115 高普考高考三級 食品衛生檢驗 食品分析與檢驗 考古題詳解

核心觀念

本題考查食品化學定量分析方法的確效，以及實驗室如何確認檢驗結果可靠。依《食品化學檢驗方法之確效規範》，以儀器分析的定量方法為對象；依命題當年（民國 115 年）法規與規範為準。

• 偵測極限（LOD）：樣品中待測物可與分析儀器訊號區別的最低量，但不表示能在該濃度下正確定量。
• 定量極限（LOQ）：待測物可被定量的最低量或濃度，且結果須具有適當的準確度與精密度。
• 準確度（accuracy）：測得值與公認真值或對照值的接近程度；食品檢驗方法確效常以添加回收率評估。
• 精密度（precision）：同一均質樣品在規定條件下多次測量結果彼此接近的程度。準確度與精密度是不同特性，不能以其中一項取代另一項。

解題方法

一、評估偵測極限（LOD）

LOD 的重點是判斷低濃度待測物訊號能否與空白背景或基質干擾區別。應使用與實際樣品相符的空白基質，依完整檢驗程序分析，並確認低濃度訊號可辨識且不受基質干擾。

若以空白或低濃度樣品訊號的標準差 $s$ 與檢量線斜率 $m$ 估算，可使用常見的估算式：

其中 $s$ 表示低濃度或空白訊號的變異，$m$ 為檢量線斜率。此式是估算方式；仍須以實際基質、前處理流程及儀器條件確認方法確實能區分低濃度待測物。

二、評估定量極限（LOQ）

《食品化學檢驗方法之確效規範》列出三種評估途徑：

1. 標準差與檢量線斜率法：分析適當數量的空白樣品或低濃度樣品，規範建議 $n\geq7$，低濃度約為 LOD 的 1 至 5 倍；計算訊號標準差 $s$，再由檢量線斜率 $m$ 估算：

2. 訊號／雜訊比法：將已知量待測物加入低濃度樣品，經完整前處理後分析；層析圖中待測物波峰的訊號／雜訊比（S/N）須至少為 10。

3. 低濃度樣品實測法：以含已知量待測物的低濃度樣品進行試驗，確認其回收率及精密度符合要求，將符合條件的最低濃度訂為 LOQ。

以上述任一方法初估後，仍應確認 LOQ 濃度下的結果能可靠定量。若待測樣品的濃度遠高於方法推估的 LOQ，規範註明可不必評估方法 LOQ。

三、評估準確度

準確度可用基質添加回收試驗評估。取類似樣品基質的空白樣品，加入已知量待測物標準品，依完整檢驗方法操作，測得回收率：

添加濃度至少包括兩種：一種為 LOQ，另一種為 LOQ 的 2 至 10 倍，或待測物的管制值；各濃度依檢驗步驟進行 5 次重複。再將平均回收率與規範依濃度訂定的容許範圍比較：

核心觀念

本題考查油脂經反覆高溫油炸後的劣化評估，以及總極性化合物的檢驗原理。新鮮油脂以三酸甘油酯為主，極性低；油炸時受高溫、氧氣及水分影響，會發生熱氧化、熱聚合及水解，形成比原有三酸甘油酯極性高的化合物，例如氧化三酸甘油酯、聚合物、游離脂肪酸、單酸甘油酯及雙酸甘油酯。

因此，總極性化合物含量可作為油脂受熱劣化程度的整體指標；測定目的在於評估油炸油的品質與使用狀況，作為油品管理及是否應更換的參考。

解題方法

臺灣公告的「食用油脂中總極性化合物之檢驗方法」採矽膠管柱層析分離、乾燥稱重。依命題當年（民國 115 年）法規為準，應掌握的核心原理與步驟如下：

1. 前處理與配製檢液：液態檢體過濾；含水時以疏水性濾紙過濾。取約 $2.5\text{ g}$ 檢體，精確稱重後以沖提液定容至 $50\text{ mL}$。半液態或固態檢體先緩慢加熱至接近熔點、混勻、過濾，再冷卻後稱樣配製。
2. 製備矽膠管柱：將含水量適當的矽膠填入層析管，矽膠上方鋪海砂。矽膠的吸附作用使不同極性的油脂成分得以分離。
3. 管柱分離：取 $20\text{ mL}$ 檢液加入管柱，以石油醚：乙醚 $=87:13$（體積比）沖提，收集非極性成分；再以乙醚沖提出極性成分。管柱流速控制約為每分鐘 $2.1$ 至 $2.5\text{ mL}$。
4. 濃縮、乾燥及稱重：將非極性沖提液減壓濃縮並乾燥至恆重，以濃縮瓶增重求得非極性化合物重量。必要時以薄層層析確認極性與非極性成分分離情形。

