108 高普考高考三級 藥事 藥物分析與生藥學(包括中藥學) 考古題詳解

核心觀念

本題評量層析分析法（HPLC 與 GC）之**定量分析方法（Quantitative Methods）與訊號積分測定法（Signal Measurement Methods）**之基本原理、應用情境與限制。

1. 定量分析三大方法：

• 面積百分率法（Area Normalization Method）：基於質量守恆與檢測器均勻響應假設，以單一訊號佔總訊號之比例定量。
• 絕對檢量線法（External Standard Method，外標準品法）：以待測物已知濃度之標準品建立「訊號值（面積或高度）對濃度」之一次方程式 $y = ax + b$。
• 內標準品法（Internal Standard Method）：在所有檢液中加入固定量之純物質（內標準品），以「待測物與內標物訊號比值對濃度」建立關係線，用以抵消操作與儀器誤差。

2. 層析訊號值測定：

• 波高法（Peak Height Method, $h$）：波峰頂點至基線之垂直距離。
• 波峰面積法（Peak Area Method, $A$）：波峰曲線與基線所圍成之積分面積，高斯對稱峰下滿足： $A = 1.064 \times h \times W_{1/2}$ （其中 $W_{1/2}$ 為半高全寬）。

解題方法

本題為國家考試標準申論題型，答題應採取分點條列、定義明確、優缺點對照之架構，展現完整之邏輯體系：

• 子題 (一)：針對三種定量方法，依序說明「原理特點」、「優點」與「缺點」，並闡明其適用場合（例如原料純度篩檢 vs. 製劑微量定量）。
• 子題 (二)：先給予波高與波峰面積嚴謹之幾何與層析定義，再由「操作條件耐受性（流速、溫度）」、「波峰對稱性（拖尾／前伸）」與「相鄰峰解析度」三大維度對比優缺點。

申論詳解

(一) 三種定量方法之特點與優缺點

1. 面積百分率法（Area Normalization Method）

• 特點： 不需額外配製標準品檢量線。將層析圖譜中所有溶出成分之波峰面積（$A_i$）加總視為 $100\%$，以目標成分之波峰面積佔總面積之百分比計算其含量： $C_i (\%) = \frac{A_i}{\sum_{k} A_k} \times 100\%$ 若各成分在檢測器上的響應靈敏度不同，則須引入相對校正因子（Response Factor, $f_i$）： $C_i (\%) = \frac{f_i A_i}{\sum_{k} f_k A_k} \times 100\%$
• 優點：
• 操作最簡便：不需標準品建立檢量線，樣品直接進樣即可得出初評數據。
• 不受進樣量精確度影響：進樣體積輕微波動時，各峰面積等比例放大或縮小，百分比維持不變。
• 缺點：
• 強烈假設限制：預設樣品中「所有成分均能流出管柱且均能被檢測器感應」。若樣品含不揮發物、不可逆吸附於固定相者或無發色團成分，將導致待測物含量被嚴重高估。
• 檢測器響應差異：若未測定並引入校正因子，因各物質響應值不同，定量誤差極大。
• 不適用於微量分析：基質雜質干擾大，無法用於複方製劑或微量賦形劑之準確定量。

2. 絕對檢量線法（External Standard Method，外標準品法）

• 特點： 以一系列已知濃度之目標成分標準品溶液注入層析儀，以波峰面積或波高（$y$）對標準品濃度（$x$）進行線性迴歸繪製檢量線（$y = ax + b$）。於完全相同之儀器條件下注入供試品，由所得訊號內插或外推求得供試品濃度。
• 優點：
• 方法直觀單純：前處理不需額外挑選與添加其他化學物質，避免引入額外的化學干擾。
• 現代儀器適用性高：在自動進樣器（Autosampler）精密度良好且樣品基質單純之品管例行檢驗中，操作最為迅速方便。
• 缺點：
• 極度依賴進樣重現性：進樣體積的任何微小偏差（如手動進樣誤差、進樣針氣泡）將直接反映為定量誤差。
• 無補償前處理損失能力：無法校正萃取、淨化、揮發、衍生化過程中造成的回收率損失與儀器響應漂移。

