氣相色譜法測定乳粉中碘含量樣品前 處理方案的探討和優化

◎ 王樹奇

（黑龍江省華測檢測技術有限公司，黑龍江 哈爾濱 150025）

碘作為一種微量元素，人體過量或缺乏碘的攝入都會使甲狀腺功能紊亂，從而影響人體的成長和智力的發育[1]。母乳和嬰幼兒配方奶粉是嬰幼兒所需碘的主要來源，因此碘含量的檢測對嬰幼兒配方奶粉有著重要的意義[2]。乳粉中碘的檢測通常有分光光度法[3]、氣相色譜法[4]、離子色譜法[5]和電感耦合等離子體質譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）[6]。其中ICP-MS法需要特殊的進樣裝置，紫外-分光光度法對前處理過程要求較高且其過程較煩瑣，通常氣相色譜法是乳粉中碘含量的常規檢測方法，HASTY等在20世紀70年代提出碘分子與酮類在酸性條件下生成的產物可用氣相色譜法進行檢測，該方法分離效果好，但該方法的國家標準GB 5009.267—2020第四法（氣相色譜法）在實際的操作過程中，有機試劑的使用量較多，前處理的操作過程需要的玻璃器皿較多且操作煩瑣，本方法對前處理過程中使用的試劑和操作步驟進行優化，獲得了較好的實驗效果[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）；2-丁酮（色譜純，天津科密歐）；雙氧水（分析純，西隴科學）；正己烷（色譜純，美國Fisher）；亞鐵氰化鉀和乙酸鋅（分析純，天津科密歐）；無水硫酸鈉（分析純，西隴科學）；碘化鉀（色譜純，天津科密歐）。

1.1.2 儀器與設備

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），美國安捷倫公司；VORTEX 3渦旋振蕩器，德國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 實驗方法

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），取上清液過預先裝有約2 g無水硫酸鈉的5 mL注射器帶0.22 μm的有機濾膜，待上機。

1.2.3 碘標準溶液的制備

（1）碘標準貯備液（1 000 mg·L-1）的配制。稱取經硅膠干燥器干燥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）碘標準中間液（1.0 mg·L-1）的配制。準確移取10.0 mL碘標準貯備液，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）碘標準工作液的配制。分別取0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL和6.0 mL的碘標準中間液，相當于2 μg·L-1、4 μg·L-1、8 μg·L-1、12 μg·L-1和24 μg·L-1的碘標準工作液，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；進樣量：1 μL；進樣口溫度：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）；檢測器溫度：300 ℃。

1.2.5 數據處理

采用島津高效液相色譜儀的LabSolutions軟件采集的數據進行積分處理并導出對應的色譜圖，采用WPS 2022軟件處理該實驗的實測值、準確度、相對標準偏差等實驗數據。

2 結果與分析

2.1 樣品前處理方式的優化

2.1.1 沉淀劑用量的選擇

在樣品前處理過程中，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的響應值達到飽和，故選用加入亞鐵氰化鉀和乙酸鋅溶液的量各2.5 mL。

表1 樣品溶液狀態和峰面積表

2.1.2 振蕩時間的選擇

在樣品的提取過程中，振蕩時間設為1 min、5 min、10 min（序號為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處其響應值達到飽和，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處其響應值達到飽和，故選取0.25 mL硫酸、0.2 mL 2-丁酮和50 μL的雙氧水。

表3 樣品溶液狀態和峰面積表

2.1.4 衍生時間的選擇

衍生時間依次為10 s、5 min、10 min、20 min和30 min（序號為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處其響應值達到飽和，故選取衍生時間為20 min。

表4 樣品溶液狀態和峰面積表

2.1.5 萃取時間的選擇

加入10 mL正己烷后依次振蕩1 min、5 min、10 min（序號為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處其響應值達到飽和，故選取加入10 mL正己烷振蕩5 min。

表5 樣品溶液狀態和峰面積表

2.2 方法學驗證

2.2.1 碘標準曲線方程、檢出限和定量限

在最優條件下，碘標樣的色譜圖如圖1所示。由圖2中可知，碘標液濃度在2～24 μg·L-1時，具有很好的線性關系。其線性回歸方程為Y=2 091.9.7X-78.611，線性相關系數R2=0.999 8。以3倍信噪比對應碘的質量濃度為方法的檢出限，經計算得到方法檢出限為10 μg/100 g。以10倍信噪比對應碘的質量濃度為方法的定量限，經計算得到方法定量限為30 μg/100 g。國家標準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，說明該實驗方法檢出限和定量限都優于國家標準的測定要求。

2.2.2 優化方法與國標方法的精密度及其比對

選取某品牌的奶粉進行優化后的方法和國標方法的比對，重復6次測定，結果見表6。國家標準方法的RSD為1.41%～7.25%，本方法的RSD為1.63%～3.43%，兩個方法的RSD為1.02%～4.93%，結果表明優化后的方法和國家標準方法的檢測數值沒有明顯的區別。

表6 兩個檢測方法的精密度表

2.2.3 實驗的準確度

對某品牌的奶粉進行加標回收驗證實驗，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個水平，每個水平進行6次加標回收驗證實驗，加標回收率的平均值為96.4%～102.5%，相對標準偏差為4.11%～6.19%。

3 結論與討論

本實驗對國家標準GB 5009.267—2020第四法（氣相色譜法）檢測乳粉中的碘含量進行優化，與國家標準方法相比，該方法縮短了反應時間，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、準確度和檢出限等方面都滿足檢測需求。本方法通過對前處理過程的優化，減少了無機試劑和有機溶劑的使用，具有較高的檢測效率、較低的檢測成本和較好的靈敏度等優點，為準確檢測乳粉中碘含量提供了良好的實驗方案。