電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定飼料中的碘

■邱秀玉

(福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，福建福州 350002)

碘是公認(rèn)的人體必需微量元素之一，與人類(lèi)的健康息息相關(guān)，早在20世紀(jì)之前就得到廣泛認(rèn)同。自20世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)碘的代謝、生物學(xué)功能及其在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用效果進(jìn)行了深入研究，并有了一定了解。相關(guān)文獻(xiàn)[1-4]表明，該元素的營(yíng)養(yǎng)生理作用主要表現(xiàn)為調(diào)節(jié)代謝和維持體內(nèi)熱平衡，會(huì)對(duì)動(dòng)物的毛皮狀況、生長(zhǎng)發(fā)育甚至其繁殖性能造成重大影響。動(dòng)物體內(nèi)的碘含量異常主要表現(xiàn)為碘中毒和碘缺乏，動(dòng)物碘中毒會(huì)導(dǎo)致肺水腫，淤血，氣管黏液增多，十二指腸出血，肝腎腫大充血等癥狀；而動(dòng)物碘缺乏有兩種，分別為原發(fā)性缺碘和繼發(fā)性缺碘，均對(duì)動(dòng)物健康十分不利。碘進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)的主要途徑為飼料，因此測(cè)定飼料中的碘含量有利于更好地在動(dòng)物生產(chǎn)上發(fā)揮碘對(duì)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)作用。

測(cè)定微量碘的方法很多，如催化動(dòng)力學(xué)光度法、示波極譜法、氣相色譜法[5-7]等，但飼料種類(lèi)繁多且基體復(fù)雜，給樣品測(cè)定帶來(lái)了困難，目前普遍使用的仍是催化動(dòng)力學(xué)法[8]，此法前處理步驟較為繁雜，且靈敏度和準(zhǔn)確度都較低，難以滿足實(shí)際檢測(cè)要求。電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)具有準(zhǔn)確、快速、靈敏等優(yōu)點(diǎn),是目前元素分析最有效、最實(shí)用的方法,在食品、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,且國(guó)內(nèi)已有將其應(yīng)用于飲料[9]、乳制品[10]等食品中碘測(cè)定的研究。針對(duì)現(xiàn)行飼料中測(cè)定碘方法的不足,本文采用ICP-MS法對(duì)飼料中碘元素的測(cè)定方法進(jìn)行研究[11]，試驗(yàn)結(jié)果表明，所建方法與GB/T 13882-2010《飼料中碘的測(cè)定硫氰酸鐵-亞硝酸催化動(dòng)力學(xué)法》相比，操作簡(jiǎn)易，準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，更值得推廣。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

超純水（電阻率18.2 MΩ·cm）；高純氬氣（純度99.9%）；碘單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg/ml，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；四甲基氫氧化銨(TMAH)10%水溶液（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；內(nèi)標(biāo)溶液：碲單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg/ml，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，使用前用純水逐級(jí)稀釋至2.0 μg/ml）；調(diào)諧液（10 μg/l鋰、釔、鉈標(biāo)準(zhǔn)溶液）；紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW10023，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng)）。

1.2 儀器

Agilent 7500A電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(安捷倫科技有限公司)；Avanti J-E多用途高效離心機(jī)（美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特有限公司）；Milli-Q超純水機(jī)（Milipore公司）；Sartorius BSA224S電子分析天平（賽多麗斯科學(xué)儀器有限公司）；DS-8510DTH型超聲波清洗器（上海生析超聲儀器有限公司）；電熱鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9070A，上海一恒科學(xué)儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.500 g經(jīng)粉碎機(jī)處理均勻的樣品（飼料樣品，紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）于50 ml比色管中，加入3.5 ml超純水混勻，再加入2.5 ml 10%TMAH水溶液，超聲混勻0.5 h后加塞,于90℃烘箱中提取3 h，取出冷卻，并用0.25%TMAH水溶液定容至50 ml。搖勻后放入離心機(jī)，10 000 r/min，10℃下低溫離心20 min,取上清液過(guò)0.45 μm濾膜，24 h之內(nèi)上機(jī)測(cè)試。同時(shí)做試劑空白。1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

