氣相色譜法測(cè)定乳粉中碘含量樣品前 處理方案的探討和優(yōu)化

◎ 王樹奇

（黑龍江省華測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150025）

碘作為一種微量元素，人體過(guò)量或缺乏碘的攝入都會(huì)使甲狀腺功能紊亂，從而影響人體的成長(zhǎng)和智力的發(fā)育[1]。母乳和嬰幼兒配方奶粉是嬰幼兒所需碘的主要來(lái)源，因此碘含量的檢測(cè)對(duì)嬰幼兒配方奶粉有著重要的意義[2]。乳粉中碘的檢測(cè)通常有分光光度法[3]、氣相色譜法[4]、離子色譜法[5]和電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）[6]。其中ICP-MS法需要特殊的進(jìn)樣裝置，紫外-分光光度法對(duì)前處理過(guò)程要求較高且其過(guò)程較煩瑣，通常氣相色譜法是乳粉中碘含量的常規(guī)檢測(cè)方法，HASTY等在20世紀(jì)70年代提出碘分子與酮類在酸性條件下生成的產(chǎn)物可用氣相色譜法進(jìn)行檢測(cè)，該方法分離效果好，但該方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.267—2020第四法（氣相色譜法）在實(shí)際的操作過(guò)程中，有機(jī)試劑的使用量較多，前處理的操作過(guò)程需要的玻璃器皿較多且操作煩瑣，本方法對(duì)前處理過(guò)程中使用的試劑和操作步驟進(jìn)行優(yōu)化，獲得了較好的實(shí)驗(yàn)效果[4,7]。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料與試劑

硫酸（分析純，西隴科學(xué)）；2-丁酮（色譜純，天津科密歐）；雙氧水（分析純，西隴科學(xué)）；正己烷（色譜純，美國(guó)Fisher）；亞鐵氰化鉀和乙酸鋅（分析純，天津科密歐）；無(wú)水硫酸鈉（分析純，西隴科學(xué)）；碘化鉀（色譜純，天津科密歐）。

1.1.2 儀器與設(shè)備

GC-2014氣相色譜儀（日本SHIMADZU公司）；DB-1701色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），美國(guó)安捷倫公司；VORTEX 3渦旋振蕩器，德國(guó)IKA公司；MMMS-5020SOP振蕩器，日本EYELA公司。

1.1.3 試劑的配制

①亞鐵氰化鉀溶液（109 g·L-1）。稱取109 g亞鐵氰化鉀，加水至1 000 mL[7]。②乙酸鋅溶液（219 g·L-1）。稱取219 g乙酸鋅，加水至1 000 mL[7]。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的提取

稱取樣品2.5 g（精確至0.000 1 g）于50 mL塑料離心管中，加入40 mL 45 ℃的溫水將樣品溶解后，再依次加入亞鐵氰化鉀和乙酸鋅溶液各2.5 mL定容至50 mL刻度線，在振蕩器上振蕩5 min后，離心（5 000 r·min-1，5 min），取上清溶液過(guò)濾至50 mL塑料離心管中。

1.2.2 衍生

分取2 mL 1.2.1中上清液于50 mL塑料離心管中，加入2 mL去離子水，再依次加入0.25 mL硫酸、0.2 mL 2-丁酮和50 μL雙氧水，渦旋2 min，在室溫條件下靜置20 min，加入10 mL正己烷，振蕩5 min，離心（5 000 r·min-1，5 min），棄去下層水相衍生溶液后，加入30 mL水，振蕩10 min后離心（5 000 r·min-1，5 min），取上清液過(guò)預(yù)先裝有約2 g無(wú)水硫酸鈉的5 mL注射器帶0.22 μm的有機(jī)濾膜，待上機(jī)。

1.2.3 碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

（1）碘標(biāo)準(zhǔn)貯備液（1 000 mg·L-1）的配制。稱取經(jīng)硅膠干燥器干燥24 h的碘化鉀0.130 7 g，用水溶解并稀釋至100 mL，貯存于棕色瓶中[7]。

（2）碘標(biāo)準(zhǔn)中間液（1.0 mg·L-1）的配制。準(zhǔn)確移取10.0 mL碘標(biāo)準(zhǔn)貯備液，用水定容至100 mL混勻，再移取1.0 mL濃度為100 mg·L-1的碘溶液，用水定容至100 mL混勻[7]。

（3）碘標(biāo)準(zhǔn)工作液的配制。分別取0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL和6.0 mL的碘標(biāo)準(zhǔn)中間液，相當(dāng)于2 μg·L-1、4 μg·L-1、8 μg·L-1、12 μg·L-1和24 μg·L-1的碘標(biāo)準(zhǔn)工作液，其他操作步驟同1.2.1和1.2.2。

1.2.4 儀器條件

氣相色譜儀：島津GC2014；進(jìn)樣量：1 μL；進(jìn)樣口溫度：260 ℃；分流比：5∶1；色譜柱信息：安捷倫1701（30.0 m×0.25 mm，0.25 μm）；柱流量：1.0 mL·min-1；程序升溫：50 ℃（保持9 min），以30 ℃·min-1升至150 ℃（保持0 min），以45 ℃·min-1升至240 ℃（保持3 min）；檢測(cè)器溫度：300 ℃。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

采用島津高效液相色譜儀的LabSolutions軟件采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行積分處理并導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的色譜圖，采用WPS 2022軟件處理該實(shí)驗(yàn)的實(shí)測(cè)值、準(zhǔn)確度、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品前處理方式的優(yōu)化

