108 食品技師高等考試 食品技師 食品分析與檢驗（第一次） 考古題詳解

核心觀念

本題考查的是依樣品型態與基質特性，選擇適合的水分分析方法：

• 卡爾費休滴定法（Karl–Fischer titration）：以化學反應定量樣品中的水，適合水分較低或需要直接測定水分的樣品。
• 折射計法（refractometry）：測量液體的折射率，通常換算為可溶性固形物濃度；對飲料中的水分只能作間接估算，須先建立適用於該基質的校正關係。

解題方法

市售寡糖飲料是均勻的液體，寡糖溶於水後會改變折射率。可用折射計測量折射率，再依寡糖飲料的校正曲線換算可溶性固形物；在配方及其他溶質組成已知的前提下，可進一步估算水分。

奶粉是固體粉末，不能直接以折射計測定水分。卡爾費休滴定法可藉由樣品溶解或水分萃取後，定量其中的水，較適合奶粉這類低水分固體。

檢測原理與方法選擇

寡糖飲料：選用折射計法

折射計測量光線通過樣品時的折射情形。溶液中溶質濃度改變，折射率也會改變。儀器通常依蔗糖溶液建立的刻度顯示 °Brix；寡糖飲料的讀值須用該產品或相近基質的校正曲線解讀，不能直接把 °Brix 當成水分百分率。

核心觀念

本題考查黴菌毒素分析的前處理與品質管制。關鍵在於：先取得有代表性的檢體，再使檢體均質，最後以經驗證的萃取與淨化程序供液相層析串聯質譜儀（LC–MS/MS）分析。黴菌毒素在穀物、豆類等固體食品中的分布常不均勻；若只從單一袋或袋內單一位置取樣，即使儀器分析精密，結果仍可能無法代表整批咖啡豆。

題目未指定分析哪些毒素、採用哪一套檢驗方法，因此萃取溶劑、淨化方式及保存期限須依目標毒素與經驗證的方法訂定。以下以多重黴菌毒素分析的一般流程說明。

解題方法

一、採集具代表性的檢體

1. 確認批次與封存狀態：記錄查扣地點、日期、批號、袋數、每袋重量及外觀；為每袋編號，並維持樣品識別與交接紀錄。若涉及行政或司法採證，應依規定封緘、簽名並保留採樣紀錄。
2. 規劃袋內取樣：10 袋均應納入取樣，而非只抽取外觀異常的少數袋。依採樣計畫，從各袋不同位置或深度取多個增量樣品，避免只取袋口或表層。
3. 製備混合樣品：將各增量樣品充分混合，形成代表該批貨物的混合樣品。若須判斷袋間差異，應另保留各袋樣品或分袋檢驗；若目的為估計整批平均污染狀況，則依採樣計畫製備批次混合樣品。
4. 保留複驗樣品：將混合樣品均勻分裝為檢驗樣、複驗樣及留存樣，分別標示並封存。分樣應在充分混勻後進行，避免因分樣不均造成檢驗結果差異。

二、均質與保存

1. 去除非檢體異物後，將咖啡豆充分粉碎並混勻。粉碎設備須清潔乾燥，避免前一樣品殘留造成交叉污染；若設備會使樣品升溫，應控制處理時間與溫度。
2. 粉碎後的樣品應立即裝入潔淨、密封且適合食品檢體的容器，標示樣品編號、日期及保存條件。
3. 依方法要求避光、低溫及乾燥保存，並減少開封、反覆取樣與長時間暴露於空氣。咖啡豆或粉末受潮可能使黴菌繼續生長，也可能改變毒素分布；保存期間應避免溫度變動與水氣進入。
4. 分析前讓樣品在不致吸濕的條件下達到適合操作的溫度，再取樣稱重。若需冷凍保存，應依方法規定處理，並避免反覆凍融。

三、萃取、淨化與上機前處理

1. 依目標毒素及經驗證方法，秤取均質粉末定量檢體，加入規定的萃取溶劑，例如適當比例的甲醇－水或乙腈－水系統。溶劑組成、檢體與溶劑比例、萃取時間及萃取方式須固定。
2. 充分振盪或均質萃取後，離心或過濾，取得萃取液。依分析方法進行淨化，例如固相萃取、免疫親和管或其他適用程序，以降低咖啡基質中的色素、油脂及其他共萃取物。
3. 將淨化液依方法規定濃縮、換溶劑或稀釋，再以適合 LC–MS/MS 起始移動相的溶液復溶。

核心觀念

本題考查類胡蘿蔔素葉黃素的前處理與定量。葉黃素為脂溶性色素，常與油脂、酯化型葉黃素或其他脂溶性成分共存；分析時先以有機溶劑萃取，再皂化去除油脂並將葉黃素酯轉成游離型，經液液分離、乾燥與定容後，以高效液相層析（HPLC）分離、定量。

含量判定須以標準品建立校正曲線，將樣品峰面積換算為葉黃素濃度，再依定容體積、稀釋倍數及取樣量換算每顆含量。題目未指定官方檢驗方法、允收誤差或標示容許範圍，因此下述說明採常見的皂化萃取與 HPLC 定量流程；判定是否符合標示時，須另依適用的法規或檢驗規格設定允收條件。

