114年:營養食安(2)
下列有關微生物對碳源利用之敘述，何者錯誤？
A微生物可利用酯類、醇類等碳源產生能量
B當氮源較多時，會抑制微生物利用碳水化合物的能力
C與細菌相較，黴菌可在糖濃度較高的環境中生長
D大部分微生物利用葡萄糖作為碳源
詳細解析
本題觀念：
本題主要測驗微生物的營養需求 (Nutritional Requirements) 與 生長環境因子。重點包含碳源的種類與利用、碳氮比 (C/N ratio) 對代謝的影響，以及不同微生物（細菌 vs. 黴菌）對環境滲透壓（糖濃度/水活性）的耐受度差異。
選項分析
- A. 微生物可利用酯類、醇類等碳源產生能量：(正確)
- 微生物的代謝途徑非常多樣化。除了常見的醣類（碳水化合物）外，許多微生物也能利用醇類（如乙醇、甘油）、酯類、有機酸甚至烴類作為碳源和能源。例如，某些酵母菌可代謝乙醇，細菌可利用脂肪酸（來自酯類水解）。
- B. 當氮源較多時，會抑制微生物利用碳水化合物的能力：(錯誤，為本題答案)
- 氮 (Nitrogen) 是微生物合成蛋白質（酶）、核酸 (DNA/RNA) 及細胞壁成分的必需元素。
- 微生物分解、利用碳水化合物需要各種酵素，而酵素的合成依賴充足的氮源。
- 因此，充足或較多的氮源通常會促進（而非抑制）微生物的生長及對碳水化合物的利用能力。相反地，氮源不足（高 C/N 比）才會限制微生物的生長與代謝速率（因為缺乏合成酶的原料）。
- C. 與細菌相較，黴菌可在糖濃度較高的環境中生長：(正確)
- 這是微生物「水活性 ()」與「滲透壓」耐受性的基本觀念。
- 一般細菌需要較高的水活性（通常 ）才能生長，對高滲透壓（高糖/高鹽）較敏感。
- 黴菌 (Molds) 與酵母菌通常被歸類為耐滲透壓 (Osmotolerant) 或嗜乾性 (Xerophilic) 微生物，能在較低水活性（）與高糖濃度環境下生長。這就是為什麼果醬、蜜餞等高糖食品容易發霉，但較少滋生細菌的原因。
- D. 大部分微生物利用葡萄糖作為碳源：(正確)
- 葡萄糖 (Glucose) 是生物界最通用的單醣，幾乎所有的微生物都能透過糖解作用 (Glycolysis) 利用葡萄糖產生能量。它通常是微生物的首選碳源 (Preferred carbon source)。若環境中同時存在葡萄糖與其他碳源（如乳糖），微生物通常會優先利用葡萄糖（涉及異化代謝產物阻遏作用 Catabolite Repression）。
答案解析
正確答案為 (B)。
微生物的生長代謝依賴適當的 碳氮比 (C/N ratio)。氮源是合成細胞質、蛋白質與酵素的關鍵原料。當氮源充足（較多）時，微生物能有效合成代謝所需的酵素，進而提升利用碳水化合物進行生長與產能的效率。反之，若氮源缺乏，微生物生長停滯，碳源利用率才會下降。故選項 B 敘述「氮源較多會抑制利用能力」違反微生物生理學原理。
核心知識點
考生應掌握以下微生物生理學重點：
- 營養需求：
- 碳源 (Carbon Source)：提供細胞骨架與能量。首選為葡萄糖，但亦可利用醇、酯、有機酸等。
- 氮源 (Nitrogen Source)：合成蛋白質、核酸。氮源充足有助於碳源代謝。
- 碳氮比 (C/N Ratio)：適當的比例對發酵與環境分解至關重要。
- 環境因子 (水活性 )：
- 細菌：需高水活性 ()，不耐高糖/高鹽。
- 黴菌/酵母菌：耐低水活性 ( 可生長)，耐高滲透壓（高糖環境易生長）。
- 代謝調節：
- 葡萄糖效應 (Glucose Effect) / 異化代謝產物阻遏：微生物優先利用葡萄糖，抑制其他碳源代謝酵素的合成。