食品中自由水（free water）的含量遠低於微生物細胞內自由水含量時，微生物會產生什麼變化，而無法進行正常生理代謝？

本題觀念：

本題主要測驗 水活性 (Water Activity, $a_w$) 與 滲透壓 (Osmotic Pressure) 對微生物細胞的影響。

在食品微生物學中，自由水 (Free water) 指的是未與食品成分（如蛋白質、碳水化合物）結合，可供微生物生長繁殖利用的水分。水活性的高低決定了水分子移動的方向，遵循滲透作用原理：水分子會由「高水活性（低溶質濃度）」往「低水活性（高溶質濃度）」的方向移動。

選項分析

• A. 細胞脹大 (Incorrect)： 這是發生在低張溶液 (Hypotonic solution) 環境下的現象。若食品中的自由水含量高於微生物細胞內（即環境水活性 > 細胞內水活性），水分子會進入細胞，導致細胞吸水脹大。若無細胞壁保護，細胞甚至可能破裂（Lysis）。

• B. 細胞萎縮 (Correct)： 當食品中自由水含量遠低於微生物細胞內（即環境水活性 < 細胞內水活性），食品環境相對於細胞為高張溶液 (Hypertonic solution)。根據滲透壓原理，細胞內的自由水會滲透流出到食品環境中，導致細胞脫水。

  • 對於具細胞壁的細菌，細胞膜會與細胞壁分離，原生質體皺縮，稱為**質壁分離 (Plasmolys

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