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食品分析Food Analysis

授課老師：毛正倫教授

Office: 食生大樓419室Lab: 食生大樓415室

毛正倫(Jeng-Leun Mau)的資訊網頁http://web.nchu.edu.tw/pweb/index2.php?pid=408&menu=2#

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課程內容1. 食品分析（ Food analysis ）2. 結果報告及分析的可信度（ Reporting results

and reliability of analyses ）3. 水分測定（ Determination of moisture ）4. 灰分及礦物質（ Ash and minerals ）5. 脂質（Lipid）6. 萃取（ Extraction ）7. 離心（ Centrifugation ）8. 顏色測定（ Measurement of color ）9. 濾紙與薄層層析法（ Paper and thin-layer

chromatography ） 2

Text : Pomeranz, Y. and Meloan, C.E. (1994) Food Analysis: Theory and Practice, 3rd ed.,Chapman & Hall, London, UK. (華香園)

Ref: Nielsen, S.S. (2003) Food Analysis, 3rd ed., Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, NY. (九州)食品分析( 2004 ) (藝軒)(譯自Nielsen, S.S. Food Analysis, 2nd ed.,)

Lab: James, C. (1995) Analytical Chemistry of Foods. Blackie, London, UK. (華香園)

隨堂考（Oct 5, 19, Nov 2），上課前十分鐘小考。3

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食品分析( Food analysis)

食品分析包含估算食品中的主要組成份，使用相當快速且可接受的方法來測定不同的食品區分物，而不需精密設備或化學藥品。

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*食品的一般組成

8

一般組成分析在測定一群特性相近的

化合物，例如總蛋白質。一般組成分析包括測定水、蛋白質、脂

肪（乙醚萃出物）、灰分和纖維素的含量，而無氮萃出物由100減去五種成分的總和

來估算。

Nitrogen-free extract (NFE)%= 100－(% water+% protein + % fat + % ash

+ % fiber)9

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包裝食品營養標示應遵行事項自104年7月1日施行

規定說明

一、本規定依食品安全衛生管理法第二十二條第三項規定訂定之。

法源依據。

二、本規定用詞，定義如下：(一)反式脂肪：指食品中非共軛反式脂肪（酸）之總和。(二)碳水化合物：即醣類，指總碳水化合物。(三)糖：指單醣與雙醣之總和。(四)膳食纖維：指人體小腸無法消化與吸收之三個以上單醣聚合之可食碳水化合物及木質素。(五)營養宣稱：指任何以說明、隱喻或暗示方式，表達該食品具有特定之熱量或營養素性質。

用詞定義。

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包裝食品營養標示應遵行事項

規定說明

三、包裝食品營養標示方式，須於包裝容器外表之明顯處依附表一之格式提供下列標示之內容：(一)「營養標示」之標題。(二)熱量。(三)蛋白質含量。(四)脂肪、飽和脂肪、反式脂肪含量。(五)碳水化合物、糖含量。(六)鈉含量。(七)出現於營養宣稱中之其他營養素含量。(八)廠商自願標示之其他營養素含量。自願標示項目如為膳食纖維，得列於碳水化合物項下縮一排，於糖之後標示；膽固醇得列於脂肪項下縮一排，於反式脂肪之後標示。

包裝食品營養標示，須於包裝容器外表之明顯處提供標示之內容。

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包裝食品營養標示應遵行事項規定說明

四、包裝食品之熱量及營養素含量標示，除第二項規定外，應依下列規定擇一辦理：(一)以「一份量（或每份）」及「每100公克（或毫升）」每標示，並加註該產品每包裝所含之份數。(二)以「每一份量（或每份）」及其所提供「每日參考值百分比」標示，並加註該產品每包裝所含之份數。對訂定每日營養素攝取參考值之營養素，應另註明所標示各項營養素之每日參考值；對未訂定每日營養素攝取參考值之營養素，應於每日參考值百分比處加註「＊」符號，並註明＊參考值未訂定」字樣。

未滿一歲嬰兒食用之食品，應以前項第一款之格式標示；食品型態為錠狀、膠囊狀（不包含糖果類食品）應以前項第二款之格式標示。

包裝食品之熱量及營養素含量標示規定。

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五、包裝食品各類產品每一份量之重量（或容量），應考量國民飲食習慣及市售包裝食品型態之一般每次食用量。食品型態為錠狀、膠囊狀（不包含糖果類食品）應以建議食用量（須為整數）作為每一份量之標示。

包裝食品之每一份量之重量 (或容量) 標示規定。

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六、包裝食品營養標示之單位，應依下列規定辦理：(一)固體（半固體）以公克表示，液體以毫升標示。(二)熱量以大卡標示。(三)蛋白質、脂肪、脂肪酸、碳水化合物、糖、膳食纖維以公克標示。(四)鈉、膽固醇、胺基酸以毫克標示。(五)維生素、礦物質之單位標示應以附表二規定辦理。(六)其他營養素以通用單位標示。需經復水之食品，如有營養宣稱，且其宣稱基準以復水後之營養素含量計算時，應以復水後為標示基準；如未營養宣稱，得以復水前或後為標示基準，其沖泡方式應於營養標示格式下方註明。

包裝食品營養標示之單位。

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七、包裝食品之每日熱量及各項營養素攝取參考值，應依附表二規定辦理。

包裝食品之每日熱量及各項營養素攝取參考值。

八、包裝食品營養標示之熱量、蛋白質、脂肪、碳水化合物、鈉、飽和脂肪、反式脂肪、糖含量，符合附表三之條件者，得以「０」標示。

包裝食品營養素得標示為「０」之條件。

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九、包裝食品營養標示之數據修整方式，應依下列規定辦理：(一)每包裝所含之份數、每日參考值百分比、鈉含量，以整數標示。(二)每一份量、熱量、蛋白質、胺基酸、脂肪、脂肪酸、膽固醇、碳水化合物、糖、膳食纖維，以整數或至小數點後一位標示。產品之份量值較小，其熱量、蛋白質、脂肪、脂肪酸、碳水化合物、糖含量，標示至小數點後一位，仍無法符合以「０」標示之條件時，得以至小數點後二位標示。(三)維生素、礦物質以有效數字不超過三位為原則。(四)數據修整應參照中華民國國家標準CNS2925「規定極限值之有效位數指示法」規定。

包裝食品營養標示之數據修整方式。

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規定說明

十、包裝食品各項營養標示值產生方式，得以檢驗分析或計算方式依實際需要為之；其標示值之誤差允許範圍應符合附表四之規定。食品之特定營養素含量如依其特性隨時間改變，得以加註標示特定營養素含量之實際衰退情形。

包裝食品各項營養標示值之產生方式，及其標示值誤差允許範圍之規定。

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規定說明

十一、包裝食品營養標示之熱量計算方式，應依下列規定辦理：(一)蛋白質之熱量，以每公克四大卡計算。(二)脂肪之熱量，以每公克九大卡計算。(三)碳水化合物之熱量，以每公克四大卡計算，但加以標示膳食纖維者，其膳食纖維熱量得以每公克二大卡計算。(四)赤藻糖醇之熱量得以零大卡計算，其他糖醇之熱量得以每公克二‧四大卡計算；有機酸之熱量得以每公克三大卡計算；酒精(乙醇)之熱量得以每公克七大卡計算。並應將糖醇含量標示於營養標示格式中，有機酸及酒精(乙醇)含量應於營養標示格式下方註明。

包裝食品營養標示之熱量計算方式。

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規定說明

十二、市售包裝嬰兒與較大嬰兒配方食品及特定疾病配方食品應符合本規定及「市售包裝嬰兒與較大嬰兒配方食品及特定疾病配方食品應遵行事項」規定，其營養標示格式及標示值之誤差允許範圍應以「市售包裝嬰兒與較大嬰兒配方食品及特定疾病配方食品應遵行事項」規定辦理。

列舉部分適用本規定之食品。

十三、包裝維生素礦物質類之錠狀、膠囊狀食品，不適用本規定。

列舉不適用本規定之食品。

十四、包裝食品於本規定施行前製造者(以製造日期為準)，得不適用本規定。

附則規定。

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包裝食品營養標示格式註：得適用於總表面積小於100 平方公分之包裝食品

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＊參考值未訂定每日參考值：熱量2000 大卡、蛋白質60 公克、脂肪60 公克、飽和脂肪18 公克、碳水化合物300 公克、鈉2000 毫克、宣稱之營養素每日參考值、其他營養素每日參考值。

每日熱量及各項營養素攝取參考值

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＊參考值未訂定註 1：RE (Retinol Equivalent)即視網醇當量。1 µg RE=1 µ g 視網醇(Retinol)=6 µg β-胡蘿蔔素 (β -Carotene)註2：α-TE (α-Tocopherol Equivalent)即生育醇當量。1 mg α-TE =1 mg α-Tocopherol註3：NE (Niacin Equivalent)即菸鹼素當量。菸鹼素包括菸鹼酸及菸鹼醯胺，以菸鹼素當量表示之。

熱量及營養素得以零標示之條件

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營養標示值誤差允許範圍

食品分析+食品分析實習

技術士證照食品檢驗分析丙級（第二梯次、即測即評）

食品檢驗分析乙級（第二梯次）

自來水事業技術人員化驗類丙級

食品技師應考資格之一

考科之一

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食品檢驗分析技術士：筆試+術科

丙級術科乙級術科

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Reporting results and reliability of analyses

結果報告及分析的可信度

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分析方法的目的在於測定食品樣品中某一成分的質量（重量）。結果以重量百分率或其他相當於質量/質量比

的單位表示。一些跟質量相關的性質如光線吸收，還有一

些跟質量不是直接相關的性質也可以間接用於質量測定。如水溶液中的乙醇可以比重法測定，折射率

則可以用以測定糖漿和果醬中的可溶性固形物（糖度）。

結果報告及分析的可信度

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1) fresh wt basis（新鮮物重）2) air-dry basis (風乾物重)3) dry matter basis (乾物重)4) any selected moisture basis （任何給定水分量）(e.g. 14% in cereals)

結果表示的重量基準

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Y成分從%風乾物 (oven-dried , OD)基準轉換成%新鮮物 (fresh weight, FW)基準：

%風乾物= (%新鮮物×100)/(100－% 水分損失) (1)

%新鮮物= %風乾物 (100－% 水分損失)/100 (2)

如: %風乾物=90, %新鮮物=27, % 水分損失=70%風乾物= (0.27×100)/(100-70)=27/30=90%新鮮物=90(100 - 70)/100=27

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兩階段測定，風乾而後烘箱乾燥：TM = A + {(100－A) B}/100 (3)

其中TM：%總水分A:風乾之%水分損失B:烘箱乾燥之%水分量

實例：TM = 70 + {(100 - 70) 10}/ 100= 70 + 3 = 73

%總水分的計算

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水分計算之練習新鮮蔬菜稱取1500.00 g，依樣品製備操作在60~70°C下乾燥得風乾物重225.00 g。風乾物取2.6300 g分析水分，在105°C烘箱中乾燥至恆量為20.8400 g (連稱量瓶)，稱量瓶恆量為18.5200 g。試求該蔬菜之新鮮物 (fresh matter)及風乾物(dry matter)之水分含量？(以有效數字至小數點下第2位表示)

新鮮物水分含量:2.6300 - (20.8400 – 18.5200) ×100％＝11.79%

2.6300 風乾物水分含量:

(1500.00－225.00) + 225.00 × 11.79% × 100% = 86.77%1500.00

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Quantity Unit Definition

mass kilogram (kg) The mass of a Pt-Ir block kept at an International Bureau in Paris

time second (s) Duration of 9,192,631,770 periods of the radiation corresponding to a certain transition of the 137Cs

length metre (m) The distance light travels in a vacuum in 1/299,792,458 second

thermodynamictemperature Kelvin (K)

The fraction 1/273.16 of the thermodynamic temperature of the triple point of water

electric current ampere (A)That constant current in two infinitely long parallel conductors separatedby 1 metre which produces a force of 2 x 10-7 Nm-1 of length of conductor.The Coulomb is 1 Ampere-second.

amount ofsubstance mole (mol)

The amount of any substance that contains as many entities (e.g. molecules, ions) as there are atoms in 0.012 kilograms of 12C.

luminousintensity candela (cd)

The radiant intensity in a given direction of a source that emits monochromatic radiation of frequency 540 x 1012 Hz in that direction of (1/683) watt per steradian.

