民國115年 高考三級 食品衛生檢驗 食品分析與檢驗
第4題
衛生福利部食品藥物管理署公告食品中防腐劑之檢驗方法，為檢體經直 接稀釋或振盪萃取或水蒸氣蒸餾後，以高效液相層析儀（high performance liquid…
題目
衛生福利部食品藥物管理署公告食品中防腐劑之檢驗方法，為檢體經直 接稀釋或振盪萃取或水蒸氣蒸餾後，以高效液相層析儀（high performance liquid chromatograph, HPLC）分析之方法。高效能液相層析 所使用的管柱為C18 烷基管柱，流洗液使用檸檬酸緩衝水溶液以及甲醇 與乙腈混合液，使用光二極體陣列檢出器。請以理論板高理論（theoretical plate height）說明HPLC 管柱分離方法之原理。是否可以依層析之流洗 順序推測化合物的極性？檢測器如何鑑別化合物的正確性？（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、分離效率以理論板數（theoretical plate number, N）與理論板高（theoretical plate height, H）表示，H＝L/N（L為管柱長度）。H越小、N越大，代表管柱效率越高、波峰越窄。速率理論以van Deemter方程式描述：H＝A＋B/u＋C·u，其中u為線性流速，A為渦流擴散、B/u為縱向擴散、C·u為質量傳遞阻力。
- 二、A項源自填充顆粒間流徑不一致與粒徑分布，與流速無關，粒徑越小、填充越均勻則A越小。B項為分子沿管柱軸向擴散，低流速時影響大。C項為分析物在移動相與固定相間之質量傳遞阻力，高流速時影響大。三者疊加使H–u曲線呈U形，於最佳流速uopt時H最小、分離效率最高。
- 三、C18（octadecylsilane）為非極性固定相，移動相為檸檬酸緩衝水溶液與甲醇／乙腈混合液，屬逆相層析（reversed-phase chromatography）。分離基於分配係數差異：極性較高者與極性移動相作用強、滯留時間短而先流出；非極性較強者與C18作用強而後流出。故大致可依流洗順序推測相對極性，越早流出者極性越高。
- 四、惟流洗順序僅供粗略推測，尚受分子大小與立體障礙、pKa與緩衝液pH（改變離子化程度）、氫鍵能力、固定相殘餘矽醇基（silanol）之二次作用，以及甲醇與乙腈洗脫力差異影響。離子態極性大增會提前流出，故不能單憑滯留順序斷定絕對極性，須以標準品比對證實。
- 五、光二極體陣列檢出器（diode array detector, DAD）可於190–800 nm同時擷取全光譜，鑑別方式包括：比對檢品與標準品之滯留時間；比對紫外光譜之最大吸收波長與波形；以光譜相似度與波峰純度（peak purity）確認波峰純度；以不同波長吸收比值輔助判定；添加標準品觀察波峰是否增大而不分裂。
- 六、必要時以液相層析串聯質譜（LC-MS/MS）確認分子離子與碎片離子，提高定性可信度。整體而言，van Deemter理論說明管柱效率與流速之關係，逆相系統之流洗順序可作極性初步判斷，但正確鑑別仍須結合標準品、光譜與質譜資訊，始能避免誤判。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。