王健,于艷艷,程月紅,馮煒,李靜,高牡丹,鮑連艷
(山東省食品藥品檢驗(yàn)研究院,濟(jì)南 250102)
碘是合成甲狀腺所必需的原料,是維持人體生命活動(dòng)極為重要的微量元素之一[1]。人體攝入的碘過多或過少對(duì)健康都是有害的,碘缺乏可引起地方性甲狀腺腫、地方性克汀病和對(duì)兒童智力發(fā)育的潛在性損傷,而碘過量會(huì)導(dǎo)致甲狀腺功能減退癥、甲狀腺腫大等臨床表現(xiàn)[2]。在防治碘缺乏病的補(bǔ)碘措施中,食鹽加碘被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)、最簡(jiǎn)便、最安全、最適用的方法[3]。因此加碘食鹽對(duì)于人體攝入碘元素具有重要作用,在我國(guó)碘鹽的加碘量為20~30 mg/kg(以I計(jì))[4]。加碘食鹽碘含量檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性是保證碘鹽質(zhì)量安全的基礎(chǔ)[5],而檢測(cè)方法的適用性則是保證結(jié)果準(zhǔn)確的關(guān)鍵。食鹽中碘含量的檢測(cè)方法主要為滴定法等傳統(tǒng)方法,近幾年也出現(xiàn)了一些基于分散液液微萃取、濁點(diǎn)萃取等新型前處理技術(shù)的分析檢測(cè)方法。
鹽業(yè)體制改革的深入推進(jìn)極大地激活了鹽業(yè)市場(chǎng)的活力,激發(fā)了鹽企生產(chǎn)和研發(fā)的積極性。為了占據(jù)更多市場(chǎng)份額,提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,企業(yè)紛紛研制推出一系列多品種食鹽。多品種食鹽是指添加營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑、調(diào)味輔料或經(jīng)特殊工藝加工制得的食鹽[6]。為了配合國(guó)家減鹽行動(dòng),GB 14880-2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》于2013年1月1日實(shí)施后,取消了食鹽作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑的載體[7],營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化鹽退出了時(shí)代的舞臺(tái),取而代之的是添加各種具有營(yíng)養(yǎng)保健功能的輔料加工而成的營(yíng)養(yǎng)鹽、微量元素鹽等新品種,食鹽正向著復(fù)合型、多品種、營(yíng)養(yǎng)化、功能化等方面升級(jí)轉(zhuǎn)型[8]。有文獻(xiàn)報(bào)道的多品種鹽碘含量的研究主要集中在海藻碘鹽這類產(chǎn)品,而新型多品種鹽因其輔料成分復(fù)雜,輔料對(duì)碘含量的檢測(cè)可能會(huì)產(chǎn)生干擾,可能出現(xiàn)方法不適用導(dǎo)致結(jié)果偏高或偏低的情況。文章介紹了食鹽中碘含量的檢測(cè)方法,并對(duì)多品種鹽輔料對(duì)碘含量測(cè)定的影響進(jìn)行了分析探討,旨在為企業(yè)和檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)選擇合適的碘含量檢測(cè)方法提供參考,以期為食鹽中碘含量的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支撐。
歷史上我國(guó)食鹽專營(yíng)制度延續(xù)了2000多年,我國(guó)目前的鹽業(yè)專營(yíng)始于1996年5月,當(dāng)時(shí)為保障食鹽加碘,國(guó)務(wù)院發(fā)布《食鹽專營(yíng)辦法》。2006年4月,國(guó)家發(fā)改委根據(jù)《食鹽專營(yíng)辦法》又頒布了《食鹽專營(yíng)許可證管理辦法》。2014年4月,國(guó)家發(fā)改委廢除《食鹽專營(yíng)許可證管理辦法》,食鹽專營(yíng)許可證管理由中央政府下放到地方政府。國(guó)務(wù)院于2016年4月22日頒布《鹽業(yè)體制改革方案》,該方案提出堅(jiān)持食鹽專營(yíng)制度、改革食鹽定價(jià)機(jī)制和取消食鹽產(chǎn)、運(yùn)、銷等環(huán)節(jié)計(jì)劃管理。為保障鹽業(yè)體制改革順利進(jìn)行,2017年12月26日國(guó)務(wù)院修訂并施行了新版《食鹽專營(yíng)辦法》,《鹽業(yè)管理?xiàng)l例》同時(shí)廢止,至此鹽業(yè)體制改革塵埃落定。