SI BASE UNITS

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Quantity SI Name Units

frequency hertz (Hz) s-1

force newton (N) m kg s-2

work, energy joule (J) N m ( = m2 kg s-2 )power watt (W) J s-1 ( = m2 kg s-3 )electric charge coulomb (C) A selectric potential, emf volt (V) J C-1 ( = m2 kg s-3 A-1 )resistance ohm V A-1 ( = m2 kg s-3 A-2 )conductance siemens (S) ohm-1 ( = m-2 kg-1 s3 A2 )capacitance farad (F) C V-1 ( = m-2 kg-1 s4 A2 )magnetic flux weber (Wb) V s ( = m2 kg s-2 A-1 )magnetic flux density tesla (T) V s m-2 ( = kg s-2 A-1 ) inductance henry (H) V A-1 s ( = m2 kg s-2 A-2 ) luminous flux lumen (lm) cd sr illuminance lux (lx) cd sr m-1

(radio)activity becquerel (Bq) s-1

(radiation) absorbed dose gray (Gy) J kg-1 ( = m2 s-2 )dose equivalent sievert (Sv) J kg-1 ( = m2 s-2 )

INTERNATIONAL SYSTEM of DERIVED UNITS

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主要成分之濃度以重量或體積百分率表示

液體和飲料：g/100 mL; mg/L少量成分：mg (or mcg)/kg or L; 維生素：mcg or IU/100 mL or g.

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分析方法之選擇

1. 精確度（precision）：測定值與平均值差異的程度，差異愈小，再現性愈佳。差異性即為機差（random error），如Mean ± SD 。

2. 再現性（reproducibility）：比較兩種方法、兩間實驗室或兩個分析人員的精確度，可用F test來估計。

3. 準確度（accuracy）：分析物質之平均估測值趨近真正（可接受的）估測值，可用Student’s ttest 來估計。

4. 操作簡便性：對於無特別技巧分析者。5. 花費：包括試劑、儀器及時間的成本。

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6. 速度：完成分析所需之時間。7. 敏感度（sensitivity）：儀器能反應出該物

質的量。GC：10-10 g；比色法：10-7 g ；重量測定和滴定測定法： 10-3 g 。

8. 特異性（specificity）：在相似化合物存在下，檢出和定量特定的食品組成。

9. 安全性（safety）：可能的危害，如具腐蝕性的酸和一些有機溶劑的可燃性。


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10. 參考方法：*ISO（International organization for

standardization）國際標準組織*AOAC （Association of Official Analytical

Chemists, USA）：美國公職分析化學家協會

*BSI（British Standards Institution, UK）：英國標準機構

*CNS（Chinese National Standard）：中國國家標準


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改善分析數據之程序

1. 玻璃器皿的品質：玻璃器皿及設備應為實驗室使用等級。

2. 瞭解設備使用方式：測定體積的容器不能加熱；清洗步驟應用洗潔液或清潔劑後，先以自來水潤洗，接下來再以蒸餾水、去離子水或RO水潤洗。

3. 空白組分析：空白組含有所有試劑，但不含樣品。

4. 重複性：在統計分析上，每個樣品至少要三次以上重複次數。

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5. 回收試驗：添加已知成分來分析回收百分比。

6. 對照樣品：利用已知食品之組成來建立方法的正確性。

7. 合作測試：由不同實驗室來比較結果。8. 確認分析：參考如CNS所規定之方法。

改善分析數據之程序

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數據的表達-表(table)

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• 表達所建立的檢量曲線圖或表達一些趨勢，如組成份隨著時間和溫度的變化

數據的表達- 圖（figure or graph）

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圖表製作

1. X軸為獨立變數（濃度）及 Y軸為依賴變數（吸光值）

2. 清楚扼要的標題3. X和Y軸標示以數量或單位，如鐵的濃度

（ mg/100 g ）4. X和Y軸的間距5. 圖上每一點的符號，如●、○、△、▲、□、

■6. 點與點間要有相同間距7. 點與點間的連線或由電腦產生之回歸線8. 標示以垂直線和短桿之標準差

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數據的表達-圖(figure and graph)

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行政院衛生署食品藥物管理局食品化學檢驗方法之確效規範

一、引言

實驗室使用修飾之衛生署公告方法、衛生署公布之參考方法或其他國際認可方法，以執行食品衛生相關檢驗，為證實檢驗方法之適用性及分析結果之正確性，該檢驗方法需經確效(validation)後使用。本確效規範係作為實驗室執行方法確效之評估依據。

二、對象

採用儀器分析之定量方法。50

食品化學檢驗方法之確效規範三、名詞定義

(一) 適用範圍(scope)：使用該檢驗方法分析樣品中之待測物，

於濃度(或量)上限與下限之間距，其檢驗結果具有適當的準確度、精密度及線性關係。

(二) 專一性(specificity)：該檢驗方法於基質或其他可能物質存在

下，能明確評估待測物之能力。

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(三) 線性(linearity)：指在待測物的一定濃度(或量)範圍內，由

該檢驗方法分析樣品所得之儀器感應值與待測物濃度(或量)成正比的能力。(四) 準確度(accuracy)：顯現所檢測出來的值與一公認真值或一公認對照值間之接近程度。

(五) 精密度(precision)：顯現自同一均質樣品多重取樣，於規定條

件下所得到的一系列檢測值間之接近程度。52


(六) 偵測極限(limit of detection, LOD)：樣品中待測物可與分析儀器訊號值區別

之最低量，但未必能定量出標的待測物之正確值。

(七) 定量極限(limit of quantification, LOQ)：樣品中待測物可被定量測出的最低量，

且測定結果具有適當的準確度與精密度。

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桑黃中麥角硫因分析方法之建立

1. 標準品檢量線不同濃度（10~50 mg/mL）之麥角硫因標準品吸取20 ml注入HPLC中，依上述之條件進行測定，每一個濃度點做三重複，然後將各濃度吸收峰面積平均值(Y軸)與濃度（X軸）做出檢量線，計算出檢量線方程式及線性回歸係數。

2. 偵測極限(Limit of detection, LOD)及定量極限(Limit of quantification, LOQ)

依上述建立之HPLC方法進行分析, 取CV值低於5%之最低連續3個濃度對其吸收峰面積作線性回歸，得斜率(S)及Y軸截距標準偏差值(δ)，依公式LOD=3×δ/S及LOQ=10×δ/S進行計算。

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3. 準確度不同量（10,20, 30 mg/mL)之麥角硫因標準品添加入樣品中，依上述之萃取過程進行操作，然後取混合溶液20 mL打入液相層析儀中進行分析，依吸收峰面積計算出混合溶液之含量扣除樣品含量後，再與理論添加量相比便可得其回收率，利用回收率來評估其準確度。

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4. 精密度（precision）不同濃度（10,20,30,40,50 mg/mL)之麥角硫因標準品吸取20 ml注入HPLC中，依上述之條件進行測定，每一個濃度點均需重新配製，於同日內重複三次，然後計算各濃度點之實際濃度及變異係數，此為同日間(Intra-day)之精密度。另外，依相同方式於不同天進行測定，然後計算各濃度點之實際濃度及變異係數，此為異日間(Inter-day)之精密度。由同日間及異日間之再現性，來評估此方法之精密度。

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食品化學檢驗方法之確效規範四、執行方法

(一) 適用範圍

檢驗方法適用不同類別檢體，應就各類檢體選出至少一種代表性基質進行檢驗方法確效。

(二) 專一性

以含類似樣品基質之空白樣品進行試驗，若無空白樣品，則執行試劑空白試驗。

依檢驗方法步驟進行空白樣品或試劑空白試驗，需無干擾待測現象，必要時添加可能之干擾物質以測試方法之專一性。

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(三) 檢量線應描述檢量線之數學方程式及線性範圍，

一般至少包括5種不同濃度(不包括空白)，線性回歸方程式之相關係數不應低於0.99。檢液中待測物濃度應在檢量線之線性範圍內。

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(四) 準確度1. 將適量之待測物標準品添加於類似樣品基質之空白樣品中，計算其回收率(%)。添加量包括定量極限及定量極限2～10 倍(或待測物之管制值)至少2 種濃度，依檢驗方法分析步驟，各進行5 重複之檢測。

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(四) 準確度2. 依樣品所含待測物之濃度，其回收率(%)規範如下表：

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濃度範圍(ppm) 回收率(%)100 85 ～ 110

>10～100 80 ～ 115>1～10 75 ～ 120>0.1～1 70 ～ 120

>0.01～0.1 70 ～ 120>0.001～0.01 60 ～ 125

≤0.001 50 ～ 125


(五) 精密度：1. 精密度之評估包括重複性(repeatability)、中間精密度(intermediate precision)及再現性(reproducibility)，依必要性選擇執行。(1) 重複性(repeatability)：

重複性係以同一實驗室於同一批次執行該檢驗方法，所得之結果予以評估。

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(五) 精密度：1. 精密度之評估包括重複性(repeatability)、中間精密度(intermediate precision)及再現性(reproducibility)，依必要性選擇執行。(2) 中間精密度(intermediate precision)：

中間精密度代表實驗室內精密度，係以同一實驗室執行該檢驗方法，於不同分析日期、分析人員、分析設備等，所得之結果予以評估。

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(五) 精密度：1. 精密度之評估包括重複性(repeatability)、中間精密度(intermediate precision)及再現性(reproducibility)，依必要性選擇執行。(3) 再現性(reproducibility)

