乳及乳制品中碘含量及检测技术研究进展

近年来，随着食品科学的发展，人们越来越细化深入研究乳及乳制品中的成分，并进一步探讨各成分的含量分布和影响因素。碘为微量元素，国内牧场中生牛乳的碘含量为7.9～74.1 μg/100 g。欧洲的大量研究数据表明，牛乳中的碘含量平均值为100～200 μg/L。对德国近年来市售牛乳进行调研，碘平均含量为94～122 μg/kg。对美国不同州24 个超市的不同脂肪含量牛乳进行分析，碘含量分布在39～185 μg/240 mL，平均含量85 μg/240 mL，不同地域、不同产品中碘含量表现出明显的差异性。

碘在牛乳中的分布一般包括无机碘和有机碘，有机碘主要分布在蛋白质和脂肪中。研究表明，牛乳中主要碘为无机碘，占碘总量的94%，蛋白质和脂类中均为4%左右。牛乳中碘主要存在形式是碘离子，碘酸盐约占碘总量的0.7%，离子色谱-电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）法测得碘占总碘含量平均值为89%，未测得碘可能为有机结合碘，有机结合碘可能在离子色谱图上有体现，但并未对有机碘的存在形式做进一步探讨。采用ICP-MS（氨水解法）法对14 份母乳（来自圣地亚哥-德孔波斯特拉）及27 份婴幼儿配方乳粉（来自雀巢（Nestle）、美乐宝（Milupa）、欧迪赛（Ordesa）等厂家）中总碘含量进行测定，将样本在4 ℃、50 000 r/min条件下超速离心15 min，分离出脂肪、乳清和酪蛋白。结果表明：母乳中总碘含量均值为（144.0±93.2）μg/kg，婴幼儿配方乳粉的总碘含量均值为（53.3±19.5） μg/kg；对于母乳和婴幼儿配方乳粉2 种类型的样品，乳清部分（指水相）碘含量为80%～90%，而脂肪中碘含量约为总碘的2%，酪蛋白部分为5%～10%，不同样品之间略有差异。

光度法测定食品中碘包括砷铈催化光度法、硫氰酸铁-亚硝酸催化光度法、阻抑动力学光度法、高聚物萃取光度法、共振光散射法和化学发光法等，但是乳碘的测定常见的有砷铈催化化学光度法，其他光度法在乳碘检测中并不常见。各学者对催化反应的机理进行了深入研究。

大部分气相色谱法测定碘是将乳制品通过亚铁氰化钾和乙酸锌沉淀去除蛋白，滤液中结合态的碘在酸性条件下被氧化剂氧化为单质碘，单质碘与衍生试剂反应生成碘的衍生物，有机溶剂萃取，经气相色谱-电子捕获检测器检测。GB 5413.23—2010《食品安全国家标准婴幼儿食品和乳品中碘的测定》以硫酸作为酸性介质，双氧水作为氧化剂，2-丁酮作为衍生试剂，正己烷萃取。研究表明，采用戊酮作为衍生剂，对提高气相色谱测定碘的方法灵敏度有良好作用。多数研究在分析衍生试剂种类的情况下，还会考察酸、氧化剂和衍生剂的用量。衍生-气相色谱法测定乳制品中的碘，方法稳定，检出限较低，对实验人员和设施设备要求不高，在广泛应用于乳制品中碘含量的测定中具有重要作用。

离子色谱法测定乳制品中的碘在很多文献中已报道过。其中SN/T 3727—2013《进出口食品中碘含量的测定离子色谱法》中规定了出口食品中碘含量的离子色谱测定方法，其中包括乳制品、营养米粉等婴幼儿食品及食盐中碘含量的测定。该方法的乳制品中碘含量测定原理是将试样用水溶解，乙腈沉淀蛋白，如果试样中加入碘酸钾，则需要在提取时加入抗坏血酸将碘酸根离子还原成碘离子，离子色谱-脉冲安培检测器测定。

食品中的碘以碘酸盐、碘化物、单质碘和有机碘的形态存在，ICP-MS法对于总碘的测定是最有效的方法，特别适合特殊医学用途食品中碘的测定，在食品中具有广泛应用，关注度较高。目前，国内外有大量文献采用ICP-MS法测定乳品中的碘，如国际标准BSISO 20647：2015《婴幼儿配方乳粉和成人营养配方乳粉-总碘的测定-ICP-MS法。该标准规定了ICP-MS法测定婴儿配方乳粉和成人营养配方乳粉中总碘的方法，将液体试样或用水复原后的固体试样加入5%氢氧化钾溶液，（105±5）℃条件下进行消解，然后加入碘稳定剂氨水-硫代硫酸钠溶液，采用同位素内标法进行上机测定。而在美国AOAC method 2012-15《婴幼儿配方粉、成人/儿童配方粉中总碘的测定-ICP-MS法》中，是将液体试样或固体试样复原成液体后，加入硝酸进行微波消解，然后再加入25%氨水和5%曲拉通溶液，赶酸后定容，上机测定。有研究改进了AOAC方法，该研究提到，样品在某些情况下消化不完全，残留的有机碳会导致碘的信号增强，在样品上机液和标准溶液中加入5%甲醇溶液，可以作为有效的基质匹配剂，从而对婴儿配方乳粉和基质消化不完全的特殊配方乳粉中的碘进行更准确定量。我国在近期修订的食品安全国家标准GB 5009.267—2020《食品安全国家标准食品中碘的测定》中第一法为ICP-MS法，该法直接用四甲基氢氧化铵提取，定容后取上清液上机，采用同位素内标法进行测定。微波诱导燃烧和ICP-MS对食品样品中的低碘含量测定具有更深入的探讨价值。除此之外，研究酸水解法的前处理方式，样品加硝酸进行微波消解赶酸后直接测定，并证明酸消解法存在较大的系统误差，可能的原因是碘在中性和酸性环境中不太稳定。在ICP-MS法中大多采用内标法，有效消除了样品的基体效应。

随着检测技术的不断发展，对元素分析的要求已经不满足于总量测定，因为总量不能真实反映元素的实际存在状态。有研究利用高效液相色谱-ICP-MS法对乳粉中的碘酸根离子和碘离子进行分离并测定，该方法采用高温易分解的碳酸铵为流动相，克服了高盐组分容易堵塞质谱仪锥孔的缺点，对多个婴幼儿配方乳粉进行测定，检测限可达0.01 mg/kg，定量检出限为0.05 mg/kg。采用高效液相色谱-ICP-MS法对婴幼儿配方乳粉中碘和溴进行形态分析，该方法检测限较低，重复性良好，可以为婴儿配方乳粉中碘和溴酸盐的生物利用度、潜在毒性风险等方面提供有价值的信息。

中子活化法是通过中子或质子轰击样品中某些粒子，产生核反应，生成具有放射性的核素，并幅射能量，经γ射线检测器检测，通过检测幅射能的强度来进行定量的一种分析手段。它的优点在于可以测定痕量与超痕量的物质含量，不破坏样品，可同时测定多种元素。但该方法需要的仪器成本昂贵、专业化程度较高，且需核反应堆来激发中子，因此很难在实验室和生产应用中普及。中子活化法主要包括放射化学中子活化法和超热中子活化法。