電感耦合等離子體-質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

(北京出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心，北京 100026)

電感耦合等離子體-質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

(北京出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心，北京 100026)

建立測定海帶、裙帶菜、發菜、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-質譜法(ICP-MS)。樣品用質量分數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，以碲作為內標，經ICP-MS測定。方法的線性范圍為10～500μg/L，相關系數為r=0.9999。對裙帶菜做添加回收實驗，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-質譜法；藻類植物；四甲基氫氧化銨

碘是具有重要生物效應的微量元素之一，與人體的生長發育、新陳代謝密切相關[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，已經成為我國食品和工業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]。碘的不同形態以及易揮發、易污染等因素使碘的分析復雜化，因此如果處理不當，測定的準確性和重現性會受到極大影響。目前有關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，行業標準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。國家標準GB/T5413.23—1997《嬰幼兒配方食品和乳粉碘的測定》[6]規定了用氣相色譜法測定碘，該方法需要對碘進行衍生，操作較復雜。Edward[7]、墨淑敏[8]等提出應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－，電導檢測器雖然能使IO3－和I－都產生響應信號，但靈敏度差。有研究者[9-14]提出應用電感耦合等離子體-質譜法(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，精密度高等優點，但還未見應用于藻類植物中碘總量測定的報道。

不同藻類植物中的碘含量差別很大，而且該類樣品基質比較復雜，本實驗針對海帶、裙帶菜、發菜、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選擇及用量，優化了檢測儀器方法。采用質量分數25%四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液提取，電感耦合等離子體-質譜儀進行分析測定，具有操作簡單，檢測限低，線性范圍廣，分析時間短的優點，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) 國藥集團藥業股份有限公司；KI(優級純)；水為Milli-Q超純水；碲(Te)標準溶液(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；海帶標準物質(碘含量(515±61)mg/kg，GBW08517《海帶成分分析標準物質》)；碘(I－)標準儲備液的配制：準確稱取0.1308g KI，用0.25% TMAH溶液溶解，得到100mL質量濃度1000mg/L I－標準儲備液，于4℃冰箱中保存。實驗中所用各種濃度的I－標準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，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，樣品瓶應選用能密封，耐高溫高壓的玻璃制小瓶，本實驗選用頂空進樣小瓶(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，過0.45μm尼龍膜，進樣分析。

2 結果與分析

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、強堿TMAH溶液等[9-10]，針對藻類這種有機基質含量比較高的樣品，本方法選用25% TMAH溶液。以海帶標準物質為試樣，分別采用水浸提與25%TMAH溶液提取，結果表明，用水浸提的樣品經ICPMS檢測，測得碘含量的平均值為110mg/kg；用TMAH溶液提取的海帶標準物質經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，并由此進一步優化提取條件。

實驗過程中發現，提取溶劑25%的TMAH溶液的用量太少，會產生結塊現象，提取效率低；太多，又造成浪費。提取溶劑用量的范圍應該控制在使樣品經堿液提取后提取液不黏稠為佳。通過實驗確認，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3h一次性提取，碘元素的提取率達90%以上。

由于碘易損失[15]，本實驗針對碘的介質溶液作對比實驗。在標準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，在不同的時間間隔下檢測標準溶液的碘含量值。結果表明，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過一個月變化不到5%。另外，pH值會影響測定結果的重復性。樣品經不同倍數稀釋后溶液的pH值不同，其中pH值在酸性范圍內的樣品溶液的碘含量測定值重復性很差，而pH值高于12的樣品溶液碘含量測定值重復性很好，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，溶解樣品的容器應選用玻璃容器或聚醚醚酮(PEEK)材質的容器。針對本實驗，該容器還應該能密封，耐高溫高壓，因此本實驗中的樣品瓶選用頂空進樣小瓶。

2.2 儀器條件的選擇

碘只有質量數為127的同位素的穩定性比較好，所以選用m/z 127進行掃描。內標元素碲(Te)質量數選為129.9，該同位素的豐度比最高，并對碘的測定沒有干擾。

表2 海帶標準物質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質，因此ICP-MS的射頻功率較一般的值應高80～100W[12]，本方法設為1350W，通過對海帶標準物質的分析證明該值能滿足檢測要求。

另外，針對ICP-MS具有嚴重的記憶效應的特點[11]，在樣品測定的間隔使用蠕動泵快速引入0.25% TMAH溶液清洗進樣系統，可在10s左右使碘的信號強度降至背景水平。實驗證明，與超純水清洗液相比，該方法得到的數據重現性好。

ICP-MS儀器的參考工作條件見表1。每個樣品上機分析的時間為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

本方法采用在線內標定量校正方法。選擇碲(Te)作為內標元素，因為相對于銠(Rh)和銦(In)來說，Te具有更高的電離能，而且更接近于碘，它可以補償基體效應和儀器漂移對分析結果的影響，得到更好的基質校正。配制50μg/L的Te內標溶液，通過三通管把內標溶液和所測樣品溶液合并混合后，泵入霧化系統進入等離子炬焰中。

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 的碘離子系列標準工作溶液，依照表1所列的儀器條件上機，以碘與碲的離子強度比對質量濃度作線性回歸分析，線性方程為y=0.3295x－0.3763，相關系數r=0.9999。回歸方程表明，碘離子標準工作溶液在質量濃度為10～500μg/L范圍內，碘與碲的離子強度比與質量濃度成良好線性關系。

根據連續11次空白溶液測定值的3倍標準偏差，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計算，可得該方法的檢出限為0.349mg/kg。因為實際檢測樣品的結果(表2)均大于1mg/kg，規定本方法的測定低限為0.50mg/kg。

2.5 檢測方法的驗證和樣品的測定

2.5.1 精密度

以海帶標準物質、裙帶菜、發菜、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10次，進行精密度實驗，結果見表2。從表2可知，樣品測定的相對標準偏差(RSD)均小于13%。應用本方法測定國家標準物質海帶的碘含量平均值為512.1mg/kg，測定結果在其允許誤差范圍內((515±61)mg/kg)。

2.5.2 回收率

本方法以裙帶菜為試樣，采用標準添加法進行回收率實驗。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，上機測試液質量濃度分別為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10次，結果見表3。從表3可知，對裙帶菜做添加回收實驗，回收率在80%～120%之間，RSD小于5%。

3 結 論

本方法通過優化現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譜法。該方法操作簡單，檢測限低，線性范圍廣，快速高效，實用性強，能滿足當前食品安全管理的要求，為食品安全提供了有力的技術支持。

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

ZHENG Cong，WANG Jin-hua，GAO Feng，FU Guang-liang，FENG 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

中國國家認證認可監督管理委員會標準制定資助項目(2008B085)

鄭聰(1985—)，女，助理工程師，碩士，研究方向為食品科學與技術。E-mail：zcever@hotmail.com