电感耦合等离子体质谱法测定饲料中的碘

■邱秀玉

(福建省产品质量检验研究院，福建福州 350002)

碘是公认的人体必需微量元素之一，与人类的健康息息相关，早在20世纪之前就得到广泛认同。自20世纪以来，人们对碘的代谢、生物学功能及其在畜牧生产中的应用效果进行了深入研究，并有了一定了解。相关文献[1-4]表明，该元素的营养生理作用主要表现为调节代谢和维持体内热平衡，会对动物的毛皮状况、生长发育甚至其繁殖性能造成重大影响。动物体内的碘含量异常主要表现为碘中毒和碘缺乏，动物碘中毒会导致肺水肿，淤血，气管黏液增多，十二指肠出血，肝肾肿大充血等症状；而动物碘缺乏有两种，分别为原发性缺碘和继发性缺碘，均对动物健康十分不利。碘进入动物体内的主要途径为饲料，因此测定饲料中的碘含量有利于更好地在动物生产上发挥碘对动物的营养作用。

测定微量碘的方法很多，如催化动力学光度法、示波极谱法、气相色谱法[5-7]等，但饲料种类繁多且基体复杂，给样品测定带来了困难，目前普遍使用的仍是催化动力学法[8]，此法前处理步骤较为繁杂，且灵敏度和准确度都较低，难以满足实际检测要求。电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)具有准确、快速、灵敏等优点,是目前元素分析最有效、最实用的方法,在食品、环境、农业等领域有着广泛的应用,且国内已有将其应用于饮料[9]、乳制品[10]等食品中碘测定的研究。针对现行饲料中测定碘方法的不足,本文采用ICP-MS法对饲料中碘元素的测定方法进行研究[11]，试验结果表明，所建方法与GB/T 13882-2010《饲料中碘的测定硫氰酸铁-亚硝酸催化动力学法》相比，操作简易，准确度高，稳定性好，更值得推广。

1 材料与方法

1.1 试剂与材料

超纯水（电阻率18.2 MΩ·cm）；高纯氩气（纯度99.9%）；碘单元素标准溶液（1 000 μg/ml，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；四甲基氢氧化铵(TMAH)10%水溶液（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；内标溶液：碲单元素标准溶液（1 000 μg/ml，国家有色金属及电子材料分析测试中心，使用前用纯水逐级稀释至2.0 μg/ml）；调谐液（10 μg/l锂、钇、铊标准溶液）；紫菜成分分析标准物质（GBW10023，国家标准物质网）。

1.2 仪器

Agilent 7500A电感耦合等离子体质谱仪(安捷伦科技有限公司)；Avanti J-E多用途高效离心机（美国贝克曼库尔特有限公司）；Milli-Q超纯水机（Milipore公司）；Sartorius BSA224S电子分析天平（赛多丽斯科学仪器有限公司）；DS-8510DTH型超声波清洗器（上海生析超声仪器有限公司）；电热鼓风干燥箱（DHG-9070A，上海一恒科学仪器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

准确称取0.500 g经粉碎机处理均匀的样品（饲料样品，紫菜成分分析标准物质）于50 ml比色管中，加入3.5 ml超纯水混匀，再加入2.5 ml 10%TMAH水溶液，超声混匀0.5 h后加塞,于90℃烘箱中提取3 h，取出冷却，并用0.25%TMAH水溶液定容至50 ml。摇匀后放入离心机，10 000 r/min，10℃下低温离心20 min,取上清液过0.45 μm滤膜，24 h之内上机测试。同时做试剂空白。1.3.2 标准溶液配制

碘标准工作液的配制：准确吸取1 000 μg/ml碘单元素标准溶液1.00 ml，0.25%TMAH水溶液定容至100 ml，得到10.0 μg/ml碘标准使用液，再依次稀释碘标准使用液，并分别用0.25%TMAH水溶液定容至100 ml，得到碘标准工作液浓度依次为0、10.0、20.0、50.0、100、200、500 μg/l。

1.3.3 ICP-MS测定

试验中以10 μg/l锂、钇、铊混合调谐液调整Agilent 7500A电感耦合等离子体质谱仪的各项指标，使仪器灵敏度、氧化物、双电荷、分辨率等各项指标符合测定要求，得出的仪器主要参考条件为：射频功率1 400 W；雾化室温度2℃；采样深度7.0 mm；载气流速1.03 L/min；测定元素碘m/z：127。

选择合适的内标校正体系，能在一定程度上减少基体干扰，从而减少因分析信号漂移而造成的误差。本文选择碲（128Te）作为内标元素，测定过程中，内标溶液采用三通阀在线添加。

分别测定标准溶液、试剂空白溶液以及样品待测液，根据标准溶液中待测元素CPS值与内标元素CPS值之比，绘制标准曲线，从而可以计算出样品待测液中待测元素含量。同时得出碘元素的检出限、精密度，并作加标回收率的计算，进一步验证该方法的可行性。

