共振光散射法測定食品中的碘

李詠梅，李人宇，施鵬飛

(1.淮海工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005；2.連云港師范高等?？茖W(xué)?；瘜W(xué)化工系，江蘇 連云港 222006)

共振光散射法測定食品中的碘

李詠梅1，李人宇2，施鵬飛1

(1.淮海工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005；2.連云港師范高等?？茖W(xué)校化學(xué)化工系，江蘇 連云港 222006)

基于在0.03mol/L磷酸中，碘(Ⅴ)與過量的碘化鉀和溴化十六烷基吡啶反應(yīng)成1:1離子締合物，可導(dǎo)致共振光散射明顯增強(qiáng)的原理，建立共振光散射法測定痕量碘的新方法?？疾焖岫取⒃噭┯昧?、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)測定的影響，確定最佳測定條件。結(jié)果表明：最大共振光散射峰波長為469nm；共振散射光強(qiáng)度增加值與碘(Ⅴ)質(zhì)量濃度在0.02～0.4μg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，方法的檢出限為0.033μg/L。方法用于測定加精制海鹽、紫菜和海帶中碘，結(jié)果與碘量法一致，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.7%～1.2%(n＝5)，回收率為98.4%～101.5%。

碘；共振光散射；碘化鉀；溴化十六烷基吡啶；食品

碘是人體必需的微量元素，是合成甲狀腺素的重要成分，與生長發(fā)育、新陳代謝密切相關(guān)。碘攝入量不足容易引起地方性甲狀腺腫、地方性克汀病等碘缺乏病，給人體健康帶來很大的危害；碘攝入量過高則會(huì)產(chǎn)生碘致甲狀腺功能亢進(jìn)或減退、碘致甲狀腺腫和碘中毒等疾病[1-2]。人體內(nèi)的碘主要來源于飲食，因此，準(zhǔn)確測定食品中碘含量對(duì)于人們科學(xué)合理地補(bǔ)碘具有重要的指導(dǎo)意義。

碘含量的測定方法主要有碘量法[3]、分光光度法[4-6]、熒光光度法[6]、共振光散射法[7]、電化學(xué)法[8-9]、色譜法[10-11]、質(zhì)譜法[12]和中子活化法[13]等。共振光散射法自20世紀(jì)90年代創(chuàng)立以來，因操作簡便、測定靈敏度高而廣泛應(yīng)用于生物大分子測定[14-16]及藥物分析[17]等，但在食品分析領(lǐng)域應(yīng)用極少。本實(shí)驗(yàn)擬建立碘(Ⅴ)-碘化鉀-溴化十六烷基吡啶體系共振光散射法測定精制海鹽、紫菜和海帶中的碘，為人們正確選擇補(bǔ)碘食品提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

精制海鹽 江蘇省金橋鹽業(yè)有限公司；紫菜(干) 連云港神州紫菜有限公司；海帶(干) 市購。

碘(Ⅴ)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(100μg/mL)：準(zhǔn)確稱取經(jīng)110℃烘干至質(zhì)量恒定的碘酸鉀(KIO3)0.1686g，溶于適量水中，定容至1000mL，于冰箱4℃保存；標(biāo)準(zhǔn)工作溶液(2μg/mL)：用碘(Ⅴ)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液稀釋即可；磷酸(0.15mol/L)；碘化鉀(1.0×10-3mol/L)溶液，使用前配制并貯存于棕色瓶中；溴化十六烷基吡啶(CPB)溶液(45μg/mL)。

除碘酸鉀為優(yōu)級(jí)純外，其他試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

1.2 儀器與設(shè)備

RF-5301PC熒光分光光度計(jì) 日本島津公司；DHC2010低溫恒溫槽 重慶四達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；XA-1型微型高速粉碎機(jī) 姜堰市銀河儀器廠；XS2系列馬弗爐 宜興市前錦爐業(yè)設(shè)備有限公司；pHS-3C型酸度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

