食物中碘的測定方法

相萍萍，徐書杭，劉 超

(南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院內(nèi)分泌代謝病院區(qū)/國家中醫(yī)藥管理局癭病證治重點(diǎn)研究室，南京 210028)

食物中碘的測定方法

相萍萍，徐書杭，劉 超

(南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院內(nèi)分泌代謝病院區(qū)/國家中醫(yī)藥管理局癭病證治重點(diǎn)研究室，南京 210028)

目前，用于碘測定的方法繁多，包括分光光度法、滴定法、電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)、中子活化法(NAA)、原子吸收光譜法、色譜法、電化學(xué)法、電感耦合等離子發(fā)射光譜法(ICP-OES)、X射線熒光光譜法、快速檢測試劑盒等。其中，砷鈰催化分光光度法較為成熟、準(zhǔn)確，ICP-MS法技術(shù)先進(jìn)，準(zhǔn)確性高，而滴定法簡便快捷。其他方法因儀器昂貴，技術(shù)要求高或氧化消解過程復(fù)雜、準(zhǔn)確性低等未能得到廣泛應(yīng)用。

碘；食物；測定方法；砷鈰催化分光光度法；電感耦合等離子質(zhì)譜法

碘是人體內(nèi)必需的微量元素之一，也是人體合成甲狀腺激素的重要來源。過去因碘缺乏病(IDD)的嚴(yán)重危害性，世界衛(wèi)生組織提出食用鹽加碘。我國在食鹽加碘化推廣近10年后，碘缺乏病已基本消除[1]，甚至已成為碘超足量國家[2]。碘過量導(dǎo)致的甲狀腺功能減退、自身免疫性甲狀腺炎等[3]相關(guān)疾病的高發(fā)，已引起人們的廣泛關(guān)注。然而，這并不意味著加碘食鹽應(yīng)當(dāng)就此退出歷史舞臺。事實(shí)上，與碘缺乏病導(dǎo)致的甲減、克汀病、孕婦流產(chǎn)及死胎增加、兒童生長發(fā)育遲緩等嚴(yán)重后果相比[4]，碘過量帶來的危害是微不足道的。因而，必須有效地監(jiān)測食物的碘含量，避免因高碘或者碘不足而導(dǎo)致相關(guān)甲狀腺疾病的發(fā)生。碘是多價(jià)態(tài)元素，化學(xué)特征不穩(wěn)定，樣品處理過程中碘易氧化還原、揮發(fā)損失，用于處理食物的試劑亦可能會引入各種污染[5]。本文就目前國內(nèi)外常用的碘測定方法進(jìn)行綜述，以便尋求一種準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性好、快速、靈敏的碘的測定方法。

1 食物中碘的測定方法

1.1 分光光度法

分光光度法是碘含量測定中較為常用的方法之一，其操作簡單、廉價(jià)實(shí)用、方法靈敏準(zhǔn)確、選擇性好、應(yīng)用廣泛。目前常用的測定碘含量的分光光度法有催化動力學(xué)分光光度法、碘—淀粉顯色光度法、流動注射分光光度法、萃取光度法等。

1.1.1砷鈰催化分光光度法 砷鈰催化分光光度法[7]為尿碘、水碘以及各類食物中碘含量測定的標(biāo)準(zhǔn)方法，已被世界各國碘缺乏病的防治與監(jiān)測部門廣泛應(yīng)用。本方法中，樣品的前處理過程極為重要。碘是易揮發(fā)物質(zhì)，處理不當(dāng)很容易丟失，故而樣本消化過程非常重要。早期采用堿灰化法處理樣品，此法可以分解大部分樣品，但有兩個(gè)缺點(diǎn)：堿灰化法最終所得溶液內(nèi)含有由溶解樣本和堿溶劑引入的干擾離子，使得空白值偏高，干擾后續(xù)檢測；如果沒有準(zhǔn)確地控制熔合溫度，碘會因蒸發(fā)或升華而部分丟失[6]。隨后對該法進(jìn)行改進(jìn)，采用氯酸作為氧化劑，能夠更為迅速、有效地氧化非揮發(fā)性的碘酸鹽。但由于氯酸具有一定的爆炸性，為避免其潛在的風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)改用較為安全的過硫酸銨作為氧化劑進(jìn)行樣品消化[8]。

