113 高普考高考二級 水產利用 食品分析與檢驗研究 考古題詳解
第 一 題20 分
因環境污染導致水產可能受到重金屬的污染，其中重金屬汞分為元素汞、無機汞及有機汞三種型態。依照食品中污染物質及毒素衛生標準，請說明水產中有機汞的限量，並說明檢測方法。
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核心觀念
本題考查汞的化學型態、食品中甲基汞限量，以及水產中甲基汞的公告檢驗方法。法規部分以命題當年（民國 113 年）為準。
汞在食品中主要分為元素汞、無機汞及有機汞。水產食品衛生標準對有機汞的管制項目為甲基汞（methylmercury）；因此作答時，應依水產種類列出甲基汞限量，不能將它與總汞限量混為一談。限量單位為 mg/kg，水產項目以鮮／濕重計。
解題方法：依水產類別對照甲基汞限量
依《食品中污染物質及毒素衛生標準》附表一，水產動物類的甲基汞限量如下：
| 水產類別 | 甲基汞限量 |
|---|---|
| 鯊、旗魚、鮪魚、油魚 | 2 mg/kg |
| 鱈、鰹、鯛、鯰、鮟鱇、扁魚、烏魚、魟、帶魚、烏鯧、鱘魚、金錢魚、鰻魚、金梭魚 | 1 mg/kg |
| 其他魚類 | 0.5 mg/kg |
| 貝類（不含殼）、頭足類（不含內臟） | 0.5 mg/kg |
| 甲殼類可食肌肉（包括附肢肌肉） | 0.5 mg/kg |
| 其他水產動物 | 0.5 mg/kg |
「其他水產動物」例如海膽、海參。作答時先判定檢體所屬類別，再讀取該類別的甲基汞限量。上述列舉魚種不可只籠統寫成「大型魚類」；其餘魚類與其他水產類別則適用 0.5 mg/kg。
檢測方法：食品中甲基汞檢驗方法（三）
水產動物類可採衛生福利部公告的《食品中甲基汞檢驗方法（三）》（MOHWH0018.00）。其原理為檢體經萃取後，以液相層析感應耦合電漿質譜儀（LC/ICP-MS）分析甲基汞。
作答可依下列流程說明：
第 二 題20 分
(一) 請說明油脂皂化價之定義。（5 分）
(二) 試計算下列二油脂產品（主要成分為三酸甘油酯）之皂化價，並說明兩者差異之可能原因。（15 分）
| 脂肪酸 | 產品一組成百分比（%） | 產品二組成百分比（%） | 分子量（g/mol） |
|---|---|---|---|
| 辛酸 caprylic acid（C8：0） | 18.0 | — | 144 |
| 月桂酸 lauric acid（C12：0） | 38.0 | — | 200 |
| 肉豆蔻酸 myristic acid（C14：0） | 44.0 | 16.3 | 228 |
| 棕櫚酸 palmitic acid（C16：0） | — | 22.9 | 256 |
| 棕櫚油酸 palmitoleic acid（C16：1, n-7） | — | 32.5 | 254 |
| 二十碳五烯酸 eicosapentaenoic acid（C20：5, n-3） | — | 28.3 | 302 |
氫氧化鉀（KOH）分子量為 。
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核心觀念
皂化價是皂化 1 g 油脂所需氫氧化鉀的毫克數，單位為 。三酸甘油酯每分子有 3 個酯鍵，完全皂化時消耗 3 mol KOH。
本題未明示組成百分比是質量百分比或莫耳百分比；依脂肪酸組成題的常見計算方式，以下將百分比視為各脂肪酸的莫耳百分比，並假設油脂主要由三酸甘油酯組成。
解題方法
先由脂肪酸組成求平均分子量，再計算三酸甘油酯分子量。甘油分子量約為 ，每形成 1 mol 三酸甘油酯會脫去 3 mol 水，因此：
每 mol 三酸甘油酯消耗 mol KOH；KOH 分子量為 ，所以皂化價為：
計算
產品一
脂肪酸平均分子量：
三酸甘油酯分子量：
皂化價：
第 三 題20 分
(一) 何謂 ICP-MS（inductively coupled plasma mass spectrometry）？說明檢測原理。（10 分）
(二) 承上，食品的組成複雜，進樣分析前需經過適當的前處理以移除有機質，常見有乾式消化法、石墨加熱板消化法與微波消化法。請比較上述三種前處理方法的優缺點與適用範圍限制。（10 分）
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核心觀念
