劉冬蓮，沈天驕，劉立華，劉會媛,

（1.唐山師范學(xué)院化學(xué)系，河北 唐山 063000；2.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150081）

碘是人體必需的微量元素，是合成甲狀腺激素的主要原料，具有重要的生理功能，缺乏時會危害嬰兒腦發(fā)育和成人大腦功能，嚴(yán)重時可造成克汀病[1]，但過多的碘也能引起甲狀腺腫和甲狀腺機(jī)能減退[2-3]。因此，人體碘攝入量規(guī)定為140～200 μg/d[3]，食用加碘的鹽能有效地對人體補(bǔ)碘，因此建立高靈敏度、高選擇性食鹽中痕量碘的測定方法是一項非常有意義的工作。

目前測定痕量碘的方法主要有：褪色法[4-8]、阻抑動力學(xué)分光光度法[911]、分光光度法[11-15]、催化動力學(xué)光度法[16-17]、毛細(xì)管法[18]、電化學(xué)法[20-21]等。近年來，隨著研究工作深入，在某些褪色反應(yīng)體系中引入表面活性劑，方法的靈敏度或分析性能得到明顯的提高或改善，但以表面活性劑作為增效試劑，應(yīng)用于碘的動力學(xué)分析法報道較少。

實驗表明，在醋酸介質(zhì)中，溴化鉀催化KIO3氧化熒光黃使其發(fā)生褪色反應(yīng)，加入表面活性劑芐基三乙基氯化銨后，可提高靈敏度，褪色前后的吸光度差值ΔA與KIO3的質(zhì)量濃度呈正比。實驗探究了KIO3氧化熒光黃褪色反應(yīng)的最佳條件，建立了測定微量碘的新方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

KIO3（質(zhì)量濃度20 μg/mL）：稱取0.100 0 g優(yōu)級純KIO3于50 mL燒杯中加水溶解，然后轉(zhuǎn)移到500 mL的容量瓶中用水定容至刻度，得質(zhì)量濃度0.2 g/L的溶液，使用時再稀釋至所需的質(zhì)量濃度。

熒光黃（質(zhì)量濃度0.1 g/L） 義烏市興玲顏料有限公司；芐基三乙基氯化銨（質(zhì)量濃度1.0 g/L） 百順（北京）化學(xué)科技有限公司；阿拉伯樹膠（質(zhì)量濃度1.0 g/L） 上海索萊寶生物科技有限公司；β-環(huán)糊精（質(zhì)量濃度1.0 g/L） 上海試劑公司；2.0 mol/L溴化鉀、8.0 mol/L醋酸 天津市永大化學(xué)試劑有限公司；精制碘鹽（質(zhì)量濃度3.6～6.6 μg/mL）、低鈉鹽（質(zhì)量濃度3.6～6.6 μg/mL） 孝感廣鹽華源制鹽有限公司；臻純鹽（質(zhì)量濃度3.6～6.6 μg/mL） 湖北益鹽堂健康鹽制鹽有限公司；實驗用水均為一級純水，其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

722S型可見分光光度計 上海棱光技術(shù)有限公司；AR1140電子天平 上海奧豪斯國際貿(mào)易有限公司；SYP-ⅢS型玻璃恒溫水浴 南京桑力電子設(shè)備廠；可調(diào)電爐 天津市泰斯特儀器有限公司；TU-1810紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.3 方法

取兩支潔凈10 mL比色管，依次加入8.0 mol/L醋酸溶液1.00 mL，2.0 mol/L溴化鉀溶液2.00 mL，質(zhì)量濃度0.1 g/L熒光黃溶液1.00 mL，質(zhì)量濃度1.0 g/L芐基三乙基氯化銨2.00 mL，在其中一支比色管中加入標(biāo)準(zhǔn)KIO3（質(zhì)量濃度20 μg/mL）溶液1.00 mL（催化體系），另一份不加（非催化體系），用一級純水稀釋至刻度，搖勻后于沸水浴中加熱20 min后，取出，流水冷卻5 min。以水作參比，用1 cm比色皿，在438.5 nm波長處測定催化體系溶液和非催化體系溶液吸光度A和A0，吸光度差值ΔA=A0－A。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸收光譜曲線繪制

按照實驗方法，以水作為參比，用1 cm比色皿，在紫外-可見分光光度計波長300～600 nm范圍內(nèi)掃描催化體系和非催化體系的吸光度，結(jié)果見圖1。

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

由圖1可看出，催化體系和非催化體系均在438.5 nm波長處有最大吸收，且非催化體系吸光度比催化體系吸光度明顯大，認(rèn)為是單純的褪色反應(yīng)，實驗選擇438.5 nm為測定波長。

