共振光散射法測定食品中的碘

李詠梅，李人宇，施鵬飛

(1.淮海工學院化學工程學院，江蘇 連云港 222005；2.連云港師范高等專科學校化學化工系，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.淮海工學院化學工程學院，江蘇 連云港 222005；2.連云港師范高等專科學校化學化工系，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成1:1離子締合物，可導致共振光散射明顯增強的原理，建立共振光散射法測定痕量碘的新方法。考察酸度、試劑用量、反應溫度和反應時間對測定的影響，確定最佳測定條件。結果表明：最大共振光散射峰波長為469nm；共振散射光強度增加值與碘(Ⅴ)質量濃度在0.02～0.4μg/mL范圍內線性關系良好，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，結果與碘量法一致，相對標準偏差為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，與生長發育、新陳代謝密切相關。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；碘攝入量過高則會產生碘致甲狀腺功能亢進或減退、碘致甲狀腺腫和碘中毒等疾病[1-2]。人體內的碘主要來源于飲食，因此，準確測定食品中碘含量對于人們科學合理地補碘具有重要的指導意義。

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]、電化學法[8-9]、色譜法[10-11]、質譜法[12]和中子活化法[13]等。共振光散射法自20世紀90年代創立以來，因操作簡便、測定靈敏度高而廣泛應用于生物大分子測定[14-16]及藥物分析[17]等，但在食品分析領域應用極少。本實驗擬建立碘(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，為人們正確選擇補碘食品提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

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

碘(Ⅴ)標準儲備溶液(100μg/mL)：準確稱取經110℃烘干至質量恒定的碘酸鉀(KIO3)0.1686g，溶于適量水中，定容至1000mL，于冰箱4℃保存；標準工作溶液(2μg/mL)：用碘(Ⅴ)標準儲備溶液稀釋即可；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)。

除碘酸鉀為優級純外，其他試劑均為分析純，實驗用水為去離子水。

1.2 儀器與設備

RF-5301PC熒光分光光度計 日本島津公司；DHC2010低溫恒溫槽 重慶四達實驗儀器有限公司；XA-1型微型高速粉碎機 姜堰市銀河儀器廠；XS2系列馬弗爐 宜興市前錦爐業設備有限公司；pHS-3C型酸度計 上海精密科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

準確稱取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，自然風干，用粉碎機粉碎，過100目篩，準確稱取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]，使樣品變為白色，冷卻后取出。用30mL水分數次將灰分轉入100mL燒杯中，加熱并過濾，用稀硫酸調節濾液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，再繼續煮沸5min[19]，冷卻后調節酸度至與碘(Ⅴ)標準工作溶液相同，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)標準工作溶液(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30min。取適量溶液于石英比色皿中，置于熒光分光光度計上，在激發光和發射光狹縫寬度均為3nm，高靈敏度，λex＝λem＝469nm條件下，測量溶液的共振散射光強度IRLS。以不加碘(Ⅴ)的溶液為試劑空白，測量其共振散射光強度 I°RLS，則ΔIRLS＝ IRLS－ I°RLS。

2 結果與分析

2.1 測定條件的優化

2.1.1 測定波長的選擇

按1.3.2節方法在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存在或共存時，其散射光強度均接近零，且基本重合(曲線1～3)；當碘(Ⅴ)與碘化鉀和溴化十六烷基吡啶溶液反應生成離子締合物，469nm處散射光強度顯著增大(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種酸性介質對反應的影響，結果在磷酸介質中反應，體系靈敏度最高。圖2表明，當0.15mol/L磷酸用量為1.5～2.5mL范圍內，ΔIRLS值最大，因此選用2.0mL磷酸。

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

2.1.3 碘化鉀用量的選擇

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

當1.0×10-3mol/L碘化鉀用量在1.8～2.5mL范圍內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45μg/mL溴化十六烷基吡啶溶液用量在0.8～1.5mL范圍內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測定的影響Fig.4 Effect of CPB dosage on determination

2.1.5 反應溫度的選擇

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

圖5 反應溫度對測定的影響Fig.5 Effect of reaction temperature on determination

2.1.6 反應時間的選擇與穩定性考察

反應開始后，ΔIRLS值迅速增大。當暗處反應30min時ΔIRLS達到最大，并保持80min基本不變(相對誤差小于－5%)，如圖6所示。故選擇反應時間為30min。

圖6 反應時間對測定的影響Fig.6 Effect of reaction time on determination

2.2 標準曲線方程的得出與檢出限考察

在一組10mL比色管中，分別準確加入2μg/mL碘(Ⅴ)標準工作溶液0.10、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00mL，測定其散射光強度，繪制標準曲線。結果表明，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)質量濃度(μ g/mL)，相關系數r＝0.9995)。重復11次測定試劑空白溶液的散射光強度，求得標準偏差s＝2.84×10-2，按式DL＝3s/k(k為斜率)計算出方法檢出限為0.033μg/L。

2.3 共存物質的影響

在最佳測定條件下，對10mL溶液中2μg/碘(Ⅴ)進行測定，相對誤差小于等于±5%范圍內，常見物質的允許倍量如下：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節方法測定碘含量，并與碘量法對照[3]，然后進行加標回收實驗，結果見表1。

表1 樣品中碘的測定結果(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節方法測定碘含量，并與碘量法對照[18]，然后進行加標回收實驗，結果見表1。

3 結 論

本實驗根據碘(Ⅴ)對碘化鉀-溴化十六烷基吡啶在磷酸溶液介質中所產生的散射光具有顯著的增強作用，建立了測定精制海鹽、紫菜和海帶中碘的共振光散射法。所建方法準確、靈敏、試劑用量少，重現性和選擇性好，反應條件溫和，對環境友好，可用于實際樣品中碘含量的測定。

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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

國家自然科學基金青年科學基金項目(21101069)

李詠梅(1973—)，女，高級實驗師，碩士，研究方向為應用化學。E-mail：liyongmei518@163.com