曹叶中　蔡文

摘要 [目的]探究气相色谱法检测婴幼儿奶粉中的碘含量方法优化。[方法]使用3-戊酮替代丁酮作为衍生试剂，通过气相色谱法测定奶粉中的碘含量，建立戊酮反应最佳的衍生条件。[结果]使用3-戊酮作为衍生试剂检测样品奶粉中碘最优条件为1.0 mL硫酸、0.5 mL 戊酮、1.0 mL双氧水，40  min暗处衍生;方法标准曲线线性范围良好（R2>0.999 0）;加标回收试验显示回收率均在93.4%～95.6%，相对标准偏差（RSD）在2.45%～3.70%。[结论]该方法对婴幼儿奶粉中碘的检测结果稳定可靠，可为我国婴幼儿食品和乳品中碘的测定提供参考。

关键词 婴幼儿奶粉;碘;气相色谱法;3-戊酮衍生;含量测定;优化

中图分类号 TS 252.7文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2020）23-0223-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.058

Optimization of Gas Chromatography Method for Detecting Iodine Content in Infant Milk Powder

CAO Ye-zhong， CAI Wen

（Suzhou Food Inspection and Testing Center， Suzhou，Jiangsu 215000）

Abstract [Objective] To optimize the method of gas chromatography for the determination of iodine content in infant milk powder. [Method]The iodine content in infant milk powder was determined by using 3-pentanone instead of butanone as the derivative reagent， and the best derivative conditions for 3-pentanone reaction were determined. [Result]The optimal iodine conditions in sample milk powder were 1.0 mL sulfuric acid， 0.5 mL pentanone and 1.0 mL hydrogen peroxide， and 40  min dark derivation. The standard curve concentration had a good linear relationship（R2>0.999 0）;the standard recovery experiment showed that the recovery rate was 93.4%-95.6% and the relative standard deviation （RSD） was 2.45%-3.70%.[Conclusion]This method has certain optimization for the detection of iodine in infant milk powder， which can provide reference for the determination of iodine in infant food and dairy products in China.

Key words Infant milk powder;Iodine;Gas chromatography;3-pentanone derivative;Content determination;Optimization

碘是腦发育中甲状腺激素的重要组成部分，其不能在人体内产生，因此人类需要通过饮食来满足碘的需求[1]。若饮食中摄入的碘不足可能会导致碘缺乏症（iodine deficiency disorders， IDD），尤其婴幼儿时期甲状腺激素合成率高，因此对碘的需求更高[2]。碘缺乏会影响其脑发育和神经系统发育异常，导致智力低下、呆傻等智力残疾，成长缓慢，身体矮小等身体残疾，称为“呆小症”[3];若摄入过多的碘，则会引起甲状腺功能亢进、甲状腺功能减退等疾病[4]。由于婴幼儿生长发育所需的营养物质除母乳外，主要来源为婴幼儿奶粉，所以对婴幼儿奶粉中碘的检测有重要意义[5]。

气相色谱法（GC）是作为碘检测中的最常用方法，其前处理操作相对简单，适合大批量样品检测，目前用于国标中检测婴幼儿食品和乳制品中碘的测定[6-7] 。该方法主要以丁酮作为衍生试剂与碘反应生成碘代丁酮，经气相色谱仪分离后，由电子捕获检测器检测。但实验室以丁酮作为衍生试剂检测样品奶粉得到碘的响应值不高[8-9]，推测原因可能来源于衍生试剂丁酮，研究显示在气相色谱法测定碘中，碘代戊酮的响应值比碘代丙酮高10倍[10]，提示以3-戊酮代替丁酮的可行性。因此该研究使用3-戊酮替代丁酮作为衍生试剂来测定婴幼儿奶粉中的碘，以期达到简单、有效、准确的测定手段[11]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试材。样品奶粉均来自国家残留监控抽样和进出口送检企业。

1.1.2 试剂。碘化钾、3-戊酮、丁酮、硫酸、双氧水、亚铁氰化钾（国药集团化学试剂有限公司）;正己烷、乙酸锌（美国TEDIA公司）;试验用水由Milli-Q超纯水系统制备。

1.1.3 仪器。GC-ECD型气相色谱仪器、0.22 μm有机系针筒式微孔滤膜过滤器（日本岛津公司）;电子天平ABl35-S（德国Sartorius公司）;离心机3-18K（美国SIGMA）;涡旋振荡器Vortex Genie 2（美国Scientific Industries公司）;超声仪（上海科导超声仪器有限公司）;移液枪Researchplus系列（德国Eppendorf公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 溶液配制。

