过硫酸铵消化-柱前衍生-气相色谱法分析尿样中总碘和有机碘

【核心介绍】建立尿总碘和有机碘的气相色谱分析方法。方法：尿样经过硫酸铵消化，无机碘和有机碘被氧化为碘酸根，再经过2-丁酮衍生化，以正己烷萃取，离心后，吸取有机层进样，经HP-5气相色谱柱分离，电子捕获检测器检测，峰面积定量。结果：该法分离效果好，检出限为0.50μg/L，加标回收率为98.2％-101.0%，相对标准偏差为1.7％-2.8％，并以差值法计算尿有机碘含量为4.1%-12.6%。结论：该方法准确简便，灵敏度高，可用于尿样中总碘和有机碘的分析测定。 　

过硫酸铵消化-柱前衍生-气相色谱法分析尿样中总碘和有机碘

叶海朋¹ 江阳¹ 周凯¹ 张宜明² 张力群²

（¹杭州市上城区疾病预防控制中心 杭州 310009；²杭州市疾病预防控制中心 杭州 310021）

摘要 目的：建立尿总碘和有机碘的气相色谱分析方法。方法：尿样经过硫酸铵消化，无机碘和有机碘被氧化为碘酸根，再经过2-丁酮衍生化，以正己烷萃取，离心后，吸取有机层进样，经HP-5气相色谱柱分离，电子捕获检测器检测，峰面积定量。结果：该法分离效果好，检出限为0.50μg/L，加标回收率为98.2％-101.0%，相对标准偏差为1.7％-2.8％，并以差值法计算尿有机碘含量为4.1%-12.6%。结论：该方法准确简便，灵敏度高，可用于尿样中总碘和有机碘的分析测定。

关键词 消化；尿；总碘；有机碘

中图分类号 TH833

Determination of Total Iodine and Organo-iodine in Urine by Ammonium Persulfate Digestion and Gas Chromatography

Ye Haipeng¹,Jiang Yang¹,Zhou Kai¹,Zhang Yiming²,Zhang Liqun²

(¹Shangcheng District Center for Disease Control and Prevention,Hangzhou 310009,China;²Center for Disease Control and Prevention,Hangzhou 310021,China)

Abstract Objective: A gas chromatography method for the determination of total iodine and organo-iodine in urine is developed. Methods: Ammonium persulfate digestion was adopted as urine pre-treatment, which finally converted all the iodine species into iodate and derivatived with 2-butanone,then extracted by hexane. The analyte was separated on HP-5 capillary column and detected by electron capture detector(ECD), quantified by peak areas. Results: Separation of the method was good and the detection limit was 0.50μg/L with the recovery rate of 98.2% -101.0% and the relative standard deviation( RSD) was from 1.7% to 2.8%,and calculated organo-iodine content of 4.1%-12.6% in urine. Conclusion: This method is simple, sensitive and accurate. It is reliable to determine the total iodine and organo-iodine in urine.

Key words Digestion; Urine; Total Iodine; Organo-iodine

尿碘的浓度可反应机体内碘的水平，是用来评价人体营养状况的一个重要指标^[1]。尿中碘含量非常低，研究表明，尿中除了以I^-形式存在无机碘，还有多种存在形式的有机碘^[2.3]。尿中碘总量测定，除了砷铈催化动力学分光光度法^[4]，研究较多的还有电感耦合等离子体质谱法^[5]，离子色谱串联电感耦合等离子体质谱法^[6]，超高效液相色谱串联电喷雾质谱法^[7]。本文在国家标准尿碘和水中碘化物测定方法基础上^[8]，尿样经过硫酸铵消化，再进行衍生化，用毛细管柱分离，气相色谱ECD检测，建立尿中总碘的测定方法；采用差值法计算尿样中有机碘含量。与尿碘国标检测方法相比，本方法操作简便、灵敏度及准确度高，可以批量处理样品，最低检出限、相对标准偏差、稳定性等试验结果均较为理想。

1 材料与方法

1.1 仪器

6890A气相色谱仪（带μECD检测器)(美国Agilent公司)；Milli-Q超纯水系统（美国Millipore公司）；HP-5毛细管色谱柱（Agilent，30m×0.32mm×0.25μm），DB-1701毛细管色谱柱（Agilent，30m×0.25μm× 0.25μm）；KIA-MS3旋涡混合器（德国）；TDL-40B台式离心机（上海安亭科学仪器厂）；自控恒温尿碘消解仪（北京博瑞赛科技有限责任公司设备公司）。

