气相色谱法测定奶粉中碘的含量前处理方法改良

文 谭进衍 广州金域医学检验中心有限公司   2018-10-10 10:02:38

摘要:碘,卤族元素之一,单质碘呈紫黑色晶体,易升华,是人体必需的微量元素之一。缺碘容易导致一系列疾病,比如甲状腺肿和地方性克汀病,均是碘缺乏病。但是,碘过量也对身体不利,可导致甲状腺功能减退症、自身免疫甲状腺病和乳头状甲状腺癌的发病率显著增加。因而,食品中碘的含量测定具有重大意义。针对奶粉中碘含量的测定,国标GB 5009.267-2016《食品安全国家标准 食品中碘的测定》中规定的方法有第二法分光光度法和第三法气相色谱法。其中第三法代替了旧标准GB 5413.23—2010《食品安全国家标准 婴幼儿食品和乳品中碘的测定》,但是对于旧标准中存在的操作繁琐、加标回收偏高等不足仍然没有改进;而第二法有样品干燥时间过长、样品炭化时间过长、灰化费时等缺点,均不能满足现实检测所需。本文在GB 5009.267-2016的基础上进行了改进,解决了前处理操作繁琐和结果回收不理想的问题。

关键词:碘;奶粉;气相色谱法

奶粉现已成为人们日常生活中不可或缺的食品,一般奶粉中碘的含量为30-150微克。在奶粉碘含量的测定中,由于气相色谱法存在一定的缺点,本文采用的方法解决了气相色谱法回收率偏高及前处理过程操作繁琐的缺点。主要方法是:采用重复提取并完全转移样品溶液解决回收率偏高的问题,采用离心管代替分液漏斗进行前处理,结果显示:该方法回收率为97.5%-102.2%,重复性相对标准偏差为2.0%(n=6)。最后得出结论:本方法可简单、快速、准确测定奶粉中碘的含量,非常适用于大批量奶粉中碘含量的测定。

一、实验材料与方法

1.仪器与试剂。

1.1仪器。Agilent 7890B气相色谱仪(配置ECD检测器);VG3S 涡旋混匀器(IKA);高速离心机;CP225D电子天平(Sartorius)。

1.2试剂。碘酒;过氧化氢(H2O2):体积分数为30%;亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6·3H2O];乙酸锌[Zn(CH3COO)2];丁酮(C4H8O):色谱纯;硫酸(H2SO4):优级纯;正己烷(C6H14):色谱纯;无水硫酸钠(Na2SO4)。

1 . 3试剂配制及标准溶液配制。过氧化氢(3.5%):量取11.7mL过氧化氢用水稀释至100mL;亚铁氰化钾溶液(109g/L):称取109g亚铁氰化钾,用水溶解并定容至1 0 0 0 m L容量瓶中;乙酸锌溶液(219g/L):称取219g乙酸锌,用水溶解并定容至1000mL容量瓶中;碘标准储备液(1.0mg/mL):称取131.0 mg碘化钾(精确至0.1mg),用水溶解并定容至100mL,5℃±1℃冷藏可保存1周;碘标准工作液(1.0μg/mL):准确移取10.0mL碘标准储备液,用水定容至100mL混匀,再移取1.0mL浓度为100μg/mL的碘溶液,用水定容至100mL混匀,临用前配制。

1.4样品前处理。经碘酒定性检验本实验所用奶粉不含淀粉,故不需要酶解。

方法1:提取:称取奶粉试样1g于50mL刻度离心管中,加入8mL约40℃的热水溶解;加入1mL亚铁氰化钾溶液,混匀,再加入1mL乙酸锌溶液,于涡旋振荡器上涡旋2min,离心5min;将上层液体全部转移到漏斗过滤,用另一离心管接滤液;残渣则加入10mL水,于涡旋振荡器上涡旋2min,将残渣完全分散,再离心5min,将上层液体全部转移到漏斗过滤,与第一次提取液混合;待提取液流尽后,用少量水冲洗滤纸并收集,两次提取液及冲洗液收集到刻度离心管约20mL刻度处。