砷鈰催化分光光度法是測定復(fù)雜樣品中碘含量的有效方法，目前，該方法已成功應(yīng)用于食物、中藥材、尿液等多種物質(zhì)碘含量的測定。既往該法實(shí)驗(yàn)檢測步驟繁瑣、易出現(xiàn)誤差，對操作人員要求也較高，經(jīng)改進(jìn)后，步驟簡化、污染減少、誤差降低?，F(xiàn)常用該法檢測各類物質(zhì)中的碘含量，敏感性高、準(zhǔn)確性好、經(jīng)濟(jì)、檢出限低。許多新興的檢測方法也以本法作為參照，評價(jià)測定的準(zhǔn)確度。

1.1.2其他分光光度法 其他常見的分光光度法包括碘—淀粉光度法、流動注射分光光度法、萃取分光光度法。碘—淀粉分光光度法是測定碘的經(jīng)典方法[9]，其基本原理是在酸性介質(zhì)中，在淀粉作用下，碘酸根被氧化為碘單質(zhì)(I2)生成藍(lán)色絡(luò)合物，并在580nm處有吸收，繼而通過吸光度高低及碘含量的關(guān)系而進(jìn)行分析。該方法可用于加碘鹽、海帶等海產(chǎn)品的碘含量測定。索馬里的一項(xiàng)碘營養(yǎng)調(diào)查即采用該法測定食鹽中的碘含量，結(jié)果證實(shí)，加碘鹽覆蓋率偏低[10]。碘—淀粉光度法測定碘，選擇性好、操作簡便快速，其缺點(diǎn)是靈敏度受眾多因素影響，顯色反應(yīng)不夠穩(wěn)定。另外，淀粉容易變質(zhì)，測定前需新鮮配制。

流動注射分光光度法是指在酸性條件下，碘酸根同碘化鉀淀粉溶液反應(yīng)獲得藍(lán)色絡(luò)合物。反應(yīng)中，直鏈淀粉酶與支鏈淀粉酶是淀粉溶液參與該反應(yīng)的重要形式，碘與直鏈淀粉酶生成的絡(luò)合物在560nm處可測得，與支鏈淀粉酶生成的絡(luò)合物在630nm處可測得[11]。流動注射分光光度法可用于碘鹽內(nèi)碘的測定，本方法使用方便、較為靈敏、檢出限低，但由于對檢測儀器的要求較高，較難推廣。

萃取分光光度法是指以氧化還原法使待測物品內(nèi)的碘轉(zhuǎn)為碘單質(zhì)，加入某些有機(jī)物形成有色絡(luò)合物后，再用氯仿等有機(jī)溶劑將碘萃取出來，用分光光度計(jì)測定。萃取劑一般選用甲苯、三氯甲烷、四氯化碳等物質(zhì)[12-13]。本方法適用于海水、海產(chǎn)品中碘的測定。該法的優(yōu)點(diǎn)是富集了微量碘，選擇性好、靈敏度高，適用于含碘量較低物質(zhì)的碘測定，其缺點(diǎn)是萃取劑如甲苯等一般有毒且易揮發(fā)，操作過程中存在危險(xiǎn)，污染環(huán)境。

1.2 滴定法

滴定法可用于食品、中藥材、加碘鹽等的測定。對含碘酸鹽的食鹽測定可選擇直接法，對含碘化物或還原物的食鹽則應(yīng)采用氧化還原法。國內(nèi)一項(xiàng)對浙江人群碘營養(yǎng)的調(diào)查即采用了滴定法，測定浙江地區(qū)加碘鹽的碘含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加碘鹽中碘濃度的中位數(shù)為27.9mg/kg，合格的加碘鹽覆蓋率僅為76.8%，低于世界衛(wèi)生組織90%的標(biāo)準(zhǔn)[14]。滴定法是經(jīng)典的測定食鹽中碘含量的方法，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡便、快速、方法成熟，但因需要除去氧化劑，且滴定過程中具有較多不可控的人為因素，靈敏度不高，測定誤差較大。因而，滴定法需要操作者對化學(xué)試驗(yàn)有一定的經(jīng)驗(yàn)，或?qū)Σ僮髡吲嘤?xùn)后再進(jìn)行檢測。

