顎、會厭等部位的特殊感覺器官，其中含有味覺感受器細胞（taste receptor cells）。當食物中的可溶性化學物質接觸到味覺感受器細胞的微絨毛時，會引發一系列的細胞內訊號傳遞，最終產生神經衝動，經由味覺神經傳遞到大腦的味覺皮質（gustatory cortex），經過整合處理後，我們就能感知到食物的味道。

不同種類的味覺感受器細胞對特定的化學物質有較高的敏感度。例如：

• 酸味： 主要由氫離子（$H^+$）觸發，這些離子會進入或阻斷離子通道，改變細胞膜電位。
• 甜味： 主要由糖類（如葡萄糖、果糖）、人工甜味劑等分子與特定的G蛋白偶聯受體（GPCRs），主要是T1R2/T1R3受體結合，觸發細胞內訊號。
• 苦味： 由多種結構不同的化合物觸發，許多苦味物質與T2R家族的GPCRs結合。
• 鹹味： 主要由鈉離子（$Na^+$）等單價陽離子觸發，這些離子通過特定的鈉離子通道進入細胞，改變細胞膜電位。

此題考驗學生對雞蛋新鮮度判斷方法的知識，包含感官、物理及化學等不同層面的指標。

判斷雞蛋新鮮度的方法眾多，以下列舉五種常見且有效的方法：

1. 觀察蛋殼：

   • 新鮮雞蛋： 蛋殼表面通常較為粗糙，帶有粉狀的角質層（bloom），氣孔較不明顯。
   • 不新鮮雞蛋： 蛋殼表面會變得光滑，粉狀角質層會因清洗或時間流逝而脫落，氣孔可能因水分蒸發而變得較明顯。

2. 照蛋（Candling）：

   • 將雞蛋放在強光（如手電筒）前照射，觀察蛋的內部結構。
   • 新鮮雞蛋： 蛋黃飽滿、集中在中心，緊貼著蛋白，氣室（air cell）非常小，通常小於0.5公分。
   • 不新鮮雞蛋： 蛋黃會變得扁平、容易散開，靠近蛋殼；氣室會隨著時間推移，水分蒸發而增大，可能達到1公分以上，甚至看到蛋黃在氣室內晃動。

3. 沉水法（Water Test）：

   • 將雞蛋放入裝有清水的碗中。
   • 新鮮雞蛋： 由於氣室小，雞蛋會沉在水底，並可能稍微傾斜。

此題主要考驗學生對雞蛋中乳化劑成分的理解，以及對油水兩相乳化體系（O/W和W/O）的認識與應用。

雞蛋的乳化劑功能：
雞蛋之所以具有乳化劑的功能，主要是因為其含有卵磷脂（Lecithin）和蛋白質。

• 卵磷脂： 卵磷脂是一種磷脂質，其分子結構具有親水端（磷酸基團）和親油端（脂肪酸鏈）。這種「兩親性」（amphiphilic）的結構使得卵磷脂能夠懸浮於水和油的界面，一端親近水相，另一端親近油相，從而降低油水之間的表面張力，穩定油水混合物，防止油水分離，因此扮演著極佳的乳化劑角色。
• 蛋白質： 雞蛋中的蛋白質（如白蛋白）在高溫或機械作用下會變性，展開其分子結構，暴露出親水和親油基團，也能在一定程度上吸附在油滴表面，提供空間位阻和靜電排斥，幫助穩定乳化體系。

O/W型與W/O型乳化：
乳化體系是指將兩種互不相溶的液體（通常是油和水）分散形成穩定混合物的體系。根據哪種液體是以小液滴的形式分散在另一種液體中，乳化體系可分為兩種：

