楊麗梅,何 勁,王絨雪

(云南省鹽業(yè)有限公司,云南 昆明 650220)

1 前言

碘是人體必需的微量元素,是機(jī)體合成甲狀腺激素的主要原料之一,也是維持機(jī)體正常甲狀腺功能和形態(tài)的重要影響因素之一,在機(jī)體合成、釋放甲狀腺激素過程中起到非常關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。碘攝入不足時(shí)會(huì)引起碘缺乏疾病。目前,國(guó)家為消除碘缺乏病,采用全民食鹽加碘的政策,以對(duì)人體補(bǔ)充所需的微量碘,最大限度地預(yù)防碘缺乏病的發(fā)生。

根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食用鹽碘含量》(GB26878-2011)中規(guī)定允許在食鹽中加入的碘強(qiáng)化劑為:碘酸鉀、碘化鉀和海藻碘,加碘鹽中碘含量的平均水平(以碘元素計(jì))在20 mg/kg～30 mg/kg。實(shí)驗(yàn)室定量測(cè)定含上述碘強(qiáng)化劑的碘鹽中碘含量方法相對(duì)復(fù)雜、耗時(shí),而且只有專業(yè)人員才能完成。

目前,國(guó)內(nèi)雖然有一些快速分析的半定量檢測(cè)試劑和方法[1-3],但存在有的試劑只能檢測(cè)添加碘酸鉀的食鹽,有的試劑有效期短,有的操作不夠方便等問題。尤其是云南省鹽業(yè)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“公司”)從2015年起大量生產(chǎn)海藻碘鹽后,市場(chǎng)監(jiān)管及營(yíng)銷工作人員發(fā)現(xiàn)在使用某鹽業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督站研制的半定量測(cè)碘液時(shí),發(fā)現(xiàn)海藻碘鹽不顯色,無法判斷是否含碘。為此公司在相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的基礎(chǔ)上,經(jīng)過反復(fù)摸索,通過采取在酸性環(huán)境下同時(shí)加入還原劑“硫酸肼”和氧化劑“硫酸銅”,并利用淀粉作為專屬指示劑與碘單質(zhì)反應(yīng)顯色的特性,研制出了一種新的通用型半定量碘含量快速檢測(cè)試劑,經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明該試劑既可以檢測(cè)含碘酸鉀的碘鹽,又可以檢測(cè)含碘化鉀和海藻碘的碘鹽,而且通過顯色后顏色的深淺可以初步判斷該碘鹽中碘的含量是否合格。同時(shí)針對(duì)淀粉容易失效、保存期短的問題,添加了磺基水揚(yáng)酸作為淀粉的穩(wěn)定劑,延長(zhǎng)了該快速檢測(cè)試劑的使用期,保質(zhì)期可以達(dá)到1 a以上。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

碘鹽檢測(cè)試劑,依據(jù)氧化還原反應(yīng)及碘遇淀粉顯藍(lán)色的原理設(shè)計(jì),在弱酸性條件下,硫酸肼(又名硫酸聯(lián)氨)作為還原劑與添加碘酸鉀的碘鹽進(jìn)行反應(yīng)析出游離碘;再者,硫酸銅作為氧化劑與添加碘化鉀或海藻碘的碘鹽進(jìn)行反應(yīng)釋放出單質(zhì)碘。反應(yīng)式分別為:

(1)

2Cu2++4I-→2CuI↓+I2

(2)

析出的I2生成I-,I-與I2結(jié)合為I3-,I3-使淀粉顯藍(lán)色,I3-濃度與生成藍(lán)色的深淺有關(guān),根據(jù)藍(lán)色的深淺可作不同添加劑加碘食鹽的半定量分析。同時(shí)加入磺基水楊酸作為穩(wěn)定劑,延長(zhǎng)半定量檢測(cè)試劑使用時(shí)間。