1.2 试剂

实验室自备超纯水；过硫酸铵2.0mol/L（分析纯）；硫代硫酸钠2.0g/L(分析纯)，现配；重铬酸钾1.0g/L(分析纯)，现配；丁酮(色谱纯)；环己烷(色谱纯)；正己烷(色谱纯)；石油醚(分析纯)；甲苯（色谱纯）；苯（色谱纯）。

1.3 方法原理

过硫酸铵受热分解产生活性氧，消解尿样中的有机物，同时将所有形态的碘氧化为IO₃^-。酸性条件下，用硫代硫酸钠将消化液中IO₃^-还原成I^-，再被重铬酸钾氧化成单质I₂。在H⁺条件，2-丁酮以烯醇式存在，与I₂衍生化主要生成3-碘-2-丁酮再用正己烷萃取后经毛细管色谱柱分离，气相色谱仪（电子捕获检测器）检测。

1.4 色谱条件

柱温80℃保持8min，柱流量2.0mL/min；进样口温度220℃；不分流进样；检测器温度；250℃；进样量1.0μL。

1.5 标准溶液的配制

称取预先在110℃条件下烘干至恒重的碘化钾0.1308g于1L棕色容量瓶中，用纯水溶解并定容刻度，得到碘化物质量浓度为100mg/L(以I^- 计)标准溶液。再用纯水逐级稀释配置浓度为0μg/L、25μg/L、50μg/L、100μg/L、300μg/L、500μg/L、800μg/L、1000μg/L(以I^-计)，与样品在相同条件下进行前处理并测定，取1.0μL进样，绘制标准曲线。

1.6 尿样处理与测定

取1.0mL尿样于10mL小试管中，加过硫酸铵1mL，置于尿碘消解仪，100℃消解，1小时后取出，放置冷却至室温。处理好的样品，加硫代硫酸钠0.2mL，丁酮0.2mL，混匀，放置5min，加入重铬酸钾0.2mL，混匀，放置40min，再加入苯1.0mL，旋涡混合萃取1min，以4000r/min离心5min，取上清液，经无水硫酸钠干燥后，供色谱测定。

2 结果与讨论

2.1 衍生化产物的确认分析

在H⁺条件，2-丁酮以烯醇式存在，与碘衍生化生成3-碘-2-丁酮和1-碘-2-丁酮，2个同分异构体保留时间和响应值存在差异，以弱极性色谱柱(HP-5)和中等极性色谱柱(DB-1701)进行双毛细管柱定性分析，如图1 所示。结果显示，主要衍生化产物3-碘-2-丁酮在HP-5色谱柱中的保留时间为3.081min，在DB-1701色谱柱中的保留时间为5.400min，两者分离度均较好，目标物无溶剂和杂质峰干扰。两者相比较，HP-5分离时间更短，适用于样品的批量检测。

图1 双柱定性分离标准色谱图（a.HP-5色谱柱；b.DB-1701色谱柱）

Fig.1 The gas chromatogram of quantified by double capillary columns

2.2 标准曲线及方法检出限

碘离子浓度在25μg/L-1000μg/L范围内呈线性关系，直线回归方程为Y=54.76X-200.99，回归系数r=09997，线性良好，可满足定量分析的要求，按仪器的3倍噪音值计算其最低检出浓度为0.50μg/L。

2.3 样品衍生条件的选择

过硫酸铵受热分解如下所示，其产生的H⁺可以保持溶液一定的酸性条件，因此衍生化反应不需要额外加酸。

取1000μg/L标准溶液进行消化处理，加入过量的硫代硫酸钠还原碘酸根和残留的活性氧，分别取硫代硫酸钠浓度为0.5、1.0、1.5、2.0、4.0、5.0g/L进行实验比较，结果如图2所示。硫代硫酸钠浓度增加至2.0g/L时，检测到碘的浓度最大，而随着硫代硫酸钠浓度继续增加，被检测到的碘浓度呈减小趋势。

图2 硫代硫酸钠浓度对衍生化效率的影响

Fig.2 Effects of sodium thiosulfate concentration on the derivation

重铬酸钾氧化碘离子为分子碘需要一定的反应时间，试验中加入重铬酸钾溶液后分别反应10、20、30、40、60min，按本法实验，结果如图3所示。20min以内碘代丁酮的浓度明显增加，至30min时浓度最大，之后无明显变化，据此反应时间定为30min。