3. 內標準品法（Internal Standard Method）

• 特點： 在所有不同濃度之標準品溶液與供試品溶液中，均精確加入定量且恆定之純物質作為內標準品（Internal Standard, IS）。以待測物與內標物之訊號比值（$\frac{A_x}{A_{IS}}$）對待測物濃度建立檢量線： $\frac{A_x}{A_{IS}} = a \cdot C_x + b$
• 優點：
• 消除進樣體積誤差：進樣量發生波動時，待測物與內標物面積同比例增減，比值保持恆定。

核心觀念

本題考查近代儀器分析中超越傳統氣相層析（GC）與高效液相層析（HPLC）的高階分離技術：超臨界流體層析（SFC）與高效毛細管電泳（HPCE）。

1. 超臨界流體層析（SFC）之核心理論：

• 超臨界流體（Supercritical Fluid）特性：物質處於臨界溫度（$T_c$）與臨界壓力（$P_c$）之上，兼具「如液體般的高密度與高溶解力」以及「如氣體般的低黏度與高擴散係數」。
• 層析動力學優勢：依 van Deemter 方程式 $H = A + \frac{B}{u} + C u$，SFC 溶質擴散係數高於 HPLC 約 $10 \sim 100$ 倍，大幅降低阻礙高速分離的質傳阻力項（$C$ 項），可在極高流速下維持低理論板高（$H$）與高柱效，且柱壓降（backpressure）遠低於 HPLC。
• 移動相調控：以超臨界二氧化碳（$\text{scCO}_2$）為主體，藉由調節系統壓力／溫度改變密度，或添加極性修飾劑（modifier）調節溶析能力。

2. 高效毛細管電泳（HPCE）之核心理論：

• 雙重驅動力機制：溶質於高電壓電場（$10 \sim 30\text{ kV}$）下的淨移動由**電泳遷移（Electrophoretic mobility, $\mu_{ep}$）與電滲流（Electroosmotic flow, EOF, $\mu_{eof}$）**共同決定。
• 電泳分離本質：溶質依其「質荷比（charge-to-size ratio）」差異產生不同遷移速度： $v_{ep} = \mu_{ep} E = \left( \frac{q}{6 \pi \eta r} \right) E$ （$q$ 為電荷量、$\eta$ 為介質黏度、$r$ 為水合離子半徑、$E$ 為電場強度）。
• 平頭式流栓（Plug flow）特性：石英毛細管壁矽醇基（$\text{Si-OH}$）解離帶負電，管壁內層形成雙電層，在軸向高壓電場驅動下產生平頭狀 EOF（無 HPLC 拋物線狀層流阻力），渦流擴散（$A$ 項）與質傳阻力（$C$ 項）趨近於零，理論板數常達 $10^5 \sim 10^6$。

解題方法

本題為高考 25 分之申論題，作答策略須採「對稱性架構」，將 SFC 與 HPCE 分設獨立專章，各自分為「分離原理」與「主要應用」兩大子項進行論述：

1. 原理層面：不可僅寫定義，必須點出物理化學驅動力（如 SFC 的密度／溶劑化能力、HPCE 的質荷比與 EOF 雙電層）、相態與流體力學特徵（如 SFC 的氣液折衷特性、HPCE 的平頭流動剖面），並簡述其管柱／流道配置。
2. 應用層面：精準切入藥學分析之關鍵領域，包括對掌異構物（Chiral compounds）拆分、熱不穩定／非揮發性成分、大分子生物製劑（蛋白質、核酸）及中藥天然物成分指紋圖譜，展現藥事類科之專業連結。

評分結構分析與各項要點

本題為非選擇題，命題委員之評分著眼於考生能否完整交代各技術的「本質機制」與「適用分析物物性」：

解題技巧與應試盲點

1. 流體力學圖象對比（得分亮點）：

• HPLC 管柱內為拋物線流（Parabolic / Laminar flow）：管壁剪應力大，造成顯著譜帶展寬（Band broadening）。
• HPCE 管柱內為平頭流（Plug flow）：驅動力來自全管壁雙電層，液體各處均勻推進，展寬極小。