準(zhǔn)確稱取2.0g(精確至0.0001g)精制海鹽，加適量水溶解，定容至100mL容量瓶中，搖勻備用。

將紫菜和海帶用自來水、去離子水清洗干凈，自然風(fēng)干，用粉碎機(jī)粉碎，過100目篩，準(zhǔn)確稱取0.5～1.0g(精確至0.0001g)于30mL瓷坩堝中，電爐碳化至無煙，放入550℃馬弗爐中灼燒40min[18]，使樣品變?yōu)榘咨?，冷卻后取出。用30mL水分?jǐn)?shù)次將灰分轉(zhuǎn)入100mL燒杯中，加熱并過濾，用稀硫酸調(diào)節(jié)濾液pH值為1.5～3.0，加入2mL飽和溴水，搖勻并放置5min，加熱煮沸至黃色褪去，再繼續(xù)煮沸5min[19]，冷卻后調(diào)節(jié)酸度至與碘(Ⅴ)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液相同，定容至100mL容量瓶中，搖勻備用。

1.3.2 操作步驟

在10mL比色管中，依次加入一定量碘(Ⅴ)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液(或樣品溶液)、2.0mL 0.15mol/L磷酸、1.8mL 1.0×10-3mol/L碘化鉀溶液，1.2mL 45μg/mL溴化十六烷基吡啶溶液，用水稀釋至刻度并搖勻，控溫20℃于暗處反應(yīng)30min。取適量溶液于石英比色皿中，置于熒光分光光度計(jì)上，在激發(fā)光和發(fā)射光狹縫寬度均為3nm，高靈敏度，λex＝λem＝469nm條件下，測量溶液的共振散射光強(qiáng)度IRLS。以不加碘(Ⅴ)的溶液為試劑空白，測量其共振散射光強(qiáng)度 I°RLS，則ΔIRLS＝ IRLS－ I°RLS。

2 結(jié)果與分析

2.1 測定條件的優(yōu)化

2.1.1 測定波長的選擇

按1.3.2節(jié)方法在λex－λem＝Δ λ＝0條件下同步掃描獲得共振散射光譜，如圖1所示。在0.03mol/L磷酸溶液中，碘化鉀溶液與溴化十六烷基吡啶溶液單獨(dú)存在或共存時(shí)，其散射光強(qiáng)度均接近零，且基本重合(曲線1～3)；當(dāng)?shù)?Ⅴ)與碘化鉀和溴化十六烷基吡啶溶液反應(yīng)生成離子締合物，469nm處散射光強(qiáng)度顯著增大(曲線4～6)。最大共振光散射峰位于469nm。故選擇λex＝λem＝469nm為測定波長。

圖1 不同測定體系的共振散射光譜Fig. 1 Resonance light scattering spectra obtained for different determination systems

2.1.2 酸度的選擇

分別考察鹽酸、硝酸、硫酸和磷酸4種酸性介質(zhì)對(duì)反應(yīng)的影響，結(jié)果在磷酸介質(zhì)中反應(yīng)，體系靈敏度最高。圖2表明，當(dāng)0.15mol/L磷酸用量為1.5～2.5mL范圍內(nèi)，ΔIRLS值最大，因此選用2.0mL磷酸。

圖2 磷酸用量對(duì)測定的影響Fig.2 Effect of phosphoric acid dosage on determination

2.1.3 碘化鉀用量的選擇

圖3 碘化鉀用量對(duì)測定的影響Fig.3 Effect of potassium iodide dosage on determination

當(dāng)1.0×10-3mol/L碘化鉀用量在1.8～2.5mL范圍內(nèi)Δ IRLS值最大，如圖3所示。選用1.8mL碘化鉀溶液。

2.1.4 溴化十六烷基吡啶用量的選擇

當(dāng)45μg/mL溴化十六烷基吡啶溶液用量在0.8～1.5mL范圍內(nèi)ΔIRLS值最大，如圖4所示。選用1.2mL溴化十六烷基吡啶溶液。

圖4 溴化十六烷基吡啶用量對(duì)測定的影響Fig.4 Effect of CPB dosage on determination

2.1.5 反應(yīng)溫度的選擇

反應(yīng)溫度在10～30℃內(nèi)ΔIRLS值最大，反應(yīng)溫度在40～60℃內(nèi)ΔIRLS值隨著溫度升高而減小，如圖5所示。故選擇20℃為反應(yīng)溫度。

圖5 反應(yīng)溫度對(duì)測定的影響Fig.5 Effect of reaction temperature on determination

2.1.6 反應(yīng)時(shí)間的選擇與穩(wěn)定性考察

反應(yīng)開始后，ΔIRLS值迅速增大。當(dāng)暗處反應(yīng)30min時(shí)ΔIRLS達(dá)到最大，并保持80min基本不變(相對(duì)誤差小于－5%)，如圖6所示。故選擇反應(yīng)時(shí)間為30min。