核心觀念

本題考查以感應耦合電漿質譜儀（ICP-MS）監控穀類中重金屬的完整分析流程：代表性取樣與均質、微波輔助酸消化、質譜定量，以及空白與品質管制。

以命題當年（民國 115 年）法規及公告方法為準。臺灣食藥署公告的《穀類中重金屬檢驗方法》適用米類、麥類、供直接食用之麥麩、小麥胚芽及其他穀類中的砷、鎘、汞及鉛；方法是先將檢體微波酸消化，再以 ICP-MS 分析。

ICP-MS 的電漿將霧化後的檢液解離、原子化並游離成離子；離子經質荷比（$m/z$）分離，再由偵測器測量訊號。元素的定性依特定同位素的 $m/z$，定量則以訊號強度與標準溶液濃度的關係建立標準曲線。這種方法靈敏度高，且可在一次分析中測定多種元素。

解題方法與執行步驟

1. 取樣、均質與器具清潔

取具有代表性的穀類樣品，均質後精確稱取約 $0.5\ \mathrm{g}$。痕量金屬分析容易受器具或環境污染，因此微波消化瓶、容量瓶等器具須先以硝酸酸洗，再以高純度去離子水洗淨。使用超純級硝酸及電阻率至少 $18\ \mathrm{M\Omega\cdot cm}$ 的去離子水，降低試劑與器皿帶入的背景金屬。

2. 微波輔助酸消化

將約 $0.5\ \mathrm{g}$ 均質檢體置入微波消化瓶，加入硝酸及內部標準溶液後進行消化。公告方法的參考操作是加入 $6\ \mathrm{mL}$ 超純級硝酸及 $0.5\ \mathrm{mL}$ 內部標準溶液，並按設備條件分段升溫，最高溫度約 $240^\circ\mathrm{C}$。

微波加熱可在密閉、高溫高壓條件下加速有機基質分解，使待測元素進入溶液，並減少揮散或外界污染。消化後放冷，將消化液及洗液定量轉移，以去離子水定容至 $50\ \mathrm{mL}$，再經適當孔徑濾膜過濾，作為檢液。另以相同試劑與操作製備空白檢液，但不加入樣品。

3. 配製標準液與內部標準液

以砷、鎘、汞及鉛標準品配製混合標準液，建立涵蓋檢液濃度範圍的標準曲線。方法以鍺、銠、銥、鉍作為不同待測元素的內部標準；另添加金以穩定汞，降低汞的記憶效應或跨次殘留。

內部標準與待測物同步進樣，可補償霧化效率、進樣量及儀器訊號漂移等變動。定量時採待測元素訊號與其內部標準訊號的比值對濃度作圖。

4. ICP-MS 測定

依儀器狀態調整電漿與氣體流量，分別分析標準液、檢液及空白檢液。公告方法提供的參考條件為電漿功率約 $1500\ \mathrm{W}$、電漿氬氣流速 $15\ \mathrm{L/min}$、輔助氬氣流速 $0.9\ \mathrm{L/min}$、霧化氬氣流速 $1.0\ \mathrm{L/min}$；

核心觀念

本題考查高效能液相層析（HPLC）的管柱分離原理、逆相層析的流洗順序，以及光二極體陣列檢出器（PDA）的化合物鑑別方式。

理論板高 $H$ 是衡量管柱分離效率的指標，定義為管柱長度 $L$ 除以理論板數 $N$：

$H$ 越小，表示單位管柱長度內的理論板數越多，層析峰越窄，分離效率越高。常用下列公式計算理論板數：

其中 $t_R$ 是滯留時間，$w$ 是基線峰寬。若以半高峰寬 $w_{1/2}$ 計算，則：

解題方法

樣品進入管柱後，化合物在固定相與流動相之間反覆分配。與固定相作用較強的成分在管柱中停留較久；較偏好流動相的成分則較快被帶出，因而形成不同的滯留時間。

題目使用 C18 烷基管柱，固定相具疏水性，搭配檸檬酸緩衝水溶液、甲醇及乙腈，屬於逆相層析。通常化合物疏水性越強，與 C18 固定相作用越強，滯留時間越長；較親水的化合物則較早流出。提高有機溶劑比例通常會增強流動相洗脫能力，使疏水性化合物較快離開管柱。

管柱效率可用 Van Deemter 方程式說明：

其中 $u$ 為流動相線性流速；$A$ 項代表多路徑效應，$B/u$ 項代表縱向擴散，$Cu$ 項代表固定相與流動相間質量傳遞不完全造成的峰展寬。HPLC 使用細小填料並以高壓推動流動相，可提高傳質效率；選擇適當流速，則可降低峰展寬、改善分離。

流洗順序與極性判斷