氣相色譜法檢測嬰幼兒奶粉中碘含量方法的優化

曹葉中　蔡文

摘要 [目的]探究氣相色譜法檢測嬰幼兒奶粉中的碘含量方法優化。[方法]使用3-戊酮替代丁酮作為衍生試劑，通過氣相色譜法測定奶粉中的碘含量，建立戊酮反應最佳的衍生條件。[結果]使用3-戊酮作為衍生試劑檢測樣品奶粉中碘最優條件為1.0 mL硫酸、0.5 mL 戊酮、1.0 mL雙氧水，40? min暗處衍生;方法標準曲線線性范圍良好（R2>0.999 0）;加標回收試驗顯示回收率均在93.4%～95.6%，相對標準偏差（RSD）在2.45%～3.70%。[結論]該方法對嬰幼兒奶粉中碘的檢測結果穩定可靠，可為我國嬰幼兒食品和乳品中碘的測定提供參考。

關鍵詞 嬰幼兒奶粉;碘;氣相色譜法;3-戊酮衍生;含量測定;優化

中圖分類號 TS 252.7文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）23-0223-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.058

Optimization of Gas Chromatography Method for Detecting Iodine Content in Infant Milk Powder

CAO Ye-zhong， CAI Wen

（Suzhou Food Inspection and Testing Center， Suzhou，Jiangsu 215000）

Abstract [Objective] To optimize the method of gas chromatography for the determination of iodine content in infant milk powder. [Method]The iodine content in infant milk powder was determined by using 3-pentanone instead of butanone as the derivative reagent， and the best derivative conditions for 3-pentanone reaction were determined. [Result]The optimal iodine conditions in sample milk powder were 1.0 mL sulfuric acid， 0.5 mL pentanone and 1.0 mL hydrogen peroxide， and 40? min dark derivation. The standard curve concentration had a good linear relationship（R2>0.999 0）;the standard recovery experiment showed that the recovery rate was 93.4%-95.6% and the relative standard deviation （RSD） was 2.45%-3.70%.[Conclusion]This method has certain optimization for the detection of iodine in infant milk powder， which can provide reference for the determination of iodine in infant food and dairy products in China.

Key words Infant milk powder;Iodine;Gas chromatography;3-pentanone derivative;Content determination;Optimization

碘是腦發育中甲狀腺激素的重要組成部分，其不能在人體內產生，因此人類需要通過飲食來滿足碘的需求[1]。若飲食中攝入的碘不足可能會導致碘缺乏癥（iodine deficiency disorders， IDD），尤其嬰幼兒時期甲狀腺激素合成率高，因此對碘的需求更高[2]。碘缺乏會影響其腦發育和神經系統發育異常，導致智力低下、呆傻等智力殘疾，成長緩慢，身體矮小等身體殘疾，稱為“呆小癥”[3];若攝入過多的碘，則會引起甲狀腺功能亢進、甲狀腺功能減退等疾病[4]。由于嬰幼兒生長發育所需的營養物質除母乳外，主要來源為嬰幼兒奶粉，所以對嬰幼兒奶粉中碘的檢測有重要意義[5]。

氣相色譜法（GC）是作為碘檢測中的最常用方法，其前處理操作相對簡單，適合大批量樣品檢測，目前用于國標中檢測嬰幼兒食品和乳制品中碘的測定[6-7] 。該方法主要以丁酮作為衍生試劑與碘反應生成碘代丁酮，經氣相色譜儀分離后，由電子捕獲檢測器檢測。但實驗室以丁酮作為衍生試劑檢測樣品奶粉得到碘的響應值不高[8-9]，推測原因可能來源于衍生試劑丁酮，研究顯示在氣相色譜法測定碘中，碘代戊酮的響應值比碘代丙酮高10倍[10]，提示以3-戊酮代替丁酮的可行性。因此該研究使用3-戊酮替代丁酮作為衍生試劑來測定嬰幼兒奶粉中的碘，以期達到簡單、有效、準確的測定手段[11]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試材。樣品奶粉均來自國家殘留監控抽樣和進出口送檢企業。

1.1.2 試劑。碘化鉀、3-戊酮、丁酮、硫酸、雙氧水、亞鐵氰化鉀（國藥集團化學試劑有限公司）;正己烷、乙酸鋅（美國TEDIA公司）;試驗用水由Milli-Q超純水系統制備。

