112 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（含食物學、食品衛生與安全）》

本題主要在探討食品安全管理的核心概念，包括危害的分類、危害與風險的區別，以及風險分析的運作流程。

(一) 食品中的危害因子主要可分為三大類：生物性危害、化學性危害及物理性危害。

1. 生物性危害 (Biological hazards)：指由微生物（如細菌、病毒、寄生蟲）或其毒素所引起的危害。
   • 舉例：沙門氏菌 (Salmonella)。沙門氏菌是一種常見的食源性致病菌，若攝入受污染的食物，可能引起腹瀉、發燒、腹部絞痛等症狀。
2. 化學性危害 (Chemical hazards)：指由食品中天然存在的或外加的化學物質所引起的危害，包括天然毒素、農藥殘留、獸藥殘留、環境污染物、食品添加劑不當使用或過量等。
   • 舉例：黃麴毒素 (Aflatoxin)。黃麴毒素是由黃麴黴菌等產生的一種真菌毒素，常污染穀物、堅果等，長期攝入可能對肝臟造成損害，並有致癌性。
3. 物理性危害 (Physical hazards)：指食品中可能存在的非預期的異物，可能對消費者造成傷害，如割傷、刺傷、斷牙等。
   • 舉例：玻璃碎片。在食品加工過程中，若有玻璃容器破損，碎片可能混入食品中，造成消費者口腔或消化道受傷。

(二) 危害 (hazard) 和風險 (risk) 的差異與兩者之相關性：

• 危害 (Hazard)：是指食品中可能引起不良健康效應的生物、化學或物理性因子，或食品所處的狀況。危害是潛在的、固有的，本身不必然會造成傷害。例如，食品中存在沙門氏菌，沙門氏菌本身就是一個危害。
• 風險 (Risk)：是指危害發生的可能性及其對人體健康造成不良影響的嚴重程度。風險是一個機率的概念，是危害的暴露量與危害的嚴重程度的函數。例如，吃到含有沙門氏菌的食物，且攝入的菌量達到一定程度，進而導致食物中毒的可能性及其嚴重程度，這就構成了風險。
• 相關性：危害是風險的根源。沒有危害，就沒有風險。

本題主要探討我國健康食品安全評估方法中，關於「分層試驗法」的應用，以及基因毒性試驗的相關規定。

(一) 「分層試驗法」(Tiered Approach) 的概念：
分層試驗法是一種循序漸進、風險導向的評估策略。其核心概念是根據健康食品的成分、預期攝取量、潛在的健康風險程度，來決定所需進行的試驗種類和試驗數量。

• 基本原則：從較簡單、較低成本、較少動物使用的試驗開始，若結果顯示有疑慮，則進入下一層級，進行更深入、更複雜的試驗。
• 目的：
  1. 效率提升：避免對所有產品都進行相同程度的嚴格試驗，節省時間和資源。
  2. 動物福利：減少不必要的動物試驗。
  3. 精準評估：針對具有較高潛在風險的產品，進行更全面的評估，確保其安全性。
  4. 國際接軌：符合國際上常見的風險評估策略。
     在健康食品安全評估中，分層試驗法通常會從初步的資料審查、毒理學篩檢試驗開始，若有必要，再進行更長期的毒性試驗、生殖發育毒性試驗、致癌性試驗等。

(二) 此次修法重點之一為合併與刪除非必要的試驗，並增修訂整合設計。

• 合併並刪除的非必要試驗：根據過去的經驗與國際趨勢，過去的「急性毒性試驗」(Acute toxicity test) 在許多情況下被認為並非絕對必要，特別是對於已有多項毒理學數據支持的成分。此次修法將其合併或在某些情況下刪除，不再作為獨立的、強制性的試驗項目。
• 增修訂的試驗整合設計：
  1. 毒性試驗的整合：過去可能將亞急性毒性、慢性毒性等分開進行，現則傾向於將這些試驗進行整合設計，例如，將亞急性毒性試驗 (28天) 與慢性毒性試驗 (90天或更長) 的部分終點或試驗動物群組進行整合，以提高效率並減少試驗動物的使用。
  2. 基因毒性試驗的整合：將體外與體內基因毒性試驗進行更合理的銜接和應用，例如，若體外試驗結果為陰性，則可能免除體內試驗。
  3. 結合代謝與毒性研究：在毒性試驗中，更重視對物質在體內的吸收、分布、代謝和排泄 (ADME) 的研究，以更好地解釋毒性結果。
• 上述修訂試驗設計的目的：

本題主要考驗對我國「包裝食品營養標示應遵行事項」中關於特定名詞定義及熱量計算的了解。

(一) 「膳食纖維」的定義：
根據我國「包裝食品營養標示應遵行事項」，膳食纖維是指「非消化性碳水化合物，包含植物細胞壁成分、寡糖類、木質素等」。
重點在於「非消化性」以及其組成來源。

