113 地方特考三等 食品衛生檢驗 食品分析與檢驗 考古題詳解

核心觀念

本題考查液相層析的「效率、分析速度與品質管制」之間的關係。超高效能液相層析（UHPLC）主要藉由使用較小的固定相顆粒，縮短溶質在填充床中的傳質距離，並在較高流速下操作，以提高分離效率、縮短分析時間。高流速會增加系統背壓，因此必須搭配耐高壓的管柱與儀器。

層析管柱效率常以理論板數 $N$ 表示；板數越大，通常表示峰越窄、分離效率越高。理論板高度 $H$ 與板數的關係為：

其中 $L$ 為管柱長度。依 van Deemter 方程式：

$u$ 為移動相線速度；$A$ 項代表多路徑效應，$B/u$ 項代表縱向擴散，$Cu$ 項代表質量傳遞阻力。使用小顆粒填料可降低多路徑效應及質量傳遞阻力，並使最佳線速度提高，故能在較高流速下仍維持良好效率。

解題方法

以「顆粒大小如何影響峰展寬」及「流速如何影響效率與分析時間」兩條線說明，再補上 UHPLC 的高背壓特性及實驗室品質系統要求。

1. **固定相顆粒較小：**顆粒縮小會縮短溶質在固定相與移動相間傳質的距離，降低質量傳遞造成的峰展寬；填料排列造成的多路徑差異也會減少。因此理論板高度 $H$ 降低、板數 $N=L/H$ 增加，峰形較窄，鄰近成分較容易分開。
2. **移動相流速較高：**在傳統較大顆粒管柱中，流速太高會使溶質來不及達到固定相與移動相間的平衡，$Cu$ 項上升，效率下降。小顆粒管柱可降低此質量傳遞阻力，使最佳流速提高；因此能以較高流速快速分析，同時維持較高柱效。
3. **合併效果：**UHPLC 以小顆粒填料搭配較高流速操作，可在較短分析時間內取得窄峰與良好分離能力。但顆粒越小，流動阻力越大；高流速又會進一步增加背壓，故須使用耐高壓管柱、管路、接頭及儀器，並確認操作壓力未超出設備規格。

品質管制

核心觀念

本題考查紅外線光譜分析法（Infrared spectrophotometry, IR）如何利用塑膠分子的特徵吸收光譜鑑別材質。塑膠由不同單體及官能基組成，分子內化學鍵的種類、鍵力常數與原子質量不同，振動頻率也不同，因此各種塑膠會呈現具有辨識度的吸收峰。

解題方法與原理

紅外線照射塑膠薄膜時，若光子的能量與分子化學鍵的振動能階差相符，分子便會吸收該波數的紅外線，發生伸縮或彎曲等振動。振動造成偶極矩改變的化學鍵，才能產生紅外線吸收。

儀器測量不同波數下的吸收情形，形成紅外線吸收光譜；光譜中的吸收峰位置反映特定化學鍵或官能基，峰形與相對強度則提供輔助資訊。實際鑑定時，將待測薄膜的吸收頻率與已知塑膠的標準圖譜或參考品比較，依特徵吸收峰是否相符判定塑膠種類。

核心觀念

本題比較的是樣品型態如何影響前處理與測定。奶粉是低水分、固態且脂肪可能與蛋白質、乳糖等成分結合；液態牛奶則是脂肪球分散於水相中的乳化系統。因此，測定時須依檢驗目的，分別處理脂肪的釋出、萃取與分析。

三類測定目的不同：

• 油脂含量：測出樣品中脂肪的總量，常以重量百分率或每 100 g 樣品的脂肪量表示。
• 油脂品質：測定脂肪的水解、氧化等劣變情形，例如酸價與過氧化價。
• 脂肪酸組成：分析脂肪所含各種脂肪酸的種類與比例，通常以氣相層析法分析脂肪酸甲酯。

解題方法

作答時依「樣品前處理 → 測定原理 → 結果代表意義」逐項比較。關鍵在於：奶粉測定前要先讓脂肪充分釋出或萃取；液態牛奶則可直接取樣進行適合乳品的測定，或先萃出乳脂再分析。