1.1.3 儀器。GC-ECD型氣相色譜儀器、0.22 μm有機系針筒式微孔濾膜過濾器（日本島津公司）;電子天平ABl35-S（德國Sartorius公司）;離心機3-18K（美國SIGMA）;渦旋振蕩器Vortex Genie 2（美國Scientific Industries公司）;超聲儀（上海科導超聲儀器有限公司）;移液槍Researchplus系列（德國Eppendorf公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 溶液配制。

1.2.1.1 雙氧水配制。取11.7 mL體積分數為30%的雙氧水稀釋至100 mL，混勻即可。

1.2.1.2 亞鐵氰化鉀溶液配制。稱取109 g亞鐵氰化鉀，用水定容于1 000 mL容量瓶。

1.2.1.3 乙酸鋅溶液配制。稱取219 g乙酸鋅，用水定容于1 000 mL容量瓶中。

1.2.1.4 碘標準工作液配制。準確稱取碘化鉀0.130 7 g（精確至0.000 1 g），用水溶解并定容至100 mL，配制成 1.0 mg/mL 母液;精確吸取10 mL母液，用水定容至100 mL，混勻后吸取1.0 mL于100 mL水混勻，配制為1.0 μg/mL標準工作液，臨用前配制。

1.2.2 色譜條件。

色譜柱：DB-5石英毛細管柱（柱長30 m，內徑0.32 mm，膜厚0.25 μm）;10%丁二酸丁二醇（1，4）酯/ShimaliteW（AW），50～60目，2 m×3 mm（i.d.）玻璃柱;10%DC-550/ShimaliteW（AW），60～80目，l m×3 mm（i.d.）玻璃柱。進樣口溫度：260 ℃;ECD檢測器溫度：300 ℃;分流比：1∶1;進樣量：1 μL。程序升溫條件：初始溫度50 ℃，保持9 min;以30 ℃/min升至220 ℃，保持3? min。

1.2.3 樣品前處理。

1.2.3.1 沉淀。稱取樣品奶粉5 g至50 mL離心管，加入25 mL 40 ℃溫水充分溶解，溶解后加入5 mL亞鐵氰化鉀溶液和5 mL乙酸鋅溶液，定容至刻度，振搖后置于暗處。取出后以4 000 r/min離心5? min，用濾紙過濾，吸取5 mL于新的離心管中。

1.2.3.2 衍生與提取。向離心管中加水定容至20 mL，快速加入濃硫酸、戊酮、雙氧水，搖勻，室溫下置于暗處衍生。加入20 mL正己烷振蕩萃取。離心機離心后，吸取1 mL上層清液進樣。

1.2.4 標準曲線的繪制。分別吸取1.0、2.0、4.0、8.0、12.0 mL碘標準工作液（1.0 μg/mL），按樣品前處理的衍生步驟將碘標準工作液注入到氣相色譜儀中檢測，以峰面積為縱坐標、標準工作液濃度為橫坐標繪制標準曲線，計算標準曲線方程和相關系數。

1.3 統計分析 該試驗中關于濃硫酸體積、雙氧水體積、衍生時間的優化對衍生反應的影響，各研究不同水平獨立重復3次試驗，采用SPSS 22.0軟件，以 P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 色譜條件的優化

2.1.1 色譜柱的選擇。該研究選擇3種不同極性的色譜柱，通過對同一樣品色譜峰的好壞情況選擇色譜柱，觀察碘代戊酮在色譜柱上的出峰情況，所得的結果顯示10%丁二酸丁二醇（1，4）酯/ShimaliteW（AW）柱分離的色譜峰效果差;10%DC-550/ShimaliteW（AW） 柱未出現碘代戊酮的色譜峰;DB-5石英毛細管柱在11.52? min時得到一個尖銳且對稱的色譜峰，可以較好地體現試驗結果，見圖1。

2.1.2 升溫程序的選擇。

柱溫的選擇在85～125 ℃，觀察碘代戊酮的分離情況。在柱溫較低的情況下，色譜峰的峰形較寬， 測定的靈敏度也相對較低;在柱溫較高的情況下，碘代戊酮的色譜峰與溶劑峰接近，不利于測定結果。試驗結果顯示，柱溫在105 ℃時，碘代戊酮的峰形尖銳，與溶劑峰分離較好。

