气相色谱法测定乳粉中碘含量样品前 处理方案的探讨和优化

◎ 王树奇

（黑龙江省华测检测技术有限公司，黑龙江 哈尔滨 150025）

碘作为一种微量元素，人体过量或缺乏碘的摄入都会使甲状腺功能紊乱，从而影响人体的成长和智力的发育[1]。母乳和婴幼儿配方奶粉是婴幼儿所需碘的主要来源，因此碘含量的检测对婴幼儿配方奶粉有着重要的意义[2]。乳粉中碘的检测通常有分光光度法[3]、气相色谱法[4]、离子色谱法[5]和电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）[6]。其中ICP-MS法需要特殊的进样装置，紫外-分光光度法对前处理过程要求较高且其过程较烦琐，通常气相色谱法是乳粉中碘含量的常规检测方法，HASTY等在20世纪70年代提出碘分子与酮类在酸性条件下生成的产物可用气相色谱法进行检测，该方法分离效果好，但该方法的国家标准GB 5009.267—2020第四法（气相色谱法）在实际的操作过程中，有机试剂的使用量较多，前处理的操作过程需要的玻璃器皿较多且操作烦琐，本方法对前处理过程中使用的试剂和操作步骤进行优化，获得了较好的实验效果[4,7]。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 材料与试剂

硫酸（分析纯，西陇科学）；2-丁酮（色谱纯，天津科密欧）；双氧水（分析纯，西陇科学）；正己烷（色谱纯，美国Fisher）；亚铁氰化钾和乙酸锌（分析纯，天津科密欧）；无水硫酸钠（分析纯，西陇科学）；碘化钾（色谱纯，天津科密欧）。

1.1.2 仪器与设备

GC-2014气相色谱仪（日本SHIMADZU公司）；DB-1701色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），美国安捷伦公司；VORTEX 3涡旋振荡器，德国IKA公司；MMMS-5020SOP振荡器，日本EYELA公司。

1.1.3 试剂的配制

①亚铁氰化钾溶液（109 g·L-1）。称取109 g亚铁氰化钾，加水至1 000 mL[7]。②乙酸锌溶液（219 g·L-1）。称取219 g乙酸锌，加水至1 000 mL[7]。

1.2 实验方法

1.2.1 样品的提取

称取样品2.5 g（精确至0.000 1 g）于50 mL塑料离心管中，加入40 mL 45 ℃的温水将样品溶解后，再依次加入亚铁氰化钾和乙酸锌溶液各2.5 mL定容至50 mL刻度线，在振荡器上振荡5 min后，离心（5 000 r·min-1，5 min），取上清溶液过滤至50 mL塑料离心管中。

1.2.2 衍生

分取2 mL 1.2.1中上清液于50 mL塑料离心管中，加入2 mL去离子水，再依次加入0.25 mL硫酸、0.2 mL 2-丁酮和50 μL双氧水，涡旋2 min，在室温条件下静置20 min，加入10 mL正己烷，振荡5 min，离心（5 000 r·min-1，5 min），弃去下层水相衍生溶液后，加入30 mL水，振荡10 min后离心（5 000 r·min-1，5 min），取上清液过预先装有约2 g无水硫酸钠的5 mL注射器带0.22 μm的有机滤膜，待上机。

1.2.3 碘标准溶液的制备

（1）碘标准贮备液（1 000 mg·L-1）的配制。称取经硅胶干燥器干燥24 h的碘化钾0.130 7 g，用水溶解并稀释至100 mL，贮存于棕色瓶中[7]。

（2）碘标准中间液（1.0 mg·L-1）的配制。准确移取10.0 mL碘标准贮备液，用水定容至100 mL混匀，再移取1.0 mL浓度为100 mg·L-1的碘溶液，用水定容至100 mL混匀[7]。

（3）碘标准工作液的配制。分别取0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL和6.0 mL的碘标准中间液，相当于2 μg·L-1、4 μg·L-1、8 μg·L-1、12 μg·L-1和24 μg·L-1的碘标准工作液，其他操作步骤同1.2.1和1.2.2。

1.2.4 仪器条件

气相色谱仪：岛津GC2014；进样量：1 μL；进样口温度：260 ℃；分流比：5∶1；色谱柱信息：安捷伦1701（30.0 m×0.25 mm，0.25 μm）；柱流量：1.0 mL·min-1；程序升温：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）；检测器温度：300 ℃。

