使用ICP-MS对婴儿配方奶中的碘和溴进行同步形态分析

前言婴儿和幼儿在早期发育过程中通常依赖婴儿配方奶来满足其营养需求，因此监管机构对这些产品的安全性和营养价值设定了高标准。大多数国家/地区规定了婴儿配方奶中必需矿物质的低含量（包括碘），以满足婴儿的营养需求。如果碘摄入过少或过多，婴幼儿就容易发生甲状腺问题[1, 2]。由牛奶或羊奶蛋白质或蛋白质水解产物制成的婴儿配方奶中碘的监管值与总碘有关（表 1）。但碘的生物利用度取决于存在于样品中的化学形态。碘化物 (I−) 比碘酸盐(IO3−) 的生物利用度更高，这一现象会影响食品中碘的营养状态。如需了解关于食品毒性和健康功效的更多信息，就要从碘 (I2) 和碘有机形态中分离出碘化物和碘酸盐的元素形态。

溴的毒性取决于其形态。溴化物 (Br−) 毒性低于溴酸盐 (BrO3−)，后者可能对人类有致癌作用[3]。

本研究将 HPLC 与串联四极杆 ICP-MS (ICP-MS/MS) 联用测定四种市售婴儿配方奶中的四种形态：碘化物 (I−)、碘酸盐(IO3−)、溴化物 (Br−) 和溴酸盐 (BrO3−)。HPLC-ICP-MS 方法是一种成熟的分析技术，已应用于各种食品基质（包括婴儿配方奶）中砷的形态分析[7, 8]。本应用也可以使用单四极杆 ICP-MS（例如 Agilent 7800 或 7900 ICP-MS）作为元素检测器。

实验部分试剂和标样由 1000 ppm 储备液配制溴化物、溴酸盐、碘化物和碘酸盐标样。溴离子标准溶液购自东京 Kanto Chemical Co., Inc.。将 NaBrO3 (Wako Pure Chemical Corporation, Osaka) 溶于水中，制得 1000 ppm 溴酸盐储备液。将 KI 和 KIO3 (Wako PureChemical Corporation, Osaka) 分别溶解，制得 1000 ppm 碘化物和碘酸盐储备液。标准参比物质和样品采用标准参比物质 (SRM) NIST 1849a - 婴儿/成人营养配方奶 I(Gaithersburg, MD, USA) 验证测定总碘的分析方法。四种市售婴儿配方奶中的两种购自美国加利福尼亚州伯克利，另外两种购自中国北京。所有四个样品均为粉末形态。硝酸（HNO3，≥ 65%，Sigma-Aldrich）用于微波消解和标样/样品前处理。所有稀释均用 18.2 MΩ·cm (Millipore, Bedford,MA, USA) 去离子水 (DIW)。

样品前处理对于总溴测定，对约 0.2 g NIST 1849a 和每个样品进行称重，并按照表 2 中概述的程序通过微波消解 (Mars 6, CEM) 在5 mL HNO3 中消解。然后用 DIW 将消解的样品稀释至40 mL。所有样品和 SRM 平行配制三份。

对于 I 与 Br 形态和总碘测定，称量每种样品 0.2 g 左右于 20 mLDIW 中，然后置于 50 °C 水浴中加热 1 小时。然后使用针头过滤器（0.45 µm 孔径）过滤样品。将约 1 mL 过滤后的溶液置于1 mL 聚丙烯 HPLC 样品瓶（安捷伦部件号 5182-0567）中，等待分析。

仪器使用安捷伦液相色谱连接工具包（部件号 G1833-65200）将包含四元泵的 Agilent 1260 Infinity II 液相色谱系统与 Agilent8900 串联四极杆 ICP-MS (ICP-MS/MS) 联用。用于饮用水的安捷伦铬形态分析色谱柱（部件号 G3268-80001）阴离子交换色谱柱（4.6 mm 内径 × 30 mm 聚羟基甲基丙烯酸酯基体树脂）用于分离不同碘和溴形态。运行条件和流动相的详细信息如表 3 所示。Agilent 8900 ICP-MS/MS（高级应用配置，#100）配有标准样品引入系统，包括玻璃同心雾化器、石英双通道雾化室、2.5 mm 中心管石英炬管和 Ni 接口锥。ICP-MS/MS 使用氦气作为反应池气体，在单四极杆 (SQ) 模式下运行，因此也可以使用 Agilent 7800 或 7900 ICP-MS 进行此应用。

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结论将 Agilent 1260 Infinity II 液相色谱系统与 Agilent 8900ICP-MS/MS 联用，测定了婴儿配方奶样品中的 4 种卤素形态。使用阴离子交换色谱柱可在约 6.5 分钟内实现基线分离，I−、IO3−、Br− 和 BrO3− 的检测限均小于等于 0.67 ppb。婴儿配方奶的形态分析提供了关于碘生物有效性和溴酸盐潜在风险的有用信息。此外，还采用 8900 ICP-MS/MS 进行了碘和溴的总元素测定。婴儿配方奶 SRM 中碘的实测值与标准值非常一致，回收率为 103%。127I− 的实测浓度与标准值之间也具有很好的一致性，回收率为 101%。溴 SRM 未提供标准值。本研究中分析的四种市售婴儿配方奶样品中未检出碘酸盐或溴酸盐，仅含有碘化物和溴化物。样品中的总碘含量范围为25.9–54.5 µg/100 kcal。该范围符合美国和中国婴儿配方奶中的碘标准，但超出了 29 µg/100 kcal 的欧盟最高量。为测试该方法对准确测定婴儿配方奶样品中四种低浓度形态的适用性，在 20 和 40 ppb 下进行了加标回收率测试。结果实现了基线分离，在多次 100 µL 进样过程中表现出良好的重现性。