112 年 國立臺灣大學食品安全與健康研究所《食品安全》

世界衛生組織（WHO）提出的「食品安全五要原則」（Five Keys to Safer Food）是為了預防食源性疾病，其核心概念涵蓋了食品從生產到消費過程中的關鍵安全措施。這五項原則及其預防的食品危害如下：

五要原則與預防的食品危害：

1. 保持清潔 (Keep clean):

   • 核心訊息： 勤洗手，並在處理食物前後徹底清潔雙手；清潔所有處理食物的表面及器具；用飲用水清洗蔬果。
   • 預防的食品危害： 主要預防由微生物（細菌、病毒、寄生蟲）污染所引起的疾病。例如，不潔的手可能將糞口傳播的病原體（如諾羅病毒、A型肝炎病毒、大腸桿菌）帶入食物。不潔的砧板、刀具或抹布也可能交叉污染生食與熟食，導致病原體在食物中滋生或傳播。

2. 生熟分開 (Separate raw and cooked):

   • 核心訊息： 生食與熟食分開處理；使用不同的刀具和砧板處理生食和熟食；將生食存放在容器中，避免生食的汁液滴到其他食物。
   • 預防的食品危害： 防止生食（特別是肉類、禽類、海鮮）中的病原體交叉污染到已烹煮或可直接食用的食物。常見的致病菌如沙門氏菌、彎曲桿菌、李斯特菌等，若未經烹煮，可能造成嚴重的食物中毒。

3. 煮熟食物 (Cook thoroughly):

   • 核心 કહે: 將食物徹底煮熟，特別是肉類、禽類、蛋類和海鮮；湯和燉菜應煮沸；徹底煮熟食物（中心溫度至少達到 75°C）可殺死大部分的病原體。

可接受每日攝取量 (Acceptable Daily Intake, ADI) 和耐受每日攝取量 (Tolerable Daily Intake, TDI) 都是用於評估食品中特定化學物質（如食品添加劑、農藥殘留）長期攝取對人體健康的潛在風險的指標。儘管兩者都代表每日可安全攝取的劑量，但它們的適用對象、確定方式及科學基礎略有不同。

1. 可接受每日攝取量 (Acceptable Daily Intake, ADI)

• 定義： ADI 是指在整個生命週期中，每天攝取某種物質（通常是食品添加劑或農藥殘留）的劑量，該劑量被認為不會對人體健康造成可察覺的風險。它通常是以人體試驗數據為基礎，或是從動物實驗數據推算而來。
• 確定方式：
  • 尋找無觀察到不良作用劑量 (No Observed Adverse Effect Level, NOAEL)： 首先，透過動物長期毒性試驗（如 90 天或 2 年的餵食試驗）來確定一個劑量水平，在這個水平下，觀察不到任何不良的健康影響。
  • 應用不確定因子 (Uncertainty Factor, UF)： 接著，將 NOAEL 除以一個或多個不確定因子（通常是 100 倍）。這個因子包含：
    • 10 倍用於將動物數據外推到人類（物種差異）。
    • 10 倍用於考慮個體差異（例如，兒童、老人、孕婦或對該物質較敏感的人）。
  • 計算公式：
    $ADI = \frac{NOAEL}{UF}$
    其中 $UF$ 通常為 100，但根據科學證據，可能使用其他值。
• 適用對象： 主要用於評估食品添加劑和農藥殘留等，這些物質通常是人類「有意」添加或「可能」殘留於食品中的。

2. 耐受每日攝取量 (Tolerable Daily Intake, TDI)

• 定義： TDI 是指在整個生命週期中，每天攝取某種物質（通常是污染物，如重金屬、有機污染物）的劑量，該劑量被認為不會對人體健康造成可察覺的風險。
• 確定方式：
  • 尋找無觀察到不良作用劑量 (NOAEL) 或最低觀察到不良作用劑量 (Lowest Observed Adverse Effect Level, LOAEL)： 與 ADI 類似，TDI 也通常基於動物實驗數據，尋找 NOAEL 或 LOAEL。
  • 應用不確定因子 (UF)： 同樣會應用不確定因子來考量物種差異和個體差異。
  • 計算公式：
    $TDI = \frac{NOAEL \text{ or } LOAEL}{UF}$