衍生化及萃取:向提取液中加入0 . 7 m L硫酸、0.5mL丁酮和2.0mL过氧化氢(3.5%),充分混匀,室温下保持20min,用分度吸量管准确加入10mL正己烷,涡旋振荡萃取2min。静置分层后,通过无水硫酸钠过滤脱水后再过0.22μm滤膜到进样瓶中,即为样品测定液。

标准曲线:分别移取2 0μL、5 0μL、1 0 0μL、200μL、500μL、1000μL、2000μL 1.00μg/mL碘标准工作液于50mL刻度离心管,加水至20mL刻度。其他分析步骤同上述衍生化及萃取步骤。即得浓度为0.002μg/ mL、0.005μg/mL、0.01μg/mL、0.02μg/mL、0.05μg/ mL、0.1μg/mL、0.200μg/mL的标准工作曲线。

方法2:GB 5009.267-2016 食品中碘的测定 第三法-气相色谱法

1.5仪器参数。色谱柱。进样口温度:260℃。进样量:1.0μL。分流模式:不分流。色谱柱流量:1 . 5 m L / m i n。E C D检测器温度:3 0 0℃。参考程序升温:初温50℃,保持时间9min;以30℃/min升到220℃,保持3min;后运行1min,温度为240℃。

二、结果和讨论

1.样品溶液气相色谱图及标准曲线图。

按1.5的仪器方法对样品溶液进行气相色谱分析,谱图如下图1:

由图1可看出,目标物峰形良好,且分离良好,附近没有干扰峰。

以碘的浓度作横坐标,以峰面积作纵坐标,绘制标准曲线如下图2。

由图2可知,在0.002ug/mL-0.200mg/L的范围内,线性关系良好,相关系数R=0.99962,曲线回归方法为y=371692.9650x+890.3162。

2.两种方法测定奶粉样品结果及回收率比较。

分别按照方法1和方法2对样品进行前处理,分析结果如下表1-表2。

由表可知,方法1即改良前处理后的方法,对奶粉中碘含量的测定平行样品相对相差为1.7%,样品加标回收率在97.5%-102.2%,6个加标样品RSD为2.0%。方法2即按国标的前处理方法对奶粉中碘含量进行测定,平行样品相对相差为2.1%,样品加标回收率在125.2%-130.6%,6个加标样品RSD为1.4%。两种前处理方法对奶粉样品碘的测定均有良好的重复性,但是按照国标的方法,加标回收是偏高的。按国标进行前处理时会发现,样品经沉淀步骤后直接定容,沉淀占据了容量瓶的大量体积,即容量瓶中的液体过滤后实际体积没有100mL,此时取出10mL进行衍生化操作,实际稀释倍数小于10,而计算时稀释倍数为10,因此,加标回收结果偏大。

3.检出限。

选取曲线最低点0.002μg/mL标液在目标峰附近8.2-9.2 min时间段的噪音9.6641 Hz作为仪器噪音水平;以碘的浓度作横坐标,目标峰高作为纵坐标作标准曲线,曲线回归方法为y=94809.4027x+210.4873;仪器分析时进样量为1μL,计算出检出限为3.06×10-7μg。即按优化后的方法,称样量为1.0g,定容体积为10mL计算,方法检出限为3.06×10-3mg/kg,本改良方法能满足检出限的要求。

4.改良前处理方法的优点。

由于奶粉是粉末样品,样品均一性非常好,减少称样量至1.0g,样品可直接称量至离心管中,免去了先称量至烧杯再转移到容量瓶的操作。提取步骤中,提取液全部用于衍生,不需要用到容量瓶进行样液转移、定容以及准确移取部分样液进行后续衍生化等繁琐操作。

用离心管代替分液漏斗,不需要用到分液漏斗及分液漏斗架,只需要很小的操作空间,振荡时采用涡旋振荡,分层时可以用离心机进行离心分层,省时省力。

改良方法的关键点在于需要对沉淀残渣进行二次提取,否则影响回收率。

本文改良了国标气相色谱法测定奶粉中碘含量的前处理方法,改良后的测定方法操作简单、快速、准确,检出限、重复性满足要求,加标回收率良好,非常适用于大批量奶粉中碘含量的测定。

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