表面活性剂增敏光度法测定食盐中的碘

刘冬莲，沈天骄，刘立华，刘会媛,

（1.唐山师范学院化学系，河北 唐山 063000；2.哈尔滨医科大学公共卫生学院，黑龙江 哈尔滨 150081）

碘是人体必需的微量元素，是合成甲状腺激素的主要原料，具有重要的生理功能，缺乏时会危害婴儿脑发育和成人大脑功能，严重时可造成克汀病[1]，但过多的碘也能引起甲状腺肿和甲状腺机能减退[2-3]。因此，人体碘摄入量规定为140～200 μg/d[3]，食用加碘的盐能有效地对人体补碘，因此建立高灵敏度、高选择性食盐中痕量碘的测定方法是一项非常有意义的工作。

目前测定痕量碘的方法主要有：褪色法[4-8]、阻抑动力学分光光度法[911]、分光光度法[11-15]、催化动力学光度法[16-17]、毛细管法[18]、电化学法[20-21]等。近年来，随着研究工作深入，在某些褪色反应体系中引入表面活性剂，方法的灵敏度或分析性能得到明显的提高或改善，但以表面活性剂作为增效试剂，应用于碘的动力学分析法报道较少。

实验表明，在醋酸介质中，溴化钾催化KIO3氧化荧光黄使其发生褪色反应，加入表面活性剂苄基三乙基氯化铵后，可提高灵敏度，褪色前后的吸光度差值ΔA与KIO3的质量浓度呈正比。实验探究了KIO3氧化荧光黄褪色反应的最佳条件，建立了测定微量碘的新方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

KIO3（质量浓度20 μg/mL）：称取0.100 0 g优级纯KIO3于50 mL烧杯中加水溶解，然后转移到500 mL的容量瓶中用水定容至刻度，得质量浓度0.2 g/L的溶液，使用时再稀释至所需的质量浓度。

荧光黄（质量浓度0.1 g/L） 义乌市兴玲颜料有限公司；苄基三乙基氯化铵（质量浓度1.0 g/L） 百顺（北京）化学科技有限公司；阿拉伯树胶（质量浓度1.0 g/L） 上海索莱宝生物科技有限公司；β-环糊精（质量浓度1.0 g/L） 上海试剂公司；2.0 mol/L溴化钾、8.0 mol/L醋酸 天津市永大化学试剂有限公司；精制碘盐（质量浓度3.6～6.6 μg/mL）、低钠盐（质量浓度3.6～6.6 μg/mL） 孝感广盐华源制盐有限公司；臻纯盐（质量浓度3.6～6.6 μg/mL） 湖北益盐堂健康盐制盐有限公司；实验用水均为一级纯水，其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

722S型可见分光光度计 上海棱光技术有限公司；AR1140电子天平 上海奥豪斯国际贸易有限公司；SYP-ⅢS型玻璃恒温水浴 南京桑力电子设备厂；可调电炉 天津市泰斯特仪器有限公司；TU-1810紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司。

1.3 方法

取两支洁净10 mL比色管，依次加入8.0 mol/L醋酸溶液1.00 mL，2.0 mol/L溴化钾溶液2.00 mL，质量浓度0.1 g/L荧光黄溶液1.00 mL，质量浓度1.0 g/L苄基三乙基氯化铵2.00 mL，在其中一支比色管中加入标准KIO3（质量浓度20 μg/mL）溶液1.00 mL（催化体系），另一份不加（非催化体系），用一级纯水稀释至刻度，摇匀后于沸水浴中加热20 min后，取出，流水冷却5 min。以水作参比，用1 cm比色皿，在438.5 nm波长处测定催化体系溶液和非催化体系溶液吸光度A和A0，吸光度差值ΔA=A0－A。

2 结果与分析

2.1 吸收光谱曲线绘制

按照实验方法，以水作为参比，用1 cm比色皿，在紫外-可见分光光度计波长300～600 nm范围内扫描催化体系和非催化体系的吸光度，结果见图1。

图1 吸收光谱（KlO3 1.0 μg/mL）Fig.1 Absorption spectra of non-catalyzed and catalyzed reaction systems

由图1可看出，催化体系和非催化体系均在438.5 nm波长处有最大吸收，且非催化体系吸光度比催化体系吸光度明显大，认为是单纯的褪色反应，实验选择438.5 nm为测定波长。

2.2 酸用量的影响

按照实验方法，测试了盐酸、磷酸、醋酸3 种酸对反应体系的影响，结果表明醋酸效果最佳。其他条件不变，改变醋酸的用量，依次加入8.0 mol/L醋酸0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50 mL，然后以醋酸的用量为横坐标，ΔA为纵坐标作图，得出的结果见图2。

