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學習重點 掌握氣相層析法（GC）的適用條件：待測物須能氣化，且在分析溫度下有足夠熱穩定性；難揮發、熱不穩定或大分子檢品不適合直接以 GC 分析。 熟記 GC 的典型應用：殘留溶劑（藥典與 PIC/S GMP 常規方法）、揮發油（精油）成分、製劑中乙醇、脂肪油的脂肪酸組成。 理解頂空分析是在密閉小瓶中加熱，取上方氣相導入 GC 注入口，並掌握加熱時間與溫度的原則。 熟記固相微萃取法（SPME）有頂空與直接浸入兩種模式，常用 PDMS 親脂性塗層，以熱脫附進樣 GC-MS，也適合作為殘留溶劑的前處理。 區分 GC 的分離功能、MS 的鑑別功能（EI 資料庫），以及 FID 與 ECD 的選擇性差異。 核心觀念 一、GC 的適用條件與分析特點 GC 以氣體（如氦氣、氮氣）為移動相，待測物須先氣化，再於管柱中分離。選擇方法時先問：能否氣化？氣化及分離過程中是否會分解？適合的分析物通常具有足夠揮發性與熱穩定性；不必原本就是氣體，液體或固體只要能在加熱的注入口與管柱中氣化，也可分析。 GC 的特點包括分離效率高、解析度高、定量準確度高，以及適用於揮發性化合物。「適用於熱不穩定化合物」則不是 GC 的特點；難揮發或熱不穩定的物質，通常應改用高效液相層析法（HPLC）等方法。在高效液相層析法、毛細管電泳法、薄層層析法與 GC 之中，最適合分析揮發性化合物的是 GC。 分析物或檢品適用性與判斷重點 乙醇、ethyl acetate、二氯甲烷等溶劑揮發性小分子，適合以 GC 分析。 limonene、揮發油成分具揮發性的萜類等成分，是 GC 與 GC-MS 的典型分析對象。 pivalic acid可氣化的小分子有機酸，可用 GC 分析；不能只因具有羧基就排除 GC。 β-cyclodextrin多羥基環狀寡醣，分子量大、難揮發，不適合 GC 分析。 蛋白質、抗體藥物分子大、難揮發且受熱易變性分解，不適合 GC 或 GC-MS 分析。 非固醇類抗發炎藥物（NSAID）多為極性較高的酸性藥物，揮發性不足，較不適合直接以 GC 定量，一般以 HPLC 為主。 冷凍乾燥（lyophilization）常用於不耐熱、在溶液中不穩定的藥品（如蛋白質藥物、部分抗生素）。需採冷凍乾燥製備，代表主成分對熱敏感，因此一般不宜以需加熱氣化的 GC 分析，液相層析、毛細管電泳、薄層層析等不需高溫氣化的方法較合適。 二、揮發油與杏仁油：先分清分析的是什麼 揮發油又稱精油，多含可揮發的萜類及芳香性成分，成分分析一般以 GC 或 GC-MS進行，而不是 HPLC。其常見性質包括具高折射率、可溶於乙醇、不易酸敗（不含脂肪油那類易水解酸敗的甘油酯）；但久置仍可能氧化、變色或樹脂化。 杏仁油屬脂肪油，主要含三酸甘油酯，與揮發油不同。分析其脂肪酸組成時，常先將脂肪酸轉為脂肪酸甲酯，再以 GC 分離定量，因此「分析杏仁油中脂肪酸組成」最適合的方法是 GC。 衍生化可提高分析物的揮發性與熱穩定性、改善層析行為，例如脂肪酸甲酯化、部分藥物及代謝物的衍生化，都可擴大 GC 的適用範圍；但蛋白質等大分子無法靠衍生化變成適用 GC 的檢品。 三、殘留溶劑的分析 原料藥及製劑製程中常使用有機溶劑，PIC/S GMP 與藥典均要求檢測殘留溶劑，常規方法為 GC（常搭配頂空進樣）。例如 ampicillin sodium 須測量殘留的二氯甲烷，最適合以 GC 分析。 HPLC：適合難揮發或熱不穩定成分，不是揮發性溶劑的首選。 紫外光光譜法：許多溶劑缺乏足夠紫外吸收，也無法分離多種溶劑。 紅外光光譜法：多用於鑑別，不適合微量殘留溶劑的分離定量。 重量分析法：只能測總揮發減重，無法區分個別溶劑。 質譜法：單獨使用缺乏分離，不是殘留溶劑的常規方法；可作為 GC 的檢測器（GC-MS）協助鑑定。 四、頂空分析（head space analysis） 頂空分析是取樣與進樣方式，不是另一種分離原理。檢品置於密封（sealed）小瓶中加熱，使揮發性待測物分配至瓶內上方氣相，再以氦氣等載氣帶出氣相，經保溫的傳輸管線（熱管）導入 GC 的注入口。 進樣位置：檢品留在密封瓶中，只有上方氣相進入 GC；不是把檢品注入管柱頂端加熱後直接進入管柱。 