2.2 試劑配方

試劑溶液配制比例。淀粉(0.5%～1%)+磷酸0.8%～1.5%+硫酸銅(0.2%～0.3%)+硫酸肼0.15%+磺基水楊酸(0.5%～1%)。

步驟。稱取0.5 g～1 g的淀粉溶于100 mL蒸餾水中,加熱煮沸冷卻后,分別加入0.2 g～0.3 g的硫酸銅、0.15 g～0.2 g的硫酸肼、0.5 mL～1 mL 85%的濃磷酸混勻,再加入1 g的磺基水楊酸。

2.3 半定量標(biāo)準(zhǔn)比色卡制備

(1)分別配制含碘酸鉀、碘化鉀和海藻碘含碘量(以I-計(jì))每千克0 mg、10 mg、20 mg、30 mg、40 mg、50 mg的試驗(yàn)用鹽樣各1 kg備用。

(2)將上述制備的不同鹽樣做定量分析檢測(cè),并做好分析結(jié)果記錄。

(3)將(1)制備的不同鹽樣品5 g～10 g分別置于白色瓷板上,并用2.2制備的檢測(cè)試劑滴1滴～2滴于鹽中,待20 s顯色穩(wěn)定后。根據(jù)(1)配制含量和(2)實(shí)際測(cè)定結(jié)果對(duì)應(yīng)瓷板上鹽樣所顯藍(lán)色由淺至深制作檢測(cè)試劑標(biāo)準(zhǔn)比色卡。

2.4 被測(cè)樣品檢測(cè)方法

取被檢碘鹽樣品5 g～10 g,置于白色瓷板上,滴入配制的碘鹽半定量檢測(cè)試劑1滴～2滴于鹽中,3 s～5 s后若顯藍(lán)色則為加碘食鹽,約20 s穩(wěn)定后將其所顯示顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較,即可估測(cè)出該碘鹽的碘含量,若顏色介于兩比色點(diǎn)中間時(shí)取兩比色點(diǎn)加和的平均值。

3 結(jié)果與討論

3.1 適宜檢測(cè)劑的選擇

方法一。根據(jù)文獻(xiàn)[2]報(bào)道,按一定比例配制100 mL由淀粉溶液+硫酸聯(lián)氨+濃磷酸的試劑A。分別用定量和定性(試劑A)測(cè)定添加劑為碘酸鉀、碘化鉀和海藻碘的鹽樣,結(jié)果見表1。

表1 三種不同添加劑鹽樣的定量和定性結(jié)果Tab.1 Quantitative and qualitative results of three different additive salt samples mg·kg-1

從表1可以看出,試劑A只針對(duì)添加碘酸鉀的鹽顯色,碘化鉀鹽和海藻碘鹽均不顯色。因此,可以判斷試劑A中的弱還原劑硫酸聯(lián)氨不能與碘化鉀鹽或海藻碘鹽中的I-發(fā)生氧化還原反應(yīng)置放出碘單質(zhì)。

方法二。將制備的試劑A均分成4份,分別加入氧化性物質(zhì):硫酸銅、次氯酸鈉、重鉻酸鉀、過氧化氫,配成試劑B編號(hào)分別為B(硫酸銅)、B(次氯酸鈉)、B(重鉻酸鉀)、B(過氧化氫)。分別用半定量法(試劑B)測(cè)定上述全定量測(cè)定的添加劑為碘酸鉀、碘化鉀和海藻碘的鹽樣,結(jié)果見表2。

從表2可以看出,在試劑A中加入硫酸銅時(shí),添加不同的碘營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑的鹽均顯藍(lán)紫色,其余均不顯色。因此,可以判斷氧化性強(qiáng)的次氯酸鈉、重鉻酸鉀、過氧化氫和試劑A的中弱還原性物質(zhì)硫酸聯(lián)氨發(fā)生了氧化還原反應(yīng),檢測(cè)試劑的組成發(fā)生了新的變化,不能再與碘酸鉀或碘化鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)置放出單質(zhì)碘。