图2 醋酸用量ΔA曲线Fig.2 Relationship between absorbance difference and acetic acid dosage

由图2可知，醋酸用量对ΔA的影响很大，醋酸用量在1.00 mL以内随醋酸用量的增加而明显加大，在1.00～3.50 mL范围内随醋酸用量增加而明显减小，醋酸用量在1.00 mL时ΔA最大，故实验选用加入8.0 mol/L醋酸溶液1.00 mL。

2.3 荧光黄用量的影响

按实验方法，保持其他条件不变，改变荧光黄的用量，分别加入0.1 g/L荧光黄0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00 mL，然后以荧光黄的用量为横坐标，ΔA为纵坐标作图，得出的结果见图3。

图3 荧光黄用量ΔA曲线Fig.3 Relationship between absorbance difference and fl uorescent yellow dosage

由图3可看出，在荧光黄用量在1.00 mL以内时，ΔA随着荧光黄用量增加明显加大，但在荧光黄用量大于1.00 mL时，ΔA随着荧光黄用量增加而变小，用量在1.00 mL时ΔA最大。实验选用加入质量浓度0.1 g/L荧光黄溶液1.00 mL。

2.4 溴化钾用量的影响

按照实验方法，保持其他条件不变，改变溴化钾的用量，分别加入2.0 mol/L溴化钾0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00 mL，然后以溴化钾的用量为横坐标，ΔA为纵坐标作图，得出的结果见图4。

图4 溴化钾用量ΔA曲线Fig.4 Relationship between absorbance difference and potassium bromid dosage

由图4可以表明，褪色反应体系中若不加入溴化钾，褪色反应速度很慢，加入适量溴化钾，可大大提高褪色反应速度。经实验，2.0 mol/L溴化钾的用量在0.00～2.00 mL时ΔA随溴化钾的用量的增加而增大，超过2.00 mL随着溴化钾用量的增加ΔA值变小，在2.00 mL时ΔA最大。故选用加入2.0 mol/L溴化钾溶液2.00 mL。

2.5 反应温度及反应时间的影响

2.5.1 反应温度的影响

按照实验方法，保持其他条件不变，改变反应温度，依次测定20、30、40、50、60、70、80、100 ℃条件下的ΔA值，然后以温度为横坐标，ΔA为纵坐标作图，得出的结果见图5。

图5 反应温度ΔA曲线Fig.5 Relationship between absorbance difference and reaction temperature

图5表明，反应温度对实验影响较大。体系在室温条件下几乎不反应，反应在20～100 ℃范围内进行，温度升高，反应速度加快，反应温度在100 ℃时ΔA最大。故实验选用反应温度为100 ℃。

2.5.2 反应时间的影响

按照实验方法，保持其他条件不变，改变反应时间，在沸水浴下依次加热5、10、15、20、25、30 min，然后以反应时间为横坐标，ΔA为纵坐标作图，得出的结果见图6。

图6 反应时间ΔA曲线Fig.6 Relationship between absorbance difference and reaction time

图6表明，反应时间对ΔA的影响很大，在0～20 min范围内反应速度随着反应时间的延长而ΔA明显增大，在20～30 min范围内ΔA随着反应时间的延长而明显减小，20 min时ΔA最大，故选用在100 ℃条件下加热20 min为反应时间。

2.6 表面活性剂的选择及用量

2.6.1 表面活性剂的选择

按照实验方法，分别加入质量浓度1.0 g/L苄基三乙基氯化铵、阿拉伯树胶、β-环糊精3种表面活性剂2 mL对反应体系的影响，结果见表1。

表1 表面活性剂的选择Table 1 Selection of optimal surfactant

表1结果表明，加入相同质量浓度相同体积的表面活性剂苄基三乙基氯化铵、阿拉伯树胶、β-环糊精后，对实验都有增敏作用，其中苄基三乙基氯化铵的ΔA值最大，阿拉伯树胶的ΔA次之，β-环糊精后变化不明显，说明苄基三乙基氯化铵的增敏作用最好，因此选择苄基三乙基氯化铵为表面活性剂。

