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普考申論題 114年 [食品衛生檢驗] 食品檢驗分析與化學概要

第 一 題

📖 題組:
二、請說明(一)以氣相層析法(Gas chromatography, GC)定量食品中丙酸(Propionic acid)與聯苯(Biphenyl)的原理及操作步驟。(15 分)(二)食品前處理後,進行 GC 層析時會配以火焰離子化檢測器(Flame ionization detector,FID)進行檢測,請說明 FID 的原理以及其適合做為分析丙酸與聯苯檢測器的原因。(10 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

以氣相層析法(Gas chromatography, GC)定量食品中丙酸(Propionic acid)與聯苯(Biphenyl)的原理及操作步驟。(15 分)

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考生看到此題應先點出氣相層析法 (GC) 的核心原理(分配係數、滯留時間差異)。接著,針對「丙酸」(短鏈脂肪酸,需酸化萃取)與「聯苯」(芳香烴,脂溶易揮發)的理化特性,構思對應的樣品前處理方法,最後依序寫出前處理、標準品配製、儀器分析至數據定量的標準檢驗步驟。

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【破題】氣相層析法(GC)係利用物質沸點與極性差異進行分離。丙酸與聯苯均具揮發性,經針對其理化特性進行前處理後,即可透過 GC 進行分離,並藉由檢測器訊號與標準品比對完成定量。 【論述】 一、氣相層析法定量原理

小題 (二)

食品前處理後,進行 GC 層析時會配以火焰離子化檢測器(Flame ionization detector,FID)進行檢測,請說明 FID 的原理以及其適合做為分析丙酸與聯苯檢測器的原因。(10 分)

思路引導 VIP

首先,回想火焰離子化檢測器(FID)的運作機制:利用氫氣與空氣燃燒產生高溫,使含碳氫鍵的有機化合物裂解游離產生電流。接著,連結丙酸與聯苯的化學結構特徵(皆為含碳有機物),並強調 FID 具備高靈敏度、線性範圍廣且不受水分干擾等特性,以論證其作為這兩種食品成分/添加物分析的適當性。

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【破題】 火焰離子化檢測器(Flame ionization detector, FID)是氣相層析儀中最廣泛使用的檢測器,主要利用含碳有機化合物在氫火焰中燃燒游離的特性進行高靈敏度的定量分析。 【論述】

📝 GC-FID 丙酸與聯苯分析
💡 利用氣體移動相分離揮發性物質,透過火焰離子化偵測含碳有機物。

🔗 GC-FID 食品定量分析流程

  1. 1 前處理 — 利用溶劑萃取食品中之丙酸與聯苯並淨化
  2. 2 氣化分離 — 樣品注入 GC 加熱氣化,隨移動相在管柱內分離
  3. 3 火焰偵測 — 成分進入 FID 氫焰發生離子化,產生微電流
  4. 4 數據定量 — 電流訊號轉為層析峰面積,以檢量線法求得濃度
🔄 延伸學習:延伸學習:了解不同物質在不同極性管柱中的出峰順序 (Retention Time)
🧠 記憶技巧:GC流程口訣:萃進分偵定(萃取、進樣、分離、偵測、定量);FID原理:火燒碳生電。
⚠️ 常見陷阱:容易遺漏丙酸為極性脂肪酸,操作時常需先酸化或進行衍生化以增加揮發性;誤認 FID 可偵測所有物質,忽略其對無機物不靈敏。
內標準法 (Internal Standard) 衍生化技術 (Derivatization) 氣相層析儀管柱選擇 (Polarity of Columns)

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