受損（Injured）的細菌之所以可能對食品安全構成威脅，主要原因在於它們雖然在形態或生理功能上受到損傷，但可能保有致病性，並且在某些條件下能夠恢復其活性，甚至可能比健康細菌更具抵抗力，從而逃避食品處理過程的殺滅。

以下是幾個關鍵原因：

1. 存活能力與潛在致病性：

   • 許多食品加工過程（如熱處理、冷凍、乾燥、高壓處理、酸性環境）可能導致細菌受損，但並未完全殺死。這些受損的細菌可能失去某些生理功能（如細胞壁完整性受損、代謝活性降低、DNA修復能力下降），但仍能存活。
   • 重要的是，即使受損，許多細菌仍然保有其致病因子（如毒素基因、侵襲因子）。這意味著一旦它們在適當的環境中（例如，在食品中或人體腸道內）得到恢復，就可能引起疾病。

2. 恢復能力 (Recovery)：

   • 受損細菌在相對溫和的環境中（例如，某些食品基質、儲存條件）可以啟動修復機制，恢復其細胞結構和生理功能，從而重新變得具有活力和繁殖能力。
   • 這個恢復過程可能比健康細菌在不良環境下的繁殖速度慢，但一旦恢復，它們就能正常生長。

3. 抵抗力增強：

   • 有些損傷過程（如熱休克、抗生素處理）反而可能誘導細菌產生更強的抵抗力。

丙烯醯胺 (Acrylamide) 是一種潛在的致癌物，在某些富含碳水化合物的食物經過高溫烹調（特別是油炸、烘烤、燒烤）時會自然產生。其形成的主要機制涉及兩種關鍵成分：還原糖（如葡萄糖、果糖）和胺基酸（特別是天冬醯胺，asparagine）。這個過程被稱為「美拉德反應」(Maillard reaction) 的一種。

丙烯醯胺形成的主要機制：

1. 美拉德反應的起始：

   • 當食物被加熱到 120°C 以上時，食物中的還原糖（來自澱粉的水解或自身存在）和胺基酸（來自蛋白質的水解或自身存在）開始發生化學反應。
   • 第一步是還原糖的羰基與胺基酸的胺基之間發生縮合反應，形成一種不穩定的糖胺 (glycosylamine)。
   • 糖胺隨後會進行重排，形成一種稱為類黑素 (Amadori compound) 的中間產物。

2. 類黑素的降解與形成中間產物：

   • 類黑素在進一步加熱和乾燥的條件下，會發生降解，產生一系列複雜的化學中間產物，包括羰基化合物（如二羰基化合物）和醛類。
   • 這些中間產物是後續反應的關鍵。

3. 天冬醯胺的作用：

   • 在所有胺基酸中，天冬醯胺 (asparagine) 對丙烯醯胺的生成尤其重要。這是因為天冬醯胺的分子結構中含有一個與羰基反應的胺基，同時其側鏈（β-羧基甲基）在加熱過程中容易斷裂，釋放出含有兩個碳原子的片段。

黴菌毒素 (Mycotoxins) 是由某些黴菌（真菌）在生長過程中產生的次級代謝產物。這些毒素具有多種毒性，可能對人類和動物的健康造成嚴重危害，包括致癌、致突變、肝毒性、腎毒性、免疫抑制、神經毒性以及生殖毒性等。它們可能污染各種農產品，如穀物（小麥、玉米、大米）、堅果、水果、咖啡豆，進而進入食品鏈。