1.2.1.1 双氧水配制。取11.7 mL体积分数为30%的双氧水稀释至100 mL，混匀即可。

1.2.1.2 亚铁氰化钾溶液配制。称取109 g亚铁氰化钾，用水定容于1 000 mL容量瓶。

1.2.1.3 乙酸锌溶液配制。称取219 g乙酸锌，用水定容于1 000 mL容量瓶中。

1.2.1.4 碘标准工作液配制。准确称取碘化钾0.130 7 g（精确至0.000 1 g），用水溶解并定容至100 mL，配制成 1.0 mg/mL 母液;精确吸取10 mL母液，用水定容至100 mL，混匀后吸取1.0 mL于100 mL水混匀，配制为1.0 μg/mL标准工作液，临用前配制。

1.2.2 色谱条件。

色谱柱：DB-5石英毛细管柱（柱长30 m，内径0.32 mm，膜厚0.25 μm）;10%丁二酸丁二醇（1，4）酯/ShimaliteW（AW），50～60目，2 m×3 mm（i.d.）玻璃柱;10%DC-550/ShimaliteW（AW），60～80目，l m×3 mm（i.d.）玻璃柱。进样口温度：260 ℃;ECD检测器温度：300 ℃;分流比：1∶1;进样量：1 μL。程序升温条件：初始温度50 ℃，保持9 min;以30 ℃/min升至220 ℃，保持3  min。

1.2.3 样品前处理。

1.2.3.1 沉淀。稱取样品奶粉5 g至50 mL离心管，加入25 mL 40 ℃温水充分溶解，溶解后加入5 mL亚铁氰化钾溶液和5 mL乙酸锌溶液，定容至刻度，振摇后置于暗处。取出后以4 000 r/min离心5  min，用滤纸过滤，吸取5 mL于新的离心管中。

1.2.3.2 衍生与提取。向离心管中加水定容至20 mL，快速加入浓硫酸、戊酮、双氧水，摇匀，室温下置于暗处衍生。加入20 mL正己烷振荡萃取。离心机离心后，吸取1 mL上层清液进样。

1.2.4 标准曲线的绘制。分别吸取1.0、2.0、4.0、8.0、12.0 mL碘标准工作液（1.0 μg/mL），按样品前处理的衍生步骤将碘标准工作液注入到气相色谱仪中检测，以峰面积为纵坐标、标准工作液浓度为横坐标绘制标准曲线，计算标准曲线方程和相关系数。

1.3 统计分析 该试验中关于浓硫酸体积、双氧水体积、衍生时间的优化对衍生反应的影响，各研究不同水平独立重复3次试验，采用SPSS 22.0软件，以 P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 色谱条件的优化

2.1.1 色谱柱的选择。该研究选择3种不同极性的色谱柱，通过对同一样品色谱峰的好坏情况选择色谱柱，观察碘代戊酮在色谱柱上的出峰情况，所得的结果显示10%丁二酸丁二醇（1，4）酯/ShimaliteW（AW）柱分离的色谱峰效果差;10%DC-550/ShimaliteW（AW） 柱未出现碘代戊酮的色谱峰;DB-5石英毛细管柱在11.52  min时得到一个尖锐且对称的色谱峰，可以较好地体现试验结果，见图1。

2.1.2 升温程序的选择。

柱温的选择在85～125 ℃，观察碘代戊酮的分离情况。在柱温较低的情况下，色谱峰的峰形较宽， 测定的灵敏度也相对较低;在柱温较高的情况下，碘代戊酮的色谱峰与溶剂峰接近，不利于测定结果。试验结果显示，柱温在105 ℃时，碘代戊酮的峰形尖锐，与溶剂峰分离较好。

2.2 硫酸对衍生反应的影响

取4 mL碘标准工作液，在原有的前处理操作步骤上，在衍生操作时分别加入0.5 mL 3-戊酮、2.0 mL双氧水的条件下，分别加入0.3、0.5、0.7、1.0、1.2和1.4 mL硫酸，进行暗处衍生20  min，用气相色谱测定样品峰面积。从图2可以看出，硫酸体积在1.0 mL时，峰面积达到最高，之后呈稳定平台（F=13.287，P<0.05），可得到硫酸的最佳体积为1.0 mL。

2.3 双氧水对衍生反应的影响

取4 mL碘标准工作液，在1.0 mL硫酸、0.5 mL 3-戊酮的条件下，分别加入0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 mL双氧水，进行暗处衍生20  min，后测定样品衍生后的峰面积。从图3可以看出，在双氧水体积为1.0 mL时，峰面积达到最高，此后呈平稳下降趋势（F=34.782，P<0.05），可得到双氧水的最佳体积为1.0 mL。

2.4 衍生时间对衍生反应的影响 取4 mL碘标准工作液，在1.0 mL硫酸、0.5 mL 3-戊酮、1.0 mL双氧水的条件下，置于暗处衍生的时间分别为10、20、30、40、50和60  min，后测定样品峰面积，不同衍生时间试验重复3次，取峰面积平均值作图。从图4可以看出，衍生40  min，衍生比较充分，峰面积达到最高值（F=208.777，P<0.05），可得到最佳衍生时间约为40  min;在40  min后峰面积有所下降的原因可能是部分碘代戊酮的挥发损失。