鹽改后面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),企業(yè)要想得以生存壯大,除了降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量外,必須尋求一條新的發(fā)展之路,充分開發(fā)多品種鹽產(chǎn)品,拓展市場(chǎng)占有率。在我國(guó)多品種鹽開發(fā)起步較晚,直到20世紀(jì)80年代我國(guó)才開始生產(chǎn)多品種鹽。我國(guó)多品種鹽的發(fā)展經(jīng)歷了營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化鹽、調(diào)味鹽、低鈉鹽等;認(rèn)證類(包括綠色食鹽、清真食鹽、地標(biāo)食鹽等);海藻碘類三個(gè)階段,目前多品種鹽的產(chǎn)品研發(fā)方向主要為添加食材提取物、食品配料類方面[9],如添加富含多種氨基酸的沙棘粉生產(chǎn)沙棘碘鹽[10],趙國(guó)勇等[11]研究山梨醇對(duì)鹽產(chǎn)品晶型結(jié)構(gòu)的影響,為多品種鹽的研發(fā)開拓了新的思路。
GB 26878-2011《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食用鹽碘含量》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在食用鹽中加入的碘強(qiáng)化劑包括碘酸鉀、碘化鉀和海藻碘。根據(jù)《食鹽加碘消除碘缺乏危害管理?xiàng)l例》規(guī)定,應(yīng)主要使用碘酸鉀。
碘化鉀的優(yōu)點(diǎn)是含碘量高、溶解度大,用于補(bǔ)碘效果好,我國(guó)最早使用的是碘化鉀加碘,但是碘化鉀化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定[12]。碘化鉀在干燥空氣中穩(wěn)定,在濕空氣中容易潮解,遇光及空氣易析出游離碘而呈黃色。碘化鉀由于化學(xué)性質(zhì)較活潑,易被氧化成碘單質(zhì)析出,因此采用碘化鉀作補(bǔ)碘劑時(shí),通常需要添加穩(wěn)定劑和干燥劑。由于碘化鉀穩(wěn)定性較差,目前企業(yè)已很少使用碘化鉀[13]。
碘酸鉀是一種較穩(wěn)定的含碘化合物,作為無(wú)機(jī)補(bǔ)碘劑、碘酸鉀的化學(xué)性質(zhì)較碘化鉀更穩(wěn)定,我國(guó)從20世紀(jì)90年代初開始在全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用碘酸鉀加碘。由于碘酸鉀在碘鹽生產(chǎn)加工、儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)冗^程中不易損耗,目前我國(guó)普遍采用碘酸鉀作補(bǔ)碘劑。
衛(wèi)生部于1998年批準(zhǔn)了一種比無(wú)機(jī)補(bǔ)碘劑更加穩(wěn)定的補(bǔ)碘劑——海藻碘用于食鹽生產(chǎn)。海藻碘含有有機(jī)酪氨酸碘,可以被人體直接吸收,是一種理想的天然補(bǔ)碘新產(chǎn)品。海藻碘是從海洋藻類中提取的含有機(jī)碘、海藻多糖、甘露醇等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一種復(fù)合食品添加劑。與無(wú)機(jī)碘相比,一方面海藻碘不受因蛋白質(zhì)攝取不足而影響對(duì)碘元素吸收的限制,為特需人群及特需地區(qū)提供了科學(xué)補(bǔ)碘產(chǎn)品;另一方面海藻碘性質(zhì)穩(wěn)定,130 ℃不揮發(fā),高溫烹調(diào)的損失率低[14]。湯宜聽等[15]對(duì)添加海藻碘提取液的海藻碘食鹽中碘的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在300 ℃以下海藻碘食鹽中碘基本不流失,海藻碘的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定。
在我國(guó)食鹽碘含量測(cè)定主要采用國(guó)標(biāo)推薦的直接滴定法和氧化還原滴定法,而國(guó)際食品法典委員會(huì)(CAC)采用歐鹽協(xié)會(huì)推薦的硫代硫酸鈉滴定分析法、ICP-OES法(電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法)或世界衛(wèi)生組織/聯(lián)合國(guó)兒童基金會(huì)/國(guó)際控制碘缺乏病理事會(huì)(WHO/UNICEF/ICCIDD)推薦的滴定法。國(guó)內(nèi)外食鹽碘含量檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)的比較見表1。目前食鹽中碘含量的檢測(cè)方法主要有傳統(tǒng)的滴定法以及新興的幾類檢測(cè)方法。