1.3 電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)

ICP-MS是一種以電感耦合等離子體作離子源，采用質(zhì)譜計(jì)進(jìn)行檢測的無機(jī)元素分析方法。ICP-MS法測定碘含量，樣品處理同樣是一個(gè)關(guān)鍵問題。在酸性介質(zhì)中，濕法消化樣品，耗時(shí)長，且碘在酸性條件下容易形成分子碘，將會存在嚴(yán)重的記憶效應(yīng)[15]。隨后，樣本處理方法得到改進(jìn)，將樣本稀釋或放入如氫氧化鈉、氫氧化四甲銨、水溶性叔胺等堿性溶液中消化，記憶效應(yīng)可大為減弱。近年來，有學(xué)者提出了一種微波誘導(dǎo)燃燒系統(tǒng)，該法集經(jīng)典的燃燒技術(shù)和常規(guī)密閉微波輻射加熱系統(tǒng)為一體，在樣本消解中具有一定的優(yōu)勢[15]。

ICP-MS是目前公認(rèn)的用于多元素共同測定的最好的技術(shù)。該方法可用于多種樣品如各類食物、水、尿液等的碘含量測定[16-17]，還可測定碘的不同形態(tài)。該技術(shù)是公認(rèn)的、最有效的痕量及超痕量微量無機(jī)元素分析方法，其最大的優(yōu)點(diǎn)為靈敏度高、檢出限低、分析精度高、干擾少、可測定元素多、線性范圍廣，其缺點(diǎn)是儀器昂貴，許多實(shí)驗(yàn)室可能難以應(yīng)用，且樣品前期處理過程需謹(jǐn)慎，操作及分析均需專業(yè)人員進(jìn)行。

1.4 中子活化法(NAA)

中子活化法(NAA)是一種快速、多元素的分析技術(shù)，適合于痕量分析物的快速分析。熱中子(能量0.025 eV)的活化是最常用的中子活化分析。由于生物樣品中鈉、鉀、溴、氯等含量較高，極大地干擾了碘的檢測，這種情況下，使用超熱中子可大大減少干擾問題[11]，因此，常采用超熱中子活化法測定生物樣品中的碘。Hou等[18]用中子活化分析法，測定碘酸鹽、牛奶、海水以及尿液中的碘，用陰離子交換柱捕獲樣品溶液中的碘。使用低濃度洗脫液，洗脫碘，用亞硫酸鹽降低碘化，并以另一個(gè)陰離子交換柱再次捕獲碘。經(jīng)過完全洗脫后，對交換柱進(jìn)行適當(dāng)?shù)那懈?，轉(zhuǎn)移到聚乙烯小瓶，并進(jìn)行熱中子活化分析，最低檢測限為10ng?？傮w來講，中子活化法靈敏度較高、相對經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定性好，具有較好的檢出限和可靠性。

1.5 原子吸收光譜法(AAS)

原子吸收光譜法采用原子吸收分光光度計(jì)無法測定位于真空紫外區(qū)的碘，故測定碘需采用間接的方法。間接分析法可以得到更好的檢出限，例如可通過測定銀或者汞間接測定碘。從樣品堿灰化所得溶液中的碘，與銀離子共同沉淀，所得的碘化銀沉淀物保留在過濾器上。用稀氨水洗滌沉淀物，洗脫銀鹽，溶于硫代硫酸鹽，測定其中銀含量，進(jìn)而間接測定碘[19-20]。原子吸收光譜法檢出限低、準(zhǔn)確性高、選擇性好、分析速度快，應(yīng)用范圍較廣泛。

