堿超聲提取-ICP-MS法快速測定水產品中碘的含量

林敦尖，吳雅芝，王志雄，梁培爍

（廣東產品質量監督檢驗研究院，廣東佛山 528300）

碘是人體所需的必要微量元素之一，有“智力元素”之稱[1]。中國國家營養學會通過研究得出每日膳食推薦碘供給量，嬰幼兒的碘推薦攝入量與成人的碘推薦攝入量分別為40～100 μg·d-1與150 μg·d-1[2]。孕婦除了要滿足自身機體需求，還需滿足胎兒發育，因此其碘推薦攝入量為200～300 μg·d-1。人體中碘的含量與甲狀腺健康之間呈“U”型曲線關系，缺少或攝入過量碘都會引發各種疾病的產生[3]。世界衛生組織研究發現，缺碘是導致兒童弱智的主要原因。“呆小病”就是由于青少年時期缺碘從而出現的腦發育障礙和體格生長停滯，并且這個過程是不可逆轉的[4]。碘在自然界是以碘化物的方式存在，由于碘化合物能被水溶解，自然界中的碘受河流、雨水的影響較大[5]。據調查，近年來我國水產品產量增速在6%左右，高于全球2%[6]。人們通過食物鏈來獲取碘，從水和土壤到動物、植物再到人體，碘的含量被逐漸富集[7]。碘是公認的人體必需微量元素，是人類生理機能正常運行所必需的[8]。本文采用電感耦合等離子體質譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）測定樣品中碘元素含量[9]，通過碘元素的檢出限、加標回收率、精密度來驗證方法可行性。

1 材料與方法

1.1 儀器與設備

本文用到的儀器與設備如表1所示。

表1 儀器與設備信息

1.2 材料與試劑

水產品鮮樣（市售）；碲（Te）元素標準溶液，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；碘標準貯備液，國家標準物質研究中心；國家標準物質：扇貝（GBW10024），國家標準物質研究中心；25%四甲基氫氧化銨水溶液（TMAH），阿拉丁試劑（上海）有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品前處理

取樣品可食部分用粉碎機粉碎成粉末狀，混勻。用電子天平稱取0.5 g左右樣品于50 mL離心管，加入5 mL提取液后，渦旋1 min，超聲提取，冷卻后用水定容至刻度線，并以8 000 r·min-1的轉速離心10 min，上清液過0.45 μm濾膜后待測，同時做試劑空白。

1.3.2 儀器工作條件和優化

為避免實驗環境干擾，使用調諧液調諧儀器各項指標，優化至ICP-MS的各項指標符合測定要求。

RF功率：1 550 W；蠕動泵：0.1 r·s-1；RF匹配1.80 V；霧化室溫度：2 ℃；采樣深度：8 mm；輔助氣體流量：0.90 L·min-1；霧化器流量：1.01 L·min-1；等離子氣體流：15.0 L·min-1；提取透鏡10.0 V；Omega偏轉電壓-110 V；提取透鏡2.0～250.0 V；Omega透鏡9.4 V；碰撞池入口：-39 V；Deflect -0.4 V；碰撞池出口：-61 V；Plate Bias：-33 V；He流量：4.3 mL·min-1；八級桿偏轉電壓：-18.0 V；能量歧視：5.0 V；八級桿RF 200 V；矩管水平位置0.4 mm；矩管垂直位置-0.3 mm；Discriminator 3.4 mV；模擬HV 2 251 V；脈沖HV 1 387 V；質量增益129；軸增益1.000 0；質量補償 126；軸補償-0.02；QP偏轉電壓-13.0 V。

1.3.3 標準溶液繪制

依次將碘標準曲線系列溶液0 μg·L-1、0.1 μg·L-1、1.0 μg·L-1、5.0 μg·L-1、10.0 μg·L-1、15.0 μg·L-1、20.0 μg·L-1引入ICP-MS中，分別測定碘元素CPS值和內標元素碲（Te）的CPS值，以質量濃度為橫坐標，元素與所選內標元素響應信號值的比值為縱坐標（選用合適的內標元素能有效減少基體干擾，碘的質量數為127，碲（Te）的質量數為128作為內標元素可以有效減少基體干擾，減少不必要系統誤差），繪制標準曲線。