2.6.2 表面活性剂的用量

按照实验方法，在其他条件不变的基础上，改变表面活性剂苄基三乙基氯化铵的用量，分别加入质量浓度1.0 g/L 苄基三乙基氯化铵0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50 mL，然后以苄基三乙基氯化铵的用量为横坐标，ΔA为纵坐标作图，得出的结果见图7。ΔA在0.00～2.00 mL范围内随苄基三乙基氯化铵用量的增加而明显增大，在2.00～3.50 mL范围内随苄基三乙基氯化铵用量的增加而明显减小，用量在2.00 mL时ΔA最大，实验选用加入1.0 g/L苄基三乙基氯化铵溶液2.00 mL。

图7 苄基三乙基氯化铵用量ΔA曲线Fig.7 Relationship between absorbance difference and benzyl triethyl ammonium chloride dosage

2.7 试剂添加顺序的影响

按照实验方法，保持其他条件不变，改变试剂的添加顺序，见表2，然后以编号为横坐标，ΔA为纵坐标作图，得出的结果见图8。

表2 试剂添加顺序Table 2 Orders of adding reagents

图8 试剂滴加顺序的影响曲线Fig.8 In fluence of different orders of adding reagents

由图8可知，不同的试剂添加顺序，得出的吸光度的差值不同。1～6号ΔA值逐渐升高，6～9号ΔA值开始下降，6号时ΔA最大，因此确定试剂添加顺序为醋酸+溴化钾+荧光黄+苄基三乙基氯化铵+KIO3。

2.8 体系的稳定性

按实验方法，以水为参比，测定待测溶液的吸光度差值，改变放置时间的长短，依次测定试样放置时间为0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 h以后吸光度的变化情况，然后以时间为横坐标，ΔA为纵坐标作图，得出的结果见图9。

图9 体系稳定性实验Fig.9 Stability of the reaction system

结果表明，反应后的体系较稳定，在室温条件下，放置时间在1.0 h内时ΔA变化仅为0.001，在4.0 h内ΔA变化仅为0.002，说明此反应体系稳定性好。

2.9 工作曲线、检出限

按实验方法，分别加入20 μg/mL kIO30.00、0.10、0.20、0.40、0.50、0.80、1.00、1.20、1.50 mL得含kIO30.0、0.2 、0.4、0.8、1.0、1.6、2.0、2.4、3.0 μg/mL的待测溶液，测定待测溶液的A，计算ΔA，然后以kIO3质量浓度为横坐标作图，以ΔA为纵坐标作图，得出的结果见图10。

图10 工作曲线Fig.10 Working curve

经计算得回归方程为ΔA=0.201 6ρ+0.012 8（μg/mL，KIO3），相关系数R2=0.999 0，kIO3质量浓度在0.40～3.00 μg/mL范围内与ΔA呈良好的线性关系，由方程求得KIO3的表观摩尔吸光系数为4.31×104L/（mol·cm），A=Kbc（式中：A为吸光度；K为摩尔吸光系数；c为溶液浓度；b为比色皿宽度），按DL=（k×sb）/S方程计算检出限，式中，sb为空白值的标准偏差；k为常数，取3；S为斜率。计算得检出限为0.137 μg/mL。

2.10 干扰离子

用含碘为20 μg/mL的kIO3溶液，按实验方法测定，得ΔA为0.421；在同样标准溶液中，按实验方法，测定20 μg/mL的碘，相对误差不超过±5%，以下离子（以mg/kg计）不干扰测定：Na+（73.70）、Cl－（126.31）；k+、Br－（5.31）、Ag+（0.06）、Fe3+（0.96）。氧化性阳离子Pb2+（5.20）；氧化性阴离子、、等干扰严重，但含的样品一般不含这些氧化性阴离子。

2.11 样品的测定

由于加碘食盐中的碘以碘酸钾形式加入，所以可以直接测定。分别移取精制碘盐、臻纯盐、低钠盐1.00 mL于10 mL比色管中，按照实验方法操作（为消除样品中大量NaCl的影响，在制作标准曲线时，空白样品比色管中加入1.00 mL NaCl溶液，测定ΔA，根据标准曲线的回归方程计算市售加碘食盐中碘的含量C（mg/kg），并作加标回收率实验，结果见表3。

表3 食盐中碘的测定结果（n=6）Table 3 Results of determination of iodine in table salt (n=6)

表4 国标法测定结果(n=6)Table 4 Comparison of the results obtained for iodine determination using this method and the Chinese national standard (n=6)