2.2 酸用量的影響

按照實驗方法，測試了鹽酸、磷酸、醋酸3 種酸對反應(yīng)體系的影響，結(jié)果表明醋酸效果最佳。其他條件不變，改變醋酸的用量，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，然后以醋酸的用量為橫坐標(biāo)，ΔA為縱坐標(biāo)作圖，得出的結(jié)果見圖2。

圖2 醋酸用量ΔA曲線Fig.2 Relationship between absorbance difference and acetic acid dosage

由圖2可知，醋酸用量對ΔA的影響很大，醋酸用量在1.00 mL以內(nèi)隨醋酸用量的增加而明顯加大，在1.00～3.50 mL范圍內(nèi)隨醋酸用量增加而明顯減小，醋酸用量在1.00 mL時ΔA最大，故實驗選用加入8.0 mol/L醋酸溶液1.00 mL。

2.3 熒光黃用量的影響

按實驗方法，保持其他條件不變，改變熒光黃的用量，分別加入0.1 g/L熒光黃0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00 mL，然后以熒光黃的用量為橫坐標(biāo)，ΔA為縱坐標(biāo)作圖，得出的結(jié)果見圖3。

圖3 熒光黃用量ΔA曲線Fig.3 Relationship between absorbance difference and fl uorescent yellow dosage

由圖3可看出，在熒光黃用量在1.00 mL以內(nèi)時，ΔA隨著熒光黃用量增加明顯加大，但在熒光黃用量大于1.00 mL時，ΔA隨著熒光黃用量增加而變小，用量在1.00 mL時ΔA最大。實驗選用加入質(zhì)量濃度0.1 g/L熒光黃溶液1.00 mL。

2.4 溴化鉀用量的影響

按照實驗方法，保持其他條件不變，改變溴化鉀的用量，分別加入2.0 mol/L溴化鉀0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00 mL，然后以溴化鉀的用量為橫坐標(biāo)，ΔA為縱坐標(biāo)作圖，得出的結(jié)果見圖4。

圖4 溴化鉀用量ΔA曲線Fig.4 Relationship between absorbance difference and potassium bromid dosage

由圖4可以表明，褪色反應(yīng)體系中若不加入溴化鉀，褪色反應(yīng)速度很慢，加入適量溴化鉀，可大大提高褪色反應(yīng)速度。經(jīng)實驗，2.0 mol/L溴化鉀的用量在0.00～2.00 mL時ΔA隨溴化鉀的用量的增加而增大，超過2.00 mL隨著溴化鉀用量的增加ΔA值變小，在2.00 mL時ΔA最大。故選用加入2.0 mol/L溴化鉀溶液2.00 mL。

2.5 反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間的影響

2.5.1 反應(yīng)溫度的影響

按照實驗方法，保持其他條件不變，改變反應(yīng)溫度，依次測定20、30、40、50、60、70、80、100 ℃條件下的ΔA值，然后以溫度為橫坐標(biāo)，ΔA為縱坐標(biāo)作圖，得出的結(jié)果見圖5。

圖5 反應(yīng)溫度ΔA曲線Fig.5 Relationship between absorbance difference and reaction temperature

圖5表明，反應(yīng)溫度對實驗影響較大。體系在室溫條件下幾乎不反應(yīng)，反應(yīng)在20～100 ℃范圍內(nèi)進(jìn)行，溫度升高，反應(yīng)速度加快，反應(yīng)溫度在100 ℃時ΔA最大。故實驗選用反應(yīng)溫度為100 ℃。

2.5.2 反應(yīng)時間的影響

按照實驗方法，保持其他條件不變，改變反應(yīng)時間，在沸水浴下依次加熱5、10、15、20、25、30 min，然后以反應(yīng)時間為橫坐標(biāo)，ΔA為縱坐標(biāo)作圖，得出的結(jié)果見圖6。

圖6 反應(yīng)時間ΔA曲線Fig.6 Relationship between absorbance difference and reaction time

圖6表明，反應(yīng)時間對ΔA的影響很大，在0～20 min范圍內(nèi)反應(yīng)速度隨著反應(yīng)時間的延長而ΔA明顯增大，在20～30 min范圍內(nèi)ΔA隨著反應(yīng)時間的延長而明顯減小，20 min時ΔA最大，故選用在100 ℃條件下加熱20 min為反應(yīng)時間。

2.6 表面活性劑的選擇及用量

2.6.1 表面活性劑的選擇

按照實驗方法，分別加入質(zhì)量濃度1.0 g/L芐基三乙基氯化銨、阿拉伯樹膠、β-環(huán)糊精3種表面活性劑2 mL對反應(yīng)體系的影響，結(jié)果見表1。