再現性代表實驗室間精密度，係以不同實驗室執行該檢驗方法，所得之結果予以評估。

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(五) 精密度：2. 將適量之待測物標準品添加於類似樣品基質之空白樣品中，或選取合適濃度之驗證參考物質(certified reference material, CRM)進行5 重複之檢測。添加量包括定量極限及定量極限2～10 倍(或待測物之管制值)至少2 種濃度，依檢驗方法分析步驟，各進行5 重複之檢測。

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(五) 精密度：依樣品所含待測物之濃度，其變異係數(CV, %)規範如下表：

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濃度範圍(ppm)

變異係數(CV, %)

重複性中間精密度再現性

1 10 14 16

>0.1～1 15 18 23

>0.01～0.1 20 22 32

>0.001～0.01 30 32 45

≤0.001 35 36 53


(六) 定量極限定量時能有適當準確度與精密度之最低濃

度(或量)。可採以下方法：1. 量測適當數目(n≥7)的空白樣品或低濃度樣品(約偵測極限之1-5 倍)之感應值，再計算其感應值之標準差(s)。

LOQ = 10 s/mm：檢量線之斜率

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(六) 定量極限2. 訊號/雜訊比(signal/noise ratio, S/N ratio)

含有已知量待測物之低濃度樣品，經前處理後層析圖中待測物波峰之訊號/雜訊比≥ 10。3. 評估含有已知量待測物之低濃度樣品，其回收率及重複性符合要求。

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Determination of moisture

水分測定

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水分含量(Water content)

• 是食品安定性及品質的指標• 與乾物質（總固形物）的收率成負相關=> Food = Moisture + Dry matter (total solids)=> 對製造者及消費者有直接的經濟重要性=> 對食品安定性及品質有極大的重要性

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水分分析之重要性

•食品加工：評估原料是否達到均衡，而達最適加工的狀態

•食品保存：免於微生物生長、發芽及褐變

•營養價值、成分標準及規範•分析技巧的選擇及結果的表示

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水活性 (water activity, aw)

• 食品安定性的指標aw= P/P0 (0 →1)

P: 食品中水的蒸汽壓P0: 相同溫度下純水的蒸汽壓

aw=ERH/100ERH: 平衡相對濕度(equilibrium relative humidity)，此時既不吸收，也不損失水分

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• aw=0.97-1高濕性食品(high moisture food, HMF):容易引起微生物的腐敗，如牛奶、果汁、肉類

• aw

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食品中水存在的形式

–自由水(free water)：保有其物理特性，可作為膠質的分散劑及結晶物質的溶劑

–吸附水(absorbed water)：利用凡得瓦力(van der Waals)或主要是氫鍵結合在大分子表面(蛋白質、澱粉、果膠和纖維素)

–結合水(bound water)：與不同物質結合，如與水的水和：乳糖單水和物或Na2SO4·10H2O

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水分測定的方法• 乾燥法(drying method)：烘箱乾燥(100℃)，真空乾燥(70℃)，微波烘箱乾燥，紅外線乾燥

蒸餾法(distillation methods)：使用高沸點與水不相溶的溶劑共同將食物樣品中的水蒸餾出來，收集蒸餾混合液，並測量水的體積

• 化學法(chemical methods)：利用食物中的水進行化學反應，估計其含量，適用於低濕性食品

• 儀器分析(Instrumental methods):電導度、核磁共振（nuclear magnetic resonance, NMR）、近紅外線（near infrared, NIR），常利用在生產線的品管檢查

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乾燥法(drying method)• 稱量瓶在烘箱中乾燥時，須把蓋子打開，斜架於瓶口上。

• 當由烘箱中取出放入玻璃乾燥器時，則須迅速的蓋上蓋子，以免吸濕，當達到室溫後稱重。

• 固體物質必須在改變最小的條件下研磨。• 二階段法：液體樣品必須先於水浴中蒸發，然後移至烘箱中完全乾燥。

• 增加乾燥的表面積，cheese可於乾燥前混合惰性物質，如沙子。

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乾燥法(drying method)• 乾燥溫度與時間：70-155℃；

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乾燥法(drying method)

• Chopin 烘箱溫度可達200℃，水蒸發後通過含碳化鈣（CaC2）的箱子，上方可噴出火焰。

CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2當釋出水蒸汽時，燃燒乙炔

麵粉乾燥時間約 5 min，穀類粉末約7 min。

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裝有一個小風扇

以循環空氣以及

內建一個自動平

衡器。含有10個

可放10 g樣品的

小碟子，每個碟

子可稱重以顯示

水分含量。.

Barbender 半自動水分測定儀

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真空烘箱法真空烘箱：

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紅外線乾燥法比熱風乾燥烘箱更有效率。

紅外線在熱傳導及方便性上比傳統烘箱佳，可穿透樣品使水蒸發，使乾燥時間縮短10~25 min。以250~500 W的燈可發出

2000~2500 K的溫度。必須注意二個因子：A. 樣品與紅外線光源保持適當的距離約10 cm，太靠近會造成破壞。

B. 樣品厚度約10~15 mm，樣品量約2.5~10 g。

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微波烘箱乾燥法

分析級微波烘箱必須有內建天平，數位顯示及微電腦以計算水分。

以100 W功率輸出的微波烘箱乾燥10 g樣品約需6~8 min。

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其他乾燥法

使用乾燥箱(desiccator)加脫水劑、吸濕劑如：硫酸、石灰(CaO)、五氧化磷( PO5 )、碳化鈣 (CaC2)。

使用真空或高溫(50℃)會更有效。冷凍乾燥法(Freeze-drying)：適用於

在室溫以上易破壞的食品。

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乾燥法中的重量變化

• 水分損失• 有機化合物的熱分解• 揮發性成分的損失，如乙酸、丙酸和

丁酸；及香味成分的酯類和醛類

• 增重：因為不飽和脂肪酸和一些化合物的氧化作用

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水分測定的計算

‧樣品在特定條件下加熱，及損失的重量用於計算其水分含量

%水分含量(w/w) = (W1/W2)×100%水分含量(w/w) = [(W2－W3)/ W2]×100 % 總固形物 (w/w) = [Wdry/Wspl]×100

其中 W1: 樣品中水分的重量W2: 樣品的重量W3dry: 烘乾樣品的重量

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水分計算之練習• 某新鮮食品取1524.16 g，依樣品製備制成air-dry

matter 288.52 g，取4.7312 g，依水分測定於105℃oven中至恆量為22.6814 g (連稱量瓶)，稱量瓶恆量為18.5261 g，求此食品fresh matter 及air-dry matter之水分含量?

Air-dry matter :4.7312-(22.6814-18.5261) ×100％＝12.17％

4.7312Fresh matter:

（1524. 16-288.52）+288.52×12.17% ×100％=83.37％1524.16

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• 新鮮蔬菜（Fresh matter）稱取3000.14 g，依樣品製備操作於60~70℃提燥得風乾物(air-dry matter) 450.31 g，取5.2642 g，依水分測定於105℃ oven中至恆量為4.6325 g ，求此食品fresh matter 及air-dry matter之水分含量?

(Ans:12.00%; 86.79%)

• 某新鮮食品取2734.83 g，依樣品製備制成air-dry matter 486.26 g，取6.1247 g，依水分測定於105℃ oven中至恆量為22.7062 g (連稱量瓶)，稱量瓶恆量為17.3376 g，求此食品fresh matter 及air-dry matter之水分含量?

(Ans:12.35%; 84.41%)99

蒸餾法(distillation methods)減少加熱的化學反應，而降低氧化和分解作用。利用比水輕、不溶於水、加熱時可與水共沸的有機溶劑，與試料加熱。試料中的水分隨溶劑餾出、冷卻，水與溶劑分離後，測定水的容積，計算出水分含量。此法屬於容量法，缺點是不太精密。優點是多量試料可花短時間內測定。使用溶劑之特性是：不溶於水、較高沸點、較低或較高密度及可燃性（如甲苯、二甲苯或四氯化碳）。適用低水分含量食品及含揮發性精油的草本植物、香辛料，因為該精油可保存在溶劑中。

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Brown-Duvel 法

1907年開發用於第I型蒸餾

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蒸餾受管: a) Dean and Stark (1920), b) Bidwell and Sterling (1925) and c) Modified Bidwell and Sterling.

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蒸餾法之困難點

收集測量設備相當不準確。

水滴易黏附在玻璃壁上。

水對於蒸餾用溶劑之溶解度。

不完全蒸發之水分會造成低估。

水可溶性物質會被蒸餾出來。

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化學法(Chemical methods)利用水與特定物質進行化學反應之特性來估計食品

中水分含量。

i)卡爾費雪(Karl Fischer)滴定法：

常使用在低濕性食品。

ii) 直接讀取儀器CaC2 + 2H2O —> C2H2 + Ca(OH)2CaH2 + 2H2O —> H2 + Ca(OH)2

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卡爾費雪滴定法

★ Bunsen (1853)描述二氧化硫在水存在下碘的還原。

2H2O + SO2 + I2 —> H2SO4 + 2HI

★卡爾費雪(1935)年修改其程序並使用甲醇及比啶(pyridine)。

a) C5H5N•I2 + C5H5N•SO2 + C5H5N + H2O—>2C5H5N•HI + C5H5N•SO3

b) C5H5N•SO3 + CH3OH —> C5H5N(H)SO4CH3滴定測定是觀察紅褐色(I2)和甲基藍所得的綠色滴定終點。

困難點：水之不完全萃取及干擾所造成的高估，如抗壞血酸與

試劑的氧化、羰基與甲醇反應所釋放的水及不飽和脂肪酸

與碘的反應。105

卡爾費雪法

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卡爾費雪法

計算方法

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儀器分析(Instrumental methods)

1)紅外線測定：利用測定吸收水之分子振動的波長特性：3.0

及6.1 μm, 1.93及1.45 μm。近紅外線法(NIR)對測定乾蔬菜及香辛料的水

分是一種準確、快速且專一的方法。

2)氣相層析法：利用有機溶劑將水萃取出來，再用GC測定。可用於檢測水分含量在8-65%的食品。

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3)核磁共振法(NMR) 測定射頻(radio-frequency, RF)能量被水

分子的氫所吸收。

脈衝式NMR中利用自由水和結合水間鬆弛時間的差異，以測定在不同食物中兩種形式水的相對量。

NMR及NIR是相當精密且昂貴的儀器，必須先用標準品做檢量線。

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4)電測定法(Electrical methods)：測定電導度（電阻）、電容（介電常數）及電磁能的吸收（微波）。

5)其他方法：比重測定法(Hydrometry)：比重和密度。折射計(Refractometry)：折射率。凝固點(Freeze point)