1.6 色譜法

目前，常用于測定碘的色譜法包括如氣相色譜法、離子色譜法和高效液相色譜法。因碘以多種形態(tài)存在，經(jīng)處理后多為離子態(tài)，不宜采用氣相色譜法，故氣相法主要是間接測定碘的衍生物而反應(yīng)物質(zhì)的含碘量。碘經(jīng)過衍生劑適當(dāng)?shù)难苌?，衍生物以氣相色譜分離，并用電子俘獲器檢測。有報(bào)道提出，食物堿灰化后，碘化物被酸性重鉻酸鉀氧化成碘單質(zhì)，將3-戊酮加入到相同的混合物中，形成2-碘-3-戊酮，然后用乙烷萃取，并用氣相色譜分析，檢測限為50ng/g[21]。該法可用于測定尿液、水、食鹽等樣品的含碘量，其優(yōu)點(diǎn)是分離效能高、分相速度快、試劑用量少等，但操作步驟復(fù)雜，所添加的部分試劑價(jià)格昂貴，方法不夠靈敏。離子色譜法是一種新興的色譜技術(shù)，具有快速、多種離子迅速檢測的優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于食品、食鹽等碘的測定[22]。高效液相色譜法(HPLC)的技術(shù)發(fā)展迅速，因其具有分離效率高、快速簡便、靈敏度高的特點(diǎn)，現(xiàn)已被應(yīng)用于食鹽等物質(zhì)的碘測定中。但是該法需要的儀器較貴，色譜柱也常需更換，操作需由專業(yè)人員進(jìn)行，因而不易推廣。

1.7 電化學(xué)法

常用的電化學(xué)方法包括離子選擇電極法、陰極溶出伏安法、極譜法、毛細(xì)管電泳法等多種方法。電極上的膜對離子有選擇性電位響應(yīng)，離子選擇電極法正是基于此原理進(jìn)行碘含量的測定。其反應(yīng)速率好，敏感性、選擇性高，操作方便，可應(yīng)用于食品中碘的測定[23]。陰極溶出伏安法是將待測物質(zhì)預(yù)電解富集后溶出掃描測量的測定方法，是電化學(xué)中重要的測定碘含量的方法，其特點(diǎn)是操作簡單、靈敏度高、成本低、干擾較少。極譜分析法是根據(jù)電解IO3-稀溶液而得的極譜圖(電流—電壓曲線)進(jìn)行定量分析的方法，其特點(diǎn)是分析速度快，準(zhǔn)確性、靈敏度高，選擇性好。毛細(xì)管電泳法是一種較新的測定碘的方法，其特點(diǎn)是對樣品處理要求低、準(zhǔn)確性好、操作時(shí)間短[24]。

1.8 其他方法

其他尚有如電感耦合等離子發(fā)射光譜法(ICP-OES)、X射線熒光法、快速檢測試劑盒、電位滴定等方法測定碘含量。ICP-OES通常以間接化學(xué)反應(yīng)獲得碘含量，準(zhǔn)確性多依賴于化學(xué)反應(yīng)情況，且影響因素較多，故日常應(yīng)用較少。X射線熒光法利用X射線熒光，激發(fā)需測元素，操作簡便、結(jié)果可靠、穩(wěn)定性好，尤適用于現(xiàn)場測定，但最低檢測限不佳[25]?？焖贆z測試劑盒由淀粉溶液組成，當(dāng)加入碘鹽后，引起藍(lán)紫色著色。根據(jù)著色強(qiáng)度反應(yīng)碘鹽中的碘濃度。許多國家選用快速試劑盒用以區(qū)分加碘鹽與非加碘鹽。其優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單、反應(yīng)迅速，但快速試劑盒測定碘濃度的準(zhǔn)確性令人質(zhì)疑。電位滴定法采用自動滴定機(jī)，建立鹽溶液溶解的化學(xué)計(jì)量終點(diǎn)，此法不僅可用在碘鹽測定中，也可用于其他鹽有關(guān)的物質(zhì)測定，但該法成本較高，儀器需要專業(yè)維護(hù)，故其使用受到限制。