表1 表面活性劑的選擇Table 1 Selection of optimal surfactant

表1結(jié)果表明，加入相同質(zhì)量濃度相同體積的表面活性劑芐基三乙基氯化銨、阿拉伯樹膠、β-環(huán)糊精后，對實驗都有增敏作用，其中芐基三乙基氯化銨的ΔA值最大，阿拉伯樹膠的ΔA次之，β-環(huán)糊精后變化不明顯，說明芐基三乙基氯化銨的增敏作用最好，因此選擇芐基三乙基氯化銨為表面活性劑。

2.6.2 表面活性劑的用量

按照實驗方法，在其他條件不變的基礎(chǔ)上，改變表面活性劑芐基三乙基氯化銨的用量，分別加入質(zhì)量濃度1.0 g/L 芐基三乙基氯化銨0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50 mL，然后以芐基三乙基氯化銨的用量為橫坐標(biāo)，ΔA為縱坐標(biāo)作圖，得出的結(jié)果見圖7。ΔA在0.00～2.00 mL范圍內(nèi)隨芐基三乙基氯化銨用量的增加而明顯增大，在2.00～3.50 mL范圍內(nèi)隨芐基三乙基氯化銨用量的增加而明顯減小，用量在2.00 mL時ΔA最大，實驗選用加入1.0 g/L芐基三乙基氯化銨溶液2.00 mL。

圖7 芐基三乙基氯化銨用量ΔA曲線Fig.7 Relationship between absorbance difference and benzyl triethyl ammonium chloride dosage

2.7 試劑添加順序的影響

按照實驗方法，保持其他條件不變，改變試劑的添加順序，見表2，然后以編號為橫坐標(biāo)，ΔA為縱坐標(biāo)作圖，得出的結(jié)果見圖8。

表2 試劑添加順序Table 2 Orders of adding reagents

圖8 試劑滴加順序的影響曲線Fig.8 In fluence of different orders of adding reagents

由圖8可知，不同的試劑添加順序，得出的吸光度的差值不同。1～6號ΔA值逐漸升高，6～9號ΔA值開始下降，6號時ΔA最大，因此確定試劑添加順序為醋酸+溴化鉀+熒光黃+芐基三乙基氯化銨+KIO3。

2.8 體系的穩(wěn)定性

按實驗方法，以水為參比，測定待測溶液的吸光度差值，改變放置時間的長短，依次測定試樣放置時間為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以后吸光度的變化情況，然后以時間為橫坐標(biāo)，ΔA為縱坐標(biāo)作圖，得出的結(jié)果見圖9。

圖9 體系穩(wěn)定性實驗Fig.9 Stability of the reaction system

結(jié)果表明，反應(yīng)后的體系較穩(wěn)定，在室溫條件下，放置時間在1.0 h內(nèi)時ΔA變化僅為0.001，在4.0 h內(nèi)ΔA變化僅為0.002，說明此反應(yīng)體系穩(wěn)定性好。

2.9 工作曲線、檢出限

按實驗方法，分別加入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的待測溶液，測定待測溶液的A，計算ΔA，然后以kIO3質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)作圖，以ΔA為縱坐標(biāo)作圖，得出的結(jié)果見圖10。

圖10 工作曲線Fig.10 Working curve

經(jīng)計算得回歸方程為ΔA=0.201 6ρ+0.012 8（μg/mL，KIO3），相關(guān)系數(shù)R2=0.999 0，kIO3質(zhì)量濃度在0.40～3.00 μg/mL范圍內(nèi)與ΔA呈良好的線性關(guān)系，由方程求得KIO3的表觀摩爾吸光系數(shù)為4.31×104L/（mol·cm），A=Kbc（式中：A為吸光度；K為摩爾吸光系數(shù)；c為溶液濃度；b為比色皿寬度），按DL=（k×sb）/S方程計算檢出限，式中，sb為空白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差；k為常數(shù)，取3；S為斜率。計算得檢出限為0.137 μg/mL。

2.10 干擾離子

用含碘為20 μg/mL的kIO3溶液，按實驗方法測定，得ΔA為0.421；在同樣標(biāo)準(zhǔn)溶液中，按實驗方法，測定20 μg/mL的碘，相對誤差不超過±5%，以下離子（以mg/kg計）不干擾測定：Na+（73.70）、Cl－（126.31）；k+、Br－（5.31）、Ag+（0.06）、Fe3+（0.96）。氧化性陽離子Pb2+（5.20）；氧化性陰離子、、等干擾嚴(yán)重，但含的樣品一般不含這些氧化性陰離子。