常見的黴菌毒素種類包括：

• 黃麴毒素 (Aflatoxins)： 由黃麴黴菌 (Aspergillus flavus) 和寄生麴黴菌 (Aspergillus parasiticus) 產生，是其中毒性最強、最常見的一類，具有強烈的肝毒性和致癌性。
• 玉米赤黴烯酮 (Zearalenone, ZEA)： 主要由尖孢鐮刀菌 (Fusarium graminearum) 產生，具有雌激素樣作用，影響生殖系統。
• 赭麴毒素 A (Ochratoxin A, OTA)： 主要由黃麴黴菌和赭麴黴菌 (Aspergillus ochraceus) 產生，具有腎毒性和免疫抑制作用。
• 伏馬毒素 (Fumonisins)： 主要由尖孢鐮刀菌 (Fusarium verticillioides) 產生，與食道癌和某些動物的神經毒性有關。
• 脫氧雪腐鐮刀菌烯醇 (Deoxynivalenol, DON)： 又稱嘔吐毒素，主要由尖孢鐮刀菌產生，對消化系統有刺激作用，引起嘔吐、拒食。

台灣關於黴菌毒素的食品安全規範（舉例）：

台灣的食品安全衛生管理法及其相關子法，對食品中的黴菌毒素訂定了嚴格的限量標準，以保障民眾健康。以下列出至少兩項常見的規範：

隨著全球疫情的發展，線上外送平台（Online Food-Delivery Platforms, OFDPs）的使用量大幅增加，這為消費者提供了便利，但也帶來了一系列新的或被放大的食品安全問題。這些問題涵蓋了從餐點製作、包裝、運送、接收到最終食用的整個鏈條。

線上外送平台涉及的食品安全問題：

1. 餐點製作過程的食品安全：

   • 交叉污染： 若外送餐點與現場用餐的餐點在同一廚房製作，可能因廚房空間、人員、設備共用而增加交叉污染的風險，特別是當廚房忙碌時，標準作業程序可能被忽略。
   • 烹調溫度不足： 為應對外送訂單高峰，可能出現為求快速而未將食物徹底煮熟的情況，增加食源性疾病的風險。
   • 衛生條件： 為了提高效率，部分商家可能在食材處理、儲存和人員衛生方面有所鬆懈。

2. 包裝過程的食品安全：

   • 包裝材料的安全性： 使用不適合食品接觸的包裝材料，或材料本身含有有害化學物質，可能遷移至食物中。
   • 包裝的完整性與密封性： 包裝若不夠密封，容易在運送過程中受到污染（如灰塵、病原體），或導致食物灑漏、變質。
   • 保溫/保冷不足： 若熱食包裝後未能有效保溫，或冷食包裝後未能有效保冷，食物將處於危險溫度區間，微生物快速生長。

3. 運送過程的食品安全：

   • 溫度控制失效： 外送員的交通工具（機車、汽車）通常沒有專門的溫控設備。

此題探討食品產業的品質管制方法，並與 HACCP 系統進行比較，重點在於釐清預防性措施（PRPs）與危害分析關鍵管制點 (HACCP) 如何共同作用以確保食品安全。

核心觀念：
食品安全管理系統由基礎的預防性措施 (PRPs) 和更進階的危害分析與關鍵管制點 (HACCP) 系統組成。PRPs 建立基本衛生和操作條件，而 HACCP 則針對特定危害進行系統性分析和控制。

(1) 請解釋預防性計畫 (PRPs) 和 HACCP 如何改善食品安全？

預防性計畫 (Prerequisite Programs, PRPs) 和危害分析關鍵管制點 (Hazard Analysis and Critical Control Points, HACCP) 是食品安全管理體系中相輔相成的兩個層次，它們共同作用以顯著改善食品安全。

• 預防性計畫 (PRPs) 的作用：
  PRPs 涵蓋了食品生產環境、操作和人員的基本衛生要求，它們為 HACCP 系統的有效運作奠定了基礎。常見的 PRPs 包括：