由表3、4看出，方法有较高的精密度，RSD为0.83%～1.47%，加入碘的回收率为98.1%～98.4%，表明其具有一定的准确可靠性。

3 结 论

实验采用荧光黄褪色分光光度法测定食盐中的微量碘，在醋酸介质中，溴化钾催化KIO3氧化荧光黄使其发生褪色反应，加入表面活性剂苄基三乙基氯化铵后，可提高灵敏度，褪色前后的ΔA与KIO3的质量浓度呈正比。方法的最大吸收波长在438.5 nm，在此条件下测定，定量测定的线性范围为0.40～3.00 μg/mL，表观摩尔吸光系数为4.31×104L/（mol·cm），相关系数R2=0.999 0，检出限为0.137 μg/mL。用于测定加碘食盐中的碘，其相对标准偏差为0.83%～1.47%。

[1]ZIMMERMANN M B.Iodine deficiency in pregnancy and the effects of maternal iodine supplementation on the offspring: a review[J].The American Journal of Clinical Nutrition, 2008, 89(2): 68-72.

[2]BRUNTON L, LAZO J, PARKER K.The pharmaceuical basis of therapeutics[M].7th ed.NY: MacMillan Publishing Co., 1985: 964.

[3]del CAMEN BARCIELA-ALONSO D L, MOREDA-PIŇIEIRO A,et al.Microwave-asssisted alkaline digestion combined microwaveasssisted distillation for the determination of iodine and total iodine in edible seaweed by catalytic spectrophotometry[J].Analylica Chimica Acta, 2005, 542(2): 287-295.

[4]李向, 张艳君.丁基罗丹明B氧化褪色光度法测定食盐中的碘含量[J].安徽农业科学, 2007, 35(35): 11351; 11360.

[5]刘宏, 顾正彪, 洪雁, 等.甲基橙褪色分光光度法定量测定α-环糊精[J].中国粮油学报, 2008, 23(5): 186-189.

[6]刘焕云, 张香美, 刘智勇.甲基红氧化褪色光度法测定微量碘[J].食品研究与开发, 2006, 27(2): 115-117.

[7]吴利欢, 刘贤坤.甲酚红氧化褪色光度法测定海带中的微量碘[J].食品研究与开发, 2007, 28(8): 144-147.

[8]马卫兴, 刘英红, 沙鸥, 等.靛红退色光度法测定食盐中碘的研究[J].中国调味品, 2010, 35(4): 100-102.

[9]严小平, 李成平, 李立.阻抑动力学分光光度法测定痕量碘[J].光谱实验室, 2009, 26(2): 186-189.

[10]陈燕清, 颜流水, 陈刚.阻抑动力学光度法测定海带和紫菜中微量碘[J].南京航空大学学报.2009, 23(3): 24-27.

[11]王晓菊, 郭飞君, 李晓莉, 等.阻抑-催化褪色动力学光度法测定食盐中的微量碘[J].分析科学报, 2006, 22(4) :72-74.

[12]王勇, 倪永年.动力学分光光度法测定食用碘盐中碘酸根[J].光谱学与光谱分析, 2008, 28(6): 1387-1389.

[13]郭虹, 杨玉竹.分光光度法测定食盐中微量碘[J].中国卫生检验杂志, 2007, 17(11): 2106; 2116.

[14]刘英红, 马卫兴, 何倩, 等.联苯胺分光光度法测定食盐中碘含量[J].理化检验: 化学分册, 2010, 46(1): 74-75.

[15]翟好英, 郑开秀, 黄成华.苯胺蓝增色光度法测定食盐中的碘[J].分析实验室, 2007, 26(7): 45-47.

[16]徐敏, 郝义.催化动力学光度法测定痕量的碘[J].化学与粘合, 2007,29(3): 174.

[17]白林山, 黎伟利.靛蓝胭脂红-溴酸钾体系催化光度法测定微量碘[J].分析实验室, 2001, 20(30): 46-47.

[18]蔡成翔, 兰翠玲.毛细管管数滴微型滴定法现场快速测定食盐中的碘酸钾[J].食品科学, 2007, 28(8): 395-398.

[19]ZHOU Huang, LTO K, HIROKAWA T.Further research on iodine speciation in sea water by capillary zone electrophoresis with isotachophores is preconcentration[J].Joumal of Chromatography A,2004, 1055(1): 229-234.

[20]BEHESHTI S S, AMINI M K.A simple and selective fl ow-injection potentiom etric medthod for detemination of iodide based on a coated glassy carbon electrode sensor[J].International Journal of Electrochemical Science, 2007(2): 778-787.

[21]刘葵, 孙衍华, 汪建民.加碘食盐中微量碘的离子选择性电极测定[J].分析实验室, 2006, 25(6): 46-48.

[22]卫生部.食品卫生检验方法: 理化部分[M].北京: 中国标准出版社,1986: 165.