2.11 樣品的測定

由于加碘食鹽中的碘以碘酸鉀形式加入，所以可以直接測定。分別移取精制碘鹽、臻純鹽、低鈉鹽1.00 mL于10 mL比色管中，按照實驗方法操作（為消除樣品中大量NaCl的影響，在制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時，空白樣品比色管中加入1.00 mL NaCl溶液，測定ΔA，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程計算市售加碘食鹽中碘的含量C（mg/kg），并作加標(biāo)回收率實驗，結(jié)果見表3。

表3 食鹽中碘的測定結(jié)果（n=6）Table 3 Results of determination of iodine in table salt (n=6)

表4 國標(biāo)法測定結(jié)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，方法有較高的精密度，RSD為0.83%～1.47%，加入碘的回收率為98.1%～98.4%，表明其具有一定的準(zhǔn)確可靠性。

3 結(jié) 論

實驗采用熒光黃褪色分光光度法測定食鹽中的微量碘，在醋酸介質(zhì)中，溴化鉀催化KIO3氧化熒光黃使其發(fā)生褪色反應(yīng)，加入表面活性劑芐基三乙基氯化銨后，可提高靈敏度，褪色前后的ΔA與KIO3的質(zhì)量濃度呈正比。方法的最大吸收波長在438.5 nm，在此條件下測定，定量測定的線性范圍為0.40～3.00 μg/mL，表觀摩爾吸光系數(shù)為4.31×104L/（mol·cm），相關(guān)系數(shù)R2=0.999 0，檢出限為0.137 μg/mL。用于測定加碘食鹽中的碘，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為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-PI?IEIRO 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, 張艷君.丁基羅丹明B氧化褪色光度法測定食鹽中的碘含量[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, 35(35): 11351; 11360.

[5]劉宏, 顧正彪, 洪雁, 等.甲基橙褪色分光光度法定量測定α-環(huán)糊精[J].中國糧油學(xué)報, 2008, 23(5): 186-189.

[6]劉煥云, 張香美, 劉智勇.甲基紅氧化褪色光度法測定微量碘[J].食品研究與開發(fā), 2006, 27(2): 115-117.

[7]吳利歡, 劉賢坤.甲酚紅氧化褪色光度法測定海帶中的微量碘[J].食品研究與開發(fā), 2007, 28(8): 144-147.

[8]馬衛(wèi)興, 劉英紅, 沙鷗, 等.靛紅退色光度法測定食鹽中碘的研究[J].中國調(diào)味品, 2010, 35(4): 100-102.

[9]嚴(yán)小平, 李成平, 李立.阻抑動力學(xué)分光光度法測定痕量碘[J].光譜實驗室, 2009, 26(2): 186-189.

[10]陳燕清, 顏流水, 陳剛.阻抑動力學(xué)光度法測定海帶和紫菜中微量碘[J].南京航空大學(xué)學(xué)報.2009, 23(3): 24-27.

[11]王曉菊, 郭飛君, 李曉莉, 等.阻抑-催化褪色動力學(xué)光度法測定食鹽中的微量碘[J].分析科學(xué)報, 2006, 22(4) :72-74.

[12]王勇, 倪永年.動力學(xué)分光光度法測定食用碘鹽中碘酸根[J].光譜學(xué)與光譜分析, 2008, 28(6): 1387-1389.

[13]郭虹, 楊玉竹.分光光度法測定食鹽中微量碘[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志, 2007, 17(11): 2106; 2116.

[14]劉英紅, 馬衛(wèi)興, 何倩, 等.聯(lián)苯胺分光光度法測定食鹽中碘含量[J].理化檢驗: 化學(xué)分冊, 2010, 46(1): 74-75.

[15]翟好英, 鄭開秀, 黃成華.苯胺藍(lán)增色光度法測定食鹽中的碘[J].分析實驗室, 2007, 26(7): 45-47.

[16]徐敏, 郝義.催化動力學(xué)光度法測定痕量的碘[J].化學(xué)與粘合, 2007,29(3): 174.

[17]白林山, 黎偉利.靛藍(lán)胭脂紅-溴酸鉀體系催化光度法測定微量碘[J].分析實驗室, 2001, 20(30): 46-47.

[18]蔡成翔, 蘭翠玲.毛細(xì)管管數(shù)滴微型滴定法現(xiàn)場快速測定食鹽中的碘酸鉀[J].食品科學(xué), 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]劉葵, 孫衍華, 汪建民.加碘食鹽中微量碘的離子選擇性電極測定[J].分析實驗室, 2006, 25(6): 46-48.

[22]衛(wèi)生部.食品衛(wèi)生檢驗方法: 理化部分[M].北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1986: 165.