  • 良好作業規範 (Good Manufacturing Practices, GMP)： 確保生產設施、設備、人員衛生、生產流程和記錄等方面的基本要求，防止產品受到污染。
  • 良好衛生作業規範 (Good Hygiene Practices, GHP)： 特別關注食品處理人員的個人衛生、清潔消毒、病媒防治、廢棄物處理等，以防止交叉污染。
  • 良好農業規範 (Good Agricultural Practices, GAP)： 應用於農產品生產源頭，確保農藥、化肥、水質、土壤、動物用藥等的安全使用，以及採收、處理過程的衛生。

  PRPs 如何改善食品安全：

  • 建立基礎環境： 提供一個乾淨、衛生的生產環境，減少微生物、化學和物理性危害的普遍存在。
  • 降低普遍性危害： 通過標準化的操作和清潔程序，降低因環境、設備或人員疏忽導致的常見危害（如沙門氏菌污染、塵埃污染）。
  • 支撐 HACCP： 當 PRPs 運行良好時，許多普遍性的危害可以被有效控制，使得 HACCP 系統能夠更專注於分析和控制那些無法透過 PRPs 完全消除的特定、關鍵性危害。如果沒有穩固的 PRPs，HACCP 的執行將會非常困難或無效。

• HACCP 系統的作用：
  HACCP 是一個基於科學的、系統化的方法，用於識別、評估和控制食品生產過程中可能發生的食品安全危害。它強調預防，而非僅僅依賴最終產品的檢測。HACCP 系統包含七大原則：

  1. 進行危害分析 (Conduct hazard analysis)。
  2. 確定關鍵管制點 (Determine critical control points, CCPs)。
  3. 建立關鍵限值 (Establish critical limits)。
  4. 建立監測程序 (Establish monitoring procedures)。
  5. 建立矯正措施 (Establish corrective actions)。
  6. 建立驗證程序 (Establish verification procedures)。
  7. 建立記錄和保存程序 (Establish record-keeping and documentation procedures)。

  HACCP 如何改善食品安全：

  • 系統性危害控制： 通過對整個生產流程進行危害分析，識別出所有潛在的食品安全危害，並確定哪些環節是關鍵的（CCPs），從而有針對性地進行控制。
  • 預防性而非反應性： 與僅依賴抽樣檢查不同，HACCP 強調在危害發生前就進行預防和控制。CCPs 的監測和關鍵限值的設定，確保了危害在發展到危險水平之前就被發現和糾正。
  • 聚焦關鍵點： 將有限的資源集中在最關鍵的控制點上，提高效率和有效性。
  • 持續改進： 驗證和記錄程序確保了系統的有效性，並為持續改進提供了依據。

總結：
PRPs 提供了食品安全管理的基礎框架，確保了生產環境和操作的基本衛生，降低了普遍性危害。HACCP 則在此基礎上，對特定和關鍵的危害進行更深入、系統化的分析和控制，實現了更強的預防性和有效性。兩者結合，才能全面、有效地確保食品安全。

(2) 請解釋在建立 HACCP 時，如何識別 CCPs？

此題要求解釋風險評估的四個核心步驟，並將化學風險評估（以 3-MCPD 為例）和微生物風險評估（以沙門氏菌為例）的過程進行比較。

核心觀念：
風險評估是科學地評估特定物質或因素對人體健康可能造成的危害。它是一個結構化的過程，通常包含危害鑑定、劑量-反應評估（或稱危害特徵描述）、暴露評估和風險特徵描述四個步驟。

(1) 請定義並描述風險評估中以下步驟的意義：

風險評估 (Risk Assessment) 是指對可能發生的不利健康效應的性質和可能性進行評估的科學過程。其四個核心步驟如下：

• (a) 危害鑑定 (Hazard Identification):