2.2 硫酸對衍生反應的影響

取4 mL碘標準工作液，在原有的前處理操作步驟上，在衍生操作時分別加入0.5 mL 3-戊酮、2.0 mL雙氧水的條件下，分別加入0.3、0.5、0.7、1.0、1.2和1.4 mL硫酸，進行暗處衍生20? min，用氣相色譜測定樣品峰面積。從圖2可以看出，硫酸體積在1.0 mL時，峰面積達到最高，之后呈穩定平臺（F=13.287，P<0.05），可得到硫酸的最佳體積為1.0 mL。

2.3 雙氧水對衍生反應的影響

取4 mL碘標準工作液，在1.0 mL硫酸、0.5 mL 3-戊酮的條件下，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 mL雙氧水，進行暗處衍生20? min，后測定樣品衍生后的峰面積。從圖3可以看出，在雙氧水體積為1.0 mL時，峰面積達到最高，此后呈平穩下降趨勢（F=34.782，P<0.05），可得到雙氧水的最佳體積為1.0 mL。

2.4 衍生時間對衍生反應的影響 取4 mL碘標準工作液，在1.0 mL硫酸、0.5 mL 3-戊酮、1.0 mL雙氧水的條件下，置于暗處衍生的時間分別為10、20、30、40、50和60? min，后測定樣品峰面積，不同衍生時間試驗重復3次，取峰面積平均值作圖。從圖4可以看出，衍生40? min，衍生比較充分，峰面積達到最高值（F=208.777，P<0.05），可得到最佳衍生時間約為40? min;在40? min后峰面積有所下降的原因可能是部分碘代戊酮的揮發損失。

2.5 溫度對衍生反應的影響

在不同的溫度下，按以上條件下的操作流程進行衍生反應后，測定碘代戊酮的峰高。結果顯示，隨著衍生溫度的升高，色譜峰的峰面積減小。出現這種現象的原因可能是溫度較高時容易使碘和碘代戊酮揮發，導致衍生效果不好。因此衍生溫度選擇在室溫進行，且實驗室大批量檢測時在室溫下更易于操作。

2.6 標準曲線和檢出限 取“1.2.1.4”中的碘標準工作液，按照優化后的條件進行檢測，結果顯示（圖5），碘的標準方程為y=13.792x-0.029 9（R2=0.999 5），表明碘在0.04～0.48 μg/mL呈現良好的線性關系。在信噪比（S/N）為3∶1時，該方法檢出限為40 μg/kg。

2.7 方法回收率及精密度

上述優化條件確定后，使用優化后的方法檢測3種樣品奶粉，按照“1.2.3”方法處理樣本，每種奶粉分別用氣相色譜法平行測定6次，樣品測定結果顯示（表1），相對標準偏差（RSD）在1.76%～2.37%，說明該方法對奶粉中碘含量測量結果較為穩定。

在3種樣品奶粉分別加入一定量的碘標準工作液，按照“1.2.3”方法處理，在優化的條件下進行衍生及檢測，進行加標回收試驗，每個樣品平行測定6次，計算各樣品回收率和RSD。從表2可以看出，回收率在93.4%～95.6%，RSD在2.45%～3.70%，表明3-戊酮作為衍生試劑回收率較高，該優化方法對嬰幼兒奶粉中碘的檢測有較強的適應性。

3 結論

該研究通過使用3-戊酮作為原有丁酮的替代衍生試劑進行氣相色譜檢測，并探究優化方法中硫酸和雙氧水的最適宜添加量、最佳的衍生時間，從而優化氣相色譜檢測嬰幼兒奶粉中碘的測定方法。結果表明，使用3-戊酮作為衍生試劑檢測樣品奶粉中碘的結果重復性RSD為2.45%～3.70%，回收率為93.4%～95.6%;最佳的衍生條件為1.0 mL硫酸、0.5 mL戊酮、1.0 mL雙氧水，40? min暗處衍生。優化衍生條件后的檢測具有較高的準確度、精密度，較好的重現性，線性關系良好，穩定性好，滿足嬰幼兒奶粉中碘的測定要求，可為我國食品安全檢測提供技術參考。

參考文獻

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作者簡介 曹葉中（1979—），男，江蘇宜興人，工程師，碩士，從事食品質量控制和檢測工作。*通信作者，高級工程師，從事食品檢測與技術管理工作。

收稿日期 2020-05-09