電感耦合等離子體-質(zhì)譜法測定食用藻類植物中碘含量

鄭 聰，王金花，高 峰，付光亮，馮 騫

(北京出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心，北京 100026)

電感耦合等離子體-質(zhì)譜法測定食用藻類植物中碘含量

鄭 聰，王金花，高 峰，付光亮，馮 騫

(北京出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心，北京 100026)

建立測定海帶、裙帶菜、發(fā)菜、海苔、紫菜、石莼等食用藻類植物中碘含量的電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(ICP-MS)。樣品用質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液在密閉玻璃瓶中于90℃條件下提取3h，取上清液稀釋上機(jī)，以碲作為內(nèi)標(biāo)，經(jīng)ICP-MS測定。方法的線性范圍為10～500μg/L，相關(guān)系數(shù)為r=0.9999。對裙帶菜做添加回收實(shí)驗(yàn)，回收率在80%～120%之間，RSD小于5%，方法檢出限為0.50mg/kg。本方法操作簡單、靈敏度高、快速，適用于食用藻類植物中碘含量的批量化檢測。

碘；電感耦合等離子體-質(zhì)譜法；藻類植物；四甲基氫氧化銨

碘是具有重要生物效應(yīng)的微量元素之一，與人體的生長發(fā)育、新陳代謝密切相關(guān)[1]。藻類植物能夠富集海洋中的碘，碘含量較高，從藻類植物中提取碘，已經(jīng)成為我國食品和工業(yè)中獲得碘的主要途徑[2]。因此測定藻類植物中的碘含量對人類生活具有重要的意義。

碘是一種有多種形態(tài)的非金屬元素，以游離的元素碘、碘化物、碘酸鹽以及甲基碘等多種形式存在[3]。碘的不同形態(tài)以及易揮發(fā)、易污染等因素使碘的分析復(fù)雜化，因此如果處理不當(dāng)，測定的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性會受到極大影響。目前有關(guān)碘樣品分析前處理方法[4]主要可分為水提法、堿灰化法、酸消化法、堿提取法等，用堿灰化法與酸消化法處理，存在操作安全，碘易損失的問題，水提法和堿提法較易被接受。

碘的測定方法有多種，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SC/T 3010—2001《海帶碘含量的測定》[5]中采用溴水氧化法對碘離子進(jìn)行定量定性分析，該方法的儀器簡單，但操作繁瑣、靈敏度不高，誤差較大。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5413.23—1997《嬰幼兒配方食品和乳粉碘的測定》[6]規(guī)定了用氣相色譜法測定碘，該方法需要對碘進(jìn)行衍生，操作較復(fù)雜。Edward[7]、墨淑敏[8]等提出應(yīng)用離子色譜測定碘離子的方法，但安培檢測器和紫外檢測器一般只能檢測I－而不能檢測IO3－，柱后衍生紫外檢測器也只能檢測IO3－，電導(dǎo)檢測器雖然能使IO3－和I－都產(chǎn)生響應(yīng)信號，但靈敏度差。有研究者[9-14]提出應(yīng)用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(inductivelycoupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)一次測定碘總量，該檢測法具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)，精密度高等優(yōu)點(diǎn)，但還未見應(yīng)用于藻類植物中碘總量測定的報(bào)道。

不同藻類植物中的碘含量差別很大，而且該類樣品基質(zhì)比較復(fù)雜，本實(shí)驗(yàn)針對海帶、裙帶菜、發(fā)菜、海苔、紫菜、石莼等可食用藻類植物，摸索出提取溶劑和稀釋溶劑的最優(yōu)選擇及用量，優(yōu)化了檢測儀器方法。采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液提取，電感耦合等離子體-質(zhì)譜儀進(jìn)行分析測定，具有操作簡單，檢測限低，線性范圍廣，分析時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，適用于藻類植物中碘含量的快速批量化檢測。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

海帶、石莼、裙帶菜、發(fā)菜、海苔、紫菜均為市售商品，其中裙帶菜為濕制樣品，其他均為干制樣品。

碘化鉀(分析純)、25%四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液(分析純) 國藥集團(tuán)藥業(yè)股份有限公司；KI(優(yōu)級純)；水為Milli-Q超純水；碲(Te)標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L，GSB 04-1756—2004《碲》)；將25% TMAH溶液用水稀釋得到0.25% TMAH水溶液作為稀釋溶劑；海帶標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(碘含量(515±61)mg/kg，GBW08517《海帶成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)》)；碘(I－)標(biāo)準(zhǔn)儲備液的配制：準(zhǔn)確稱取0.1308g KI，用0.25% TMAH溶液溶解，得到100mL質(zhì)量濃度1000mg/L I－標(biāo)準(zhǔn)儲備液，于4℃冰箱中保存。實(shí)驗(yàn)中所用各種濃度的I－標(biāo)準(zhǔn)工作溶液均由該儲備溶液用0.25% TMAH水溶液稀釋得到。