2.5 温度对衍生反应的影响

在不同的温度下，按以上条件下的操作流程进行衍生反应后，测定碘代戊酮的峰高。结果显示，随着衍生温度的升高，色谱峰的峰面积减小。出现这种现象的原因可能是温度较高时容易使碘和碘代戊酮挥发，导致衍生效果不好。因此衍生温度选择在室温进行，且实验室大批量检测时在室温下更易于操作。

2.6 标准曲线和检出限 取“1.2.1.4”中的碘标准工作液，按照优化后的条件进行检测，结果显示（图5），碘的标准方程为y=13.792x-0.029 9（R2=0.999 5），表明碘在0.04～0.48 μg/mL呈现良好的线性关系。在信噪比（S/N）为3∶1时，该方法检出限为40 μg/kg。

2.7 方法回收率及精密度

上述优化条件确定后，使用优化后的方法检测3种样品奶粉，按照“1.2.3”方法处理样本，每种奶粉分别用气相色谱法平行测定6次，样品测定结果显示（表1），相对标准偏差（RSD）在1.76%～2.37%，说明该方法对奶粉中碘含量测量结果较为稳定。

在3种样品奶粉分别加入一定量的碘标准工作液，按照“1.2.3”方法处理，在优化的条件下进行衍生及检测，进行加标回收试验，每个样品平行测定6次，计算各样品回收率和RSD。从表2可以看出，回收率在93.4%～95.6%，RSD在2.45%～3.70%，表明3-戊酮作为衍生试剂回收率较高，该优化方法对婴幼儿奶粉中碘的检测有较强的适应性。

3 结论

该研究通过使用3-戊酮作为原有丁酮的替代衍生试剂进行气相色谱检测，并探究优化方法中硫酸和双氧水的最适宜添加量、最佳的衍生时间，从而优化气相色谱检测婴幼儿奶粉中碘的测定方法。结果表明，使用3-戊酮作为衍生试剂检测样品奶粉中碘的结果重复性RSD为2.45%～3.70%，回收率为93.4%～95.6%;最佳的衍生条件为1.0 mL硫酸、0.5 mL戊酮、1.0 mL双氧水，40  min暗处衍生。优化衍生条件后的检测具有较高的准确度、精密度，较好的重现性，线性关系良好，稳定性好，满足婴幼儿奶粉中碘的测定要求，可为我国食品安全检测提供技术参考。

参考文献

[1]World Health Organization， Food and Agricultural Organization of the United Nations. Vita min and  mineral requirements in human nutrition （Second edition） [DB/OL]. （2004） [2020-04-01].https：//www.who.int/nutrition/publications/micronutrients/9241546123/en/.

[2] ZIMMERMANN M B.The effects of iodine deficiency in pregnancy and infancy[J]. Paediatric & perinatal epidemiology， 2012， 26：108-117.

[3] FAREBROTHER J，ZIMMERMANN M B，ASSEY V，et al. Thyroglobulin is markedly elevated in 6-to 24-month-old infants at both low and high iodine intakes and suggests a narrow optimal iodine intake range[J]. Thyroid， 2019，29（2）：268-277.

[4] LI Y Z，BA J M，CHEN B，et al. Efficacy and safety of long-term universal salt iodization on thyroid disorders： An epidemiological evidence from 31 provinces of mainland China[J].Thyroid，2020，30（4）：568-579.

[5] 胡国英.气相色谱法测定婴幼儿配方谷粉中的碘[J].化学分析计量，2016，25（1）：58-60.

[6] 邓宁， 李林林， 徐正，等. 婴幼儿配方奶粉中碘含量的检测方法[J].中国果菜，2019，39（7）：33-36.

[7] 林晨，王李平，吴凌涛，等.灰化法-气相色谱法测定45种食品中的碘含量[J].分析测试学报，2015，34（7）：852-855.

[8] 赵建国，孙英鸿.气相色谱法测定婴幼儿配方奶粉中碘的方法改进[J].生命科学仪器，2013，11（6）：47-50.

[9] 钱冲，勾新磊，史迎杰，等.气相色谱法测定婴幼儿配方奶粉和母乳中的碘[J].食品安全质量检测学报，2018，9（15）：4061-4065.

[10] 顾晓梅，王顺荣.以酮类为衍生剂气相色谱法测定碘的研究[J].中國科学院研究生院学报，1995，12（2）：171-177.

[11] 丁玉龙，雷涛，李君绩，等.食品中总碘的检测方法研究进展[J].食品工业，2018，39（6）：231-234.

作者简介 曹叶中（1979—），男，江苏宜兴人，工程师，硕士，从事食品质量控制和检测工作。*通信作者，高级工程师，从事食品检测与技术管理工作。

收稿日期 2020-05-09