(二) 「反式脂肪(酸)」的定義：
根據我國「包裝食品營養標示應遵行事項」，反式脂肪(酸)是指「食品中含有之反式脂肪酸，其含量佔脂肪總量百分之零點三以上時，應於營養標示中予以標示」。
這裡的定義更側重於標示的門檻，但其本質是指反式脂肪酸。更精確地說，反式脂肪酸是脂肪酸鏈中含有一個或多個雙鍵，且其中至少一個雙鍵為反式構型的脂肪酸。

(三) 依規定包裝食品營養標示的熱量計算方式：
我國的營養標示熱量計算，大多採用「環球營養係數」(Atwater system) 的改良值。各類營養素的熱量係數如下：

• 碳水化合物 (Carbohydrate)：每克提供 4 大卡 (kcal)。
• 蛋白質 (Protein)：每克提供 4 大卡 (kcal)。
• 脂肪 (Fat)：每克提供 9 大卡 (kcal)。
• 膳食纖維 (Dietary Fiber)：在熱量計算時，膳食纖維通常被視為「非消化性碳水化合物」，其熱量貢獻度較低，一般採用的係數為 每克提供 2 大卡 (kcal)。

本題主要考驗對蔬菜中酚類化合物的種類、來源及其對人體健康益處的知識。

首先，需列舉出三種常見的蔬菜，並說出其主要富含的酚類化合物，最後闡述這些化合物對人體的生理功能。

範例蔬菜與其酚類化合物及生理功能：

1. 蔬菜一：洋蔥 (Onion)

   • 富含的酚類化合物：主要富含類黃酮 (Flavonoids)，特別是槲皮素 (Quercetin) 及其衍生物。此外，也含有酚酸類化合物。
   • 對人體有益的生理功能：
     • 抗氧化作用：槲皮素是一種強效的抗氧化劑，能清除體內的自由基，減少氧化壓力，保護細胞免受損傷。
     • 抗發炎作用：槲皮素能抑制發炎反應的相關訊號傳遞路徑，有助於減輕慢性發炎。
     • 心血管保護：可能有助於降低血壓、改善血脂、防止血小板凝集，進而保護心血管健康。
     • 抗癌潛力：一些研究顯示槲皮素可能抑制癌細胞生長，誘導癌細胞凋亡。

2. 蔬菜二：番茄 (Tomato)

   • 富含的酚類化合物：最著名的是類胡蘿蔔素 (Carotenoids)，其中番茄紅素 (Lycopene) 是最主要的成分。此外，也含有酚酸類，如對香豆酸 (p-Coumaric acid) 和綠原酸 (Chlorogenic acid)。
   • 對人體有益的生理功能：
     • 強效抗氧化：番茄紅素是自然界中最強的抗氧化劑之一，能有效清除單線態氧等活性氧物質。
     • 預防癌症：番茄紅素與降低前列腺癌、肺癌、胃癌等風險有關。
     • 心血管健康：番茄紅素有助於降低低密度脂蛋白膽固醇 (LDL-C) 的氧化，減少動脈粥狀硬化的風險。
     • 皮膚保護：可能對紫外線引起的皮膚損傷有保護作用。

3. 蔬菜三：菠菜 (Spinach)

   • 富含的酚類化合物：富含酚酸類，如綠原酸 (Chlorogenic acid)、咖啡酸 (Caffeic acid) 等。

本題分為兩部分，第一部分考驗對酒精發酵原理的理解，第二部分則考驗對我國飲料產業分類的認識。

第一部分：酒精發酵之原理 (5分)

酒精發酵 (Alcoholic fermentation) 是一種無氧呼吸作用，主要由酵母菌 (Yeast) 或某些細菌在無氧或缺氧的條件下，將糖類（主要是葡萄糖或果糖）轉化為乙醇 (Ethanol，即酒精) 和二氧化碳 (Carbon dioxide) 的過程。

• 參與的微生物：主要是酵母菌，如釀酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)。
• 起始物：糖類，如葡萄糖 ($C_6H_{12}O_6$)。
• 反應條件：無氧或低氧環境。
• 產物：乙醇 ($C_2H_5OH$) 和二氧化碳 ($CO_2$)。
• 反應方程式：
  $C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{酵母菌, 無氧} 2 C_2H_5OH + 2 CO_2$
• 過程簡述：
  1. 糖解作用 (Glycolysis)：在細胞質中進行，將葡萄糖分解為丙酮酸 (Pyruvate)。這個過程產生少量的 ATP (能量) 和 NADH。
  2. 丙酮酸的轉化：在無氧條件下，丙酮酸首先被脫羧酶 (decarboxylase) 催化，失去一個二氧化碳分子，生成乙醛 (Acetaldehyde)。
  3. 乙醛的還原：生成的乙醛被 NADH 還原，生成乙醇。這個步驟同時也將 NADH 氧化為 NAD+，使糖解作用得以繼續進行，因為 NAD+ 是糖解作用必需的輔酶。