表1 國(guó)內(nèi)外食鹽碘含量檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)的比較Table 1 Comparison of standards for detecting iodine content in salt at home and abroad
我國(guó)現(xiàn)行有效的碘含量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法是直接滴定法和次氯酸鈉氧化還原滴定法。直接滴定法適用于添加碘酸鹽的加碘食鹽中碘的測(cè)定,檢測(cè)速度快、試劑用量少,而次氯酸鈉氧化還原滴定法適用于添加碘化物或含有還原物質(zhì)的加碘食鹽中碘的測(cè)定,雖然操作繁瑣,耗時(shí)長(zhǎng),但結(jié)果可靠性高。另外,碘含量測(cè)定也可采用溴氧化滴定法[20]、高錳酸鉀氧化滴定法[21]。普遍認(rèn)為氧化還原滴定法測(cè)定的是食鹽中總碘含量。
溴氧化滴定法依據(jù)酸性條件下碘離子經(jīng)溴氧化成碘酸根,用甲酸鈉去除剩余的溴,碘酸根氧化碘化鉀析出碘單質(zhì),再用硫代硫酸鈉溶液滴定從而測(cè)定碘含量。溴氧化滴定法是食鹽碘含量測(cè)定的經(jīng)典方法,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠,但溴水極易揮發(fā),污染環(huán)境,有害人體健康。為解決加鈣營(yíng)養(yǎng)鹽碘含量測(cè)定過程中結(jié)果偏低的問題,楊新玲[22]在溴氧化還原滴定法基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),先用EDTA將鈣掩蔽起來(lái),再用硫代硫酸鈉溶液滴定。該方法簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確,精密度為0.35%~1.07%,回收率為96.33%~100.60%。
高錳酸鉀氧化滴定法采用高錳酸鉀作為氧化劑,用硫酸聯(lián)胺去除剩余的高錳酸鉀,再用硫代硫酸鈉滴定進(jìn)而測(cè)定鹽中碘含量。該方法操作簡(jiǎn)便、快速準(zhǔn)確、毒性低、污染小,但高錳酸鉀參與的反應(yīng)過程比較復(fù)雜,對(duì)檢驗(yàn)人員操作的要求比較高。
光譜法測(cè)碘含量主要有原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法兩種。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-OES)檢測(cè)時(shí)存在靈敏度低、樣品中碘的發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間增加而降低、氯離子干擾嚴(yán)重等問題,范哲鋒等[23]在低酸度條件下采用PHD氫化物發(fā)生器將樣品溶液和氧化劑亞硝酸鈉分兩路送入霧化器中,使碘離子氧化為揮發(fā)性的碘單質(zhì),從而提高碘的傳輸效率。該方法檢出限為0.014 μg/mL,精密度為1.2%,碘鹽樣品的平均回收率為99.7%,方法簡(jiǎn)便快速,適用于食鹽中碘含量的檢測(cè)。石金輝等[24]、孫漢文等[25]采用火焰原子吸收光譜法間接測(cè)定碘含量,結(jié)果證明方法可行。
手動(dòng)滴定法滴定終點(diǎn)易受人為因素影響,尤其檢測(cè)大批量樣品時(shí)檢驗(yàn)人員易產(chǎn)生疲勞,增大試驗(yàn)誤差。電位滴定法利用電位變化的突躍判斷滴定終點(diǎn),不受溶液顏色、濁度等因素的影響,可自動(dòng)識(shí)別終點(diǎn),消除主觀誤差,缺點(diǎn)是儀器的成本較高[26]。為了尋求簡(jiǎn)便快速、不受人為因素等影響的食鹽碘含量的檢測(cè)方法,吳學(xué)勤等[27]對(duì)電位滴定法與直接滴定法進(jìn)行了比較研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩種方法無(wú)顯著性差異,用電位滴定法測(cè)定食鹽中碘含量是完全可行的。
極譜法是一類通過測(cè)定電解過程中所得的極化電極的電流-電位或電位-時(shí)間曲線從而確定溶液中被測(cè)物質(zhì)濃度的電化學(xué)分析方法。馬旭等[28]利用極譜波特性檢測(cè)食鹽中總碘含量,該方法具有簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。