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Ash and minerals

灰分及礦物質

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重要性• Nutritional labeling

– 礦物質的種類及濃度經常規定須列入食品標示中。• Quality

– 許多食品的品質依賴各種礦物質的種類及濃度，如味覺、外觀、質地及穩定性。

• Microbiological stability– 高礦物質濃度有使用於延緩某些微生物的生長。

• Nutrition– 某些礦物質對健康飲食是必須的，如鈣、磷、鉀及鈉；然而有些是有毒的，如砷、鉛、汞、鎘及鋁。

• Processing– 會影響食品物理化學特性。

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灰分及礦物質

• 灰分含量 (ash content) 是測定食品中所存在礦物質的總量

• 礦物質含量(mineral content)是測定食品中所存在特定無機化合物的量，如 Ca, Na, K 及 Cl

• 食品的灰分含量是550°C下全部水分和有機物質都除去後剩下的殘留物重量

=>以濕重或乾重的基準表示• 有機物質： C => CO2; N => nitrogen oxides;

S => SO2• 利用可與食品中的其他成分區分的技術來分析礦物質

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灰分及礦物質

總灰分(Total ash)：有機物質在550°C下加熱後剩下的乾礦物質殘留物，是一些食品和飼料營養價值的有用指標。

水溶性灰分(Water soluble ash)：果醬和果凍中的水果含量的指標

酸不溶性灰分(Acid insoluble ash)：礦物質（髒物或沙子）的指標，將總灰分在 10% HCl 中消化後測定

無鹽灰分 (Salt-free ash) ：對海產類食品很重要，扣除總灰分中NaCl 的量

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礦物質食品中礦物質的量通常很少，常少於總量的1% 1) 主要元素 (> 0.01% or 100 ppm) ：7 個鈣(Ca)、氯(Cl)、鎂(Mg)、磷(P)、鉀 (K)、鈉(Na) 和硫(S)2) 微量元素(

礦物質來源

鈣(Ca)：乳製品、穀類、堅果、魚類、蛋類和一些蔬菜

磷(P)：乳製品、穀類、堅果、肉類、魚類、禽類、蛋類和豆類

鐵(Fe)：穀類及其產品、麵粉、堅果、肉類、烘焙穀類、肉類、禽類、魚和海鮮類、蛋類和豆類

鈉(Na)：所有加鹽的食品

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礦物質來源

鉀 (K)：乳製品、水果、穀類、堅果、肉類、魚類、禽類、蛋類和蔬菜

鎂(Mg)：堅果、穀類和豆類錳(Mn)：穀類、蔬菜、一些水果和肉類銅(Cu)：海鮮類、肝臟、穀類和蔬菜硫(S)：富含蛋白質的食品和一些蔬菜鈷(Co)：蔬菜和水果鋅(Zn)：一些海鮮類

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灰分及礦物質

• 灰化方法：1) 乾式灰化法：一般食品2) 修飾之乾式灰化法：3) 濕式灰化法：高脂肪含量的食品• 灰化是在利用原子光譜或其他傳統方法分析礦物質前，樣品製備的步驟。

• 如果某分析需測定某特定物質濃度時，可選擇低溫的灰化方法。

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製備樣品

• 選擇具代表性的樣品。約 1-10 g 的樣品。• 具高濕性或液體樣品灰化前須先在烘箱中乾燥，避免灰化時樣品濺出來。

• 水分≤10%的植物樣品可直接灰化，不需先乾燥• 高脂質樣品應先用溶劑脫脂，如此可使水容易釋出，避免濺出。

• 相同樣品可在乾燥、脂肪萃取後再進行灰化• 避免磨粉、玻璃器皿及坩堝接觸樣品時礦物質的汙染。

• 建議使用去離子水製備樣品。124

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乾式灰化法

• 乾式灰化中稱入樣品的坩堝，在 500~600oC 的高溫灰化爐灰化一定時間，水及其他揮發性物質蒸發掉，其他有機物質則因氧的存在燃燒成 CO2、H2O 及 N2。

• 灰分必須是灰色，而不含碳(黑色)• 大多數礦物質則轉變為氧化物、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物及矽酸鹽。

• 雖然大多數礦物質有相當低的揮發性，部分揮發物可能部份喪失，如鐵、鉛及汞。

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灰份含量可表示為乾重 (dry basis) 或濕重 (wet basis)

計算方法：

乾式灰化法

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坩堝• 坩堝種類：石英、Pyrex、瓷器、鋼及白金• 坩堝之選擇依據分析的樣品及灰化爐的溫度• 大多廣泛使用的坩堝是瓷器所製成的，因為便宜、耐高溫 (< 1200oC) 及容易清洗

• 瓷器坩堝可抗酸，但無法抗鹼，因此分析此類樣品時應選擇其他坩堝，但瓷器坩堝經過快速的溫度變化易破裂。

• AOAC 已針對不同樣品制定不同的灰份分析方法• 一般而言，樣品放在 500~600oC下灰化24小時。

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• 陶瓷坩堝使用前之處理–將坩堝浸泡於 10% 稀鹽酸中，加熱煮沸

2 hr，以蒸餾水煮沸乾燥。–再將坩堝放入灰化爐中，以高於 600oC 的高溫下加熱 4 hr，於灰化爐中放冷，再移至乾燥器中放冷至室溫，迅速稱重。

–反覆乾燥稱重至恒重，才可使用。

坩堝

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修飾之乾式灰化法

• 一些修飾法和添加物可用來加速灰化程序，避免礦物質的損失，或改進重要成分的保留

• 已知灰分重之純棉絮可加入濕的樣品中，以幫助灰化，如果醬

• 純橄欖油在乾燥後，灰化前可加入富含糖類的樣品中，以避免過度膨化和起泡

• 為加速灰化，可加入：純甘油或乙醇；

化學氧化劑，如過氧化氫、碳酸銨、氯化鋁和醋酸鎂（要做空白組）

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濕式灰化法

濕式灰化法、濕式消化法或濕式氧化法：

• 樣品製備的步驟，供進一步分析特定礦物質• 三種酸混合液：1)硝酸和硫酸2)硫酸和過氧化氫3)含過氯酸的混合液• 硫酸和硝酸是濕式灰化法中分解有機物質常用的試劑

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濕式灰化法

• 分解並移除包圍礦物質的有機物質，而將礦物質留在水溶液中。

• 稱取乾燥磨粉的食物樣品放入含強酸混合液的三角瓶中，然後加熱。

• 持續加熱，直至有機物質完全消化，留下礦物質氧化物在溶液中。

• 所需時間及溫度依所使用酸混合液的種類而異。• 一般來說，在 350oC 下消化需花費10分鐘~數個小時。

• 所得溶液可作為特定礦物質的分析。135

乾式灰化法• Advantages:

– 安全、許多樣品可同時分析、不費人力且灰燼可用於特定無機物的分析。

– 可用於例行性的大量樣品分析– 使用試劑少，不需空白試驗

• Disadvantages: – 需較長時間 (12-24 hours)，灰化爐因電力消耗所以相當耗成本

– 高溫下易失去揮發性礦物質，如 Cu、Fe、Pb、Hg、Ni、Zn。

• Applications:– 用於測定水溶性、水不溶性和酸不溶性灰分– 可用於測定一般金屬

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濕式灰化法

• Advantages: – 因使用溫度較低，使得較少揮發性礦物質流失– 比乾式灰化快速的氧化反應

• Disadvantages:– 需大量腐蝕性試劑及需校正試劑– 需花費較多人力– 需抽風櫥– 低產能，無法處理大量樣品

• Applications:– 樣品製備的步驟– 所得溶液可作為特定礦物質的分析

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其他灰化測定及分析方法

• 水溶性灰分與水不溶性灰分• 酸溶性灰分與酸不溶性灰分• 原子吸收光譜儀分析法•低溫離子電漿灰化法•微波消化裝置

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低溫離子電漿灰化法

• 樣品放入玻璃瓶中，以真空幫浦抽氣。• 小量的氧通入玻璃瓶中，利用電磁射頻場分解成初生氧 (nascent oxygen) (O2 → 2O.) 。

• 樣品中有機物質快速地被初生氧所氧化，而水份則因溫度升高而蒸發。

• 低溫離子灰化法只需相當低的溫度 (< 150oC) ，可使更少的揮發性礦物質揮發。

• Advantages: 使微量元素減少揮發的機會。• Disadvantages: 相當貴的設備及小量樣品產能。

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灰化法的比較

• 習慣上使用的乾式灰化步驟是較簡單操作的，較不耗人力、不需貴的化學藥品，且可同時分析許多樣品。但消耗許多時間而且揮發性礦物質在高溫下易散失。

• 微波裝置可使濕式灰化加快速度。• 濕式灰化及低溫離子電漿灰化是較快速，且可因低溫操作減少揮發性礦物質散失。

• 然而濕式灰化操作過程需使用危險的化學藥品；而低溫離子電漿灰化的設備昂貴且只有低樣品產能。

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Lipid

脂質

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脂質定義• 一般來說，脂質是由一群可溶於乙醚、氯仿或其他有機溶劑，而僅略溶於水的食品成分。

• 和糖類、蛋白質都是食品中的主要組成分。• 脂質是醇與脂肪酸所結合成的酯類化合物。• 單純由甘油(丙三醇，glycerol)與脂肪酸結合，即為甘油酯，由結合的脂肪酸數目不同而有單甘油酯(monoglyceride, MG) 、雙甘油酯(diglyceride, DG)及三甘油酯(triglyceride, TG) 。

• 三甘油酯又稱為三脂肪酸甘油酯，三酸甘油酯，或三醯基甘油( triacylglycerol)

• 在溶解度方面，是三甘油酯相當疏水。150

脂質定義• 其他如單甘油酯和雙甘油酯分子中有疏水性及部分親水性且可溶於極性相當高的溶劑中。

• Lipids, fats 和 oils 有時可交替的使用。• 脂肪的種類：• Saturated – 脂肪酸中不含雙鍵• Monounsaturated – 順式單不飽和• Polyunsaturated – 順式, 順式亞甲基中斷的雙鍵C5H13-CH=CH-CH2-CH=CH-C7H14-COOH (C18:2)CH=CH-CH2-CH=CH (cis-cis-pentadiene)• Cis and trans – 順式是自然發生，反式則是熱力學所喜歡（非酵素催化的化學反應）

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脂質• 食品中包含許多脂質化合物，其中最重要者為三甘油酯及磷脂質。

• 液態三甘油酯：室溫下為液態之三甘油酯，稱為油（oil），如大豆油、橄欖油和一般植物油。

• 固態三甘油酯：室溫下為固態之三甘油酯，稱為油脂（fat），如猪油和其他動物油。

• Fat 適用所有三甘油酯，不管在室溫為固態或液態。油脂指fats and oils。

‧食品中脂質具有三個重要功能性：烹飪、生理和營養。

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脂質• 精確及準確地定量分析食品中的脂質，對於營養標示是相當重要的。

