這杯樣品裡
有多少咖啡因?

用真實的 HPLC 儀器資料,五個步驟帶你算出答案。不需要任何背景知識。

先講結論:儀器不會直接告訴你濃度 它只會給你一張「訊號隨時間變化」的圖。濃度要自己算出來。
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層析圖:儀器給你的東西

HPLC 把樣品裡的成分一個一個分開,先出來的先被偵測到。 偵測器每 0.5 秒記錄一次訊號,畫成一條線,就是層析圖

下面是六杯已知濃度的咖啡因標準溶液。 拖動滑桿換濃度,看看那個峰怎麼變。

峰出現的時間
峰高
峰面積
橫軸是時間(分鐘),縱軸是偵測器訊號。 勾選「保留前一條線」再拉滑桿,六條線會疊在一起,高低差一目了然。
觀察到什麼?

① 峰永遠出現在 4.6 分鐘左右——這是咖啡因的「身分證」,每個化合物都有自己固定的出場時間。

② 濃度越高,峰越高也越胖。這就是我們能拿來定量的線索。

③ 0 ppm 那一杯(純溶劑)在 4.6 分鐘完全沒有峰——證明那個峰真的是咖啡因,不是雜質。

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峰面積:代表「有多少」

峰高和峰面積都會隨濃度變大,但實務上我們一律用面積。為什麼?

把峰底下塗滿,那塊面積就是答案

峰高
峰面積
與原本相比
按「變胖看看」會把峰壓扁變寬(模擬管柱老化或樣品基質的影響)。 注意峰高掉了不少,但面積幾乎不變。
為什麼用面積不用峰高

峰形變寬時,峰高會掉,但面積不變——因為分子總數沒變,只是散開了。 面積像「水桶裡的水量」,峰高只是「水位」;桶子變寬水位就降,水量卻一樣。

面積怎麼算出來的

把峰底下的區域切成很多細長條,一條一條加起來——就是數學課的「積分」。 儀器會自動做這件事,你只要知道它算的是訊號線和基線之間圍出的面積

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檢量線:把面積翻譯成濃度

已知六杯的濃度,也量到六個面積。把它們畫成點,會排成一直線—— 這條線就是檢量線,之後所有未知樣品都靠它換算。

按按鈕,一次加一個標準品進去。

已加入的點0 / 6
檢量線公式
線有多直(R²)
加到第 2 個點才畫得出線。R² 越接近 1,代表點越貼合直線; 一般要求 R² ≥ 0.995 才算可以用。
檢量線在說什麼

面積 = 斜率 × 濃度 + 截距。斜率代表「每 1 ppm 能換到多少面積」, 也就是這台儀器對咖啡因有多靈敏

把公式反過來,就能從面積算回濃度——這正是下一步要做的事。

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量未知樣品

未知樣品用一模一樣的條件跑一次,量到面積,再拿去檢量線上「查表」。

量到的峰面積
算出的濃度
從左邊 y 軸的面積往右走,碰到紅線後往下掉,落點就是濃度。
濃度 = ( 面積 − 截距 ) ÷ 斜率 就是把檢量線的公式反過來解

換你算算看

假設某個樣品量到的峰面積是 , 用上面的公式算出濃度是多少 ppm?(取到小數點後一位)

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小測驗

三題就好。答錯沒關係,會告訴你為什麼。

最後的答案

四個未知樣品的咖啡因濃度:

樣品峰出現時間 (分)峰面積咖啡因濃度 (ppm)
ppm 是什麼單位

1 ppm = 1 µg/mL = 每毫升含 1 微克。所以 ppm 的溶液, 每 250 mL 大約含 毫克咖啡因。

註:這是注射進儀器那一管的濃度。 實際飲料通常會先稀釋再上機,所以原始飲料的濃度要再乘上稀釋倍數。

整個流程回顧

① 跑一系列已知濃度的標準品 → ② 量每個峰的面積 → ③ 畫出檢量線 → ④ 樣品用同樣條件跑一次 → ⑤ 用檢量線反推濃度

所有儀器分析的定量,幾乎都是這五步。