114 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

本題考查分析方法確效中兩組概念：一是方法測得的結果是否能辨認目標分析物，以及測值是否接近公認真值；二是同一方法在不同程度的實驗條件變動下，測量結果的一致性如何。作答時應分清楚：專一性與準確度描述方法的不同性能；三種精密度則依實驗室、時間及操作條件的變動程度區分。

以下以命題當年（民國 114 年）食藥署公告之《食品化學檢驗方法之確效規範》為準。

（一）專一性與準確度

1. 專一性（Specificity）

專一性是指分析方法能夠正確測定待測物，並能辨別待測物與檢體中其他成分或可能干擾物質的能力。食品檢體基質可能含有天然成分、添加物或其他共存物；若這些成分影響待測物的辨認或定量，方法的專一性就不足。

例如，使用層析法測定食品中的防腐劑時，若基質中其他化合物與待測物同時出峰，造成定量訊號受干擾，便表示方法未能充分區分目標分析物與干擾物。

2. 準確度（Accuracy）

準確度是指測得值與公認真值或公認參考值之接近程度。準確度反映分析結果是否接近正確值；在食品分析方法確效中，常透過添加回收試驗評估，也可藉由適當的參考物質或參考方法比較。

例如，對不含待測物的食品基質添加已知量待測物，經完整檢驗流程測定後，計算回收率：

回收率越接近預期值，通常表示方法的準確度越佳；實際是否符合要求，仍須依規範所列標準判定。

（二）重複性、中間精密度與再現性

1. 重複性（Repeatability）

重複性是在短時間內、相同實驗室、相同分析人員、相同設備及相同方法條件下，對均質檢體重複測定所得結果的一致程度。它描述實驗條件受到最少變動時，方法的精密度。

可記成：同實驗室、同人員、同設備、短時間、同條件。

2. 中間精密度（Intermediate precision）

核心觀念

本題考查食品水分測定的四種方法，重點在於各法如何將水分從食品中移除或定量，以及樣品受熱、揮發性成分、化學干擾與操作條件如何影響結果。

減壓乾燥法與微波乾燥法主要依據乾燥前後的重量差推算水分；蒸餾法將水分與有機溶劑共蒸餾後，以體積定量；卡爾費雪法則以水與試劑的定量反應測定水分。重量法測得的通常是乾燥條件下的「失重」，不一定全是水；卡爾費雪法較具水分專一性，但須處理樣品溶解、萃取及反應干擾等問題。

以重量法計算時，若空皿重為 $W_0$、乾燥前皿與試樣重為 $W_1$、乾燥至恆重後皿與試樣重為 $W_2$，則：

此式以乾燥失重全部來自水分為前提。

解題方法

依各方法的測量依據逐一作答：先說明水分如何被移除或反應，再交代測得訊號與計算方式，最後分析適用樣品、優點及誤差來源。答題時要明確指出，乾燥失重法可能同時測到其他揮發物或熱分解造成的失重，而化學滴定法雖直接依反應計量水分，仍須確保樣品中的水可進入反應系統且不受干擾。

一、減壓乾燥法（Vacuum Oven Method）

**原理：**將已知重量的試樣置於減壓烘箱，在低於大氣壓的環境中加熱乾燥至恆重。降低壓力可降低水的沸點，使水分在較低溫度下蒸發；由乾燥前後的重量差計算水分含量。

優點：

• 低壓下可降低乾燥溫度，適合容易受熱分解、褐變或氧化的食品。
• 可處理一般熱風乾燥法容易造成品質變化的樣品。
• 以重量差計算，設備原理直接，結果容易理解。

缺點與限制：

• 乾燥時間較長，須控制真空度、溫度、試樣厚度及乾燥至恆重的判定。
• 揮發性香氣成分或其他溶劑若隨水分逸出，也會被計入失重，使水分結果偏高。
• 高糖、高脂或易形成表面硬殼的樣品，可能不易乾燥完全；樣品受熱分解亦會造成額外失重。
• 設備與操作條件會影響結果，測得的失重不必然等於純水含量。

二、蒸餾法（Distillation Method）

**原理：**將試樣與不溶於水、沸點適當的有機溶劑混合加熱，使水分與溶劑共同蒸發。蒸氣冷凝後，水與溶劑分層；利用刻度接收器收集水層並讀取體積，再換算水分量。常見配置為 Dean–Stark 型水分接收器。測定時需以適當的溶劑與裝置條件，確保水分能有效蒸出、冷凝及分層。

優點：

• 水分以體積直接讀取，能減少烘乾法中試樣受熱失重造成的部分誤差。
• 適合含油脂或含揮發性成分、以一般烘箱乾燥難以準確測定的食品。
• 可避免把所有乾燥失重都直接視為水分。

缺點與限制：

• 操作時間較長，需加熱、冷凝並等待水分完全蒸出及分層。
• 乳化、分層不完全或水滴附著於器壁，會使讀值偏低。
• 試樣可能與溶劑反應或受熱分解；其他可與水共同蒸餾的成分及溶劑中的水分也會影響結果。
• 對水分含量很低的樣品，刻度讀值的相對誤差較大；方法準確度仰賴溶劑、接收器和操作條件。

核心觀念

本題考查氣相層析儀的基本流路與主要裝置，以及兩種選擇性檢測器的訊號形成方式。GC 以惰性載氣帶動氣化後的樣品通過層析管柱；各成分因揮發性及與固定相作用程度不同而分離，再由檢測器轉換為電訊號。

