近年來，食品和藥品的安全問題愈來愈引起公眾關注。譬如，在進口牛肉製品中發現馬肉成份；在魚類產品中發現毒素；在奶粉中檢測出三聚氰胺等等。另外，根據世界衛生組織的評估，全球有 \(10\%\) 的藥物是假藥。食品和藥品中的添加劑、污染物或有害物質，對人類健康構成危害，因此必須對其進行嚴格監督和控制。分析和監測食品和藥品中的成份，就是由化學家通過分析化學方法進行的。
利用薄層色層法，可初步檢測食物或藥物樣本中是否含有禁用的化學品。政府化驗所的化學家們正是用這種方法對在港出售的食物和藥物樣本進行初步試驗。
分析化學可幫助化學家測定食品中特定成份的含量。特別地，一些食品添加劑有潛在的食品安全問題，它們在食品中的含量必須嚴格控制。
氣相色層-質譜法 (GC-MS) 是將氣相色層法和質譜法結合使用的一種現代儀器分析方法。它的準確度極高，可精確測定食物和藥物的成份。
為檢測某牌子的朱古力豆中是否含有禁用的食物染色劑，某化學家先將不同顏色的朱古力豆樣本分別放入試管中，再加入少量水提取出染色劑。然後，將含有染色劑的溶液，用薄層色層法進行分析 (以水和乙醇的混合溶液作為顯影溶液)。他得到的薄層色層圖如下。
請回答：哪種顏色的朱古力豆中含有禁用染色劑？(提示：可選擇一項或多項)
| 紅色 | 橙色 | 黃色 | |
| 綠色 | 藍色 | 均不含有 |
黃色朱古力豆中的染色劑的 \(R_f\) 值與禁用的黃色食物染色劑的 \(R_f\) 值相等。因此，黃色朱古力豆中可能含有禁用的食物染色劑。
某地區的相關部門多次收到病人服用藥物阿士匹靈後中毒的報告。當局收集了 \(5\) 個病人所服用的藥物樣本進行分析。如圖所示是將這些藥物樣本和純淨的阿士匹靈樣本進行薄層色層法分析的結果。
請問：哪個病人所服用的藥物是假藥？(提示：可選擇一項或多項)
| 病人 \(\text{A}\) | 病人 \(\text{B}\) | 病人 \(\text{C}\) | |
| 病人 \(\text{D}\) | 病人 \(\text{E}\) |
\(5\) 個病人服用的藥物樣本的 \(R_f\) 值與純淨的阿士匹靈的 \(R_f\) 值均不同。因此，他們服用的均是假藥。
二藍光酸性紅是一種常加入汽水中的紅色染色劑，但有研究顯示這種染色劑可能與兒童過度活躍症有關。
現使用比色法測定某牌子的汽水中二藍光酸性紅的濃度。通過製備一系列二藍光酸性紅標準溶液，可得到校準曲線如下圖所示。
請回答：
若汽水樣本的吸光度是 \(0.080\)，則其中二藍光酸性紅的濃度是
按英國法例，汽水中二藍光酸性紅的濃度不可超過 \(50 \text{ mg dm}^{-3}\)。上述汽水樣本是否超出安全標準？
由標準曲線可知，吸光度為 \(0.080\) 時，二藍光酸性紅的濃度是 \(\text{3.10 mg dm}^{-3}\)。
\(\text{3.00 mg dm}^{-3} < 50 \text{ mg dm}^{-3}\)，因此，並未超出法例規定。
在葡萄酒中，二氧化硫可作為抗氧化劑，以防止酒中的乙醇被氧化成乙酸。由於二氧化硫具有毒性，因此，二氧化硫在酒中的含量受到法例規限。
在白酒中，二氧化硫是以亞硫酸根離子和二氧化硫分子的形式存在的。測定酒中二氧化硫的含量的一般步驟如下：
在測定某牌子的葡萄酒中二氧化硫的含量時，化學家量取三份 \(25.0 \text{ cm}^{3}\) 樣本進行上述試驗。在三次滴定中，消耗碘溶液的體積分別是 \(10.50 \text{ cm}^{3}\)、\(10.40 \text{ cm}^{3}\) 和 \(10.42 \text{ cm}^{3}\)。已知碘溶液的濃度為 \(0.00180 \text{ mol dm}^{-3}\)，通過計算回答：
這個葡萄酒樣本中二氧化硫的濃度是
按本港法例，酒中二氧化硫的含量不可超過 \(450 \text{ mg dm}^{-3}\)。上述葡萄酒樣本中二氧化硫的含量是否超出安全標準？
本試驗中，化學家通過多次測量以減少隨機誤差。在計算時，需首先計算多次測試中消耗碘的體積的平均值。
\[\begin{align} \text{碘的體積} &= \frac{10.50 \text{ cm}^{3} + 10.40 \text{ cm}^{3} + 10.42 \text{ cm}^{3}}{3}\\ &= 10.44 \text{ cm}^{3} \end{align}\]由反應式可知，\(\ce{I2}\) 與 \(\ce{SO2}\) 的摩爾比是 \(1:1\)，因此，
\[\begin{align} \ce{SO2}\text{的濃度} &= \frac{0.00180 \text{ mol dm}^{-3} \times 10.44 \times 10^{-3} \text{ dm}^{3}}{25.0 \times 10^{-3} \text{ dm}^{3}} \\ &= 7.52 \times 10^{-4} \text{ mol dm}^{-3} \end{align}\]那麼，該牌子的葡萄酒中 \(\ce{SO2}\) 的含量是
\[\begin{align} \ce{SO2}\text{的含量} &= 7.52 \times 10^{-4} \text{ mol dm}^{-3} \times 64.1 \text{ g mol}^{-1} \\ &= 4.82 \times 10^{-2} \text{ g dm}^{-3}\\ &= 48.2 \text{ mg dm}^{-3} \end{align}\]由計算結果可知，該牌子的葡萄酒中 \(\ce{SO2}\) 的含量未超出安全標準。
氣相色層法 (Gas chromatography) 與紙色層法、薄層色層法或柱色層法的原理相同，但氣相色層法的流動相是氣體，固定相是固體或不易揮發的液體。
當少量液體混合物樣本被注入氣相色層儀後，混合物首先被汽化成氣態，然後在載體氣的帶動下，進入烘箱中呈圈狀的長色層柱內。色層柱內壁塗有固定相粒子，混合物中的各成份因其在固定相中的溶解性不同而被分離。當檢測器檢測到從色層柱內流出的成份時，便會輸出訊號。記錄儀根據訊號繪出色層譜。
氣相色層譜記錄的是在已知條件下，混合物中的各成份在色層柱中的停留時間 \((R_t)\)。由於不同的成份的 \(R_t\) 不同，因此，通過比較已知物種與待測物種的 \(R_t\)，便可鑑定待測物種的身份。此外，源自特定成份的峰的面積與該成份在樣本中的濃度成正比，因此，我們亦可以利用該成份的標準樣本，製作峰面積對濃度的校準曲線，然後由待測樣本中該成份的峰面積求出它的濃度。
氣相色層-質譜法 (GC-MS) 是將氣相色層法和質譜法結合使用。在氣相色層-質譜法中，混合物中的不同成份在氣相色層儀的色層柱內進行分離後，便直接進入質譜儀進行辨識。
GC-MC 可靈敏和準確地分析待測樣本，因此，被廣泛地用於各個領域中物質的分析和鑑定。在食品和藥物分析方面，GC-MC 常用於分析天然存在於原料中的各種碳化合物、後期加工過程中形成的碳化合物和由腐壞或作假而產生的污染物等。