2.1.1 沉淀劑用量的選擇

在樣品前處理過(guò)程中，加入亞鐵氰化鉀和乙酸鋅溶液各0.5 mL、1.5 mL、2.5 mL和4.0 mL（序號(hào)為1～4）定容至50 mL刻度線，其他操作步驟同1.2.1和1.2.2。由表1可知，樣品3的響應(yīng)值達(dá)到飽和，故選用加入亞鐵氰化鉀和乙酸鋅溶液的量各2.5 mL。

表1 樣品溶液狀態(tài)和峰面積表

2.1.2 振蕩時(shí)間的選擇

在樣品的提取過(guò)程中，振蕩時(shí)間設(shè)為1 min、5 min、10 min（序號(hào)為1～3），其他操作步驟同1.2.1和1.2.2。由表2可知，在樣品2處其響應(yīng)值達(dá)到飽和，故選取加入亞鐵氰化鉀和乙酸鋅溶液后振蕩5 min。

表2 樣品溶液狀態(tài)和峰面積表

2.1.3 衍生所需試劑的選擇

分別選取0.15 mL硫酸、0.1 mL 2-丁酮和25 μL雙氧水，0.25 mL硫酸、0.2 mL 2-丁酮和50 μL雙氧水，0.4 mL硫酸、0.4 mL 2-丁酮和100 μL雙氧水（序號(hào)為1～3），其他操作步驟同1.2.1和1.2.2。由表3可知，在樣品2處其響應(yīng)值達(dá)到飽和，故選取0.25 mL硫酸、0.2 mL 2-丁酮和50 μL的雙氧水。

表3 樣品溶液狀態(tài)和峰面積表

2.1.4 衍生時(shí)間的選擇

衍生時(shí)間依次為10 s、5 min、10 min、20 min和30 min（序號(hào)為1～5），其他操作步驟同1.2.1和1.2.2。由表4可知，在樣品4處其響應(yīng)值達(dá)到飽和，故選取衍生時(shí)間為20 min。

表4 樣品溶液狀態(tài)和峰面積表

2.1.5 萃取時(shí)間的選擇

加入10 mL正己烷后依次振蕩1 min、5 min、10 min（序號(hào)為1～3），其他操作步驟同1.2.1和1.2.2。由表5可知，在樣品2處其響應(yīng)值達(dá)到飽和，故選取加入10 mL正己烷振蕩5 min。

表5 樣品溶液狀態(tài)和峰面積表

2.2 方法學(xué)驗(yàn)證

2.2.1 碘標(biāo)準(zhǔn)曲線方程、檢出限和定量限

在最優(yōu)條件下，碘標(biāo)樣的色譜圖如圖1所示。由圖2中可知，碘標(biāo)液濃度在2～24 μg·L-1時(shí)，具有很好的線性關(guān)系。其線性回歸方程為Y=2 091.9.7X-78.611，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.999 8。以3倍信噪比對(duì)應(yīng)碘的質(zhì)量濃度為方法的檢出限，經(jīng)計(jì)算得到方法檢出限為10 μg/100 g。以10倍信噪比對(duì)應(yīng)碘的質(zhì)量濃度為方法的定量限，經(jīng)計(jì)算得到方法定量限為30 μg/100 g。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.267—2020第四法（氣相色譜法）中給出的方法檢出限為20 μg/100 g，定量限為70 μg/100 g，說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)方法檢出限和定量限都優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定要求。

2.2.2 優(yōu)化方法與國(guó)標(biāo)方法的精密度及其比對(duì)

選取某品牌的奶粉進(jìn)行優(yōu)化后的方法和國(guó)標(biāo)方法的比對(duì)，重復(fù)6次測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表6。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法的RSD為1.41%～7.25%，本方法的RSD為1.63%～3.43%，兩個(gè)方法的RSD為1.02%～4.93%，結(jié)果表明優(yōu)化后的方法和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法的檢測(cè)數(shù)值沒(méi)有明顯的區(qū)別。

表6 兩個(gè)檢測(cè)方法的精密度表

2.2.3 實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度

對(duì)某品牌的奶粉進(jìn)行加標(biāo)回收驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，在檢 出 限（10 μg/100 g）、定 量 限（30 μg/100 g）和5倍檢出限（50 μg/100 g）3個(gè)水平，每個(gè)水平進(jìn)行6次加標(biāo)回收驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)回收率的平均值為96.4%～102.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.11%～6.19%。

3 結(jié)論與討論

本實(shí)驗(yàn)對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.267—2020第四法（氣相色譜法）檢測(cè)乳粉中的碘含量進(jìn)行優(yōu)化，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法相比，該方法縮短了反應(yīng)時(shí)間，提高了靈敏度。該方法回收率為96.4%～102.5%，RSD（n=6）為1.63%～3.43%，方法檢出限為10 μg/100 g，定量限為30 μg/100 g，精密度、準(zhǔn)確度和檢出限等方面都滿足檢測(cè)需求。本方法通過(guò)對(duì)前處理過(guò)程的優(yōu)化，減少了無(wú)機(jī)試劑和有機(jī)溶劑的使用，具有較高的檢測(cè)效率、較低的檢測(cè)成本和較好的靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，為準(zhǔn)確檢測(cè)乳粉中碘含量提供了良好的實(shí)驗(yàn)方案。