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115年:藥學二(第1次)

有關高效液相層析（HPLC）使用的檢測器之敘述，下列何者錯誤？

A紫外光檢測器（ ultraviolet detector ）線性範圍廣，靈敏度佳，屬於通用型檢測器
B折射率檢測器（refractive index detector）對移動相組成相當敏感，不適合梯度沖提
C螢光檢測器（ fluorescence detector ）通常使用氙氣燈管激發，靈敏度可達到ng等級
D電化學檢測器（ electrochemical detector ）選擇性與靈敏度都非常高，普遍使用於選擇性生物樣品分析

詳細解析

本題觀念：

本題主要考查 高效液相層析（HPLC）檢測器 的分類與特性，特別是「通用型（Universal）」與「選擇性（Selective）」檢測器的區別，以及各類常見檢測器（UV、RID、FL、ECD）的原理、靈敏度與適用範圍。

選項分析

  • A. 紫外光檢測器（ultraviolet detector）線性範圍廣，靈敏度佳，屬於通用型檢測器 (錯誤)

    • 分析：紫外光檢測器（UV）是 HPLC 最常用的檢測器，具有線性範圍廣（約 10510^5）和靈敏度佳的優點。然而，它不屬於通用型檢測器（Universal Detector），而是屬於選擇性檢測器（Selective Detector）。
    • 理由：通用型檢測器（如折射率檢測器 RID、蒸發光散射檢測器 ELSD）能檢測幾乎所有物質（無論其化學結構為何）。而 UV 檢測器只能檢測具有**發色團（Chromophores，如雙鍵、芳香環等）**並能吸收紫外光的化合物。對於不具紫外光吸收的物質（如大部分的醣類、脂質、飽和醇類等），UV 檢測器無法檢測。因此，將其歸類為「通用型」是錯誤的敘述。

  • B. 折射率檢測器（refractive index detector）對移動相組成相當敏感，不適合梯度沖提 (正確)

    • 分析：折射率檢測器（RID）是典型的通用型檢測器，測量樣品與移動相之間的折射率差異。
    • 理由：RID 對溫度變化和移動相的組成極為敏感。在梯度沖提（Gradient Elution）過程中，移動相的組成會隨時間改變，這會導致背景折射率劇烈變化，產生嚴重的基線漂移（Baseline drift），使檢測無法進行。因此，RID 僅適合用於等度沖提（Isocratic Elution）。

  • C. 螢光檢測器（fluorescence detector）通常使用氙氣燈管激發，靈敏度可達到 ng 等級 (正確)

    • 分析：螢光檢測器（FLD）用於檢測能發射螢光的物質（具螢光團）。
    • 理由：
      • 光源：FLD 常使用**氙氣燈（Xenon lamp）**作為光源，因為氙燈能提供高強度的連續光譜，適合激發不同波長的螢光。
      • 靈敏度：螢光檢測器是極高靈敏度的檢測器，其檢測極限通常可達 ng（奈克，10−910^{-9} g）甚至 pg（皮克，10−1210^{-12} g） 等級，遠高於一般的 UV 檢測器。敘述中提到「可達到 ng 等級」是正確且保守的說法。

  • D. 電化學檢測器（electrochemical detector）選擇性與靈敏度都非常高，普遍使用於選擇性生物樣品分析 (正確)

    • 分析：電化學檢測器（ECD）基於待測物的氧化還原反應產生電流來進行檢測。
    • 理由：
      • 選擇性與靈敏度：ECD 僅對具有電活性（可被氧化或還原）的官能基有反應，因此選擇性極高；同時其背景雜訊低，靈敏度極佳（可達 pg 或 fg 等級），是所有 HPLC 檢測器中靈敏度最高的之一。
      • 應用：常應用於生物樣品中微量物質的分析，例如神經傳導物質（兒茶酚胺類）、維生素、抗氧化劑等。

答案解析

本題要求選出錯誤的敘述。選項 (A) 錯誤地將紫外光檢測器（UV）歸類為「通用型檢測器」。雖然 UV 檢測器應用最廣泛，但其原理是基於特定官能基（發色團）的吸收，故在儀器分析分類上嚴格屬於「選擇性檢測器」。真正的「通用型檢測器」是指如折射率檢測器（RID）或蒸發光散射檢測器（ELSD）這類對樣品整體物理性質（Bulk Property）有反應的檢測器。

核心知識點

考生應掌握常見 HPLC 檢測器的分類與關鍵特性：

  1. 檢測器分類：

    • 通用型（Universal）：對幾乎所有溶質有反應。
      • RID（折射率）：對溫度、流速、組成敏感，不可用於梯度沖提，靈敏度較差。
      • ELSD（蒸發光散射）：可用於梯度沖提，檢測不揮發性溶質（如醣類、脂質）。
    • 選擇性（Selective）：僅對特定性質溶質有反應。
      • UV-Vis（紫外/可見光）：最常用，需有發色團，可梯度沖提。
      • FLD（螢光）：需有螢光團（或衍生化），光源常為氙燈，靈敏度高。
      • ECD（電化學）：需具氧化還原性，靈敏度最高，常用於生物檢體（如神經傳導物質）。

  2. 靈敏度排序（一般情形）：

    • ECD > FLD > UV > RID

  3. 梯度沖提相容性：

    • 相容：UV, FLD, ELSD, ECD, MS
    • 不相容：RID（因基線漂移）

參考資料

  1. Skoog, D. A., et al. Fundamentals of Analytical Chemistry. Chapter on HPLC Detectors. (UV is a selective detector based on absorption; RID is a universal bulk property detector).
  2. Shimadzu Application News. "Overview of HPLC Detectors". (Classifies RID as universal and UV as selective).
  3. Phenomenex. "Types of HPLC Detectors". (Confirms RID cannot use gradient, FLD uses Xenon lamp and has high sensitivity).
  4. Yamol 題庫. 歷年藥師國考 HPLC 相關試題解析 (110-2-32 確認選擇性排序觀念).
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