圖6 反應(yīng)時(shí)間對(duì)測定的影響Fig.6 Effect of reaction time on determination

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線方程的得出與檢出限考察

在一組10mL比色管中，分別準(zhǔn)確加入2μg/mL碘(Ⅴ)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液0.10、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00mL，測定其散射光強(qiáng)度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明，線性范圍為0.02～0.4μg/mL，線性回歸方程為ΔIRLS＝2598.3c－45.203(式中c為碘(Ⅴ)質(zhì)量濃度(μ g/mL)，相關(guān)系數(shù)r＝0.9995)。重復(fù)11次測定試劑空白溶液的散射光強(qiáng)度，求得標(biāo)準(zhǔn)偏差s＝2.84×10-2，按式DL＝3s/k(k為斜率)計(jì)算出方法檢出限為0.033μg/L。

2.3 共存物質(zhì)的影響

在最佳測定條件下，對(duì)10mL溶液中2μg/碘(Ⅴ)進(jìn)行測定，相對(duì)誤差小于等于±5%范圍內(nèi)，常見物質(zhì)的允許倍量如下：Cl－為62500，Na+、K+為40000，SO42-為 10000，CO32-、NH4+、HCO3－、F－、Br－為 1000，EDTA 為 500，Mg2+、Ba2+、Ca2+、Zn2+、Mn2+、Al3+、Sn4+、草酸根、Cr2O72-為 100，Co2+、Cd2+、Cr3+為50，Pb2+、NO3－為 20，Cu2+、Fe3+為 5，Hg2+為 1。加入1mL 0.5g/L EDTA溶液可掩蔽50倍量的Fe3+、20倍量的Cu2+或20倍量的Hg2+。方法有良好的選擇性。對(duì)于鹽樣和海帶樣品，因干擾離子含量較少，無需掩蔽可直接測定；對(duì)于紫菜樣品，因干擾離子Fe3+含量較高，需加適量EDTA溶液掩蔽。

2.4 樣品分析

2.4.1 精制海鹽

按1.3.1節(jié)方法處理精制海鹽樣品，取1.00mL樣品溶液于10mL比色管中，再按1.3.2節(jié)方法測定碘含量，并與碘量法對(duì)照[3]，然后進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1 樣品中碘的測定結(jié)果(n=5)Table 1 Determination results for zinc in samples (n=5)

2.4.2 紫菜和海帶

按1.3.1節(jié)方法處理分別紫菜和海帶樣品，各取1.00mL樣品溶液于10mL比色管中，紫菜樣品溶液中需加入1mL 0.5g/L EDTA溶液，再按1.3.2節(jié)方法測定碘含量，并與碘量法對(duì)照[18]，然后進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表1。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)根據(jù)碘(Ⅴ)對(duì)碘化鉀-溴化十六烷基吡啶在磷酸溶液介質(zhì)中所產(chǎn)生的散射光具有顯著的增強(qiáng)作用，建立了測定精制海鹽、紫菜和海帶中碘的共振光散射法。所建方法準(zhǔn)確、靈敏、試劑用量少，重現(xiàn)性和選擇性好，反應(yīng)條件溫和，對(duì)環(huán)境友好，可用于實(shí)際樣品中碘含量的測定。

[1] 趙喜田, 盧廣業(yè). 碘與生命[M]. 石家莊: 河北科學(xué)技術(shù)出版社, 1999:32-45.

[2] BURGI H. Iodine excess[J]. Best Practice and Research Clinical Endocrinology and Metabolism, 2010, 24(1): 107-115.

[3] 衛(wèi)生部. 食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法: 理化部分[M]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1986: 165.

[4] SAAR V G, KOROLEVA E M, NIKITINA T G. Photometric determination of iodine in biological samples of complicated compositions[J].Pharmaceutical Chemistry Journal, 2000, 34(8): 448-450.

[5] 劉立華, 劉冬蓮, 劉會(huì)媛. 靛藍(lán)胭脂紅褪色光度法測定食鹽中碘的研究[J]. 食品科學(xué), 2009, 30(2): 174-175.