1.2 儀器

Perkin-Elmer ELAN DRC-e型電感耦合等離子體-質(zhì)譜儀(ICP-MS) 美國Perkin-Elmer股份有限公司。

1.3 樣品的處理

1.3.1 樣品制備

取樣品約500g，將其切碎后，干制樣品用攪拌機(jī)加工成粉末狀，過300目篩，濕制樣品攪碎即可。混勻，均分成兩份作為樣品，分裝入棕色玻璃瓶內(nèi)，密閉。干制樣品常溫下保存于干燥皿中，濕制樣品0～4℃冷藏保存。

1.3.2 樣品前處理

準(zhǔn)確稱取均勻干制樣品0.1～0.5g，濕制樣品1～3g(精確至0.001g)于樣品瓶中，樣品瓶應(yīng)選用能密封，耐高溫高壓的玻璃制小瓶，本實(shí)驗(yàn)選用頂空進(jìn)樣小瓶(20mL)(Agilent 5199-2753)。干制樣品須先加入5mL水，然后加入1mL 25%TMAH的水溶液，混勻。

將樣品瓶密封好置于90℃烘箱中，3h后取出，冷卻至室溫，將樣品液轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，用水定容，取出10mL溶液至10mL離心管中，于離心機(jī)中3000r/min離心10min，再取上清液用0.25% TMAH水溶液稀釋至工作曲線的線性范圍內(nèi)，過0.45μm尼龍膜，進(jìn)樣分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 提取溶劑和稀釋溶劑的選擇

對比水提法與堿提法的效果。堿提法中常用氨水、氫氧化鉀溶液、強(qiáng)堿TMAH溶液等[9-10]，針對藻類這種有機(jī)基質(zhì)含量比較高的樣品，本方法選用25% TMAH溶液。以海帶標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為試樣，分別采用水浸提與25%TMAH溶液提取，結(jié)果表明，用水浸提的樣品經(jīng)ICPMS檢測，測得碘含量的平均值為110mg/kg；用TMAH溶液提取的海帶標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)經(jīng)ICP-MS檢測，測得平均值為460mg/kg，因此本方法選用TMAH溶液提取樣品中的碘，并由此進(jìn)一步優(yōu)化提取條件。

實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，提取溶劑25%的TMAH溶液的用量太少，會產(chǎn)生結(jié)塊現(xiàn)象，提取效率低；太多，又造成浪費(fèi)。提取溶劑用量的范圍應(yīng)該控制在使樣品經(jīng)堿液提取后提取液不黏稠為佳。通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，針對干試樣0.1～0.5g或濕試樣1～3g(精確至0.001g)，需加入1mL 25% TMAH溶液(其中干樣品須先加入5mL水)，在90℃烘箱中經(jīng)3h一次性提取，碘元素的提取率達(dá)90%以上。

由于碘易損失[15]，本實(shí)驗(yàn)針對碘的介質(zhì)溶液作對比實(shí)驗(yàn)。在標(biāo)準(zhǔn)碘離子溶液的配制過程中，分別選用超純水(超純水呈弱酸性)和0.25%的TMAH溶液做溶劑，在不同的時(shí)間間隔下檢測標(biāo)準(zhǔn)溶液的碘含量值。結(jié)果表明，碘離子保存在超純水中一個月后損失超過20%，而堿液中的碘離子含量經(jīng)過一個月變化不到5%。另外，pH值會影響測定結(jié)果的重復(fù)性。樣品經(jīng)不同倍數(shù)稀釋后溶液的pH值不同，其中pH值在酸性范圍內(nèi)的樣品溶液的碘含量測定值重復(fù)性很差，而pH值高于12的樣品溶液碘含量測定值重復(fù)性很好，因此在整個樣品的制備及測定過程中，都需要保持樣品的溶液介質(zhì)為堿性。

另外，聚四氟乙烯(PTFE)或氟化乙丙烯(FEP)等塑料容器對碘會有吸附作用[4]，為了避免樣品交叉污染，溶解樣品的容器應(yīng)選用玻璃容器或聚醚醚酮(PEEK)材質(zhì)的容器。針對本實(shí)驗(yàn)，該容器還應(yīng)該能密封，耐高溫高壓，因此本實(shí)驗(yàn)中的樣品瓶選用頂空進(jìn)樣小瓶。

2.2 儀器條件的選擇

碘只有質(zhì)量數(shù)為127的同位素的穩(wěn)定性比較好，所以選用m/z 127進(jìn)行掃描。內(nèi)標(biāo)元素碲(Te)質(zhì)量數(shù)選為129.9，該同位素的豐度比最高，并對碘的測定沒有干擾。

表2 海帶標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和藻類樣品碘含量及精密度(n=10)Table 2 Iodine contents and precision of the certified reference material kelp and algae samples (n=10)

表3 裙帶菜的添加回收率及精密度(n=10)Table 3 Spike recoveries and RSD for iodine in undaria (n=10)

藻類植物含有較多的有機(jī)質(zhì)，因此ICP-MS的射頻功率較一般的值應(yīng)高80～100W[12]，本方法設(shè)為1350W，通過對海帶標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分析證明該值能滿足檢測要求。