ICP-MS 是「電感耦合電漿質譜儀」（inductively coupled plasma mass spectrometry），將電感耦合電漿（ICP）作為高溫離子源，並以質譜儀（MS）依質荷比分析離子。常用於測定食品中的微量及痕量元素，如鉛、鎘、砷、汞等，也可分析多種元素及其同位素。
檢測原理
- 樣品導入與霧化： 液態樣品由霧化器形成氣溶膠，經噴霧室去除較大的液滴，再送入電漿。固體食品樣品通常須先消化，轉成適合導入的溶液。
- 電漿乾燥、蒸發與原子化： 氬氣在射頻線圈形成的高頻電磁場中被能量耦合，產生高溫電漿；樣品氣溶膠依序脫溶劑、汽化並分解為原子。
- 離子化： 高溫電漿使原子失去電子，形成帶正電的離子，主要為單價離子。
- 離子傳輸與質量分析： 離子經取樣錐及截取錐進入真空系統，經離子透鏡聚焦後送入質量分析器，依質荷比 分離。四極桿是常見的質量分析器。
- 偵測與定量： 偵測器記錄各質荷比離子的訊號強度。以標準溶液建立檢量線，或配合內標校正，將訊號換算為元素濃度。
ICP-MS 靈敏度高、可多元素分析且可測同位素；但分析時須留意同量異位素干擾、多原子離子干擾、基質效應及污染控制。
（二）三種消化前處理方法比較
核心觀念
前處理的目的，是分解食品有機基質，使待測元素進入溶液，並盡量避免待測元素揮發、污染或損失。選擇方法時，須綜合考量樣品基質、待測元素的揮發性、空白污染、消化完整度、通量與安全性。
| 方法 | 原理與優點 | 缺點 | 適用範圍與限制 |
|---|---|---|---|
| 乾式消化法 | 將樣品置於坩堝中，在高溫爐內加熱灰化，使有機物氧化分解，留下無機灰分；設備簡單、成本較低、操作流程直觀，且可一次處理較多樣品。 | 加熱時間較長；高溫可能使揮發性元素損失；坩堝、試藥及爐內環境可能造成污染；某些難溶灰分仍須加酸溶解，亦可能有消化不完全問題。 | 適合基質較單純、耐高溫且不易揮發的元素分析。對汞、砷、硒等易揮發元素不利；含鹽量高或容易形成難溶灰分的樣品，也須特別評估。 |
| 石墨加熱板消化法 | 將樣品與酸置於容器中，以石墨加熱板加熱，使酸氧化分解有機質； |
第 四 題20 分
(一) 請說明碘價的定義。（10 分）
(二) 試計算下圖三酸甘油酯分子之碘價。（10 分）
🖼️【此處有附圖，請對照原卷】
碘原子量為 。
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核心觀念
碘價是指每 100 g 油脂所能吸收的碘之克數，通常以 表示。油脂中的碳碳雙鍵可與碘反應，因此碘價可用來表示油脂的不飽和程度；碘價越高，代表不飽和程度越高。
解題方法
圖中三酸甘油酯的三條脂肪酸鏈各有一個碳碳雙鍵，故整個分子共有 個雙鍵。每個碳碳雙鍵與 mol 反應，因此 mol 此油脂可吸收 mol 。
三條脂肪酸鏈各為 ，即每條有 18 個碳、1 個碳碳雙鍵。分子式可由三分子油酸與一分子甘油酯化並脫去三分子水求得：
第 五 題20 分
請解釋下列名詞之意涵：（每小題 10 分，共 20 分）
(一) 群集隨機抽樣（Cluster Random Sampling）
(二) 標準添加法
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核心觀念 群集隨機抽樣是先將母體劃分為多個自然形成、彼此不重疊的群集，再以隨機方式抽取部分群集，並對抽中群集內的調查單位進行調查。群集可依地區、學校、漁港或生產批次劃分。此法抽取的第一階段單位是「群集」，不是群集內的個別樣本。
解題方法 以調查全臺漁市場魚貨品質為例，可先按漁市場劃分群集，隨機抽取若干市場，再檢驗抽中市場的魚貨：
- 若檢驗抽中市場內的所有魚貨，稱為單階段群集抽樣。
- 若在抽中市場後，再從各市場抽取部分魚貨檢驗，稱為二階段群集抽樣。
採用此法的主要理由是母體分散、個別抽樣單位名冊不易取得時，可先抽取較易接觸的群集，降低調查成本與作業難度。
解題技巧與常見陷阱 「先抽群，再調查群內單位」是判斷關鍵。群集抽樣不可與分層抽樣混淆：分層抽樣通常是從每一層抽取部分單位；群集抽樣則是先抽取部分群集，再調查群內單位。群集內單位若彼此相似，樣本資訊可能較集中，因此群集抽樣的精確度不一定與相同樣本數的簡單隨機抽樣相同。
（二）標準添加法
核心觀念 標準添加法（standard addition method）是在待測樣品中加入已知量的待測物標準品，測量添加前後的儀器訊號，再依訊號變化推算樣品原有的待測