2 結(jié)論

測定食物中碘的方法應(yīng)以精確度好、干擾少、檢出限低、用時(shí)短、成本低、安全性高為標(biāo)準(zhǔn)。滴定法[13]作為我國制鹽工業(yè)通用的碘測定方法，為許多國家認(rèn)可，并廣泛地應(yīng)用于加碘食鹽的測定。然而，該法操作中存在主觀性，容易出現(xiàn)誤差，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。砷鈰催化分光光度法使用歷史久遠(yuǎn)，技術(shù)成熟、可靠，是我國衛(wèi)生行業(yè)用于測定食物、尿液中碘含量的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也是目前對食物、加碘鹽、尿液等樣本進(jìn)行碘含量測定最為重要的方法之一，被各國、各研究機(jī)構(gòu)所應(yīng)用。電感耦合等離子質(zhì)譜法作為新興的碘測定方法，以其獨(dú)特的優(yōu)勢，被越來越多的研究機(jī)構(gòu)所采納，歐洲國家標(biāo)準(zhǔn)即采用該法進(jìn)行食品中的碘含量測定，但該法更適用于研究室檢測，昂貴的花費(fèi)以及頗為專業(yè)的檢測方法，限制了其推廣應(yīng)用(附表)。本文所列出的每種檢測方法都具有其特點(diǎn)，也存在一定的局限性。進(jìn)行碘測定時(shí)，除了篩選檢測方法，對食物來源、當(dāng)?shù)赝寥兰八吹惹闆r也應(yīng)考慮在內(nèi)?！?/p>

附表 碘測定常用方法——傳統(tǒng)方法與新興方法的比較

[1]劉鵬，蘇曉輝，申紅梅，等.2011年全國碘缺乏病病情監(jiān)測結(jié)果分析[J].中華地方病學(xué)雜志，2015，34(3)：181-185.

[2]Robert D，Utiger MD.Iodine nutrition-More is better[J].N Engl J Med，2006，354(26)：2819-2821.

[3]Leung AM，Braverman LE.Consequences of excess iodine[J].Nat Rev Endocrinol，2014，10(3)：136-142.

[4]Kutlu AO，Karat C.Iodine deficiency in pregnant women in the apparently iodine-sufficient capital city of Turkey[J].Clin Endocrinol，2012(77)：615-620.

[5]Wu DS，Deng HW，Wang WY，et al.Catalytic spectrophotometric determination of iodine in coal by pyrohydrolysis decomposition[J].Anal Chim Acta，2007，601(2)：183-188.

[6]Barker SB，Humphrey MJ，Soley MH.The clinical determination of protein-bound iodine[J].J Clin Invest，1951，30(1)：55-62.

[7]Teng WP，Shan ZY，Teng XC.Effect of iodine intake on thyroid diseases in China[J].N Engl J Med，2006，354(26)：2783-2793.

[8]Pino S，F(xiàn)ang SL，Braverman LE.Ammonium persulfate：a new and safe method for measuring urinary iodine by ammonium persulfate oxidation[J].Exp Clin Endocr Diab，1998，106(Suppl.3)：S22-S27.

[9]Jooste PL，Strydom E，Btech.Methods for determination of iodine in urine and salt[J].Best Pract Res Clin Endocrinol Metab，2010(24)：77-88.

[10]Kassim IAR，Moloney G，Busili A，et al.Iodine intake in Somalia is excessive and associated with the source of household drinking water[J].J.Nutr，2014(144)：375-381.

[11]Shelor CP，Dasgupta PK.Review of analytical methods for the quantification of iodine in complex matrices[J].Anal Chim Acta，2011，702(1)：16-36.

[12]Shoaibi ZA，Gouda AA.Extractive spectrophotometric method for the determination of tropicamide[J].J Young Pharm，2012，4(1)：42-48.

[13]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).制鹽工業(yè)通用試驗(yàn)方法碘的測定[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社：2012.

[14]Mao G，Ding G，Lou X，et al.Survey of iodine nutritional status in 2011，Zhejiang，China[J].Asia Pac J Clin Nutr，2015，24(2)：234-44.

[15]Mesko MF，Mello PA，Bizzi CA.Iodine determination in food by inductively coupled plasma mass spectrometry after digestion by microwave-induced combustion[J].Anal Bioanal Chem，2010，398(2)：1125-1131.