碘標(biāo)準(zhǔn)工作液的配制：準(zhǔn)確吸取1 000 μg/ml碘單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液1.00 ml，0.25%TMAH水溶液定容至100 ml，得到10.0 μg/ml碘標(biāo)準(zhǔn)使用液，再依次稀釋碘標(biāo)準(zhǔn)使用液，并分別用0.25%TMAH水溶液定容至100 ml，得到碘標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度依次為0、10.0、20.0、50.0、100、200、500 μg/l。

1.3.3 ICP-MS測(cè)定

試驗(yàn)中以10 μg/l鋰、釔、鉈混合調(diào)諧液調(diào)整Agilent 7500A電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的各項(xiàng)指標(biāo)，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等各項(xiàng)指標(biāo)符合測(cè)定要求，得出的儀器主要參考條件為：射頻功率1 400 W；霧化室溫度2℃；采樣深度7.0 mm；載氣流速1.03 L/min；測(cè)定元素碘m/z：127。

選擇合適的內(nèi)標(biāo)校正體系，能在一定程度上減少基體干擾，從而減少因分析信號(hào)漂移而造成的誤差。本文選擇碲（128Te）作為內(nèi)標(biāo)元素，測(cè)定過(guò)程中，內(nèi)標(biāo)溶液采用三通閥在線添加。

分別測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液、試劑空白溶液以及樣品待測(cè)液，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液中待測(cè)元素CPS值與內(nèi)標(biāo)元素CPS值之比，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而可以計(jì)算出樣品待測(cè)液中待測(cè)元素含量。同時(shí)得出碘元素的檢出限、精密度，并作加標(biāo)回收率的計(jì)算，進(jìn)一步驗(yàn)證該方法的可行性。

2 結(jié)果與分析

2.1 提取液TMAH濃度的選擇

本文采用基于四甲基氫氧化銨（TMAH）的堿性提取體系作為提取碘元素的前處理方法，這是ICPMS測(cè)定碘元素的最常用方法。但各文獻(xiàn)提取液中TMAH的濃度存在差異，且由于飼料基底更復(fù)雜，食品的提取體系并不完全適用，故本文對(duì)提取液的TMAH濃度進(jìn)行了探究：在紫菜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品中分別加入0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0 ml TMAH 10%水溶液（用超純水將提取液總體積均控制為6.0 ml），其余步驟保持一致，最終，各組測(cè)得的碘含量如圖1。隨著提取液中TMAH濃度逐漸增大，樣品中碘元素的提取愈發(fā)充分，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的實(shí)測(cè)值逐漸接近真實(shí)值，在10%TMAH水溶液加入量為2.5 ml時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)實(shí)測(cè)值與真實(shí)值一致，提取效率達(dá)到一個(gè)平臺(tái)，即進(jìn)一步增大TMAH加入量，實(shí)測(cè)值仍保持穩(wěn)定，因此，從節(jié)約成本考慮，本文選擇加入2.5 ml 10%TMAH水溶液。

圖1 TMAH加入量的選擇曲線

2.2 提取溫度的選擇

本文對(duì)提取液的溫度也進(jìn)行了研究：同樣以紫菜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品為研究對(duì)象，在其余實(shí)驗(yàn)要素保持一致的前提下，分別對(duì)各組樣品在50、60、70、80、90、100、110℃條件下進(jìn)行提取，最終各組測(cè)得的碘含量如圖2。隨著提取溫度的增大，樣品中碘元素的提取逐漸充分，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的實(shí)測(cè)值逐漸接近真實(shí)值，當(dāng)提取溫度升至90℃時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)實(shí)測(cè)值與真實(shí)值達(dá)到一致；進(jìn)一步提升溫度，反而使實(shí)測(cè)值與真實(shí)值出現(xiàn)背離，這是由于溫度過(guò)高，導(dǎo)致碘離子被氧化為易升華的碘單質(zhì)，造成碘元素的損失。因此本文選擇90℃作為樣品提取溫度。