2. 洗脫順序記憶口訣：

• 未經管壁塗層修飾的石英毛細管中，EOF 恆流向陰極（負極）。在正常操作條件下，$\mu_{eof} > |\mu_{ep}|$，因此溶質流向偵測端（陰極）的順序為： $\text{陽離子（正向加速）} > \text{中性分子（與 EOF 同速，合為單一峰）} > \text{陰離子（逆向減速，但仍被帶往陰極）}$

3. 常見陷阱防範：

• 誤以為 SFC 只能分析非極性物質：純 $\text{CO}_2$ 確為非極性（介電常數接近己烷），但實務上加入 $1\% \sim 40\%$ 極性修飾劑（如甲醇、含酸鹼添加劑）即可分析強極性甚至離子性藥物。
• 誤以為 HPCE 的毛細管區帶電泳（CZE）可分離所有成分：CZE 無法分離中性分子，若要分離中性分子必須改用膠束電動毛細管層析（MEKC）。

核心觀念

本題考三項對應：中藥的植物科名、藥材的生藥拉丁名，以及指標成分依骨架特徵所屬的天然物化學分類。作答時要分清楚植物的學名與藥材的拉丁名：例如 Panax ginseng 是植物學名，Ginseng Radix et Rhizoma 是藥材拉丁名。

解題方法

先依題目給定的指標成分辨認藥材，再分別列出科名和藥材拉丁名。分類時看主要結構特徵：人參皂苷看三萜皂苷骨架；丹參酮看二萜醌骨架；麻黃鹼看含氮的苯乙胺骨架；橙皮苷看黃酮糖苷骨架；龍膽苦苷則屬裂環環烯醚萜苷。

逐項作答

核心觀念

本題考查天然物的蒸氣蒸餾、溶劑分配、重結晶與層析分離。五種成分的性質差異如下：

• Limonene：揮發性單萜，適合用水蒸氣蒸餾分離。
• Hesperidin：黃酮雙醣苷，含多個羥基且帶糖基，極性高；可與較低極性的成分分開，再以重結晶純化。
• Hesperetin：hesperidin 的黃酮苷元，沒有糖基，且有酚羥基，極性高於多甲氧基黃酮。
• Nobiletin、tangeretin：多甲氧基黃酮，沒有游離酚羥基，脂溶性較高；兩者結構相近，須再以層析分離。Nobiletin 有六個甲氧基，tangeretin 有五個。

解題方法：萃取分離流程圖

以下以乾燥柑橘果皮為原料設計：

乾燥、粉碎中藥材
 │
 ├─水蒸氣蒸餾
 │ ↓
 │ 揮發油餾出液
 │ ↓ 以乙醚萃取油層、無水硫酸鈉乾燥
 │ 除去乙醚後減壓分餾
 │ ↓
 │ limonene
 │
 └─蒸餾後藥渣
 ↓ 以 70% 乙醇加熱回流萃取、過濾
 合併萃取液並減壓濃縮除乙醇
 ↓ 加水懸浮
 乙酸乙酯萃取
 ↙ ↘
 水層／沉澱 乙酸乙酯層
 ↓ ↓
 濃縮或以正丁醇萃取 無水硫酸鈉乾燥、
 ↓ 濃縮得黃酮苷元及
 以稀乙醇重結晶 多甲氧基黃酮粗分
 ↓ ↓
 hesperidin 矽膠管柱層析
 ↓
 nobiletin → tangeretin → hesperetin
 （由低極性至高極性分段收集）

矽膠管柱以正相梯度洗脫，例如由低極性的正己烷－乙酸乙酯開始，逐步增加乙酸乙酯比例；各分段以薄層層析追蹤，合併相同成分的分段後除去溶劑。nobiletin 與 tangeretin 性質相近，若一般矽膠管柱分離度不足，可將該段再以製備型反相 HPLC 純化。

方法原理

1. 水蒸氣蒸餾分離 limonene

Limonene 為揮發性、難溶於水的精油成分。水蒸氣蒸餾時，limonene 與水共同蒸餾，混合蒸氣的總蒸氣壓達到外界壓力時即可沸騰，因此能在低於 limonene 單獨沸點的溫度下餾出，減少長時間高溫造成的損失或變質。