• 可以瞭解其含量是否符合標準及均一性和食品中脂質及油的功能和營養性。

• 總脂質含量常使用有機溶劑萃取法測定。• 脂質分析包含：

1)脂質萃取和測定脂質含量。2)分析萃出脂質的物理和化學性質。

• 脂質可分為簡單脂質、複合脂質和衍生脂質。• 簡單脂質主要由脂肪酸與醇類結合而成的酯類。

– Fats：醇類為甘油。– Waxes：醇類為高碳數的醇類。

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脂質• 複合脂質主要由脂肪酸、醇類及含氮的基團所構成。

– Phospholipids（磷脂質）：含脂肪酸、磷酸根及其他通常為含氮的基團之化合物。

– Glycolipids（醣脂質）：含脂肪酸、糖及含氮之化合物，但不含磷酸根，如Cerebrosides（腦苷脂）和腦磷脂。

– Lipoproteins（脂蛋白）：脂質與蛋白質結合之化合物，如：Sphingolipids（神經脂質）。

• 衍生脂質由前二者分子斷裂或衍生所產生者，計有游離脂肪酸、脂肪醇；脂肪醛、碳氫化合物及脂溶性維

生素A、D、E、K等。156

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脂質

• 脂質可溶於有機溶劑而不溶於水。此特性可將脂質從食品中的蛋白質、水和碳水化合物中分離。

• 醣脂類可溶於酒精，而微溶於非極性的正己烷及石油醚中；三甘油酯可溶非極性正己烷和石油醚。

• 各種脂質的疏水力範圍相當廣，選擇單一種普遍的溶劑作為脂質萃取之用，則是不可能。

• 一些脂質在食品中與複雜的蛋白質或醣類結合，萃取時必須打斷脂質與蛋白質或醣類之鍵結，才能釋放出來，而溶於萃取的有機溶劑中。

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脂質分析方法

• 溶劑萃取法• 非溶劑濕式萃取法• 儀器法

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溶劑萃取法

• 樣品製備‧ 溶劑選擇• 批式溶劑萃取法• Folch 萃取法 (批式)• 連續溶劑萃取法(Goldfish Method)• 半連續溶劑萃取法(Soxhlet Method) • 不連續溶劑萃取法(Mojonnier Method)

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樣品製備-預先乾燥• 乙醚不易滲入潮濕的食物組織中。• 乙醚溶液因吸濕而飽和，對於萃取脂質較無效

率。

• 使用升溫乾燥樣品易使脂質與醣類或蛋白質結合，而不利於萃取。

• 低溫下的烘箱真空乾燥或冷凍乾燥使樣品表面積增加，有利於溶劑對脂質之萃取。

• 樣品萃取前預先乾燥，使樣品易於磨碎而更好萃取，或破壞油-水的乳化使脂質易溶於有機溶劑中。

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樣品製備- 粒度降低

• 乾燥食品的脂質萃取效率依其粒度而定，因此研磨越細萃取效果越好。

• 為促進快速萃取，樣品和溶劑可在攪碎機(Waring blender)中混合。

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樣品製備-酸水解• 某些食品像乳品、麵包、麵粉及動物性製品，其

脂質會與蛋白質和碳水化合物結合，而直接以非極性溶劑萃取，則是效率最差。

• 此類食品於萃取前必須先經酸水解處理，以破壞共價鍵結及離子鍵結，使脂質更易萃取。

• 樣品以3 N HCl迴流預消化1小時，而後加入乙醇和六偏磷酸鈉幫助分離，脂質再以CCl4萃取。

Acid digest No acid

dried egg 42.39% fat 36.74% fatflour 1.23% fat 1.20% fat

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溶劑選擇• 良好的溶劑必須對脂質有高溶解力，而對醣類、蛋白質及胺基酸低或無溶解力。

• 應是容易蒸發、不殘留，有相當低的沸點，不易燃燒且在液態及氣態皆無毒性。

• 理想的溶劑應很快進入樣品顆粒中，單一化合物避免被區分(fractionation) ，且價格不昂貴和無吸濕性。

• 用以萃取脂質的溶劑或溶劑混合液包括：乙醚、石油醚、丙酮、苯、正戊烷、正己烷、醇類（如甲醇、乙醇、丁醇）及水飽和的丁醇。

• 可使用兩種或三種溶劑混合液。165

溶劑選擇• 乙醚：沸點 34.6℃、溶解力佳。較貴、易發生危險，如爆炸及火災等危險，且亦吸濕、形成過氧化物及溶解非脂質物質（即糖類）。

• 石油醚：沸點 35~38℃，含有正戊烷和正己烷，疏水性佳。用於疏水性脂質含量多之樣品、較不易吸濕且不易燃。

• 正己烷常用以萃取黃豆的脂質。• 水飽和的丁醇用來萃取穀類的脂質。• Folch 法用於分離及純化動物組織的脂質。

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溶劑萃取法

為獲得良好的結果，尤其是萃取物要進行特性化，萃取時要注意以下項目：

• 所有操作皆在氮氣下進行。• 在使用前，溶劑應先經純化及去除過氧化物。• 應找出溶劑和溶質的最佳比率。• 樣品的結締組織要先除去及細區分。• 盡量避免加熱。• 萃取物要再經純化，以除去非脂質物。• 純化的脂質要保存在改變品質最小的條件下。

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批式溶劑萃取法• 將樣品及溶劑放入瓶中（分液漏斗），激烈振盪，靜置，利用重力或離心使之分層。

• 將水層倒掉，把溶劑層蒸發，算出脂質的濃度。• %脂質= 100 x (M脂質/M樣品) • 分配係數(Distribution [partition] coefficient)：

D = C溶劑/C水其中 C溶劑和C水分別為脂質在溶劑和水層的濃度。

• 假定溶劑和水層等體積，水層的pH值為中性，D值愈大萃取效果愈好。

168

溶劑萃取法

溶劑萃取( Folch 法)• 樣品與氯仿-甲醇混合液以一定比例混合均質後，形成與樣品中水分互溶的溶液。

• 再以鹽水稀釋至均質液分成兩層。• 氯仿層（下層）為含有脂質的萃取液非脂質物之去除

• 在重量測定前，粗萃物可以水或鹽水除去非脂質物。• 粗萃物先在真空中或以減壓濃縮法除去溶劑，再以非極性溶劑萃取，以除去非脂質物或污染物。

• 管柱層析法也可用於分離非脂質的水溶性物質。169

Folch 萃取法 (批式)1. 樣品磨碎混和均勻2. 精秤樣品 10 g 於 250 ml 之分液漏斗中，設為 X23. 加 CHCl3 : CH3OH ＝ 2 : 1 (v/v) 混合液 120 ml4. 充分振盪約 10 分鐘，靜置 2~3 小時或過夜(中間可偶而振

盪使萃取完全)5. 加蒸餾水 30 ml，使 CHCl3 : CH3OH : H2O＝ 8 : 4 : 3 (v/v)

(若樣品含水較多時，則須先扣掉所含之水分，再決定所加之蒸餾水體積)

6. 振盪 10 分鐘，靜置使之分層7. 以恒重過之濃縮瓶(設為 X1)，接取下層溶液於 40℃真空濃

縮8. 置濃縮瓶於烘箱中 50℃恒重 1~3 小時9. 取出置乾燥器內冷卻後秤重，設為 X3

X3 - X110.粗脂肪(%)= ———— × 100﹪

X2 170

連續溶劑萃取法

• 連續溶劑萃取法比半連續法快又有效率。

• 但會造成 channeling，而導致不完全萃取。

• Goldfish Method

171

Goldfish Method

172

173

1. 溶劑沸騰 Boiling 2. 重覆洗滌 Rinsing 3. 逆流洗滌 Refluxing

4. 溶劑收回 Recorery 5.萃取完成-提升/預乾 Raise / perdrying 174

半連續溶劑萃取法

• 此方法提供 soaking 效應，而不會產生channeling。

• 此法比連續法費時。• Soxhlet Method

175

半連續溶劑萃取法(Soxhlet Method)1. 置接受器於烘箱中，經 105℃恒重，秤其重量，設為X12. 樣品磨碎混合均勻3. 以TOTO TOTO No. 1 11公分濾紙精秤樣品3~5 g，設為 X24. 將樣品包好置入圓筒濾紙中5. 將圓筒濾紙置入萃取管中，套上接受器，於抽氣櫃中加入

約 200 ml 之乙醚6. 接上迴流管，並開取冷凝水7. 打開恒溫水浴槽，使溫度介於 40~60℃之間8. 8~16 小時以後，取下圓筒濾紙，繼續迴流以便回收乙醚9. 待乙醚回收後，取下接受器10. 將接受器周圍充分擦拭乾淨，置入烘箱 50℃恒重 1~3 小時11. 取出置入乾燥器內冷卻後秤重，設為 X3

X3 - X112. 粗脂肪(%)= ————— × 100﹪

X2176

177

178

不連續溶劑萃取法

• 此法不需先去除樣品之水分• 屬於液相-液相萃取。• Mojonnier Method• 原先設計用於乳製品，現用於一般

食品

179

180

非溶劑濕式萃取法

• Babcock法：乳脂• Gerber法：乳脂• 清潔劑法(Detergent method )• 折射率法(Refractive index method, RI)：加工肉品

181

Babcock法：乳脂

182

Gerber法：乳脂

183

184

清潔劑法(Detergent method)

• 這個方法在克服使用高度腐蝕性酸所造成之不便和安全問題。

• 使樣品在 Babcock 瓶子中與介面活性劑(surfactants)的混合。

• 介面活性劑在牛奶中取代包住乳化小滴的脂質球膜使之接合和分離。

• 接著將樣品離心使油脂移動到瓶子的刻度口，此時在那裡能夠將脂質集中，而可以測定。

185

折射率法(Refractive index method)

• 在光學實驗中，可測量光線的入射角θ1和折射角θ2 ，根據斯涅耳定律n1 sin θ1 = n2 sin θ2 求出兩種介質的折射率比例 n2 / n1 (此比例被定義為波動由介質一傳播至介質二的折射率)。

• Principle油脂的 RI 定義為光通過空氣的速度與光通過該油脂的速度。

186

折射率法(Refractive index method)

• Procedure油在 20 或 25℃ 下，固體油脂在 40℃下使用折射計測定。

• Applications1. RI用於監控氫化(hydrogenation)，隨著碘價減少

（飽和度增加）而呈線性減少。

2. 每一種脂質都有其特定之RI，且此值隨不飽和度、氧化程度、熱處理、分析溫度及脂質含量而有變化。

3. 亦可用於油脂的純度測定及鑑定。187

188

189

儀器法

1. 低解析度核磁共振(NMR)法：• 脈衝NMR (時間domain) 用於測定食品中的油脂。• 油中H原子核（1H或質子）的訊號與水中H核的

訊號不同，而強度與H核，即與H含量成比例。• 強度經轉換成油含量，使用檢量線法，及該方法

可用於水分、油脂和固態脂含量及液態-液態比值的測定。

2. X-光吸收法：用於肉及其製品之脂肪分析• 使用X-光吸收與溶劑萃取法的脂質含量間的相關

性所建立的標準曲線來計算。

190

儀器法

3. 介電法：• 食品的介電常數(dielectric constants)隨著脂

質的含量改變而變化，如瘦肉的電流約20倍於脂肪的電流。

4. 紅外線法：用於牛乳• 5.73 mm的能量吸收越多，樣品的脂肪含量

越多。

191

儀器法

5.超音波法：用於牛乳分析• 牛乳中的音速在一特定溫度下會增加或減

少。

6. 比色法：• 牛乳脂質含量由乳脂與羥肟酸(hydroxamic

acid)反應所生成的顏色來測定。7. 密度測定法：用於油籽中的脂質含量分析• 使用密度與標準溶劑萃取法所得脂肪含量

間的線性迴歸線來計算192

脂質特性化

重要性：

• 法令規定(Legal) 食品品質(Food quality)• 脂質氧化(Lipid oxidation) 攙假(Adulteration)• 食品加工(Food processing)用於監控油脂精製過程：