試驗(yàn)結(jié)果表明,以淀粉作為專屬指示劑,在酸性條件下,通過篩選宜選用硫酸銅作為氧化劑、硫酸肼作為還原劑,其中硫酸銅具有氧化性,但因其氧化性弱;硫酸肼具有還原性,但其還原性弱;因此,硫酸銅與硫酸肼置于同一溶劑中時(shí),不會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。而且該試劑既可以用于測(cè)定添加碘酸鉀的鹽,也可以用于添加碘化碘或海藻碘的鹽。

3.2 檢測(cè)劑中各物質(zhì)濃度的確定

因硫酸銅是強(qiáng)酸弱堿鹽,易發(fā)生水解,因此為了防止溶液中硫酸銅水解,影響檢測(cè)效果,應(yīng)控制溶液pH值3.0～4.0間,通過試驗(yàn)測(cè)得在新配制的不同濃度的100 mL淀粉溶液中加入85%的濃磷酸0.5 mL～1 mL測(cè)得的pH值見表3。

表3 不同濃度的淀粉溶液中加入不同體積濃磷酸的pH值測(cè)定結(jié)果Tab.3 pH Value measurement results of adding different volumes of concentrated phosphoric acid to starch solutions of different concentrations

由表3結(jié)果可以看出:新配制的不同濃度的100 mL淀粉指示劑中加入磷酸量在0.5 mL～1.0 mL可以控制pH值在3.0～4.0間,即加入濃磷酸的含量在0.8%～1.5%為宜。

由文獻(xiàn)[1-2]知道檢測(cè)劑中硫酸肼的含量在0.15%時(shí)可半定量測(cè)定添加碘酸鉀的食鹽碘含量。再者,根據(jù)硫酸銅和I-反應(yīng)的計(jì)量式理論計(jì)算出硫酸銅的含量在0.2%～0.3%時(shí)可半定量測(cè)定添加碘化鉀或海藻碘的食鹽碘含量。試驗(yàn)定量及定性測(cè)定結(jié)果見表4、表5、表6。

表4 添加碘酸鉀食鹽的定量及檢測(cè)劑定性結(jié)果Tab.4 Quantitative of adding potassium iodate salt and qualitative results of detection agent

表6 添加海藻碘食鹽的定量及檢測(cè)劑定性結(jié)果Tab.6 Quantitative of adding seaweed iodine salt and qualitative results of detection agent

由表4～表6結(jié)果可以看出,檢測(cè)劑中硫酸銅含量在0.2%～0.3%時(shí)根據(jù)不同的碘含量可以顯出深淺不同的藍(lán)色。試驗(yàn)最終篩選出的檢測(cè)劑最佳濃度比例為:淀粉(0.5%～1%)+磷酸0.8%～1.5%+硫酸銅(0.2%～0.3%)+硫酸肼0.15%。

3.3 半定量檢測(cè)劑測(cè)定結(jié)果的符合性

分別對(duì)某礦添加碘酸鉀的低碘加碘精制鹽和高碘加碘精制鹽各取不同的5小袋樣品進(jìn)行試驗(yàn),由1人進(jìn)行半定量測(cè)試,另外1人進(jìn)行全定量分析,結(jié)果見表7、圖1。

圖1 加碘精制鹽結(jié)果對(duì)比Fig.1 Comparison of iodized refined salt results

表7 加碘精制鹽含碘的全定量和半定量分析結(jié)果Tab.7 Full quantitative and semi quantitative analysis results of iodine content in iodized refined salt mg·kg-1

分別對(duì)某礦添加海藻液的低碘海藻碘鹽和高碘海藻碘鹽各取不同的5小袋樣品進(jìn)行試驗(yàn)。由1人進(jìn)行半定量測(cè)試,另外1人進(jìn)行全定量分析,結(jié)果見表8、圖2。

圖2 海藻碘鹽結(jié)果對(duì)比Fig.2 Comparison results of seaweed iodized salt

表8 海藻碘鹽含碘的全定量和半定量分析結(jié)果Tab.8 Full quantitative and semi quantitative analysis results of iodine content in seaweed iodized salt mg·kg-1