一、油脂含量

奶粉：重量法萃取較具代表性。 常用 Röse-Gottlieb 法（又稱 Mojonnier 萃取法）或相關乳品重量法。先將奶粉以水分散或復水，加入氨水使蛋白質溶解、釋出脂肪，再加入乙醇及乙醚、石油醚等有機溶劑萃取脂肪；蒸去溶劑後秤量殘留脂肪。

若以重量法計算：

須留意結果基準：以原奶粉重量計算時，分母為奶粉試樣重量；若要與復水液態乳比較，需換算到相同的樣品基準。

液態牛奶：可用乳品乳脂測定法。 常見的 Gerber 法以硫酸破壞乳蛋白、釋出脂肪，加入異戊醇促進脂肪分離，離心後在乳脂計讀取乳脂體積；參考重量法則可用 Röse-Gottlieb 法萃取、蒸除溶劑後秤重。Gerber 法快速方便，但屬體積讀值法；重量法則以萃取脂肪的質量計算。

二、油脂品質

常用指標包括：

• 酸價：表示中和油脂中游離脂肪酸所需的氫氧化鉀毫克數，單位為 $\mathrm{mg\ KOH/g}$ 油脂。酸價升高，通常代表油脂水解或劣變增加。
• 過氧化價：表示油脂初級氧化產物的量，通常以 $\mathrm{meq/kg}$ 油脂表示。過氧化價升高，表示初期氧化增加；

核心觀念

本題考查兩部分：一是選擇能反映植物基仿製肉烹煮前後物理性質的量測方法；二是依實驗室品質系統原則，確保檢測結果具有可靠性、可追溯性與一致性。

植物基仿製肉的質地、外觀與水分保持能力，會受到配方、加工及烹煮條件影響。檢測時應以同一批樣品的烹煮前後比較為主，並固定試樣尺寸、調理方式、測試溫度、儀器設定及量測程序。這樣才能將結果差異合理歸因於烹煮造成的變化。

解題方法：建立烹煮前後的物性指標

一、質地與力學性質

1. 質地剖面分析（Texture Profile Analysis, TPA） 以質構分析儀對試樣進行兩次壓縮，取得硬度、彈性、內聚性、咀嚼性等指標。硬度可反映咬斷時所需的力；彈性反映受壓後恢復形狀的能力；咀嚼性常由硬度、內聚性與彈性等參數計算。烹煮前後的 TPA 可用來比較產品質地變化。

2. 剪切或穿刺測試 以刀片、剪切探頭或穿刺探頭測得最大作用力或力—位移曲線。剪切測試適合比較試樣的切割阻力與結構強度；穿刺測試可評估表面及內部結構的抗穿透性。量測時須固定探頭、速度、試樣方向及尺寸。

二、烹煮損失與水分保持

烹煮前後分別秤重，可計算烹煮損失率：

其中 $m_{\text{烹煮前}}$ 與 $m_{\text{烹煮後}}$ 為烹煮前後試樣重量。烹煮條件須一致，並規定烹煮後瀝乾或擦拭方式及秤量時間，避免表面附著水分造成偏差。

若要進一步評估保水性，可測定離心或加壓後析出的水分；若研究目的包含冷藏或烹煮後的滴水現象，可另行記錄滴水損失。這些指標與烹煮損失率相關，但代表的測試條件不同，應分別定義與報告。

三、色澤與尺寸變化

1. 色差計或分光測色儀 量測 $L^*$、$a^*$、$b^*$ 值，分別代表明度、紅綠方向及黃藍方向。烹煮前後可比較各座標變化，亦可計算總色差：

量測時應固定照明條件、測量孔徑、儀器校正程序及測點位置，並避免表面水分或不平整造成讀值差異。

2. 尺寸及收縮率 量測試樣烹煮前後的長、寬、厚或直徑，計算線性尺寸變化率：

若結果為負值，表示尺寸縮小。應明確規定量測方向與量具精度。

四、依用途選擇指標

基本品質監測可採用「TPA 或剪切測試、烹煮損失率、色澤及尺寸變化」作為核心組合。若產品訴求多汁感或保水性，再加入析水量測；