图3 反应时间对衍生化效率的影响

Fig.3 Effects of reaction time on the derivation

2.4 萃取溶剂的选择

取同一个尿样，加入碘标准使用液使其浓度为500μg/L，经消化-衍生化后分别用甲苯、苯、环己烷、正己烷、石油醚萃取，平行3次试验，计算其萃取效率，结果如图4所示。

图4 不同萃取剂对碘代丁酮的萃取效率

Fig.4 The extraction efficiency of different extractants on iodine ketone derivatives

由图4可以看出，用苯萃取效率最高，其他4种溶剂萃取效率相差不大，但是苯的精制复杂，而且毒性大，使用时对检验人员的伤害很大，由于苯有非常好的溶解性，样品中的干扰物质也大量被萃取出来，在HP-5色谱柱上会干扰被测物的出峰，实际工作中选正己烷作为萃取溶剂可以满足使用要求。

2.5 方法的准确度和精密度实验

取一份健康成人尿为待测尿样，按照本方法进行消化、衍生化后利用色谱测定，以保留时间定性，峰面积定量，测得本底值。同时在尿样中分别加入高、中、低三个浓度梯度的碘，做回收率试验和精密度试验，测定结果见表1。从表1可见，其平均加标回收率为98.2％-101.0%，相对标准偏差为1.7％-2.8％，能够满足实际检测要求。

表1 方法加标回收率和精密度(n=6)实验结果

Tab.1 The standard added recoveries and relative standard deviations(n=6)

本底浓度（µg/L）	加标浓度（µg/L）	测得浓度（µg/L）						平均浓度（µg/L）	平均回收率（%）	RSD (%)
20.3	50.0	69.2	68.0	73.5	72.3	71.4	70.6	70.5	101.0	2.6
20.3	200.0	216.3	210.6	219.4	225.2	221.1	207.8	207.8	98.2	2.8
20.3	500.0	511.2	504.2	525.4	505.4	513.2	527.0	514.4	98.8	1.7

2.6 尿样稳定性试验

选择2.5制备的加标尿样，按照WS/T107-2006尿样的保存方法，置于4℃的冰箱中，于放置当天和2个月取样测定含量，每次测定平行样品6次，试验结果见表2。表2可以看出，各浓度样品在4℃保存2月后，其下降率均<10%，而且保存放置对高浓度样品影响比低浓度影响小。

表2 样品稳定性试验

Tab.2 The test of sample stability

尿样	保存时间	测得浓度（µg/L）						平均浓度（µg/L）	下降率(%)
本底	当天	21.2	20.2	19.9	20.1	20.0	20.2	20.3	7.9
	2个月	19.0	19.5	17.9	18.7	19.2	17.9	18.7
50.0µg/L	当天	69.2	68.0	73.5	72.3	71.4	70.6	70.5	4.3
	2个月	65.8	68.9	67.9	69.2	67.2	66.0	67.5
200.0µg/L	当天	216.3	210.6	219.4	225.2	221.1	207.8	207.8	1.1
	2个月	207.1	200.9	206.5	203.3	208.0	207.5	205.5
500.0µg/L	当天	511.2	504.2	525.4	505.4	513.2	527.0	514.4	1.1
	2个月	502.7	503.9	513.7	512.1	514.4	506.6	508.9

2.7 实际样品测定

分别取10份健康成人尿样，分别采用消化-衍生化-GC-μECD测尿总碘和直接衍生化-气相色谱法测尿中无机碘，并以差值法计算有机碘含量，结果如表3所示。结果表明，10份尿样有机碘含量为4.1%-12.6%，这与文献[2-3]研究的结果也是吻合的。

表3 尿碘形态测定结果

Tab.3 The results of iodine species test

碘形态	编号
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
总碘	51.3	208.9	84.3	79.7	176.5	83.2	97.5	1124.6	159.0	41.2
无机碘	45.4	186.4	80.1	76.4	161.1	78.9	92.8	983.2	143.0	39.5
有机碘	5.9	22.5	4.2	3.3	15.4	4.3	4.7	141.4	16.0	1.7

3 小结

本文建立的过硫酸铵消化-柱前衍生-气相色谱法测定尿总碘含量，采用差值法计算尿中有机碘含量，具有操作准确、可靠、灵敏度高的特点，可以应用于尿碘的测定及其形态分析。

参考文献

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[8] GB /T5750.8-2006.生活饮用水标准检验方法有机物指标［S］.