分散液液微萃取(DLLME)是一種綠色、環(huán)保的萃取新技術(shù),具有操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、有機(jī)溶劑用量少等優(yōu)點(diǎn)[29]。劉燁等[30]利用海藻碘經(jīng)堿性碳化處理轉(zhuǎn)變?yōu)榈怆x子,碘離子在酸性條件下可與亞硝酸生成碘單質(zhì)的反應(yīng)原理,采用分散液液微萃取技術(shù),分別以四氯化碳為提取劑、乙醇為分散劑提取碘單質(zhì),并結(jié)合酶標(biāo)儀測(cè)定海藻食鹽中的碘含量。該方法碘的線性范圍為1~150 μg/mL,檢出限為0.10 μg/mL,回收率為92.1%~98.5%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.4%~4.1%。
4.6.1 分光光度法
分光光度法是通過測(cè)定被測(cè)物質(zhì)在特定波長(zhǎng)處或一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)光的吸收度,對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法[31]。李偉等[32]基于微量碘溶于水后呈淡黃色,實(shí)驗(yàn)范圍值內(nèi)溶液的顏色與其濃度呈正比關(guān)系的原理,采用分光光度法測(cè)定吸光度,確定食鹽中碘含量。與其他光度法相比,該方法具有綠色環(huán)保、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),可用于食鹽中微量碘的測(cè)定。
4.6.2 濁點(diǎn)萃取-紫外分光光度法
濁點(diǎn)萃取法(CPE)是一種新興的綠色、環(huán)保的液-液萃取技術(shù),該技術(shù)利用表面活性劑的增溶作用和濁點(diǎn)現(xiàn)象分離富集目標(biāo)物,具有操作簡(jiǎn)便、檢出限低、結(jié)果準(zhǔn)確重現(xiàn)性好、不使用揮發(fā)性有機(jī)溶劑、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)[33]。高穎等[34]利用表面活性劑TritonX-100和配位劑碘化鉀對(duì)食鹽中微量碘進(jìn)行濁點(diǎn)萃取,并結(jié)合紫外分光光度計(jì)在288 nm處測(cè)定吸光值從而確定食鹽中碘酸鉀的含量,在優(yōu)化后的最佳實(shí)驗(yàn)條件下,線性范圍為5~30 μg/mL,回收率為99.2%~99.8%。劉燁等[35]研究在酸性介質(zhì)中碘酸鉀與過量碘離子反應(yīng)生成碘單質(zhì),三碘陰離子(I3-)與陽(yáng)離子染料3,6-雙(二甲基氨基)吖啶在弱酸性條件下形成疏水性離子締合物,進(jìn)行濁點(diǎn)萃取,分光光度計(jì)在450 nm處測(cè)定吸光度,間接確定食鹽中碘含量。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,線性范圍為5.0~200 μg/mL,檢出限為0.2 μg/mL,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2%~3.0%,回收率為93.5%~98.8%,該方法準(zhǔn)確度高,精密度良好。
4.6.3 砷鈰催化分光光度法
砷鈰催化法是利用碘離子對(duì)高鈰一亞砷酸氧化還原反應(yīng)具有催化作用的原理來(lái)測(cè)定微量碘[36,37]。段妮等[38]采用過硫酸銨溶液消化海藻鹽樣品,根據(jù)碘催化砷鈰氧化還原反應(yīng)原理,采用分光光度計(jì)于420 nm處測(cè)得吸光度,間接測(cè)定海藻鹽中碘含量。該方法相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.28%~4.93%,簡(jiǎn)單快速,精密度高,適合批量檢驗(yàn)。
總的來(lái)說(shuō),對(duì)于食鹽中碘含量的檢測(cè)方法,傳統(tǒng)的滴定法雖然操作簡(jiǎn)便,結(jié)果準(zhǔn)確,應(yīng)用廣泛,但存在試劑毒性大、污染環(huán)境、方法不適用等問題,因此研制開發(fā)新型的環(huán)保、綠色的檢測(cè)方法并提高方法的適用性將成為今后的研究熱點(diǎn)和方向。
5 多品種鹽輔料對(duì)碘含量檢測(cè)的影響