  • 定義： 這是風險評估的第一步，目的是確定某種物質或因素（如化學物質、微生物、物理因子）是否可能對人體健康造成不良影響，以及這些不利影響的性質。
  • 意義： 它回答的問題是「這種物質/因素是否會引起危害？」它涉及檢閱流行病學、毒理學、生態毒理學等數據，以確定潛在的健康問題，例如致癌性、神經毒性、生殖毒性、急性毒性等。此階段不考慮劑量或暴露程度。

• (b) 危害特徵描述 (Hazard Characterization) / 劑量-反應評估 (Dose-Response Assessment):

  • 定義： 在危害鑑定確認了潛在危害後，此步驟旨在確定危害的強度與劑量之間的關係。也就是說，在不同劑量水平下，會發生何種程度的不良健康效應，以及是否存在一個劑量水平（如 NOAEL）以下是安全的。
  • 意義： 它回答的問題是「危害的劑量-反應關係是什麼？」此步驟通常基於動物實驗數據或流行病學數據，建立劑量-反應曲線，並確定閾值（如 NOAEL）或無閾值模型（如用於致癌物）。這為後續的風險估計奠定基礎。

• (c) 暴露評估 (Exposure Assessment):

  • 定義： 此步驟旨在確定人群（或特定亞群體）接觸到特定危害的程度、頻率和持續時間。
  • 意義： 它回答的問題是「人們接觸到這種危害的程度有多大？」這涉及測量或估計人們通過食物、飲水、空氣、皮膚接觸等途徑攝入或接觸到危害物質的量。例如，計算消費者平均每日攝入某種農藥殘留的量。

• (d) 風險特徵描述 (Risk Characterization):

  • 定義： 這是風險評估的最後一步，將前三個步驟的結果結合起來，對特定人群面臨的食品安全風險進行總體評估。
  • 意義： 它回答的問題是「這種危害對特定人群的實際風險有多大？」這通常通過比較暴露評估結果與危害特徵描述結果來實現。例如，將平均暴露劑量與 NOAEL 進行比較（計算暴露與劑量比，如 Margin of Exposure, MOE），或者根據暴露劑量估計癌症發病率。在此基礎上，可以判斷風險是否可接受，並為風險管理決策提供科學依據。

(2) 針對 3-MCPD 和沙門氏菌，分別描述化學風險評估和微生物風險評估的考慮過程。

化學物質（如 3-MCPD）和微生物（如沙門氏菌）的風險評估雖然都遵循上述四個基本步驟，但在具體操作和考慮因素上存在顯著差異。

• 化學風險評估：以 3-單氯-1,2-丙二醇 (3-MCPD) 為例

  3-MCPD 是一種在食品加工過程中（特別是酸水解植物蛋白和精煉食用油）產生的污染物。其風險評估過程：

  1. 危害鑑定 (Hazard Identification):

     • 考慮： 檢閱 3-MCPD 的毒理學數據，包括動物實驗（如大鼠、小鼠的長期餵食試驗）。
     • 發現： 3-MCPD 在動物實驗中被證實具有腎毒性、生殖毒性（影響男性生殖系統，如睾丸損傷）和致癌性（在極高劑量下）。
     • 結論： 3-MCPD 是一種對人類健康具有潛在危害的化學物質。

  2. 危害特徵描述 (Hazard Characterization):

     • 考慮： 確定 3-MCPD 的劑量-反應關係，特別是尋找無觀察到不良作用劑量 (NOAEL)。
     • 發現： 根據動物實驗，確定了影響生殖系統的 NOAEL。對於致癌性，由於是隨機 DNA 損傷機制，通常被認為是無閾值（任何劑量都可能增加風險，只是增加的幅度很小）。
     • 結論： 確定了與非致癌效應（如生殖毒性）相關的 NOAEL，並應用不確定因子 (UF) 來計算 TDI (Tolerable Daily Intake) 或 ADI (Acceptable Daily Intake)。對於致癌風險，則可能基於暴露劑量估計額外癌症風險。

  3. 暴露評估 (Exposure Assessment):