1. O/W型乳化（Oil-in-Water emulsion）：
   • 定義： 指油滴（Oil droplets）分散在連續的水相（Water phase）中。

此題考驗學生對食品添加物安全性評估，特別是國際組織（WHO/FAO）所採用的毒性試驗項目及其意義的了解。

WHO與FAO所制定的「食品添加物安全性確認法」是一個系統性的風險評估流程，旨在確保食品添加物在預期使用量下對人體是安全的。其毒性試驗（Toxicity Testing）項目涵蓋了廣泛的評估範圍，以確定潛在的健康風險。主要項目包括：

1. 急性毒性試驗 (Acute Toxicity Studies)：

   • 目的： 評估單一或短時間內高劑量暴露於添加物時可能產生的不良反應。
   • 方法： 通常給予實驗動物（如大鼠、小鼠）一次或數次不同劑量的受試物，觀察其存活率、臨床症狀、器官病變等，並計算半數致死劑量（LD50）。
   • 意義： 提供初步的毒性資訊，了解其潛在的危害程度。

2. 亞慢性毒性試驗 (Subchronic Toxicity Studies)：

   • 目的： 評估動物在較長時間（通常為90天）內，每日重複暴露於不同劑量添加物時的影響。
   • 方法： 實驗動物在90天內每日給予不同劑量受試物，觀察體重、攝食量、血液生化指標、尿液分析、器官重量、組織病理學變化等。
   • 意義： 檢測在較長期的、接近預期人體暴露水平下的毒性反應，並確定無明顯不良反應劑量（NOAEL, No Observed Adverse Effect Level）。

3. 慢性毒性與致癌性試驗 (Chronic Toxicity and Carcinogenicity Studies)：

   • 目的： 評估動物在終生（通常為1-2年）或大部分生命週期內，長期低劑量暴露於添加物時的影響，特別是評估其致癌潛力。
   • 方法： 實驗動物在動物的生命週期內給予不同劑量的受試物，密切監測動物的健康狀況、腫瘤發生率、壽命等。
   • 意義： 這是評估食品添加物長期安全性，尤其是致癌風險的最重要試驗。

此題主要考驗學生對食品安全管理系統HACCP的理解，包括其核心概念和實施原則。

HACCP的基本意涵：
HACCP（Hazard Analysis and Critical Control Point）是一種系統性的、預防性的食品安全管理工具。其基本意涵是：

• 預防性： 強調在食品生產、加工、準備、包裝、儲存和運輸的過程中，主動識別、評估和控制潛在的危害（生物性、化學性、物理性），而非事後補救。
• 系統性： 透過一套結構化的方法，分析從原料到最終產品的每一個環節，找出可能影響食品安全的關鍵點。
• 危害分析 (Hazard Analysis)： 識別所有潛在的危害，並評估其發生的可能性及其對健康的嚴重性。
• 重要管制點 (Critical Control Point, CCP)： 確定在生產過程中，哪些點是必須嚴格控制，才能預防、消除或將危害降低到可接受水平的關鍵節點。

簡單來說，HACCP就是「透過分析危害，並在關鍵點上進行控制，來確保食品安全」的一種管理體系。

HACCP的七大原則：
國際公認的HACCP七大原則是實施HACCP計畫的基礎框架：

1. 進行危害分析 (Conduct a Hazard Analysis)：

   • 分析生產過程中可能出現的所有潛在危害（生物性、化學性、物理性），並評估這些危害的風險程度。

2. 確定重要管制點 (Determine Critical Control Points, CCPs)：

   • 根據危害分析的結果，確定生產流程中哪些步驟是必須嚴格控制，以預防、消除或將危害降低到可接受程度的關鍵點。

此題考驗學生對我國現行食品中污染物及毒素衛生標準的認識，特別是關於重金屬和真菌毒素的種類。

核心觀念： 食品安全衛生管理法第17條授權訂定「食品中污染物質及毒素衛生標準」，旨在規範食品中可能存在的有害物質，以保障消費者健康。這些物質包含重金屬、真菌毒素、農藥殘留、動物用藥殘留等。本題聚焦於重金屬與真菌毒素。

(一) 食品中重金屬限量所涵蓋的金屬種類 (14分)