解題方法

一、取樣與萃取

1. 隨機取膠囊，稱取內容物並充分混合；若要報告每顆含量，記錄取樣顆數及內容物總質量，或直接取一顆完整內容物分析。
2. 加入含抗氧化劑的有機溶劑，例如乙醇或丙酮，避光、減少接觸空氣並充分振盪或超音波萃取，以降低葉黃素氧化及光分解。
3. 將萃取液過濾或離心，必要時重複萃取殘渣，合併萃取液。若樣品含大量油脂，可先以非極性溶劑溶解脂質，再進行後續皂化。

二、皂化

將萃取液加入氫氧化鉀之乙醇溶液，在避光、低氧條件下皂化，使油脂及葉黃素酯水解，除去脂肪酸與甘油酯干擾，並釋出游離型葉黃素。皂化後以水稀釋，使有機相與水相可進行分配。

皂化時間與鹼液濃度須依採用方法控制；過度皂化會造成葉黃素異構化或氧化，影響回收率及定量結果。

三、分離、洗滌與乾燥

1. 以正己烷等非極性溶劑萃取葉黃素，分液漏斗振盪後靜置分層，收集有機層；水相可重複萃取並合併有機層。
2. 以水洗滌有機層，除去殘留鹼液、乙醇及水溶性雜質；洗至洗液近中性。
3. 有機層加入無水硫酸鈉乾燥，除去微量水分，再過濾。
4. 避光、低溫下移除溶劑，避免葉黃素受熱或氧化。以適合 HPLC 的溶劑溶解殘留物，定量移入容量瓶定容，混勻後經適當孔徑濾膜過濾，作為 HPLC 試液。

四、高效液相層析分析

以葉黃素標準品配製數個已知濃度的標準溶液，與試液在相同條件下進樣。常用反相 C18 管柱，以甲醇、乙腈或含異丙醇的流動相進行等度或梯度沖提；以可見光區適當波長的 UV-Vis 或光二極體陣列偵測器偵測葉黃素。實際管柱、流動相、波長及沖提條件應依採用的檢驗方法設定。

以標準品保留時間確認試液中葉黃素峰，並以標準品峰面積建立校正曲線。若校正式為

其中 $A$ 為峰面積、$C$ 為葉黃素濃度、$a$ 為斜率、$b$ 為截距，則試液濃度為

核心觀念

本題考氣相層析法（GC）中，如何依分析物的元素組成與化學性質選擇偵測器：

• ECD（電子捕獲偵測器）：對具高電子親和力、容易捕獲電子的化合物靈敏，常用於含鹵素化合物。
• FID（火焰離子化偵測器）：對多數可燃的有機化合物有良好反應，常用於碳氫化合物及脂肪酸分析。
• FPD（火焰光度偵測器）：選擇性偵測含硫或含磷化合物；本題大蒜含硫化合物應選用 FPD。

解題方法

先看各類分析物的特徵，再配對偵測器：

1. 雞蛋中的戴奧辛：戴奧辛屬含氯有機污染物，氯原子使分子具有捕獲電子的能力，適合用 ECD 偵測。
2. 魚油脂肪酸組成：脂肪酸通常經衍生化成脂肪酸甲酯後，以 GC 分析；其主要是可燃的有機碳化合物，適合用 FID。
3. 大蒜精含硫化合物：含硫化合物可在火焰中形成具特徵的含硫發光物種，適合用 FPD。

三種偵測器原理

電子捕獲偵測器（ECD）

偵測器內以放射源（常見為鎳-63）使載氣產生大量自由電子，形成穩定的基線電流。當含電子捕獲能力的化合物進入偵測器時，會捕獲部分自由電子，使可移動電子數量減少，因而造成電流下降。電流變化量與進入偵測器的分析物量相關。

ECD 對含鹵素化合物特別靈敏，但對一般不易捕獲電子的碳氫化合物反應較弱。

火焰離子化偵測器（FID）

核心觀念

本題考查分析檢驗方法的精密度、相對離散程度、校正反應能力與低濃度檢出能力。標準偏差與變異係數描述測量結果的分散情形；靈敏度與偵測極限則描述分析方法對分析物濃度變化的反應及其檢出能力。四者不能混為一談：精密度好，不代表方法一定靈敏或偵測極限低。

解題方法與名詞說明

（一）標準偏差

標準偏差（standard deviation, SD）是描述一組測量值相對於平均值的絕對離散程度，數值越小，表示測量結果越集中，精密度通常越好。

若 $n$ 次測量值為 $x_1,x_2,\ldots,x_n$，平均值為 $\bar{x}$，樣本標準偏差為：

分母使用 $n-1$，是以樣本估計母體變異時的計算方式。若資料涵蓋整個母體，母體標準偏差則以 $N$ 為分母。標準偏差與原測量值具有相同單位，例如濃度以 $\mathrm{mg/L}$ 表示，標準偏差也以 $\mathrm{mg/L}$ 表示。

（二）變異係數

變異係數（coefficient of variation, CV）又稱相對標準偏差（relative standard deviation, RSD），是標準偏差相對於平均值的比例，用來表示相對離散程度：

CV 沒有單位。比較不同量級或不同單位的測量結果時，CV 通常比 SD 更適合；在其他條件相同時，CV 越小，表示相對精密度越好。當平均值接近零時，CV 會變得不穩定或不具代表性。

（三）靈敏度

靈敏度（sensitivity）是分析訊號對分析物濃度變化的反應程度。以校正曲線表示時，通常指訊號 $y$ 對濃度 $x$ 的斜率：