113 食品技師高等考試 食品技師 食品分析與檢驗（第二次） 考古題詳解

核心觀念

本題考查索式萃取器（Soxhlet extractor）的間歇式連續萃取原理。樣品中的粗脂肪是以適當有機溶劑萃取出的脂溶性物質總量；測定時先將樣品乾燥、置於多孔濾紙套筒中萃取，再移除溶劑並秤量萃取物。

索式萃取器主要由加熱瓶、萃取室、樣品套筒及回流冷凝管構成。萃取室側邊有蒸氣通道，底部另有虹吸管；虹吸管決定萃取室液面到達一定高度後，將溶劑及已溶出的脂質排回加熱瓶。

解題方法：萃取循環與裝置圖

 冷卻水出口
 ↑
 ┌───────────┐
 │ 回流冷凝管 │
 └─────┬─────┘
 │ 冷凝液滴下
 蒸氣通道 ↓
 ┌───────┐ ┌──────────┐
 │ └─→│ 樣品套筒 │
 │ │（含樣品）│
 │ └────┬─────┘
 │ │ 萃取室液面上升
 │ ┌────┴─────┐
 │ │ 虹吸管 ├────→ 液面達管頂後
 │ └────┬─────┘ 溶液虹吸回流
 └───────────────┤
 ↓
 ┌───────────┐
 │ 加熱瓶 │
 │ 溶劑及脂質│
 └─────┬─────┘
 ↑ 加熱

1. 加熱汽化：加熱瓶中的溶劑受熱沸騰，蒸氣沿蒸氣通道上升。
2. 冷凝滴入樣品：溶劑蒸氣在冷凝管中冷卻、液化，滴入裝有樣品的套筒，浸潤樣品並溶解其中的脂溶性成分。
3. 虹吸回流：萃取室液面逐漸升高，達到虹吸管頂端後，含脂質的溶劑便經虹吸管排回加熱瓶。
4. 重複萃取：溶劑再次受熱汽化、冷凝、浸洗樣品並回流。

核心觀念

同位素內標是待測物的穩定同位素標記物，例如以氘、^13C 或 ^15N 標記的待測物。它與待測物具有相同的化學結構骨架，僅原子質量不同，因此在樣品前處理、層析分離及離子化過程中的行為高度相似；進入質譜後，則可依質荷比（$m/z$）差異與未標記待測物區分。

一般定量分析使用的內標準品，則是加入樣品中的另一種化合物，用來校正操作或儀器變異。它通常與待測物不同，必須挑選在前處理與分析行為上相近、又能彼此分辨的化合物。

解題方法

比較兩者時，抓住兩個重點：化學性質是否相同，以及分析時如何區分。

一般內標與待測物是不同化合物，兩者的萃取回收率、層析保留時間、離子化效率等可能不完全一致。因此，即使內標能校正部分操作與儀器變異，也未必能完整反映待測物所受的影響。

同位素內標與待測物的化學性質非常接近，加入已知量後，計算待測物與同位素內標的訊號比值，並配合校正曲線定量。概念上可表示為：

由於兩者在分析流程中受到的影響相近，訊號比值較能抵銷共同變動。

質譜分析上的優勢

核心觀念

本題考查基質輔助雷射脫附游離飛行時間式質譜（MALDI-TOF MS）的兩個環節：先以基質協助胜肽脫附並游離，再依離子質荷比（$m/z$）測量其飛行時間。另須比較 MALDI 與電噴灑游離法（ESI）產生的離子型態，說明為何 MALDI 適合胜肽質譜指紋圖譜分析（PMF）。

解題方法

MALDI-TOF MS 分析原理

1. **樣品與基質共結晶：**將含胜肽的樣品與過量基質混合，點在靶板上乾燥，使樣品分散於基質晶體中。基質通常能吸收雷射波長的能量。
2. **雷射脫附與游離：**雷射照射基質晶體後，基質吸收能量並快速汽化、脫附，將胜肽帶入氣相；在此過程中，胜肽主要形成單價離子，例如 $[M+H]^+$。
3. **加速與飛行：**離子在電場中受加速，進入飛行管。若離子具有相同電荷，質量較小者速度較快、較早抵達偵測器；質量較大者則飛行時間較長。
4. **由飛行時間換算質荷比：**離子經相同電位差 $V$ 加速，其動能為 $zeV$，其中 $z$ 為電荷數、$e$ 為基本電荷量。令離子質量為 $m$，飛行距離為 $L$，飛行時間為 $t$，則：

$zeV=\frac{1}{2}mv^2,\qquad v=\frac{L}{t}$

因而：

$\frac{m}{z}=\frac{2eVt^2}{L^2}$

實際儀器會以校正與儀器參數將飛行時間轉換成 $m/z$。以 $m/z$ 為橫軸、訊號強度為縱軸，即得到質譜圖。

為何 MALDI 較適合 PMF

核心觀念

魚油中的脂肪酸多以三酸甘油酯或乙酯形式存在，直接進樣不適合常規 GC 分析。因此先將脂肪酸轉成較易揮發的脂肪酸甲酯（FAME），再以毛細管氣相層析分離，利用 FID 偵測並定量。