根據我國「食品中污染物質及毒素衛生標準」，規範為食品中限量管理的重金屬主要有以下幾種：

1. 鉛 (Lead, Pb)
2. 鎘 (Cadmium, Cd)
3. 汞 (Mercury, Hg)
4. 砷 (Arsenic, As)
5. 鉻 (Chromium, Cr) (主要關注六價鉻，但標準通常以總鉻表示，需注意不同形態的毒性差異)
6. 鎳 (Nickel, Ni) (主要針對某些特定食品，如嬰幼兒食品)
7. 錫 (Tin, Sn) (主要針對罐頭食品)

補充說明： 雖然標準中列出的重金屬種類會隨時更新，但上述七種是常見且重要的管制項目。題目要求寫出名稱，列出這些金屬即可得分。

(二) 食品中真菌毒素限量所涵蓋的種類 (16分)

此題考驗學生對魚介類（海鮮）新鮮度判斷方法的了解，特別是化學指標的應用，以及其在不同儲存條件下的適用性。

核心觀念： 魚介類在捕撈後，其體內蛋白質會經歷一系列的生化變化，包括酶促分解和微生物作用，這些變化會導致鮮味物質的減少和風味物質的產生，進而影響其新鮮度。化學指標是量化這些變化的重要工具。

(一) 冷凍食品類衛生標準中關於揮發性鹽基態氮 (VBN) 的規範與原理 (10分)

• 規範的化學指標： 根據我國「冷凍食品類衛生標準」，對於冷凍鮮魚介類，主要規範的化學指標是 揮發性鹽基態氮 (Volatile Basic Nitrogen, VBN)。雖然標準中也可能提及其他指標，但VBN是判斷魚類腐敗程度的經典指標之一。
• 物質形成的原因： 魚介類在捕撈後，其體內的蛋白質會受到自身酶（如蛋白質酶）和來自魚體表面及鰓、腸道中微生物的酶的作用，發生水解。這個過程稱為蛋白質的腐敗分解（putrefaction）。蛋白質分解會產生多種含氮化合物，其中一部分是揮發性的，例如氨（$NH_3$）、三甲胺（Trimethylamine, TMA）、胺類（amines）等。這些揮發性化合物的總量，以氮原子計算，即為VBN。
• 測定原理： 測定VBN通常採用 微量擴散法 (Microdiffusion Method) 或 滴定法 (Titration Method)。
  • 基本原理： 將一定量的魚肉樣品磨碎，加入水或緩衝液，使揮發性鹽基化合物釋放出來。然後，在鹼性條件下（如加入飽和碳酸鈉或氧化鎂），這些揮發性化合物會從樣品中揮發出來。
  • 微量擴散法： 將樣品置於微量擴散皿的一側，並加入鹼。另一側放置吸收液（如硼酸溶液），蓋上皿蓋，讓揮發性物質擴散到吸收液中並被吸收。最後，用標準酸（如鹽酸）滴定吸收液，根據消耗的酸量計算VBN含量。
  • 滴定法： 樣品與鹼混合後，可能直接加熱蒸餾，或將揮發性物質通過蒸氣蒸餾導入酸性吸收液中，然後用標準酸滴定。
  • 結果表示： 通常以每 100 克樣品中所含的揮發性鹽基態氮的毫克數（mg N / 100 g sample）來表示。VBN值越高，表示魚肉的腐敗程度越嚴重，新鮮度越差。

(二) 適用於生魚片鮮度指標的化學變化與原理 (10分)

• 適用指標： 在細菌未明顯增加前即可測得的生化學變化，更適用於做為生魚片鮮度指標的是 K值 (K-value)。
• K值形成的原因： K值是衡量魚肉中 三磷酸腺苷 (ATP) 及其代謝產物比例的指標。ATP是魚體內細胞活動的能量來源。魚類死亡後，ATP的合成停止，但分解代謝仍在繼續。