總結來說，酒精發酵的原理是利用微生物，在無氧條件下，將糖類分解，產生酒精和二氧化碳，並從中獲取能量。

第二部分：我國飲料產業產品分類 (10分)

根據我國經濟部工業局的分類及經濟部智慧財產局的定義，飲料產業的產品可以根據其原料、製程、成分、功能等特性，分為不同的類別。題目要求舉出五類。以下是常見的分類及其說明：

1. 茶飲料 (Tea Beverages)：
   • 說明：以茶葉為主要原料，經沖泡、萃取、調製等過程製成的液態飲品。可再細分為紅茶、綠茶、烏龍茶、花草茶等。
   • 例子：瓶裝紅茶、罐裝綠茶、手搖飲店的各種茶飲。

本題考驗對油脂變質 (rancidity) 的檢測方法及其原理的了解。油脂變質主要有兩種形式：水解性變質 (hydrolytic rancidity) 和氧化性變質 (oxidative rancidity)。常見的檢測方法主要針對這兩方面進行評估。

油脂變質的檢測方法：

1. 酸價 (Acid Value, AV)

   • 原理：測定油脂中游離脂肪酸 (Free Fatty Acids, FFA) 的含量。油脂在儲存過程中，若有水分存在，或受到高溫、酵素作用，會發生水解反應，生成游離脂肪酸。酸價的升高表示油脂的水解程度增加，可能伴隨異味產生，是水解性變質的指標。
   • 檢測方法：通常使用氫氧化鉀 (KOH) 或氫氧化鈉 (NaOH) 標準溶液進行滴定。以油脂 1 克完全中和所需之 1 莫耳的鹼量 (mg KOH) 作為酸價。
   • 意義：酸價升高表示油脂水解嚴重，品質下降。

2. 過氧化價 (Peroxide Value, PV)

   • 原理：測定油脂氧化初期所產生的過氧化物 (hydroperoxides) 的含量。油脂在接觸氧氣、光照、金屬離子催化等條件下，會發生自由基連鎖反應，生成過氧化物。過氧化物本身無味，但其進一步分解會產生醛、酮、酸等揮發性物質，造成油耗味 (rancid odor)。過氧化價是評估油脂氧化性變質的早期指標。
   • 檢測方法：常用碘量法 (Iodometric titration)。油脂中的過氧化物會將碘離子 ($I^-$) 氧化成碘 ($I_2$)，然後用硫代硫酸鈉 ($Na_2S_2O_3$) 標準溶液滴定釋放出的碘。
   • 意義：過氧化價升高表示油脂氧化程度增加，品質下降。

3. 碘價 (Iodine Value, IV)

   • 原理：測定油脂中不飽和脂肪酸雙鍵的總量。碘價越高，表示油脂的不飽和度越高，其雙鍵越多，越容易被氧化，因此越容易變質。碘價本身並非直接測量變質，而是評估油脂的「潛在變質風險」。

本題主要考驗對肉品嫩化處理方法的知識。肉品的嫩度是影響其食用品質的重要因素，嫩化方法可分為物理、化學和生物學方法。

以下列舉四種常見且常用的肉品嫩化方法：

1. 物理方法：切割 (Cutting)

   • 說明：這是最直接且常見的方法。透過將肉品逆著肌纖維的方向進行切割，可以縮短肌纖維的長度，減少咀嚼時對肌纖維的阻力，從而提高嫩度。例如，將牛排逆紋切，或將雞胸肉、豬肉切成較小的塊狀或條狀。
   • 原理：減少了需要咀嚼的肌纖維長度，降低了咀嚼所需的力。

2. 酵素法嫩化 (Enzymatic Tenderization)

   • 說明：利用肉品加工中添加的具有蛋白酶活性的酵素，來分解肉品結締組織中的膠原蛋白和肌纖維蛋白。常用的嫩肉酵素包括來自鳳梨的鳳梨酵素 (Bromelain)、來自木瓜的木瓜酵素 (Papain)、來自無花果的無花果酵素 (Ficin) 等。這些酵素可以透過醃漬、噴灑或注射等方式作用於肉品。
   • 原理：酵素水解結締組織和肌纖維蛋白，使其結構鬆散，從而提高肉品的嫩度。需注意控制酵素用量和作用時間，過度使用可能導致肉品質地過於軟爛，影響風味。

3. 物理方法：熟成/掛乾熟成 (Aging/Dry Aging)

   • 說明：將肉品（特別是牛肉）在嚴格控制溫度、濕度和通風條件下，進行一段時間的儲存（通常為數天至數週）。在此過程中，肉品內部原有的酵素會緩慢作用，分解肌肉組織中的蛋白質和結締組織。
   • 原理：自體酵素作用（如兒茶素酶 Cathepsin、彈性蛋白酶 Elastase 等）分解蛋白質，特別是肌纖維之間的結締組織（如膠原蛋白），使肉品變得更嫩。