另外，針對ICP-MS具有嚴(yán)重的記憶效應(yīng)的特點(diǎn)[11]，在樣品測定的間隔使用蠕動泵快速引入0.25% TMAH溶液清洗進(jìn)樣系統(tǒng)，可在10s左右使碘的信號強(qiáng)度降至背景水平。實(shí)驗(yàn)證明，與超純水清洗液相比，該方法得到的數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。

ICP-MS儀器的參考工作條件見表1。每個樣品上機(jī)分析的時(shí)間為45s。

表1 ICP-MS儀器的參考工作條件Table 1 Instrumental operating conditions for ICP-MS

2.3 定量方法的選擇

本方法采用在線內(nèi)標(biāo)定量校正方法。選擇碲(Te)作為內(nèi)標(biāo)元素，因?yàn)橄鄬τ阢?Rh)和銦(In)來說，Te具有更高的電離能，而且更接近于碘，它可以補(bǔ)償基體效應(yīng)和儀器漂移對分析結(jié)果的影響，得到更好的基質(zhì)校正。配制50μg/L的Te內(nèi)標(biāo)溶液，通過三通管把內(nèi)標(biāo)溶液和所測樣品溶液合并混合后，泵入霧化系統(tǒng)進(jìn)入等離子炬焰中。

2.4 線性范圍和檢出限

用0.25% TMAH溶液作稀釋溶劑，配制10、20、30、40、50、100、200、300、400、500μg/L 的碘離子系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，依照表1所列的儀器條件上機(jī)，以碘與碲的離子強(qiáng)度比對質(zhì)量濃度作線性回歸分析，線性方程為y=0.3295x－0.3763，相關(guān)系數(shù)r=0.9999。回歸方程表明，碘離子標(biāo)準(zhǔn)工作溶液在質(zhì)量濃度為10～500μg/L范圍內(nèi)，碘與碲的離子強(qiáng)度比與質(zhì)量濃度成良好線性關(guān)系。

根據(jù)連續(xù)11次空白溶液測定值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差，得到該儀器的檢測低限為3.489μg/L。如果以稱樣量為1g，定容體積為100mL計(jì)算，可得該方法的檢出限為0.349mg/kg。因?yàn)閷?shí)際檢測樣品的結(jié)果(表2)均大于1mg/kg，規(guī)定本方法的測定低限為0.50mg/kg。

2.5 檢測方法的驗(yàn)證和樣品的測定

2.5.1 精密度

以海帶標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、裙帶菜、發(fā)菜、海苔、紫菜、石莼和海帶為樣品，按本方法確定的操作步驟測定，每個水平重復(fù)10次，進(jìn)行精密度實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表2。從表2可知，樣品測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于13%。應(yīng)用本方法測定國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)海帶的碘含量平均值為512.1mg/kg，測定結(jié)果在其允許誤差范圍內(nèi)((515±61)mg/kg)。

2.5.2 回收率

本方法以裙帶菜為試樣，采用標(biāo)準(zhǔn)添加法進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)。稱取約1g樣品(精確至0.001g)，添加水平分別為8、16、40mg/kg，定容體積分別為400、100、100mL，上機(jī)測試液質(zhì)量濃度分別為20、160、400μg/L，使其涵蓋線性范圍10～500μg/L的低、中、高三個水平。按本方法確定的操作步驟測定，每個水平重復(fù)10次，結(jié)果見表3。從表3可知，對裙帶菜做添加回收實(shí)驗(yàn)，回收率在80%～120%之間，RSD小于5%。

3 結(jié) 論

本方法通過優(yōu)化現(xiàn)有的碘含量測定方法，建立一種適用于食用藻類植物中碘含量的電感耦合等離子體質(zhì)譜法。該方法操作簡單，檢測限低，線性范圍廣，快速高效，實(shí)用性強(qiáng)，能滿足當(dāng)前食品安全管理的要求，為食品安全提供了有力的技術(shù)支持。

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Determination of Iodine Content in Edible Algae by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

ZHENG Cong，WANG Jin-hua，GAO Feng，F(xiàn)U Guang-liang，F(xiàn)ENG Qian
(Centre for Inspection and Quarantine Technology, Beijing Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau, Beijing 100026, China)

A simple method employing inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) for the determination of iodine content in edible algae such as kelp, undaria, hair algae, sea aedge, laver and ulva lactuca was developed. Samples were extracted by 25% tetramethylammonium hydroxide (TAMH) in closed glass bottles at 90 ℃ for 3 hours. The supernatant were diluted and determined by ICP-MS with Te as internal standard. This method displayed excellent linearity in the linear range from 10 to 500μg/L with a correlation coefficient of 0.9999. The mean recoveries in undaria samples ranged from 80% to 120%with a RSD of less than 5%, and the limit of detection for iodine was 0.50 mg/kg. This simple, rapid and sensitive method is applicable for the determination of iodine in massive samples.

iodine；inductively coupled plasma mass spectrometry；algae；tetramethylammonium hydroxide

O657.63

A

1002-6630(2011)08-0202-04

2010-06-23

中國國家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會標(biāo)準(zhǔn)制定資助項(xiàng)目(2008B085)

鄭聰(1985—)，女，助理工程師，碩士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)與技術(shù)。E-mail：zcever@hotmail.com