• 油脂萃取後需經過脫膠(degumming)、脫酸(refining)、脫色(bleaching)和脫臭(deodorization)等精製過程。

• 油脂加工亦包括區分(fractionation)、交酯化(interesterification)、冬化(winterization)和氫化(hydrogenation)等修飾過程。

193

黃豆油精製流程

194

脂質特性化

食品營養標示：分析油脂的 fatty acid profile 後標出• %飽和脂肪酸 %不飽和脂肪酸• %單不飽和脂肪酸 %多不飽脂肪酸(PUFA)油脂在加工及儲藏過程中的變化：

• 脂解(lipolysis) 氧化 (oxidation)• 熱降解(thermal degradation)，尤其油炸(deep-

frying)時。在油炸時監控油脂品質的方法包括：黏度增加、起

泡、游離出脂肪酸、增加飽和度、形成羥基和羰基及降低皂化價。

195

脂質特性化

• 脂解：從三甘油酯中水解出脂肪酸。• 酸敗(rancidity)：從脂質脂解、氧化、熱降解，

尤其在油炸時所產生的陳味或異味(off-odors )。• 脂質經自由基機制發生氧化或自氧化作用

(autoxidation) ，生成氫過氧化物及降解成一些產物，包括醛、酮、有機酸及烴類（碳氫化合物）。

196

脂質萃取• 使用己烷-異丙醇(3:2, v/v) 萃取食物中的油脂。• 溶劑可使用減壓濃縮或以氮氣吹乾。• 氯仿-甲醇可萃取油脂，因有毒，不建議使用。• 萃取和檢測時，為避免油脂氧化可加入10-100

mg/L的抗氧化劑BHT (butylated hydroxytoluene) 。• 充入氮氣可避免氧化及光和熱的爆炸。• 萃取的油脂中可能包括磷脂酸酯(phosphatide)、

棉酚(gossypol)、類胡蘿蔔素、葉綠素、固醇類、生育酚、維生素A 及金屬等，需進一步純化。

197

脂質品質

1. 折射率法(RI)2. 熔點(Melting point)3. 固脂指標(Solid fat index, SFI)4. 固脂含量(Solid fat content, SFC)5. 低溫試驗(Cold test)6. 霧點(Cloud point) 7. 發煙點(Smoke point)、閃點(flash point)和燃燒點

(fire point) 8. 碘價(Iodine value, IV) 9. 皂化價(Saponification number)10.酸價(Acid value, AV) 和游離脂肪酸(FFA)11.油炸油的極性成分(Polar components in frying fats)

198

熔點(Melting point)Principle• 脂質由固體變成液態的溫度。• 油脂為混合的三酸甘油酯，所以無明顯的熔點。• Dissolution point:熔點更準確的描述。固體脂質變成溶解的液體。

Capillary tube melting point• 毛細管法：將油脂放入毛細管中，封口，然後於水浴中緩慢加熱直到澄清(clear point)。(SFI＝0)

• 毛細管熔點法較少用於 oils 及 fats，因其缺乏明顯的熔點。

199

毛細管熔點

200

熔點(Melting point)滑動熔點(Slip melting point)• 類似毛細管法，測定堵住毛細管之油脂，滑開時之溫度。

• 常用於歐洲；缺點為需 16 小時的穩定時間。Wiley melting point • 將油脂放在 1/8 x 3/8 in的disc上，經冷凍後，放在相似密度的乙醇-水混合液中緩慢加熱，觀察油脂變成球狀時之溫度。

• 常用於美國；缺點為 disc 為球形時不易測得。Dropping melting point (一種儀器法)• 將油脂放入管中，管底有一個洞，當油脂熔化流出管子，會打斷光通過的路徑時之溫度。

201

滑動熔點

202

固脂指標(Solid fat index, SFI)

• 一定溫度下油脂中固態與液態的比值。SFI = solid / liquid

• 以膨脹計(dilatometer)測定隨溫度改變時油脂膨脹之體積。

• SFI和多快脂肪可融解對官能性質，即對食品的口感(mouth feel)影響很大。

• 亦可使用 NMR 測定。

203

固脂指標(Solid fat index, SFI)

204

固脂含量(Solid fat content, SFC)• 一定溫度下固態油脂的含量，可使用 NMR 測定。

SFC = 100× M固態/M總脂其中M固態為食品中固態油脂的質量，及M總脂為食品中油脂的總量。

• 固態油脂的密度大於液態油脂，所以密度隨著油脂結晶而增加，隨著溶解而減少。密度常使用比重瓶或膨脹計測定。

(ρ – ρL)SFC = ——————— x 100%

(ρS - ρL)其中ρ為一定溫度下油脂的密度，及ρL和ρS 分別為相同溫度下油脂完全液態或完全固態的密度。

205

206

低溫試驗(Cold test)

Principle• 測定油脂在冰浴下需多少小時才會產生雲狀混濁物之試驗法。

Procedure• 試驗樣品 200~300 ml 以濾紙先過濾，加溫至

130℃，而後樣品在 25℃裝入試驗管內，用蠟密封，置於 0℃ 冰浴中，5小時 30 分鐘，觀察澄清度。

Applications• 食用植物油在經過低溫試驗 5 小時 30 分鐘，仍澄清者，認為冬化處理合格。

207

霧點(Cloud point)

Principle• 油脂冷卻時，開始由液態油脂變為朦朧霧狀結晶之溫度。

• 霧點易受水分及蠟之影響，故先以無水硫酸鈉去除水分。

• 常用之食用植物油霧點為 -5~-13℃。Procedure• 將樣品加熱至 130℃，而後冷卻，觀察溫度計水銀球周圍開始出現霧狀時之溫度。

• 快速法：-60℃ 冷卻 15 min，然後放至10℃，30 min 後沒看到固體，則產品品質良好。

208

發煙點(Smoke point)、閃點(flash point)和燃燒點(fire point)

Principle• Smoke point: 眼睛看到油脂起煙（分解產物）的溫度。

• Flash point: 當油脂在一定的條件下加熱，點火時能發火但不能繼續燃燒之溫度。

• Fire point: 當油脂在一定條件下加熱，點火時至少可燃燒 5 秒鐘之溫度。通常在 340-360℃。

Applications• 油炸油及精製油應分別有 200 及 300℃ 的發煙點。

209

碘價(Iodine value, IV)Principle• 測定油脂的不飽和度（雙鍵）。• 定義：每100 g 脂肪可吸收碘之 g 數。Procedure

R-CH=CH-R +ICl過量→ R-CHI-CHCl-R + ICl殘留ICl殘留+ 2 KI → KCl + KI + I2I2 + starch + 2 Na2S2O3 →2 NaI + starch + Na2S4O6

(blue) (colorless) Applications加工過程之監控。油脂氧化之程度。

210

皂化價(Saponification number)Principle• 表示油脂中脂肪酸的性質（平均分子量）之指標。• 定義：使 1 g 油脂皂化所需之氫氧化鉀 mg 數。• 由皂化價可求出油脂的平均分子量。Procedure• 利用加入過量的 KOH 到油脂中皂化後，以酸滴定未作用之 KOH，以求出其消耗量。

• Triacylglycerol + 3 KOH → Glycerol + 3 Fatty acid salts of potassium

Applications• 較高之皂化價，有較低之平均分子量，即有較短的平均脂肪酸鏈長（碳數）。

211

酸價(Acid value, AV) 和游離脂肪酸(FFA)

• 酸價：測定脂肪的酸度，指已水解出的游離脂肪酸量。

• 定義：中和 1 g 油脂中之游離脂肪酸所需 KOH 的毫克數。

• 游離脂肪酸量以特定脂肪酸，如油酸的重量百分比表示。

• 若精製油中游離出脂肪酸，則酸價或游離脂肪酸量可用以表示其水解酸敗的程度。

• 酸價越高表示油脂已劣變，有可能保存許久。212

油炸油的極性成分(Polar components in frying fats)Principle• 用於油炸油的劣變測試，包括：加熱時生成的極性化合物、共軛雙烯酸、MG、DG、脂肪酸之分析。非極性成分為未改變的三甘油酯。

Procedure• 將油脂2.5 g溶於己烷：乙醚 (87:13)，放入矽膠管柱中，極性物質會被吸附，非極性物質則被溶析（沖堤），將矽膠管柱稱重，比較前後重量之差異。

Applications• 油炸油超過 27% 極性成分時應丟棄。• 該方法需 3.5 小時。

213

油脂氧化

測定目前的狀態：

1. 過氧化價(Peroxide value, POV) 2. 硫巴比妥酸價(Thiobarbituric acid, TBA Test)3. 共軛雙烯和三烯(Conjugated dienes and trienes)

214

過氧化價(Peroxide value, POV)Principle• 樣品加入碘化鉀時，所游離的碘以硫代硫酸鈉標定，用以

表示1 kg 油脂樣品中所含過氧化物的毫克當量數。Procedure• ROOH + KI過量→ ROH + KOH + I2• I2 + starch + 2 Na2S2O3 → 2 NaI + starch + Na2S4O6

(blue) (colorless)• 過氧化價（POV）＝(S-B) x N x 1000 / Sample wt. (g)

S: 樣品滴定量， B: 空白滴定量，N: Na2S2O3 的濃度Applications• 測定脂質氧化初期的產物（過氧化物及氫過氧化物）之生

成量。

215

硫巴比妥酸價(Thiobarbituric acid, TBA Test)• 測定脂質氧化二次產物丙二醛

(malonaldehyde) 之生成。• 脂質的酸敗生成物丙二醛或其他類似物與

TBA作用時，生成紅色產物，在 532 nm 有吸收值，可用分光光度計定量。

• TBA與酸敗的官能品評結果的相關性較POV 好。

• 以吸光值表示或轉換成1000 g油脂樣品中所含丙二醛的毫克數。

216

共軛雙烯和三烯(Conjugated dienes and trienes)