食鹽中碘含量檢測(cè)方法的適用性除了與碘強(qiáng)化劑類型有關(guān),還受鹵水、輔料等多種因素影響。研究發(fā)現(xiàn),四川的鹽企因地質(zhì)原因,所用的鹵水中含大量的還原性物質(zhì),在產(chǎn)品存放或流通過程中,碘鹽的碘酸鉀與還原性物質(zhì)反應(yīng)而被還原,導(dǎo)致產(chǎn)品中含有碘酸鉀、碘化鉀復(fù)合成分。采用直接滴定法測(cè)定碘含量,檢測(cè)結(jié)果與加入的碘含量相比嚴(yán)重偏低[39]。當(dāng)前我國(guó)多品種鹽市場(chǎng)蓬勃發(fā)展,品種繁多,多品種鹽中添加的輔料成分復(fù)雜,輔料成分對(duì)碘的測(cè)定可能產(chǎn)生干擾,而目前相關(guān)的研究文獻(xiàn)報(bào)道較少。
含鈣高的輔料,因鈣離子含量高,溶解時(shí)比較困難,需用磷酸將樣品溶解再按照標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)。采用次氯酸鈉氧化還原滴定法時(shí),鈣離子與草酸反應(yīng)生成不溶的草酸鈣,因此樣品稱量時(shí)要減半,或者采用溴水氧化法。
碘與氨基酸在適宜的溫度、溶劑、催化等條件下,氨基酸中的氨基和羧基能同時(shí)與碘發(fā)生配位,形成穩(wěn)定的碘配合物[40]。在高級(jí)哺乳動(dòng)物體內(nèi)碘以碘化氨基酸的形式集中在甲狀腺內(nèi),人體內(nèi)甲狀腺利用碘和酪氨酸合成甲狀腺激素,甲狀腺激素就是氨基酸碘復(fù)合物中的一類,這一點(diǎn)也證明在生物體內(nèi)碘可與氨基酸類物質(zhì)反應(yīng)。在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn),輔料中添加固態(tài)調(diào)味料(含氨基酸類物質(zhì))的加碘多品種鹽(如氨基酸碘鹽)碘含量的檢測(cè)采用直接滴定法和氧化還原滴定法結(jié)果均偏低,分析原因可能為在一定條件下輔料中的氨基酸與碘發(fā)生反應(yīng),使結(jié)果與實(shí)際添加量相比明顯偏低。采取適當(dāng)?shù)那疤幚泶胧?huì)消除干擾,如沉淀蛋白操作。
鮮蔬及食用菌提取液通常含有還原類物質(zhì),如維生素C具有較強(qiáng)的還原性,還有活性多糖、維生素E、胡蘿卜素等還原性物質(zhì)。在實(shí)際檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),未加碘的鮮蔬鹽中添加了天然提取的植物性呈鮮物質(zhì)鮮蔬調(diào)味液,該提取物富含菌菇、筍類中的還原性成分[41]。采用氧化還原滴定法測(cè)定碘含量時(shí),該類物質(zhì)可與氧化劑次氯酸鈉發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)物可使碘化鉀還原為碘單質(zhì),從而出現(xiàn)結(jié)果偏高的假陽(yáng)性。與此同時(shí),直接滴定法測(cè)定碘含量的結(jié)果與未加碘的生產(chǎn)實(shí)際情況一致也進(jìn)一步證實(shí)了該推測(cè)。
近年來(lái)監(jiān)督抽檢結(jié)果發(fā)現(xiàn),食鹽產(chǎn)品主要的不合格項(xiàng)目是碘含量,分析原因主要為樣品加碘不均勻,除此之外,隨著多品種鹽的不斷出現(xiàn),碘含量的檢測(cè)方法不適用含特殊輔料的樣品基質(zhì)也是原因之一,而目前相關(guān)的研究文獻(xiàn)報(bào)道較少。由于多品種鹽研發(fā)過程中為達(dá)到某種健康、營(yíng)養(yǎng)的目的而添加一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),所添加的輔料對(duì)多品種鹽的檢驗(yàn)項(xiàng)目可能產(chǎn)生某種影響,一方面含氨基酸成分的輔料在應(yīng)用氧化還原滴定法測(cè)定加碘鹽碘含量時(shí),氨基酸很可能與碘反應(yīng)導(dǎo)致結(jié)果偏低;另一方面未加碘鹽輔料中含有的還原類物質(zhì),可替代碘與次氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng),使原本不加碘的樣品出現(xiàn)結(jié)果偏高的假陽(yáng)性。
總而言之,國(guó)標(biāo)方法適用于不含特殊輔料的食鹽碘含量的檢測(cè),而多品種鹽因輔料成分復(fù)雜,輔料對(duì)碘含量的檢測(cè)結(jié)果如何影響?yīng)q未可知。文章綜述了食鹽中碘含量的檢測(cè)方法,并針對(duì)三類多品種鹽輔料對(duì)碘含量測(cè)定結(jié)果的影響進(jìn)行了分析與探討,旨在為多品種鹽碘含量更高效、實(shí)用的檢測(cè)方法的開發(fā)提供思路,以期為多品種鹽產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展提供了技術(shù)支持。