（一）氣相層析的基本裝置

氣相層析儀主要包括下列部分：

1. 載氣供應與流量控制系統：載氣常用氦氣、氮氣、氫氣等。氣瓶後接減壓閥、純化器及流量控制裝置，以穩定供氣並去除水分、氧氣等雜質。
2. 進樣系統：將樣品導入儀器並迅速氣化，常見有加熱進樣口、分流／不分流進樣、氣體定量閥及自動進樣器。
3. 層析管柱與溫控系統：管柱是分離樣品成分的核心，可分為填充管柱與毛細管柱；管柱置於柱溫箱中，可採固定溫度或程序升溫控制。
4. 檢測器：感測自管柱流出的成分，並將其轉換為電訊號；常見者包括熱導度檢測器、火焰離子化檢測器、電子捕獲檢測器及火焰光度檢測器。
5. 訊號處理與資料紀錄系統：放大並記錄檢測器訊號，產生層析圖，用以判讀保留時間及定量峰面積或峰高。

基本流路可概括為：載氣供應與控制 → 進樣口 → 層析管柱（柱溫箱）→ 檢測器 → 訊號處理與紀錄。

（二）ECD 與 FPD 的偵測原理

1. 電子捕獲檢測器（Electron Capture Detector, ECD）

ECD 對具有強電子親和力的化合物特別敏感，常用於含鹵素農藥，例如有機氯農藥。

• 基線形成：檢測器內以放射性同位素（常用鎳-63）放出 β 粒子，使載氣分子游離，產生低能量自由電子。電子在電場作用下移動，形成穩定的基線電流。
• 分析物捕獲電子：含鹵素等具電子捕獲能力的分析物進入檢測器後，會捕獲自由電子，形成負離子或其他低移動率粒子。
• 訊號產生：自由電子數目及移動率降低，使檢測器電流下降；電流變化量與進入檢測器的分析物量相關，據此進行定性與定量。

（一）正相層析法（Normal phase chromatography）

核心觀念 正相層析是依樣品成分與固定相、流動相之間的作用力差異進行分離。其特徵是固定相較極性，流動相較非極性；常見固定相為矽膠或氧化鋁，流動相可用正己烷等非極性溶劑。

解題方法 判斷正相層析時，先看兩相的極性，再推估成分的滯留情形。較極性的成分與極性固定相的吸附、偶極作用或氫鍵作用較強，因此滯留較久；較不極性的成分與固定相作用較弱，通常較早流出。提高流動相的極性，通常會增強其洗脫能力，使被固定相滯留的成分較容易流出。

解題技巧 可用「正相：極性固定相；反相：非極性固定相」記憶。常見混淆是把正相與反相的固定相、流動相極性對調。

（二）硫巴比妥酸（Thiobarbituric Acid, TBA）法

核心觀念 TBA 法是用於評估食品脂質氧化程度的比色分析法，常用來測定脂肪氧化產生的二級產物，尤其是丙二醛（malondialdehyde, MDA）。食品中的 MDA 在酸性條件下與 TBA 加熱反應，形成粉紅色或紅色的有色產物。

解題方法 分析時以食品檢液與 TBA 試劑反應，經酸化及加熱後，測定反應液的吸光度；常以約 532 nm 測定，並以 MDA 標準品建立校正關係，換算檢體的 TBA 值或 MDA 當量。其基本反應可表示為：

核心觀念

樣品前處理是將食品樣品轉換成適合儀器或化學分析的狀態，同時減少基質干擾、提高待測物的可測性與分析重現性。前處理須避免待測物損失、污染或發生化學變化；選擇方法時，應依樣品性質、待測物的溶解度與穩定性，以及後續分析方法決定。

解題方法

依四種方法的目的與原理，分別說明「改變樣品物理狀態」、「分離待測物」、「改善待測物的分析性質」及「移除溶劑、濃縮待測物」。

一、研磨（Grinding）

**目的：**使固體樣品均質化、縮小粒徑，增加樣品代表性，並提升後續萃取或消化的效率。

**原則：**利用切割、擠壓、撞擊或研磨等機械力破碎樣品。粒徑愈小，通常比表面積愈大，待測物與萃取溶劑或反應試劑的接觸更充分，傳質較快。但研磨可能造成升溫、氧化或揮發，使熱敏、易氧化或易揮發成分分解或散失；因此應視樣品與分析物特性控制研磨時間與溫度，必要時採低溫研磨，並避免器具污染。

二、液液萃取（Liquid-Liquid Extraction, LLE）

**目的：**將待測物由樣品液相轉移至另一液相，以分離基質干擾、回收待測物，或將待測物富集至較小體積的溶液中。

**原則：**使樣品液與不互溶或有限互溶的萃取溶劑接觸，待測物依其在兩相間的分配傾向分布。平衡時，分配係數可表示為：

待測物對萃取相的親和力愈高，愈有利於轉移。萃取效果會受溶劑選擇、相體積、酸鹼度、離子化狀態及基質組成影響。通常以數次小體積萃取，較一次使用相同總體積溶劑更能提高回收率。操作後須使兩相充分分層，再分取含待測物的相；若發生乳化或相分離不完全，會影響回收與重現性。

三、衍生化（Derivatization）