2 结果与分析

2.1 提取液TMAH浓度的选择

本文采用基于四甲基氢氧化铵（TMAH）的碱性提取体系作为提取碘元素的前处理方法，这是ICPMS测定碘元素的最常用方法。但各文献提取液中TMAH的浓度存在差异，且由于饲料基底更复杂，食品的提取体系并不完全适用，故本文对提取液的TMAH浓度进行了探究：在紫菜标准物质样品中分别加入0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0 ml TMAH 10%水溶液（用超纯水将提取液总体积均控制为6.0 ml），其余步骤保持一致，最终，各组测得的碘含量如图1。随着提取液中TMAH浓度逐渐增大，样品中碘元素的提取愈发充分，标准物质的实测值逐渐接近真实值，在10%TMAH水溶液加入量为2.5 ml时，标准物质实测值与真实值一致，提取效率达到一个平台，即进一步增大TMAH加入量，实测值仍保持稳定，因此，从节约成本考虑，本文选择加入2.5 ml 10%TMAH水溶液。

图1 TMAH加入量的选择曲线

2.2 提取温度的选择

本文对提取液的温度也进行了研究：同样以紫菜标准物质样品为研究对象，在其余实验要素保持一致的前提下，分别对各组样品在50、60、70、80、90、100、110℃条件下进行提取，最终各组测得的碘含量如图2。随着提取温度的增大，样品中碘元素的提取逐渐充分，标准物质的实测值逐渐接近真实值，当提取温度升至90℃时，标准物质实测值与真实值达到一致；进一步提升温度，反而使实测值与真实值出现背离，这是由于温度过高，导致碘离子被氧化为易升华的碘单质，造成碘元素的损失。因此本文选择90℃作为样品提取温度。

2.3 提取时间的选择

为优化样品的提取时间，仍以紫菜标准物质样品为研究对象，在其余实验要素保持一致的前提下，分别对各组样品进行0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 h的提取，最终测得各组的碘含量如图3。随着提取时间的逐步延长，样品中碘元素的提取愈发充分，标准物质的实测值逐渐接近真实值，当提取时间达到3.0 h时，标准物质实测值与真实值基本一致；进一步延长提取时间，实测值呈现略微下降的趋势，这是由于延长提取时间增大了碘元素挥发的可能性，故本文选择能充分提取碘元素的最短时间（3 h）作为样品提取时间。

图2 提取温度的选择曲线

图3 提取时间的选择曲线

通过一系列的试验摸索，在确保试验结果最佳的前提下，我们充分考虑了试验过程的可操作性以及成本消耗等因素，最终制定出1.3.1节的样品前处理方法。基于此法，本文进一步对其准确度、精密度和重现性进行深入探讨。

2.4 方法的检出限、线性范围及加标回收率

众所周知，ICP-MS定量的线性动态范围非常宽，可以达到9个数量级，因此元素的测定范围较宽泛，且可以根据样品的元素含量范围来灵活地调整质量浓度梯度。本文中，将样品处理过程的空白溶液连续测定10次，以3倍标准偏差计算得出实际样品中碘元素的方法检出限，另碘元素测定的回归方程和线性相关系数见表1。对不同的3组市售饲料样品分别加入两个梯度质量浓度的标准溶液，且平行测定三份，测定数据并计算加标回收率，其结果在91.2%～104%之间，RSD均小于5%，测定结果见表2，结果表明，该法检测饲料中碘元素的结果准确，重现性好，值得推广。

表1 碘元素的线性回归方程与方法检出限

表2 碘加标回收试验结果

2.5 标准样品的测定

选用基体与饲料同样复杂的紫菜成分分析标准物质对方法的准确性进行评价,标准参考物质中碘的测定值与标准值范围十分接近,经过统计学检验,两组数据没有显著差异,进一步验证了本方法的准确性,结果见表3。

表3 紫菜标准物质中碘的测定结果

3 结论

本文通过试验探索了饲料样品中碘元素的提取方法，最终选择出最适用于饲料样品的前处理条件，并采取电感耦合等离子体质谱法，对碘元素进行测定，且通过平行测定、加标回收以及标准物质的测定等手段对该法的准确性和精密度进行了考察。试验结果表明，由于前处理条件选用得当，碘元素的提取非常充分且损失较少，检测结果能真实反应样品中的碘含量，且与传统国标方法相比，操作简便，重现性好，是一种更为准确高效的分析方法。另外，本文通过对饲料中碘元素的定量分析，有助于评估饲料中碘含量情况，并更好地在动物生产中发挥碘对动物的营养作用，有效防范碘缺乏症或碘中毒对畜牧业造成的危害。