「ω-3 脂肪酸」是指從脂肪酸甲基端數起，第一個雙鍵位於第三個碳原子的脂肪酸。魚油常見者包括 EPA（20:5 n-3）、DPA（22:5 n-3）、DHA（22:6 n-3）；α-次亞麻油酸（18:3 n-3）是否納入總量，應依產品標示對「ω-3」的定義處理。

題目沒有交代「80%」是占魚油產品重量，還是占總脂肪酸的比例。以下採較嚴謹的查驗方式：測定各 ω-3 脂肪酸的絕對含量，換算為每克產品中的 ω-3 脂肪酸重量百分比，再與標示的 80% 比較。

解題方法與實驗設計

一、取樣與前處理

1. 取具代表性的魚油樣品，充分混勻；若為膠囊產品，取出內容物並混勻。避光、低溫操作，以減少多元不飽和脂肪酸氧化。
2. 精確稱取適量樣品，加入已知量的內部標準品。內標須在樣品中不存在，且其峰不得與魚油脂肪酸峰重疊。可依公告方法採用三酸甘油酯型內標，例如三十一烷酸甘油酯（21:0），經衍生後以其對應甲酯峰定量。
3. 魚油屬油脂樣品，可直接溶解後衍生化；若樣品含有其他食品基質，則先萃取總脂質，再取脂質進行衍生化。

二、皂化與甲酯化

先以甲醇氫氧化鈉皂化，使三酸甘油酯中的脂肪酸釋出，再以三氟化硼甲醇等酸性甲酯化試劑將脂肪酸轉成 FAME。反應過程充氮、避光並控制加熱時間，降低 EPA、DHA 等易氧化脂肪酸的損失。

反應完成後加入正己烷萃取 FAME，分取有機層，以無水硫酸鈉除水，過濾後供 GC 分析。若採用實驗室已驗證的方法，應依其指定的試劑、溫度與時間操作，避免過度加熱或長時間曝露於空氣。

三、GC-FID 分析

以適合分離長鏈多元不飽和脂肪酸甲酯的極性毛細管柱進行分析，例如氰丙基聚矽氧烷類固定相。進樣前先以混合 FAME 標準品確認保留時間及分離情形，再分析樣品。FID 以氫火焰中有機物燃燒產生的離子訊號偵測各峰，峰面積用於定量。

分析時應確認 EPA、DPA、DHA 與其他可能共洗脫的脂肪酸充分分離。以標準品保留時間確認各峰身分，並以空白、重複樣品及加標回收檢查分析品質。

四、定量與計算

以脂肪酸甲酯標準品建立校正曲線，或採內標法並使用各脂肪酸甲酯相對於內標的 FID 反應係數。若以內標法計算某脂肪酸甲酯的重量，可表示為：

核心觀念

本題考查以沉澱滴定法測定食品中氯化鈉的原理、操作及終點判定。常用方法為莫耳法（Mohr method）：以硝酸銀標準溶液滴定樣品中的氯離子，先生成白色氯化銀沉澱；氯離子反應完全後，稍過量的銀離子再與鉻酸根生成磚紅色鉻酸銀，作為滴定終點的指示。

主要反應如下：

氯化銀與鉻酸銀的溶度積不同，使氯離子先被沉澱。當氯離子幾乎耗盡後，銀離子濃度才足以使鉻酸銀析出，形成可辨認的磚紅色終點。

解題方法與操作步驟

1. 樣品均質與稱量 將食品充分均質，精確稱取一定重量 $W$ 克。固體或半固體樣品先加水均質，使氯離子進入水相。

2. 萃取與澄清 加入適量蒸餾水攪拌萃取，使氯化鈉溶出。視樣品狀況過濾或離心，取澄清液；若樣品含有會遮蔽顏色的物質，須先適當澄清。定量轉移萃取液並定容，記錄定容體積 $V_f$。

3. 取樣並調整條件 吸取定量體積 $V_a$ 的樣液置於錐形瓶中，確認溶液近中性，通常控制在約 pH 6.5–10.5。過酸會使鉻酸根轉成重鉻酸根，影響終點顯色；過鹼則可能使銀離子形成其他沉澱。

4. 加入指示劑 加入數滴鉻酸鉀指示劑，搖勻。鉻酸鉀提供鉻酸根，供終點時與過量銀離子反應。

5. 以硝酸銀標準溶液滴定 用已知濃度的硝酸銀標準溶液滴定，並持續搖動，使銀離子與氯離子充分反應。接近終點時逐滴加入，記錄硝酸銀用量 $V_{\mathrm{AgNO_3}}$。同時以相同試劑進行空白試驗，記錄空白用量 $V_b$。

6. 計算氯化鈉含量 氯離子與銀離子的反應莫耳比為 $1:1$，故樣液中氯離子的莫耳數為：