半定量標(biāo)準(zhǔn)比色卡設(shè)計(jì)允差為±5 mg/kg,因此全定量分析結(jié)果與半定量測(cè)試結(jié)果相差±5 mg/kg,判定結(jié)果正確。如表7、表8及圖1、圖2所示,添加碘酸鉀的加碘精制食鹽和海藻碘鹽全定量分析結(jié)果和半定量測(cè)試結(jié)果最大差值為:2.8 mg/kg,在±5 mg/kg范圍內(nèi),結(jié)果符合率達(dá)100%。

3.4 延長(zhǎng)檢測(cè)劑保存期的適宜試劑

3.4.1 穩(wěn)定劑的篩選

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 603《化學(xué)試劑 試驗(yàn)方法中所用試劑及制品的制備》中規(guī)定,煮沸冷卻后的淀粉使用周期為兩周。而在實(shí)際工作過程中發(fā)現(xiàn)淀粉指示劑放置一周就開始染菌變質(zhì),溶液出現(xiàn)渾濁和有絮狀物析出。為此通過文獻(xiàn)查閱探究篩選出在檢測(cè)劑中加入水楊酸和磺基水楊酸作為淀粉的穩(wěn)定劑以便延長(zhǎng)保質(zhì)期。測(cè)試結(jié)果見表9。

表9 常溫下檢測(cè)劑中添加不同穩(wěn)定劑性能試驗(yàn)結(jié)果Tab.9 Performance test results of adding different stabilizers to the detection agent at ordinary temperature

由表9結(jié)果可以看出,磺基水楊酸對(duì)檢測(cè)劑起到了較好的穩(wěn)定效果。

3.4.2 穩(wěn)定劑濃度的確定

將磺基水楊酸按不同濃度加入到檢測(cè)劑中,并在不同溫度下測(cè)試檢測(cè)劑的試驗(yàn)結(jié)果如表10、表11。

表10 常溫下放置90 d后的檢測(cè)劑性能試驗(yàn)結(jié)果Tab.10 Performance test results of the testing agent after being placed at ordinary temperature for 90 days

表11 冰箱中冷藏放置90 d后的檢測(cè)劑性能試驗(yàn)結(jié)果Tab.11 Performance test results of the testing agent after 90 days of refrigeration in the refrigerator

由表10、表11結(jié)果可以看出,磺基水楊酸的濃度達(dá)0.7%以上時(shí)檢測(cè)劑穩(wěn)定性較好。

3.5 配方結(jié)果的應(yīng)用情況

將最終確定的最佳半定量檢測(cè)試劑分裝在15 mL的聚乙烯瓶密封包裝,在瓶子上貼上比色卡及使用說明書,標(biāo)明了使用方法、貯藏條件、有效期、生產(chǎn)日期等內(nèi)容。

試劑經(jīng)公司營(yíng)銷人員試用,普遍反映解決原來使用紫羅蘭碘鹽半定量測(cè)碘液無法測(cè)定海藻碘鹽的問題,使用攜帶方便、設(shè)計(jì)新穎,獲得滿意的結(jié)果。

4 結(jié)語

1)檢測(cè)試劑與國(guó)內(nèi)大部分的半定量檢測(cè)試劑有本質(zhì)的不同。檢測(cè)試劑中既含氧化性物質(zhì),又含還原性物質(zhì),不但可以檢測(cè)添加碘酸鉀的食鹽,還可以檢測(cè)添加碘化鉀或海藻碘的食鹽。因此檢測(cè)劑應(yīng)用更廣泛。

3)所需試劑為常規(guī)使用試劑,易于購(gòu)買,成本低廉。

4)現(xiàn)場(chǎng)攜帶及使用方便,操作簡(jiǎn)單,檢測(cè)快速,結(jié)果判定簡(jiǎn)單。不需要任何儀器設(shè)備,對(duì)操作人員無技術(shù)要求。

5)添加了淀粉穩(wěn)定劑,保質(zhì)期可以達(dá)到1 a以上。