• 在油脂氧化時雙鍵會從非共軛轉變成共軛狀態。

• 油脂經溶於異辛烷，稀釋成0.01 mg/ml，然後測定233 nm 的吸光值。

• 共軛三烯鍵在 UV 268 nm 有吸收值。• 可用來監控早期的油脂氧化。

217

項目二級花生油一級花生油精製花生油

一般性狀５０度Ｃ時大致澄清，具有花生特有之春味

５０度大致澄清，具有花生特有之香味

５０度時大致澄清，香味良好

顏色具花生油特有色澤具花生油特有色澤具花生油特有色澤

水分及揮發物（％）０．２０以下０．２０以下０．１０以下

比重（２５度／２５度）０．９０９－０．９１６０．９０９－０．９１６０．９０９－０．９１６

折射率（２５度）１．４６８－１．４７１１．４６８－１．４７１１．４６８－１．４７１

酸價２．０以下０．５以下０．２以下

碘價８４－１０３８４－１０３８４－１０３

皂化價１８８－１９６１８８－１９６１８８－１９６

過氧化價１０以下１０以下１０以下

不皂化物（％）２．０以下１．５以下１．５以下

夾雜物（％）０．１以下０．１以下０．１以下

中國國家標準(ＣＮＳ)的食用花生油品質標準

218

油脂氧化評估敏感性(Susceptibility)：• Accelerated tests (加速試驗)已被開發來測

定油脂氧化的敏感性。

• 將油脂暴露在熱、氧、金屬催化、光或酵素中使其氧化。

1. Schaal 烘箱試驗2. 活性氧法(Active oxygen method,

AOM)

219

Schaal 烘箱試驗Procedure• 將已知重量的油脂放入一約 65℃的烘箱中。• 直到以官能品評（氣味、味道）或過氧化值檢出酸敗所需之時間。

Applications• 已有自動化設備。• 缺乏氧化條件的控制及客觀的味覺評估。• 但是此試驗結果與確實的保存期限有良好的相關性。

220

活性氧法(Active oxygen method, AOM)

Procedure• 將油脂樣品放在 98℃下，再通入空氣使其冒泡。• 加熱至酸敗檢出所需之時間即為穩定性。• 終點為酸敗氣味產生或過氧化價為 100。（AOAC）Applications• 原本設計以測試為抗氧化劑的效力。• 比 Schaal 烘箱試驗法快速，但試驗結果與實際的保存期限的相關性不佳。

• 已有自動裝置。

221

222

脂質區分的分析

• 由薄層層析法(TLC)分離脂質區分物• 由氣相層層析法(GC)分析脂肪酸甲酯• 由氣相層層析法(GC)測定膽固醇含量

223

由 TLC分離脂質區分物

Procedure• TLC是使用silica gel G作為吸附劑，而利用己烷-乙醚-乙酸(80 : 20 : 2, v/v/v)作為展開液(沖堤液)。

• 用2’,7’-dichlorofluorescin（溶於 95% 甲醇）噴上，再於 UV下看黃色的螢色帶。

Applications• 可快速分析油脂區分。• 可小規模製備，將每個色帶加以刮下，再以GC 分析。

224

225

由GC分析脂肪酸甲酯Principle• 如要在不破壞三甘油脂下分析，必須使用短的管柱及高溫（>300℃)。

• 為了在 GC 分析前增加揮發性，三酸甘油脂及磷脂質必須先皂化，而後將釋放出來的脂肪酸酯化，形成脂肪酸甲酯(fatty acid methyl esters, FAME)。

226

由GC分析脂肪酸甲酯Procedure• 以己烷-異丙醇(3:2, v/v)萃取油脂，將溶劑蒸發掉。• 製備 FEME：萃取的油脂＋NaOH＋CH3OH＋BF3 ＋庚烷，迴流。（可用硫酸替代 BF3）

• 將上層液庚烷取出以無水硫酸鈉乾燥，稀釋至5~10%，再以 GC 分析。

Applications• 測得的脂肪酸組成，可瞭解脂質的類別，對健康問題及食品標示的關係。

• 計算飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸及多不飽和脂肪酸的比率。

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228

229

由GC測定膽固醇含量Principle• 將萃的油脂皂化，以苯（或己烷）萃取膽固醇（非皂化

層），加以衍生化形成三甲基矽烷基（TMS）醚類，再以GC 定量。

Procedure• 脂質萃取：氯仿：甲醇：水。• 皂化及萃取非皂化層：取氯仿層通過無水硫酸鈉，於水浴

中以氮氣吹乾。加入濃KOH及乙醇，迴流 1 小時。加入苯，加入1 N KOH振盪，丟棄水層。以0.5 N KOH重複此步驟。以水洗四次。以無水硫酸鈉乾燥苯層，再以減壓乾燥除去溶劑。將乾燥殘留物移至 3 ml二甲基甲醯胺 (DMF)。

• 衍生化：取1 ml DMF，加入 0.2 ml hexamethyl-disilazane (HMDS)及0.1 ml trimethylchlorosilane (TMCS)。靜置 15 分鐘，加入5α-cholestane (庚烷中) 作為內標及10 ml H2O，離心。

• 取3 μl庚烷層注入 GC。230

231

Extraction

萃取

232

萃取

分離機制：相層間的平衡：

• 傳統法：蒸餾、昇華、萃取、沈澱或結晶。• 儀器法：層析技術包括：PC、TLC、GC、

LC和SFC。分離機制：速率的過程：

• 場：電泳、離心、質譜法• 阻隔(孔洞)：過濾、膜(UF、RO)、透析、氣體擴散

• 萃取為淨化(cleanup)程序、濃縮步驟及用以除去略溶的物質，或幫助鑑定成分。

233

萃取萃取包括液-固相和液-液相萃取，使用批式、連續、

不連續或逆流(countercurrent)技術。• 液-固相萃取：1. 批式萃取法(攪拌過濾、煮沸過濾)2. 連續溶劑萃取法(Goldfish Method)3. 半連續溶劑萃取法(Soxhlet Method)• 液-液相萃取：1. 批式溶劑萃取法(分液漏斗)2. 不連續溶劑萃取法(Mojonnier Method)3. 連續溶劑萃取法

1. 溶劑較輕的溶劑萃取2. 溶劑較重的溶劑萃取

4. 超臨界流體萃取234

液-固相萃取(批式)

• 萃取方式：攪拌後過濾、煮沸迴流後過濾。• 濃縮方式：減壓濃縮(rotary evaporation)、

熱風乾燥、冷凍乾燥。

• 溶劑：水、甲醇、乙醇、其他溶劑或溶劑混合液如70%乙醇。

• 次數：2-3次。• 溶質(樣品) /溶劑：1：1-2（新鮮）

1：10-20（乾燥）

235

批式溶劑萃取法• 液-液相批式萃取法：在分液漏斗中進行。• 機制：一物質在不互溶液體間的分配

(partition) ，常為有機溶劑和水。• 將樣品及溶劑放入瓶中（分液漏斗），激烈振盪，靜置，利用重力或離心使之分層。

• 將水層倒掉，把溶劑層蒸發，算出萃取物的濃度。

• %萃取物= 100 x (M萃取物/M樣品)

236

連續溶劑萃取法

溶劑較輕溶劑較重

237

分配係數• 分配係數(Distribution [partition] coefficient)：

D = C溶劑/C水其中 C溶劑和C水分別為萃取物在溶劑和水層的濃度假定溶劑和水層等體積，水層的pH值為中性， D值愈大萃取效果愈好。

• %萃取率= 100D D + V水/V溶劑

其中V溶劑和V水分別為溶劑和水層的體積。• 多次萃取的殘留：• W殘留= W ( V水 )n

D V溶劑+ V水其中n為萃取次數，W殘留為在水層中經過多次萃取後溶質的殘留重量，W為開始萃取時水層中溶質的最初重量，D為分配係數。

238

萃取率比較： D = 1• 多次萃取對單一萃取的萃取率比較：• 一次大量水的萃取=多次少量水的萃取？• 實例：脂肪從肉樣品中以乙醚萃出。樣品含1 g的脂肪分散於100 ml的水中。假定D = 1，下列何者為佳，一次300-ml的萃取或三次100-ml的萃取？

• 一次萃取： W殘留= 1 ( 100 )1 = 0.25 1(300) + 100

%萃取率= 1-0.25 = 0.75 = 75%• 三次萃取： W殘留= 1 ( 100 )3 = 0.125

1(100) + 100 %萃取率= 1-0.125 = 0.875 = 87.5%

239

萃取率比較： D = 1• 多次萃取：等體積(100 ml)

第一次第二次第三次

水層： 1/(1+1) 1/2 1/2↓ ↓ ↓

有機層：1/(1+1) 1/2 1/2水層殘留率：(½)(½)(½) = (½)^3 = 1/8 = 0.125 = 12.5%萃取率：1 - 0.125 = 0.875 = 87.5%有機層萃取率：½ + (½)(½) + (½)(½)(½)

= ½ + ¼ + 1/8 = 7/8 = 0.875 = 87.5%• 一次萃取：體積(水層100 ml：有機層300 ml)

水層：1/(1+3) ；有機層：3/(1+3)水層殘留率：1/(1+3) = ¼ = 0.25 = 25% 萃取率：1 – 0. 25 = 0.75 = 75%或3/(1+3) = ¾ = 75%

240

萃取率比較： D = 2• 多次萃取：等體積(100 ml)

第一次第二次第三次

水層： 1/(1+2) 1/3 1/3↓ ↓ ↓

有機層：2/(1+2) 2/3 2/3水層殘留率：(1/3)^3 = 1/27 = 0.037 = 3.7%萃取率：1 - 0.037 = 0.963 = 96.3%有機層萃取率： (2/3) + (1/3)((2/3) + (1/3)(1/3)(2/3)

= 2/3 + 2/9 + 2/27 = (18 + 6 + 2)/27 = 26/27 = 0.963• 一次萃取：體積(水層100 ml：有機層300 ml)

水層：1/[1+3(2)]；有機層：3(2)/[1+3(2)]水層殘留率： 1/[1+3(2)] = 1/7 = 0.143 = 14.3% 萃取率：1 – 0. 143 = 0.857或3(2)/[1+3(2)] = 6/7

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萃取率比較：D = 2• 多次萃取對單一萃取的萃取率比較：• 一次大量水的萃取=多次少量水的萃取？• 實例：脂肪從肉樣品中以乙醚萃出。樣品含1 g的脂肪分散於100 ml的水中。假定D = 2，下列何者為佳，一次300-ml的萃取或三次100-ml的萃取？

• 一次萃取： W殘留= 1 ( 100 )1 = 0.143 2(300) + 100

%萃取率= 1-0.143 = 0.857 = 85.7%• 三次萃取： W殘留= 1 ( 100 )3 = 0.037

2(100) + 100 %萃取率= 1-0.037 = 0.963 = 96.3%

242

乳化現象的處理

1. 以分液漏斗為軸，水平衡向旋轉2. 離心3. 讓乳化層通過較窄的管徑4. 濾紙過濾5. 加入消泡劑6. 加入鹽類7. 加入醇類8. 超音波振盪9. 避免加熱，抽真空，儘量不使用乳化劑

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超臨界流體

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超臨界流體• 純物質於不同的溫度與壓力下而有氣、液、固三相變化，