加熱時間：以待測物在液面上方空間達到飽和（分配平衡）為原則，才能得到穩定、可重現的結果。 加熱溫度：有其限度。溫度提高可增加待測物進入氣相的量，但須考量樣品受熱分解、溶劑沸點、瓶內壓力與設備耐受度。 頂空法可避免不揮發的基質（如藥品主成分、賦形劑）進入注入口及管柱，因此特別適合殘留溶劑及揮發性香氣成分分析。 五、SPME 的原理、萃取模式與應用 SPME 利用纖維上的萃取塗層，使待測物由樣品或頂空分配進入塗層，兼具取樣與濃縮功能，不需使用有機溶劑萃取。SPME 有頂空萃取與直接浸入萃取兩種模式，並非只適用於頂空萃取。 模式纖維位置選擇重點 頂空 SPME置於樣品上方氣相，不接觸樣品。適合揮發性成分，可減少複雜基質污染纖維。 直接浸入 SPME直接浸入液體樣品（如尿液）。待測物由液相進入塗層，可用於揮發性較低的成分，但須注意基質干擾。 Polydimethylsiloxane（PDMS，聚二甲基矽氧烷）是常用的非極性、親脂性 SPME 吸附材質，適合濃縮較疏水的成分。萃取後，纖維直接插入 GC 的加熱注入口，以熱脫附釋出待測物，再以 GC-MS 分析。 例如以 SPME 萃取尿液中的 ketamine 再以 GC-MS 定量時，可依需要加入衍生化步驟增加 ketamine 的揮發性。 以 GC 分析製劑中殘留溶劑時，比較各種前處理裝置： 前處理是否適合殘留溶劑理由 solid-phase microextraction（SPME）最適合可頂空萃取揮發性溶劑、無溶劑、可直接熱脫附進 GC。 liquid-liquid partitioning不適合需另加有機溶劑，會干擾溶劑測定，且揮發性溶劑易損失。 restricted access media（RAM）不適合用於排除生物檢體中的蛋白質，多搭配液相層析。 immunoaffinity chromatography不適合利用抗體專一捕捉特定分析物，用於生物分子或特定藥物。 六、GC-MS 與檢測器的判讀 GC-MS 由 GC 分離、MS 提供質譜鑑定，適用於揮發油（精油）成分、揮發性不純物、小分子藥物製程中間產物、尿液中的管制藥品及其代謝物。接上 MS 並不會改變 GC 的進樣限制，蛋白質藥物、抗體藥物的不純物及其他高分子化合物不適合以 GC-MS 分析，應考慮 LC-MS 等方法。 GC-MS 有龐大的質譜資料庫可鑑定揮發性不純物，資料庫主要以電子游離（EI）質譜建立，因 EI 碎片圖譜再現性高、便於比對。 檢測器方面，火焰離子化檢測器（FID）對大多數有機物均有反應，屬通用型；對有機鹵素化合物具高選擇性與高靈敏度的是電子捕獲檢測器（ECD）。 常考陷阱 「GC 適用於分析對熱不穩定之化合物」：錯。分離效率高、定量準確度高、適用揮發性化合物才是 GC 的特點。 「GC 只能在常溫下測量氣態物質」：錯。液體、固體可在加熱下氣化後分析。 「揮發油一般利用 HPLC 分析」：錯，應為 GC；高折射率、可溶於乙醇、不易酸敗皆正確。 NSAID、β-cyclodextrin、蛋白質、抗體藥物：揮發性不足或為大分子，是「不適合 GC」的典型答案；limonene、pivalic acid、ethyl acetate、乙醇、揮發油、杏仁油（脂肪酸）則適合。 冷凍乾燥製備的藥劑：代表不耐熱，題目問不宜的方法，選 GC。 殘留溶劑選項有 UV、IR、HPLC、重量法、質譜法：常規方法一律選 GC。 「頂空分析是將檢品注入管柱頂端加熱後直接進入管柱」：錯。檢品在密封瓶中加熱，只取上方氣相經熱管導入注入口；加熱時間以頂空飽和為原則、溫度有限度皆正確。 「SPME 的設計只適用於頂空萃取」：錯，亦可直接浸入；PDMS 為常用親脂性材質、搭配熱脫附進樣、可衍生化增加揮發性皆正確。 殘留溶劑前處理：選 SPME；液液分配需加溶劑，RAM 與免疫親和層析針對生物檢體或特定分子。 「FID 對有機鹵素化合物具高選擇性」：錯，應為 ECD。 「GC-MS 適合蛋白質藥物或高分子化合物」：錯；GC-MS 資料庫主要以 EI-MS 建構為正確敘述。 記憶口訣 「能揮發、耐得熱，GC 才好測；大分子、怕熱的，GC 請閃邊。」 「溶劑殘留找 GC，頂空瓶裡取上氣；微萃頂空或浸入，PDMS 親脂熱脫附。」 「精油 GC 不用 LC，脂油甲酯再上機；EI 建庫好比對，鹵素要找 ECD。」