2.3 提取時(shí)間的選擇

為優(yōu)化樣品的提取時(shí)間，仍以紫菜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品為研究對(duì)象，在其余實(shí)驗(yàn)要素保持一致的前提下，分別對(duì)各組樣品進(jìn)行0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 h的提取，最終測(cè)得各組的碘含量如圖3。隨著提取時(shí)間的逐步延長(zhǎng)，樣品中碘元素的提取愈發(fā)充分，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的實(shí)測(cè)值逐漸接近真實(shí)值，當(dāng)提取時(shí)間達(dá)到3.0 h時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)實(shí)測(cè)值與真實(shí)值基本一致；進(jìn)一步延長(zhǎng)提取時(shí)間，實(shí)測(cè)值呈現(xiàn)略微下降的趨勢(shì)，這是由于延長(zhǎng)提取時(shí)間增大了碘元素?fù)]發(fā)的可能性，故本文選擇能充分提取碘元素的最短時(shí)間（3 h）作為樣品提取時(shí)間。

圖2 提取溫度的選擇曲線

圖3 提取時(shí)間的選擇曲線

通過(guò)一系列的試驗(yàn)摸索，在確保試驗(yàn)結(jié)果最佳的前提下，我們充分考慮了試驗(yàn)過(guò)程的可操作性以及成本消耗等因素，最終制定出1.3.1節(jié)的樣品前處理方法?；诖朔?，本文進(jìn)一步對(duì)其準(zhǔn)確度、精密度和重現(xiàn)性進(jìn)行深入探討。

2.4 方法的檢出限、線性范圍及加標(biāo)回收率

眾所周知，ICP-MS定量的線性動(dòng)態(tài)范圍非常寬，可以達(dá)到9個(gè)數(shù)量級(jí)，因此元素的測(cè)定范圍較寬泛，且可以根據(jù)樣品的元素含量范圍來(lái)靈活地調(diào)整質(zhì)量濃度梯度。本文中，將樣品處理過(guò)程的空白溶液連續(xù)測(cè)定10次，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算得出實(shí)際樣品中碘元素的方法檢出限，另碘元素測(cè)定的回歸方程和線性相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表1。對(duì)不同的3組市售飼料樣品分別加入兩個(gè)梯度質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，且平行測(cè)定三份，測(cè)定數(shù)據(jù)并計(jì)算加標(biāo)回收率，其結(jié)果在91.2%～104%之間，RSD均小于5%，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2，結(jié)果表明，該法檢測(cè)飼料中碘元素的結(jié)果準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，值得推廣。

表1 碘元素的線性回歸方程與方法檢出限

表2 碘加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

2.5 標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定

選用基體與飼料同樣復(fù)雜的紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)方法的準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)價(jià),標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)中碘的測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值范圍十分接近,經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn),兩組數(shù)據(jù)沒(méi)有顯著差異,進(jìn)一步驗(yàn)證了本方法的準(zhǔn)確性,結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 紫菜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中碘的測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

本文通過(guò)試驗(yàn)探索了飼料樣品中碘元素的提取方法，最終選擇出最適用于飼料樣品的前處理?xiàng)l件，并采取電感耦合等離子體質(zhì)譜法，對(duì)碘元素進(jìn)行測(cè)定，且通過(guò)平行測(cè)定、加標(biāo)回收以及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定等手段對(duì)該法的準(zhǔn)確性和精密度進(jìn)行了考察。試驗(yàn)結(jié)果表明，由于前處理?xiàng)l件選用得當(dāng)，碘元素的提取非常充分且損失較少，檢測(cè)結(jié)果能真實(shí)反應(yīng)樣品中的碘含量，且與傳統(tǒng)國(guó)標(biāo)方法相比，操作簡(jiǎn)便，重現(xiàn)性好，是一種更為準(zhǔn)確高效的分析方法。另外，本文通過(guò)對(duì)飼料中碘元素的定量分析，有助于評(píng)估飼料中碘含量情況，并更好地在動(dòng)物生產(chǎn)中發(fā)揮碘對(duì)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)作用，有效防范碘缺乏癥或碘中毒對(duì)畜牧業(yè)造成的危害。