當此物質超過臨界溫度、壓力下，成為另一均勻相存在，其物理性質介於氣相與液相之間，此即稱為超臨界相(supercritical phase)；

• 在超臨界相的物質稱為超臨界流體(supercritical fluid, SCF)為兼具氣態與液態的特性：具備有氣體之低黏度與高擴散性，由於具高壓縮性，超臨界流體具有大範圍的溶劑特性；及具備有液體的流體密度、優異的流動性。三相點(Triple point)：在相變化圖中固體、液體和氣體共同存在的點：如水的三相點為0.01°C和4.56 mm Hg。

• 臨界溫度(Tc)：超過此溫度時不存在明顯的液相，不論壓力為何。

• 臨界壓力(Pc)：在臨界溫度下的蒸氣壓。• 臨界點(critical point)：在臨界溫度和臨界壓力上的點。

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超臨界流體

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超臨界流體萃取• 萃取步驟：先將樣品放入加熱溫度超過Tc的萃取器中，再通入

超臨界流體以萃取所要的物質。• 萃取後，在收集容器中，超臨界流體因釋壓至大氣壓力而蒸發，

留下萃出物。不存在溶劑法的溶劑分離問題。• 超臨界流體因具有高密度(0.2 to 0.5 g/ml)及驚人的溶解能力，

可萃出非揮發性的大分子物質及對熱不穩定及易氧化的成分，更可使用修飾劑，如甲醇以增加溶劑的極性。

• 超臨界CO2萃取技術可生產高附加價值的產品，可提取過去用化學方法無法提取的物質，且廉價、無毒、安全、高效；適用於化工、醫藥、食品等工業。

• 常用的超臨界流體為二氧化碳(CO2)，為其臨界溫度(Tc=31℃)接近室溫，臨界壓力(Pc=73.8 bar)也較低，為非極性的溶劑，無毒性及爆炸性，且具價格便宜。

• 目前已經可用超臨界CO2從咖啡中抽出咖啡因，香菸和煙草中抽出尼古丁，還有從葵花籽、紅花籽、花生、小麥胚芽、可可豆中提取油脂，比傳統的壓榨法的回收率高。

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超臨界流體萃取

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Centrifugation

離心

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離心

• 離心用於分離固體和液體，分離不互溶的溶劑，及解析在萃取其間形成的乳化現象。

• 高速離心(超離心)用於濃縮高分子量物質及用於估計其分子量。

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離心力• 離心力(F')：

F' = mѡ2r/g = 1.118 × 10-5 (mrN2) 其中m為粒子的質量(g)，ѡ為旋轉的角速度(徑度/s)，

r為粒子在旋轉軸面的半徑距離(cm)，g為重力常數(980.7 cm/sec)，N為轉度(rpm)。

相對離心力(RCF)：RCF =ѡ2r/g = 1.119 × 10-5 (rN2)

• 實例： r = 8 cm, N = 12,000 rpm, RCF=?RCF = 1.119 × 10-5 (8) (120002) = 12880 ×g

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離心機(Centrifuge)1. 實壁(Solid-wall)離心機：以沈澱或漂浮分開或濃縮。2. 過濾式(Perforated-wall)離心機(centrifugal filters) ：固

體附著在可透性壁上，而液體可自由通過透壁。3. 前兩者的組合：先由沈澱濃縮，再由液體的排出(脫

水)，而與固體分開。• 離心注意事項：時間、速度、溫度、真空度及溶劑

和溶液應控制住。• 離心機的全部旋轉組件承受著離心力所生成的應力。=> 填料時要保持平衡，離心時緩慢增加至所要的速度，

及遵照手冊適時地維護與修理。• 為防止離心後再混合，離心完成後的減速宜緩慢，

取出後立即傾倒分離。

252

超離心(Ultracentrifugation)• 大分子的分離與區分在超離心機中在多至500,000 g之強離心力下達成。

• 沈降(Sedimentation)平衡和沈降速度法用以測定蛋白質的分子量。

• 沈降平衡：施用極低的離心力至溶液，直至離心管中蛋白質在整個液體管柱的分佈達到恆定狀態。

• 所要測定的蛋白質向外沈降和擴散回去間的平衡階段。

• 沈降速度法：在高速離心下，蛋白質快速沈降。• 許多分子量測定都採用沈降速度法，結合擴散測定。

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離心• 沈降速率以沈降常數(s)表示，即每單位離心場力的速度，而沈降常數以Svedberg單位(S = 1 × 10-13s)表示，如7S和11S。

• 大部分蛋白質的沈降常數在1 - 200S間。• 密度梯度超離心法用於製備區分物。=> 因形成梯度，密度隨旋轉軸面的距離而增加。=> 可提供混合物中分離分子大小的資訊，允許製備規模的分離，及可在溶質低濃度下進行。

• 其他離心法：1.安定的移動分界離心(stabilized moving boundary

centrifugation) 。2.區域(帶狀)離心。3.等密度 (平衡)的梯度離心。

254

離心• 用於梯度的材料在化學上應為惰性、無毒性及可溶於水和鹽溶液中；及應具有高密度、高分子量和低黏度。

• 蔗糖為最常用的梯度材料，但具有高黏度。• 平均分子量約50 kDa的Ficoll為常用的、水溶性的中性膠體，其特性與多醣的特性。

• 超離心：用於分離核酸、無機鹽(氯化銫或銣)。• 梯度可由手工將增加密度的蔗糖溶液一層層加入離心管中而產生。

• 24小時或更久以後，梯度因為擴散而變成半連續的。

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離心分析• 離心分析儀(centrifugal

analyzer)：結合著機器人的吸管、離心機、分光光度計和電腦成為一個精確、快速和靈活的系統。

• 又稱為比色分析儀，可同時分析單一組成的16個樣品，其原理在利用離心機來混合樣品和試劑及將混合液轉移至光析室，進行比色和分光光度測定。

• 可用於酵素測定，尤其是與時間有關的比色測定及動力學研究。

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Measurement of color

顏色測定

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顏色測定• 顏色和變色對許多食品而言在行銷上是重要的品質

特質。

並不反映出營養、香味或官能特質。顏色外觀與消費者的喜好性有關。與有顏色或原來無色的化合物有關。• 食品顏色的測定：1. 添加允許的合成色素以達成想要的外觀。=> 使用時要考慮的因子：接受性、均一性和再現性。2. 天然色素的測定。=> 經濟價值的指標(即分級)或可控制加工和儲存期間

的顏色變化。

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顏色測定

• 顏色或色彩為電磁光譜中可見光區域，波長380-770 nm的光線。

• 顏色測定的三個因子：光源、物體和接受器-檢測器。

• Three standard light sources established by 國際照明協會(CIE)所建立的三個標準光源：

1. 發光體A：白熱燈(2848 K )。2. 發光體B：中午日光燈(5000 K )。3. 發光體C：平均日光燈( 6740 K)。• 光線可被照射到的物體反射、穿透、吸收或折射。

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顏色測定

• 全反射的光：白色；全吸收：黑色；部分反射：有色彩的。

• 明度或亮度(Lightness or value)： L；與光的反射和吸收有關，與特定波長無關。

• 色相(Hue)：tan = a/b；由文字描述的顏色特質，如綠色、黃色和紅色。

=>察覺自不同波長下輻射能吸收的差異。• 彩度、色度或飽和度(Chroma, saturation or purity)：

[a2 + b2]1/2；在給定波長下的反射及與灰色差異的指標。

• 顏色目視察覺可由圓柱形座標系統排列的三種變數(色相、明度和彩度)來描述。

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顏色測定

• CIE 顏色系統：X、Y和Z，稱為三刺激值，代表三原色的量，紅色、綠色和紫色。

• 三刺激值各可除以三色彩座標x、y和z之和，因此得到貢獻於總刺激值之各原色比例值。x = X , y = Y , z = 1- (x+y)

X + Y + Z X + Y + Z • 反射分光光度計可畫出在可見光範圍內光被樣品反射的連續曲線。

• 測定反射的理想樣品應為平坦、色彩均勻、不透明且光散射的。

• 測定穿透的理想樣品應為澄清、適度吸光的。264

顏色測定

• x和y值單獨即可用以描述色彩• 色彩圖可由x對y二次元作圖來表示 265

顏色測定

• Hunter (1952)研發出三刺激值的光度分析比色計，Hunter色差計(Hunter color and color difference meter)，價格低廉及極適合例行性分析。

=> 包括三個分開的電路、濾片和光電池。

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顏色測定

• Hunter系統： L、a和b。1. Hunter Rd (擴散反射)或L (亮度)值：直接相容於

CIE系統的Y，自100 (白色)至0 (黑色) 。2. Hunter a值表示紅色(+)或綠色(-)，為X和Y的函數。3. Hunter b值表示黃色(+)或藍色(-)，為Z和Y的函數。• 色差：△E = [△L2 + △a2 + △b2]1/2

△E = [(L - L*)2 + (a - a*)2 + (b - b*)2]1/2

其中L*、a*和b*為第0天或標準標的顏色。• 洋菇標準標的顏色：L*: 97.00; a*: -2.00; b*: 0.00.

白度 = 100－[(100－L)2 + a2 + b2]1/2

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Paper and thin-layer chromatography

濾紙與薄層層析法

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• 層析法：一種分離的方法，其中混合物的成分在流動系統中在吸附管柱上分開—Tswett (1906)

Chromatography:希臘語: Chroma (顏色)+graphein (寫)• 根據固定相分成：1.管柱層析法：GC、LC、SFC。2.平面(Plane, planar, plate)或二次元(二維)層析法：

a. 濾紙層析法(PC)。b. 薄層層析法(TLC)。c. 電泳法、電層析法(EC)。

• 固定相：平坦、極薄層的材料，可自行支撐或塗布在玻璃、塑膠或金屬表面上。

• 移動相：液體，由毛細作用力移動，亦輔以重力或電位差。

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滯留因子(Rf)：成分遷移的測定值，Rf = dR/dM其中Rf：溶質被滯留，自0至1。(1 > Rf > 0)

dR：原點至展開點的距離；dM：原點至溶劑前端的距離。

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薄層層析法

• 檢測極限：10-9 g。• 僅需少量吸附劑和微量樣品。• 層析板上的分開點可用與PC相似的顯像技術定位。• 製備性分離可用增厚的層析板及更多量的樣品。• 標準物質：供試驗性(tentative)的鑑定。• 含分析質(analyte)的區域可用剃刀或藥杓刮下及內容物轉至試管中，分析質經溶於合適的溶劑及由離心或過濾分開。

• 進一步鑑定：MS、NMR和IR。• 設備：展開槽、預塗布的玻璃或鋁板、小吸管(毛細管)及噴霧裝置。

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• 濾紙與薄層層析法的比較：TLC：速度快及較佳的解析度。=> TLC的10 cm 展開：20

chap 1-9 [相容模式]web.nchu.edu.tw/pweb/users/mushroom/lesson/11136.pdf ·...

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