[16]Leufroy A，No?l L，Bouisset P，et al.Determination of total iodine in French Polynesian foods：Method validation and occurrence data[J].Food Chem，2015(169)：134-140.

[17]Nyenwe EA，Dagogo-Jack S.Recognizing iodine deficiency in iodine-replete environments[J].N Engl J Med，2007，357(12)：1263-1264.

[18]Hou XL，Dahlgaard H，Rietz B，et al.Pre-separation neutron activation analysis of seawater，urine and milk for iodide and iodate[J].J Radioanal Nucl Chem，2000，244(1)：87-91.

[19]Yebra MC，Bollaín MH.A simple indirect automatic method to determine total iodine in milk products by flame atomic absorption spectrometry[J].Talanta，2010，82(2)：828-833.

[20]Mitsuhashi T，Kaneda Y.Gas chromatographic determination of total iodine in foods[J].J Assoc Off Anal Chem，1990(73)：790-792.

[21]Xu XR，Li HB，Gu JD，et al.Determination of iodate in iodized salt by reversed-phase high-performance liquid chromatography with UV detection[J].Chromatographia，2004，60(11-12)：721-723.

[22]Hammer D，Andrey D.Comparison of ion-selective electrode and inductively coupled plasma-mass spectrometry to determine iodine in milk-based nutritional products[J].J AOAC Int，2008(6)：1397-1401.

[23]Sun J，Wang D，Cheng H，et al.Use of ion-pairing reagent for improving iodine speciation analysis in seaweed by pressure-driven capillary electrophoresis and ultraviolet detection[J].J Chromatogr A，2015(1379)：112-117.

[24]Yamaguchi N，Nakano M，Takamatsu R，et al.Inorganic iodine incorporation into soil organic matter：evidence from iodine K-edge X-ray absorption near-edge structure[J].J Environ Radioact，2010，101(6)：451-457.

[25]Galba′cs G，Szorcsik A，Galba′cs Z，et al.Slurry nebulization ICP-AES spectrometry method for the determination of tin in organotin(IV)complexes[J].Talanta，2000，52(6)：1061-1067.

[26]李冰，楊紅霞.電感耦合等離子體質(zhì)譜原理和應(yīng)用[M].北京：地質(zhì)出版社，2005.

(責(zé)任編輯 唐建敏)

Determination Methods of Iodine in Foodstuff

XIANG Ping-ping，XU Shu-hang，LIU Chao
(Endocrine and Diabetes Center，Affiliated Hospital of Integrated Chinese and Western Medicine，Nanjing University of Traditional Chinese Medicine/Key Laboratory of TCM Syndrome & Treatment of Yingbing of State Administration of Traditional Chinese Medicine，Nanjing 210028，China)

Analytical methods for iodine content in food include spectrophotometry methods，titration methods，the inductively coupled plasma mass-spectrometer methods(ICP-MS)，neutron activation analysis(NAA)，atomic absorption spectrometry(ASS)，chromatographic methods，electrochemical methods，rapid test kits，inductively coupled plasma optical emission spectrometry(ICP-OES)，X-ray fluorescence methods and so on.Arsenic-cerium catalytic spectrophotometry methods have been proven to be a suitable method because of its high accuracy.ICP-MS is an advanced method with excellent accuracy，while titration method is simple and fast.Other methods are not widely used because they either requires expensive devices with qualified personnel，or comprehensive oxidative sample digestion with low accuracy to remove potential interferences prior to analysis.

iodine；foodstuff；determination methed；Arsenic-cerium Catalytic Spectrophotometry；Inductively Coupled Plasma Mass-spectrometer Method

江蘇省中醫(yī)局省級條件建設(shè)與民生科技專項(xiàng)基金(項(xiàng)目編號：BL2013040)；江蘇省省級中醫(yī)名科建設(shè)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：2100202)。

相萍萍(1989— )，女，碩士，住院醫(yī)師，研究方向：碘與甲狀腺疾病。

劉 超(1961— )，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：內(nèi)分泌與代謝病。