1.2.5 数据处理

采用岛津高效液相色谱仪的LabSolutions软件采集的数据进行积分处理并导出对应的色谱图，采用WPS 2022软件处理该实验的实测值、准确度、相对标准偏差等实验数据。

2 结果与分析

2.1 样品前处理方式的优化

2.1.1 沉淀剂用量的选择

在样品前处理过程中，加入亚铁氰化钾和乙酸锌溶液各0.5 mL、1.5 mL、2.5 mL和4.0 mL（序号为1～4）定容至50 mL刻度线，其他操作步骤同1.2.1和1.2.2。由表1可知，样品3的响应值达到饱和，故选用加入亚铁氰化钾和乙酸锌溶液的量各2.5 mL。

表1 样品溶液状态和峰面积表

2.1.2 振荡时间的选择

在样品的提取过程中，振荡时间设为1 min、5 min、10 min（序号为1～3），其他操作步骤同1.2.1和1.2.2。由表2可知，在样品2处其响应值达到饱和，故选取加入亚铁氰化钾和乙酸锌溶液后振荡5 min。

表2 样品溶液状态和峰面积表

2.1.3 衍生所需试剂的选择

分别选取0.15 mL硫酸、0.1 mL 2-丁酮和25 μL双氧水，0.25 mL硫酸、0.2 mL 2-丁酮和50 μL双氧水，0.4 mL硫酸、0.4 mL 2-丁酮和100 μL双氧水（序号为1～3），其他操作步骤同1.2.1和1.2.2。由表3可知，在样品2处其响应值达到饱和，故选取0.25 mL硫酸、0.2 mL 2-丁酮和50 μL的双氧水。

表3 样品溶液状态和峰面积表

2.1.4 衍生时间的选择

衍生时间依次为10 s、5 min、10 min、20 min和30 min（序号为1～5），其他操作步骤同1.2.1和1.2.2。由表4可知，在样品4处其响应值达到饱和，故选取衍生时间为20 min。

表4 样品溶液状态和峰面积表

2.1.5 萃取时间的选择

加入10 mL正己烷后依次振荡1 min、5 min、10 min（序号为1～3），其他操作步骤同1.2.1和1.2.2。由表5可知，在样品2处其响应值达到饱和，故选取加入10 mL正己烷振荡5 min。

表5 样品溶液状态和峰面积表

2.2 方法学验证

2.2.1 碘标准曲线方程、检出限和定量限

在最优条件下，碘标样的色谱图如图1所示。由图2中可知，碘标液浓度在2～24 μg·L-1时，具有很好的线性关系。其线性回归方程为Y=2 091.9.7X-78.611，线性相关系数R2=0.999 8。以3倍信噪比对应碘的质量浓度为方法的检出限，经计算得到方法检出限为10 μg/100 g。以10倍信噪比对应碘的质量浓度为方法的定量限，经计算得到方法定量限为30 μg/100 g。国家标准GB 5009.267—2020第四法（气相色谱法）中给出的方法检出限为20 μg/100 g，定量限为70 μg/100 g，说明该实验方法检出限和定量限都优于国家标准的测定要求。

2.2.2 优化方法与国标方法的精密度及其比对

选取某品牌的奶粉进行优化后的方法和国标方法的比对，重复6次测定，结果见表6。国家标准方法的RSD为1.41%～7.25%，本方法的RSD为1.63%～3.43%，两个方法的RSD为1.02%～4.93%，结果表明优化后的方法和国家标准方法的检测数值没有明显的区别。

表6 两个检测方法的精密度表

2.2.3 实验的准确度

对某品牌的奶粉进行加标回收验证实验，在检 出 限（10 μg/100 g）、定 量 限（30 μg/100 g）和5倍检出限（50 μg/100 g）3个水平，每个水平进行6次加标回收验证实验，加标回收率的平均值为96.4%～102.5%，相对标准偏差为4.11%～6.19%。

3 结论与讨论

本实验对国家标准GB 5009.267—2020第四法（气相色谱法）检测乳粉中的碘含量进行优化，与国家标准方法相比，该方法缩短了反应时间，提高了灵敏度。该方法回收率为96.4%～102.5%，RSD（n=6）为1.63%～3.43%，方法检出限为10 μg/100 g，定量限为30 μg/100 g，精密度、准确度和检出限等方面都满足检测需求。本方法通过对前处理过程的优化，减少了无机试剂和有机溶剂的使用，具有较高的检测效率、较低的检测成本和较好的灵敏度等优点，为准确检测乳粉中碘含量提供了良好的实验方案。