1.3.4 測定

儀器開機達到穩定狀態后引入調諧液調諧儀器，再依次測定試劑空白溶液、標準溶液（繪制標準曲線）以及樣品待測溶液。從這些基本數據可以得到樣品待測液中的碘元素含量，同時得到方法檢出限、加標回收率和精密度。

2 結果與分析

2.1 線性范圍

碘在0～20.0 μg·L-1有較好的線性關系，滿足實驗要求，線性方程為y=0.201 5x+0.020 7，相關系數R=1.000 0。

2.2 提取劑的選擇

依據《食品安全國家標準 食品中碘的測定》（GB 5009.267——2020），采用ICP-MS法測定食物中的碘含量過程中，采用5%四甲基氫氧化銨（TMAH）水溶液提取樣品中的碘相比于純水、5%氫氧化鈉有更好的效果，故本實驗采用5%四甲基氫氧化銨（TMAH）水溶液的提取體系。

2.3 超聲提取時間對提取效率的影響

不同的樣品提取時間不同，為了優化實驗前處理過程，本文對樣品超聲提取時間進行優化。以GBW10024扇貝為研究對象，在其他試驗參數保持一致的條件下，依次對試樣進行超聲提取1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h、3.0 h、3.5 h，并檢測碘含量，各個時間點平行測定5組，計算碘的平均提取效率。

如表2所示，提取時間越長，提取效率越高。當提取時間為3.5 h時，提取效率（92.1%）與提取時間3 h時（92.0%）相比增加不明顯，本文從節約能耗角度考慮，最佳超聲提取的時長為3 h較為適宜。

表2 不同提取時間對提取效率的影響

2.4 超聲提取溫度對提取效率的影響

在一定的溫度范圍內，溫度可以提高超聲提取的效率，為了優化實驗前處理，使得實驗結果更加準確，本文對超聲提取溫度進行探究。以GBW10024扇貝為實驗樣品，采用單一變量，在其余實驗參數保持一致的條件下，研究在75 ℃、 80 ℃、85 ℃、90 ℃超聲提取3 h的提取效率，每個溫度做3次平行實驗計算碘的平均提取效率。如表3所示，提取溫度越高，提取效率越高。提取溫度達到85 ℃時，提取效率達到最高值，繼續升高溫度，提取效率反而下降。這可能是因為溫度過高，碘元素揮發的可能性變大，碘離子更容易被氧化成碘單質升華，從而降低提取效率。為了保證實驗的最佳效果，最佳超聲提取溫度定為85 ℃。

表3 不同提取溫度對提取效率的影響

2.5 檢出限

連續11次對樣品空白溶液進行測定，根據11次樣品信號的3倍標準偏差與標準曲線斜率的比值計算方法的檢出限（GB 5009.1——2003），測出碘的方法檢出限為0.03 mg·kg-1，定量限為0.09 mg·kg-1。

2.6 精密度

以GBW10024扇貝為研究對象，按實驗方法每個樣品平行測試6次，并計算其精密度，得出RSD＜5%，說明該方法的精密度良好。

2.7 加標回收率

以GBW10024扇貝為研究樣品，稱取0.5 g樣品，添加低、中、高3個濃度梯度的碘標準溶液，進樣3次求得平均值，進行回收率的測定。如表4所示，平均回收率在90.3%～96.9%，說明此方法的準確性良好。

表4 加標回收率實驗結果

2.8 方法的標準物質驗證

為驗證方法的正確性和穩定性，在同一實驗條件的情況下對標準物質GBW10024扇貝進行測定，測定值為（1.80±0.21）μg·g-1（n=5），證書標準值為（1.83±0.32）μg·g-1。可知，ICP-MS測定試樣的碘含量都在證書值的范圍內，進一步驗證了本方法的準確性。

3 結論

研究結果表明，選用5%的四甲基氫氧化銨（TMAH）作為提取液，超聲提取的3 h、溫度定為85 ℃時提取效果較好。本文建立的方法線性關系好、檢出限低，平均回收率為90.3%～96.9%，能夠有效檢測樣品中的碘含量，且與其他方法相比，運用堿超聲提取操作更加簡便和快速，可較好地滿足日常水產品中碘的檢測要求。