     • 考慮： 評估人群（特別是經常食用相關食品的群體）通過飲食攝入 3-MCPD 的平均量。
     • 方法： 分析食品中 3-MCPD 的含量（通過檢測數據），結合人群的食品消費數據，計算平均每日攝入量 (Mean Daily Intake, MDI) 或最大可能攝入量。
     • 關注點： 哪些食品是 3-MCPD 的主要來源（如精煉植物油、醬油、含水解植物蛋白的製品）？不同人群（成人、兒童）的攝入量差異？

  4. 風險特徵描述 (Risk Characterization):

     • 考慮： 將暴露評估結果與危害特徵描述結果進行比較。
     • 方法：
       • 對於非致癌效應：計算暴露與劑量比 (MOH = TDI / MDI)。如果 MOH 顯著大於 1，則認為風險是可接受的。

此題要求解釋兩種重要的分析技術：生物感測器 (Biosensor) 和液相層析/質譜聯用技術 (Liquid Chromatography/Mass Spectrometry, LC-MS)。

1. 生物感測器 (Biosensor)

• 定義： 生物感測器是一種整合了生物識別元件 (biorecognition element) 和物理化學換能器 (transducer) 的裝置，能夠對特定的分析物 (analyte) 進行定性或定量檢測。

• 組成與原理：

  • 生物識別元件： 這是生物感測器的核心，負責特異性地識別和結合目標分析物。常見的生物識別元件包括：
    • 酵素 (Enzymes)： 如葡萄糖氧化酶用於檢測葡萄糖。
    • 抗體 (Antibodies)： 用於檢測特定的蛋白質、病毒、細菌等。
    • 核酸 (Nucleic acids)： 如 DNA 或 RNA 探針，用於檢測特定基因序列。
    • 細胞 (Cells)： 如微生物細胞或哺乳動物細胞。
    • 受體 (Receptors)： 如抗原、酶抑制劑等。
  • 換能器 (Transducer)： 負責將生物識別元件與分析物結合時產生的生物化學或物理化學變化，轉化為可測量的信號（電信號、光信號、質量信號等）。常見的換能器類型有：
    • 電化學換能器： 測量電流、電壓、電導率等。
    • 光學換能器： 測量吸光度、螢光、表面電漿共振 (SPR) 等。
    • 質量換能器： 如石英晶體微天平 (QCM)，測量結合引起的質量變化。
    • 熱學換能器： 測量反應產生的熱量變化。
  • 訊號處理與顯示： 換能器產生的原始信號經過放大、處理後，最終以易於理解的形式（如數值、圖形）顯示出來。

• 應用：
  生物感測器具有高靈敏度、高特異性、快速響應、小型化、可攜帶等優點，廣泛應用於：

  • 食品安全： 快速檢測食品中的病原微生物（如沙門氏菌、李斯特菌）、農藥殘留、毒素（如黃麴毒素）、過敏原、污染物等。
  • 醫療診斷： 檢測血糖、膽固醇、激素、疾病標誌物等。
  • 環境監測： 檢測水質、土壤中的污染物。
  • 工業生產： 監測發酵過程、產品質量等。

• 食品安全中的例子：
  例如，用於檢測黃麴毒素的生物感測器，可以利用抗體作為生物識別元件，當黃麴毒素與抗體結合時，通過光學或電化學信號變化來指示黃麴毒素的存在和含量。

2. 液相層析/質譜聯用技術 (Liquid Chromatography/Mass Spectrometry, LC-MS)

• 定義： LC-MS 是一種強大的分析技術，它將液相層析 (Liquid Chromatography, LC) 的分離能力與質譜 (Mass Spectrometry, MS) 的高靈敏度、高特異性檢測能力結合起來。
• 組成與原理：
  • 液相層析 (LC) 部分：
    • 作用： LC 負責將樣品中的複雜混合物分離成單獨的組分。樣品被注入到裝有固定相（如矽膠填料）的管柱中，並在流動相（溶劑）的驅動下通過管柱。