[6] 張愛梅, 王術(shù)皓, 崔惠. 阻抑動(dòng)力學(xué)分光光度及熒光光度法測定微量碘[J]. 分析化學(xué), 2001, 29(10): 1160-1162.

[7] LIANG A H, JIANG Z L, ZHANG B M, et al. A new resonance scattering spectral method for the determination of trace amounts of iodate with rhodamine 6G[J]. Analytica Chimica Acta, 2005, 530(1): 131-134.

[8] JAKMUNEE J, GRUDPAN K. Flow injection amperometry for the determination of iodate in iodized table salt[J]. Analytica Chimica Acta,2001, 438(1/2): 299-304.

[9] 李詠梅, 李人宇, 陸路德. 電化學(xué)分析法測定食鹽中碘含量[J]. 鹽業(yè)與化工, 2006, 35(6): 8-12.

[10] 陳光, 寇琳娜, 周諳非, 等. 離子色譜-安培檢測器測定食品中的碘[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(18): 292-294.

[11] 王樓明, 林燕奎, 王丙濤, 等. 離子色譜法測定嬰幼兒營養(yǎng)米粉中的碘含量[J]. 分析測試學(xué)報(bào), 2011, 30(1): 199-102.

[12] MESKO M F, MELLO P A, BIZZI C A, et al. Iodine determination in food by inductively coupled plasma mass spectrometry after digestion by microwave-induced combustion[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2010, 398(2): 1125-1131.

[13] BHAGAT P R, ACHARYA R, NAIR A G C, et al. Estimation of iodine in food, food products and salt using NAA[J]. Food Chemistry, 2009,115(2): 706-710.

[14] 李原芳, 黃承志, 胡小莉. 共振光散射技術(shù)的原理及其在生化研究和分析中的應(yīng)用[J]. 分析化學(xué), 1998, 26(12): 1508-1515.

[15] 馮碩, 李正平, 張淑紅, 等. 共振光散射技術(shù)測定核酸的研究進(jìn)展[J].光譜學(xué)與光譜分析, 2004, 24(12): 1676-1680.

[16] 欒吉梅, 張曉東. 有機(jī)染料共振光散射法測定蛋白質(zhì)的研究進(jìn)展[J].理化檢驗(yàn): 化學(xué)分冊(cè), 2007, 43(2): 159-163.

[17] 馮素玲, 潘自紅, 樊靜. 曙紅B共振光散射法測定微量的鹽酸異丙嗪[J]. 應(yīng)用化學(xué), 2008, 25(12): 1444-1447.

[18] 農(nóng)業(yè)部. SC/T 3010—2001 海帶碘含量的測定[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2001.

[19] 賀萍, 許卉, 王美蘭, 等. 溴氧化法測定食鹽中碘的若干問題探討[J].理化檢驗(yàn): 化學(xué)分冊(cè), 2002, 38(3): 156-157.

Determination of Iodine in Food by Resonance Light Scattering Method

LI Yong-mei1，LI Ren-yu2，SHI Peng-fei1
(1. School of Chemical Engineering, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China；
2. Department of Chemistry and Chemical Engineering, Lianyungang Teachers College, Lianyungang 222006, China)

A new resonance light scattering (RLS) method for the determination of trace iodine was developed based on the principle of I (Ⅴ) reacting with excessive potassium iodide and cetylpyridimium bromide to form an ion-associated complex(1:1) in the presence of 0.03 mol/L H3PO4, thus resulting in an obvious enhancement of RLS. Reaction conditions including acidity,reagents dosage, reaction temperature and reaction time were optimized. An excellent linear relationship between the enhanced RLS intensity and I (Ⅴ) concentration was achieved in the range of 0.02－0.4 μg/mL with the maximum RLS peak wavelength at 469 nm. The detection limit was 0.033μg/L. The method was applied to the determination of iodine in refined sea salt, laver and kelp samples. The results were in good agreement with those obtained by iodimetry. The relative standard deviation was 0.7%－1.2% (n＝5), and the recovery rate was 98.4%－101.5%.

iodine；resonance light scattering；potassium iodide；cetylpyridimium bromide；food

O657.3

A

1002-6630(2012)08-0151-04

2011-04-25

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(21101069)

李詠梅(1973—)，女，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向?yàn)閼?yīng)用化學(xué)。E-mail：liyongmei518@163.com